土木工程概论-建筑工程

第 2章
恢弘浩大的土木工程设施
武汉理工大学出版社
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2.1 广厦千万间——建筑工程
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2.1.1 上栋下宇说组成
建筑工程：过去称为工业与民用建筑(即工民建)。 是对兴建房屋过程中规划、勘察、设计、施工的总称。
古之建筑技术，师徒相传，一代又一代，尊春秋时期鲁 国工匠鲁班为祖师。
中国建筑行业最高奖项为“鲁班金像奖”，奖项以鲁班 命名，体现二千多年的历史传承绵延不绝。
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2.1.1 上栋下宇说组成
基础底面到地面的距离，称为基础的埋置深度。 根据埋置深度的不同，可将基础分为浅基础和深基础两类。 埋置深度小于或相 当于其底面宽度的基 础，称为浅基础。
【例】浅基础：柱下独立基础 22
2.1.1 上栋下宇说组成
对于浅层土质不良，需要利用深处良好地层，采用专门施 工方法和机具建造的基础，称为深基础。 古代：木结构建筑，柱下石础 。
按材料分 墙 体 分 类 砖墙 砌块墙 石材墙 板材墙 按位置分 承重墙
பைடு நூலகம்
外墙和内墙 横墙和纵墙
按受力分
自承重墙
讨论：所在教室的墙体 是哪种？有何特点？ 17
2.1.1 上栋下宇说组成
柱是房屋的竖向承重构件，支撑梁或楼面(屋顶)，承担竖向 压力、水平风力和地震作用。
钢柱
混凝土柱
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2.1.1 上栋下宇说组成
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2008年北京奥运会主场馆——鸟巢 38
2.1.2 材料不同分类型
国家体育场建筑 体形上像鸟巢。可 容纳8万人。 平面为椭圆形,长 轴340m，短轴 292m。 采用加肋薄壁箱 形截面 ，总用钢 量达16万顿 。
鸟巢效果图
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鸟巢内景 40
沈阳桃仙国际机场屋盖 41
跨度135m
沈阳桃仙国际机场屋盖
视频：宝钢钢结构住宅广告片
钢结构住宅 46
2.1.2 材料不同分类型
2.1.2.5 混合结构 由两种或两种以上材料为主制作的结构称为混合结构。 (1)砖木结构：老式多层砌体房屋。 砖墙、砖柱作为竖 向承重构件，木梁、 木楼板作为水平承 重构件，再配上瓦 屋盖。
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(2)砖混结构：现代多层砌体房屋，一般采用砖混结构。
目的：贯彻执行“百年大 计、质量第一”的方针，促 进我国建筑工程质量的全面 提高，争创国际先进水平。
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中国建筑工程鲁班奖
1987-2011年： “鲁班奖”每年评选与颁奖一次；
2012年开始，每年评审一次，两年颁奖一次； 授予创建出一流工程的企业；
每年评选一次，奖励数额现为每年80个。
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2006年度中国建筑工程鲁班奖(精选)
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2.1.2 材料不同分类型
(2)框架结构 框架结构由水平构件(梁)和竖向构件(柱)整体连接成刚架， 柱脚固定于基础。 钢筋混凝土框架结构 通常是采用整体现浇的 方法建造，整体性和抵 抗变形的能力都较大。
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2.1.2 材料不同分类型
(3)剪力墙结构 剪力墙：结构中布置的钢筋混凝土墙体具有较大的承受 水平剪力的能力，这种墙体称为剪力墙。 剪力墙承担竖向力、抵 抗水平风力和水平地震 荷载作用。 常见于十几层到三十几 层的高层建筑。
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2.1.3 空间结构大跨越
2.1.3.1 薄壳结构 (1)罗马小体育馆
1957年建成。屋顶 是混凝土网格型薄壳 结构，圆顶直径60m， 由1620个钢筋混凝土 预制菱形构件联合而 成，最薄处仅25mm。
采用36根外露的叉形斜柱将巨大的球形壳托起，外观和 平面俯视或仰视都像一朵盛开的葵花。
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2.1.2 材料不同分类型
现代钢结构是指以钢材为主制作的结构，而楼板可以采用 压型钢板，也可以采用钢筋混凝土。 我国工业与民用建筑钢结构的应用范围大致如下： (1)工业厂房结构的承重骨架 例如冶金工厂的平炉车间、混铁炉车间等； 重型机器厂的铸钢车间、水压机车间、锻压车间等； 电厂锅炉框架钢结构； 造船厂的船台车间； 飞机制造厂的装配车间。
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2.1.2 材料不同分类型
罗马万神殿是欧洲最著名的古代砖石结构。
万神庙：位于意大利罗马，跨度43.5m，圆顶净高43.5m，穹 顶中央有直径约9m的圆形采光口。
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2.1.2 材料不同分类型
2.1.2.3 混凝土结构 混凝土结构属于现代主要结构类型，仅有百余年的历史。 混凝土结构包括： 素混凝土结构：无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构； 钢筋混凝土结构：配置普通受力钢筋的混凝土结构； 预应力混凝土结构：配置受力的预应力筋，通过张拉或其 他方法建立预加应力的混凝土结构。
济南国际机场航站楼 金沙滩市政环境工程
威海国际商品交易中心
千禧龙花园二期工程
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2.1.1 上栋下宇说组成
2.1.1.1 屋顶形式 功能：用于抵御自然界的风霜雪雨、太阳辐射、气温变化 以及其他不利因素。 屋顶有平顶、坡顶、壳体、折板等形式。 干旱地区房屋多用平顶； 湿润地区多用坡顶，多雨、多雪地区屋顶坡度较大。
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2.1.2 材料不同分类型
钢筋混凝土结构是目前的主流建筑结构形式，广泛应用于 工业与民用建筑。 其类型主要有： 排架结构 框架结构 剪力墙结构 筒体结构 四种结构简况如下：
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2.1.2 材料不同分类型
(1)排架结构
排架结构可以形成很大的建筑空间，多用于工业厂房。 结构体系由排架柱、屋架或屋面大梁、基础、各种支撑等组成。
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2.1.1 上栋下宇说组成
鲁班其人，公输氏，名般，般 与班同音，又叫公输班，因为是 鲁国人，故称之为鲁班。 鲁班生于鲁定公三年(公元前507 年)，四十年人生，曾创造攻城的 云梯和磨粉的磨子，又曾发明木 作工具，被建筑工匠尊称为“祖 师爷”。
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中国建筑工程鲁班奖
“中国建筑工程鲁班奖(国家 优质工程)”，简称“鲁班奖”， 原名“建筑工程鲁班奖”。 1987年设立。
楼板
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2.1.1 上栋下宇说组成
地面是指建筑底层的地坪，属于底层房屋使用面积，可能是 直接回填土后铺筑混凝土形成，也可能是采用架空地板 楼梯是建筑物的垂直交通工具，上下楼层的通道，具有疏散 功能，也是紧急情况下(火灾、地震)时的逃生通道。
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2.1.1 上栋下宇说组成
2.1.1.3 墙和柱 墙是建筑物的竖向承重构件和围护、分隔构件。
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2.1.1 上栋下宇说组成
(1)庑殿屋顶 组成：四个倾斜屋面、一条正脊(平脊)、四条斜脊，又称五 脊殿。 屋檐宽深庄重， 气势宏伟浩大，最 尊贵，为帝王专用。
视频：北京故宫风光
故宫太和殿 9
2.1.1 上栋下宇说组成
(2)歇山屋顶 组成：四个倾斜屋面、一条正脊、四条垂脊、四条戗脊(垂 脊下端处转折的一条)、两侧倾斜屋面上部转折成垂直的三 角形墙面(称为“山花”)，形成两坡和四坡屋顶的混合形式。 歇山屋顶比较尊贵、 大气，多用于城楼、庙 堂。
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2.1.1 上栋下宇说组成
基础：将房屋上部所承受的各种作用传递到地基上的结构 组成部分，称为基础。 基础的作用：承担上部压力，并将上部压力和自身重量传 递给地基。 基础底面直接和地基接触，它们之间的作用与反作用，称 为基底压力。 因地基的抗压能力较低，故基础底面尺寸要加以扩大，以 减小基底压力，保证地基安全。 课堂讨论：地基和基础，一字之差，有何区别与联系？
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(4)筒体结构 筒体结构是一种空间筒状 结构，整体性强，抵抗水平 作用的能力很大，适合于修 建超高层建筑(高度超过 100m)。
台北101大楼
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2.1.2 材料不同分类型
2.1.2.4 钢结构 1883年，美国建成芝加哥家庭 保险公司大楼，是世界首栋钢结 构，地面10层、地下1层，共11 层。 1927年建成沈阳皇姑屯机车厂 钢结构厂房，是中国的首栋钢 结构。
2.1.3 空间结构大跨越
2.1.3.2 网格结构 若干杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连接起来的 钢结构，称为网格结构。 杆件通常采用圆钢管，偶 尔也采用方钢管。 平板形网格结构，称为网 架结构； 曲面形网格结构，称为网 壳结构。
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工业厂房
金陵石化总厂 单层厂房 多 层 工 业 厂 房 35
2.1.2 材料不同分类型
我国建成的大跨度工业厂房
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2.1.2 材料不同分类型
(2)大跨结构
用于飞机库、汽车库、火车站、大会堂、体育馆、 展览厅、影剧院等。
其结构体系主要采用框架结构、拱架结构、网架结 构、悬挂结构以及预应力钢结构等。
砖墙、砖柱作为竖向承 重构件，钢筋混凝土作为 水平承重构件(钢筋混凝土 梁、楼板、屋盖)。 讨论： 1、指出图中的钢筋混凝土构 件。 2、为何还有钢筋混凝结土柱？ 答案：按抗震设置的构造柱。 48
(3)钢-混凝土混合结构：超高层建筑中的混合结构一般是钢钢筋混凝土混合结构，由钢框架或钢骨混凝土框架与钢筋 混凝土筒体结构所组成的结构体系共同承受竖向作用和水 平作用。 上海金茂大厦、上海环球金融中心、台北101大楼，其结 构形式都是采用的钢-混凝土混合结构。
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2.1.2 材料不同分类型
大跨度建筑
国家大剧院
总建筑面积近15万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆 球形，东西长轴212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285m。设计为法国巴 黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达6750吨。
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(3)高层建筑
用于旅馆、饭店、 公寓等高层楼房。
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2.1.1 上栋下宇说组成
现代建筑的屋面分为不上人屋面、上人屋面、屋顶花园和 屋顶运动场四类。
现代坡屋顶
现代上人屋面
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2.1.1 上栋下宇说组成
2.1.1.2 楼地面和楼梯 楼面指楼板层，主要构件是梁和楼板 。 梁和板是水平构件，除 承受自身重量外，还要 承受楼面上装修材料、 人和家具等的重量。 梁