第5章建筑结构的基本构件结构单元和结构体系

5.4 主体结构间的变形缝
防震缝 （建筑物有突变处，基础可不断开）
不宜小于70mm 平面或立面布置不规则的建筑物，刚度变化处
思考与习题
(1) 列出在你学习和生活的教室楼、餐厅或宿舍里你所能看到的基础结构构件， 画示意图表明它们的形态
(2) 试述下列基本构件的区别： 梁和拱、板和墙、桁架和网架、墙体和筒体、拱板和壳体
铰接
刚接
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.6 框架结构单元
➢布置方式：与梁-柱结构单元相似，但梁柱间为刚性连接 ➢承受荷载：既能承受竖向重力荷载又能承受侧向水平荷载，不需另设支撑构件 ➢特点：组成的空间宽敞，可以灵活进行建筑布置 ➢应用：适用于多种建筑物，对办公楼、商业或科教建筑更为适宜
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.6 框架结构单元（续）
其本受力状态：拉抻(+N)、压缩(-N) 、弯曲(+M) 、剪切(V) 、扭转(MT)
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件几何形状分类 (1) 直线形构件：指截面尺寸比构件长度小得多的直线构件，如梁、柱、杆、索
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件几何形状分类（续） (2) 曲线形构件：指截面尺寸比构件弧长小得多的曲线构件，如曲梁、拱、悬索
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.5 混合结构体系举例
多筒钢梁结构
主体结构采用多筒-钢梁结构体系： ①楼层平面中心处设置一个方形钢筋混凝土 核心筒； ②楼层平面的4个转角处各设置一个直径为 8.7m的钢筋混凝土圆筒； ③在各层楼面各个钢筋混凝土筒体之间设置 单跨空腹桁架式钢梁，作为主要承重构件， 其上再布置次梁
建筑结构概论 第5章 建筑结构的基本构件、
结构单元和结构体系
丁敏 中国农业大学 土木工程系
主要内容
5.1 建筑结构的基本构件 5.2 建筑结构的结构单元 5.3 建筑结构的结构体系 5.4 主体结构间的变形缝
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.1 常见构件（约9种）
➢板 指覆盖一个具有较大平面尺寸但却有较小厚度的平面形构件，通常在水平方向设
➢基础结构体系 (1) 足够的强度，将竖向支承结构体系传来的水平和竖向作用传递地基， 需足够的基底面积 (2) 足够的刚度，地基的不均匀沉降会影响建筑物的水平和竖向结构体系
5.3 建筑结构的结构体系 5.3.5 混合结构体系举例
框架-筒体结构体系
上海希尔顿酒店的主楼平面，该建筑地面以上43层，高143m，设防烈度为7度
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件几何形状分类（续） (3) 平面构件：指厚度比平面边长小得多的构件，如板、墙
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件几何形状分类（续） (4) 单曲面构件：指只有一个方向有曲率，另一方向曲率为零的曲面构件，如拱板
、单面筒壳、单曲索面
在它的支承结构（如基础）上
古代梁柱
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.4 梁-柱结构单元（续）
铰连接
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.5 梁-墙结构单元
➢布置方式：梁直接搁置在墙上的基本竖向结构单元 ➢结点：梁墙间一般有梁垫，为铰连接；
若将梁端整体放大，与墙粘结成一体，则宜将梁墙间视作刚结点 ➢应用：砌体结构建筑物
刚性连接
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.7 桁架结构单元
➢桁架：将短直线杆件组成为几何形状不变的三角形图形的集合 ➢桁架组成：上、下弦和斜、直腹杆，杆件间为铰连接 ➢桁架结构单元组成：具有一定跨度的桁架、两侧横梁或支撑（保证侧向稳定） ➢支承：柱或墙 ➢应用：一般用于屋盖，跨度范围为12～30m
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.8 网架结构单元
➢演变：是桁架结构的演变 纵横两个方向的桁架等高 上、下弦为交错的网格 腹杆均做成斜向，对两个方向的上下弦都起腹杆作用
➢支承：少量立柱 ➢优点：大跨度的开敞空间 ➢应用：多用于有从多群众场合的公共建筑，
如体育场馆、展览馆
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.11 建筑结构组成（续）
如住宅建筑
或文教建筑 、工业建筑
如高层建筑
如公共建筑 如高层建筑
如文教、商业 或公共建筑
如大型建筑
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.1 水平跨越结构体系
➢楼盖结构 位置：建筑物楼层的结构组成部分 组成：各种板或板-梁结构单元 承载：楼面活载、楼盖构件及其构造层自重
➢屋盖结构 位置：屋顶的结构组成部分 类型：(1) 板-梁结构体系（类似楼盖）—屋面板、屋面梁 (2) 桁架结构体系—屋面板、檩条梁、桁架 (3) 网架结构体系—屋面板、网架 (4) 拱结构体系或壳结构体系—拱板、壳体 (5) 索结构体系或膜结构体系—索、薄膜
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.2 竖向支撑结构体系
➢组成 墙、柱
➢作用 竖向抗重力支承体系、竖向抗侧力支承体系
➢类型 (1) 墙结构体系：承重墙结构（全由砖墙或砌块墙构成） 剪力墙结构（全由混凝土墙构成） (2) 筒体结构体系：由钢筋混凝土墙或密柱深梁构成封闭竖筒 (3) 框架结构体系：梁、柱刚接，15层以下可抗重力和侧力，15层以上用来抗重力 (4) 框架-剪力墙结构体系 (5) 框架-筒体结构体系 (6) 支撑结构体系：由直线杆件做成交叉斜撑、立柱构成 或由立柱和竖向桁架构成
香港中国银行大楼 315m
5.4 主体结构间的变形缝
伸缩缝（建筑物过长时，基础可不断开） 缝宽30～50mm
砌体结构超过60～100m 钢筋混凝土结构超过50～60m
5.4 主体结构间的变形缝
沉降缝 （建筑结构类型、地基土质显著不同时，基础应断开）
缝宽50mm以上
(1) 建筑物在高度或荷载方面有显著差异的部位 (2) 建筑物有显著不同主体结构交界的部位 (3) 建筑物地基上的压缩性有显著差异的部位 (4) 建筑结构的基础类型有显著不同的部位 (5) 建筑物分期建造的交界部位
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.4 各结构体系的作用
➢水平跨越结构体系 (1) 在竖向，通过构件弯曲承受楼面或屋面竖向荷载，并传至竖向支承结构体系 (2) 在水平方向，为水平隔板并支承竖向构件，保证竖向构件的整体性和侧向稳定
➢竖向支承结构体系 (1) 在竖向，承受由水平跨越结构体系传来的合部荷载，并传至基础 (2) 在水平方向，抵抗水平荷载，如风载、地震作用
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件几何形状分类（续） (5) 双曲面构件：指两个方向都有曲率的曲面构件，如球壳、扭壳、充气构件、双
曲拉索
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件刚性特征分类 (1) 刚性构件：指在荷载作用下除有一定挠度和位移外无其他显著形状改变的构件 如板、梁、柱、墙 可设计成拉、压、弯、剪、扭有的的构件 (2) 柔性构件：指在一种荷载作用下只有一个形状，一旦荷载性质有变（如均布荷 载变为集中荷载），它的形状也会突然变化的构件 如缆索、薄膜 只能设计成受拉构件
5.2.9 拱结构单元
➢特点：曲线形构件，拱底有水平推力 ➢要求：与能够承受水平推力的拉杆或墩座连在一起 ➢扁平拱结构：可作为屋盖 ➢陡峭拱结构：具有水平跨越、竖向支承功能，可作为单层建筑物的主要覆盖结构
可用于大型公共建筑或工业建筑
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.10 壳体结构单元
➢特点：曲面形构件 ➢组成：壳壁、边缘构件（直梁、曲梁、拱） ➢应用：可作为屋盖
美国New Haven Knights of Columbus保险公司大楼，地面以上23层，楼层平面为正方形
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.5 混合结构体系举例
多筒悬挂体系
主楼采用多筒悬挂体系： ①在建筑矩形平面的四个角部各 设置一个钢筋混凝土筒体，平面尺寸 为6m×7.2m ②各筒之间每隔4个楼层设置纵、横 向钢梁，由两片一层楼高的钢桁架 通过上、下弦水平支撑连接而成 ③钢梁与筒体采用刚性连接，形成 混合结构立体巨型框架，每层钢梁之 下的几层楼盖，通过钢吊杆悬挂到钢 桁架的节点上
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.3 基础结构体系
➢定义 承受由柱或墙传来竖向力和抗侧力支承体系传来水平力的基础构件
➢浅基础（埋深1～6m） 柱下独立基础、墙下条形基础、高层建筑物的筏型基础和箱形基础
独立基础
筏形基础
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.3 基础结构体系（续）
➢深基础（埋深6m以上，甚至几十米） (1) 桩基础：四周受土约束的立柱 (2) 沉井基础：四周受土约束的筒体 (3) 沉箱基础：有顶盖的沉井
沈阳国税局大厦主体结构图，该建筑地下2层，地上23层，高97m
5.3 建筑结构的结构体系
5.3.5 混合结构体系举例
核心筒悬挂体系
主体结构采用核心筒悬挂体系： ①整座大楼设置3道悬挑结构 ②每一悬挑结构层，是由核心筒 向四面悬挑出桁架 ③然后通过钢吊杆，悬挂其下的 12层楼盖
南非共和国约翰内斯堡市的标准银行大楼(Standard Bank)，地面以上共37层
单层建筑物的主要覆盖结构 （形式新颖，多用于各类中小型可供观赏的建筑物以及大跨度的公共建筑物）
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.11 建筑结构组成
建筑结构
集合形式 ？？？
基本结构单元1 基本结构单元2 基本结构单元3
…… 基本结构单元n
结构类型 构件组成 跨度间距 连接构造 支承条件 优缺点
5.2 建筑结构的结构单元
置，承受垂直于板面方向的荷载，以受弯曲为主 ➢梁
指承受垂直于其纵轴方向荷载的直线形构件，其截面尺寸小于其长向跨度，以受 弯曲、受剪切为主 ➢柱
指承受平行于其纵轴方向荷载的直线形构件，其截面尺寸小于其高度，以受压缩 、受弯曲为主 ➢墙
指承受平行于及垂直于墙面方向荷载的竖向平面构件，其厚度小于墙面尺寸，以 受压缩为主，有时也受弯曲、受剪切
一种以柔性受力的钢索组成的构件，具有直线形或曲线形 ➢膜
一种用薄膜材料（如玻璃纤维布、塑料薄膜）制成的构件，能受拉
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.2 基本构件分类
➢按构件受力状态分类 (1) 受弯、受剪构件（M、V）：梁、板、框架梁 (2) 受压构件（含压弯）：柱、墙、拱、壳壁、框架柱、桁架和网架中的压杆 (3) 受拉构件（含拉弯）：桁架和网架中的拉杆、索、膜 (4) 受扭构件：雨篷梁
(3) 梁架设在砖墙上，为什么说它是铰支承？混凝土基础上的柱，为什么说它是固定 支承在基础上的？从墙体伸出的悬臂梁，你认为它应具有怎样的支承条件？
5.1 建筑结构的基本构件
5.1.1 常见构件（约9种）
➢杆 指截面尺寸小于其长度的直线形杆件，承受与其长度方向一致的轴力（拉伸或压
缩），多用于组成桁架或网架或用于单独承受拉力的杆件 ➢拱
指承受沿其纵轴平面内荷载的曲线形构件，其截面尺寸小于其弧长，以受压缩为 主，也受弯曲和剪切 ➢壳
一种曲面形且具有很好空间传力性能的构件，能以极小厚度覆盖大跨度空间，以 受压缩为主 ➢索
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.3 板-柱结构单元
➢布置方式：板直接支承在立柱上 ➢特点：若采用柱帽，板跨可以加大，形成宽敞的无梁使用空间 ➢应用：贮藏性或开敞式娱乐性建筑物
5.2 建筑结构的结构单元 5.2.4 梁-柱结构单元
➢布置方式：横梁搁置在立柱上的基本竖向结构单元，梁柱间为铰接 ➢承受荷载：只能承受竖向重力荷载，不能承受侧向水平荷载 ➢要求：必须另有能支承侧向力的支撑构件来保证其侧向稳定，或者将柱固端连接
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.1 板-梁结构单元
➢楼（屋）盖结构的基本结构单元 ➢组成：楼（屋）面板、梁 ➢支承情况：梁是板的支承，梁支承在墙或柱上 ➢承受荷载：楼（屋）盖竖向重力荷载
5.2 建筑结构的结构单元
5.2.2 板-墙结构单元
➢布置方式：板直接搁置在墙上，板可以按单向或双向铺设 ➢特点：跨度不能过大，所用墙体较多，整体刚性很大，但使用空间不灵活 ➢应用：宿舍、住宅
3 建筑结构的结构体系
5.3.5 混合结构体系举例
支撑筒体系： 组成：大型立体支撑、
支撑节间内小框架、 内部钢框架或内部立体支撑 受力： ①大型立体支撑是主构件，承 担绝大部分竖向荷载和水平荷载 ②支撑平面内小框架及楼面内部 钢框架是次构件，担负着若干 楼层的竖向荷载和局部水平 荷载，并将它传递给主构件