土木工程概论 4 基本结构形式
国防《土木工程概论》PPT课件 第4章
建筑工程概述
4.2 单层与多层建筑
4.3 高层与超高层建筑
4.4 特 种 结 构
4.5
智能建筑
建筑工程既包括房屋建筑物和附属构筑 物的工程实体，也包 括由此进行的规划、勘察、设计和施工等各项技术。
图4-1 迪拜阿拉伯塔酒店 （又名帆船酒店）
图4-2 印度泰姬陵
4.1.1 建 筑 的 定 义
4.2.2 大 跨 度 单 层 建 筑
3.索结构 索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中，可以说是土木工 程中结构形式互通互用的典型范例。
(a)外景
(b)内部
图4-8 北京工人体育馆
(c)结构示意 图4-9 悬索结构屋盖
4.2.2 大 跨 度 单 层 建 筑
4.索膜结构
索膜结构是用钢索和薄膜材料共同形成的结构形式。它将薄膜和索 张紧在刚性或柔性的边缘上，或者将薄膜和索悬挂在若干独立的节 点上，通过张拉建立预应力而获得确定的形状，这种索膜结构称为 张拉式索膜结构。
图4-15 美国南极科考站
4.2.2 大 跨 度 单 层 建 筑
4.2.3 多 层 建 筑
图4-16施工中的砖混结构民宅
图4-17 框架结构
4.2.3 多 层 建 筑
高层和超高层建筑的主要结构形式有框架结构、框架-剪力墙 结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构和筒体结构等。
图4-18 台北101大楼
图4-19 上海环球金融中 心（左）与金茂大厦（右）
4.3.1 概 述
框架结构的受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理 的，但承受水平荷载（例如风荷载和地震水平荷载）的能力很差。
图4-20 北京长城饭店
4.3.2 框 架 结 构
当建筑物高度更高时，水平荷载的影响将很大，如采用框架结 构，需要将梁、柱的截面尺寸做得很大，这是不经济的，而用钢筋 混凝土墙体承担水平荷载更合理。
土木工程概论简答题论述题大全及答案
论述题（共2题，每题7分，共14分）1、试述高层结构的主要结构形式及特点？答：8层及8层以上者称为高层建筑。
高层结构的主要结构形式有：框架结构，框架—剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒体结构等。
①框架结构框架结构因其受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理的，在承受水平荷载方面能力很差。
因此仅适用于房屋高度不大、层数不多时采用。
②框架—剪力墙结构剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，固其抗剪能力很强，故称为剪力墙。
在框架—剪力墙结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以大大减小柱子的截面。
③剪力墙结构当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对结构设计起控制作用，如仍采用框架—剪力墙结构，剪力墙将需布置得非常密集，这时，宜采用剪力墙结构，即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受竖向荷载。
④框支剪力墙结构两种建筑的功能完全不同，为完成这两种体系的转换，需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的荷载传到下部柱子上。
这种结构体系，我们称之为框支剪力墙体系。
⑤筒体结构筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。
筒体结构可分为框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。
2、试述建筑结构必须满足哪些功能要求？答：结构的功能要求结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：(1)安全性在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用。
在设计规定的偶然事件(如地震、爆炸)发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性所谓整体稳定性，系指在偶然事件发生时及发生后，建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。
(2)适用性在正常使用时具有良好的工作性能。
如不产生影响使用的过大的变形或振幅，不发生足以让使用者产生不安的过宽的裂缝。
(3)耐久性在正常维护下具有足够的耐久性能。
所谓足够的耐久性能，系指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的恶化不致导致结构出现不可接受的失效概率。
土木工程概论教案04道路、铁路、桥梁工程
第四章道路、铁路、桥梁工程一、桥梁工程桥梁：是指供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间互相跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。
1、桥梁组成⑴桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构），包括桥面板、桥面梁以及支承它们的结构构件，如大梁、拱、悬索等，其作用是承受桥面上各种车辆、行人的荷载。
⑵桥墩桥台：（统称下部结构），是支承桥跨结构的承重构件。
桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤衔接并防止路堤滑塌。
桥墩设在两桥台之间，其作用是支承桥跨结构。
⑶墩台基础：是桥墩、桥台的埋入土中的扩大部分，其作用是使桥上全部荷载传至地基。
墩台基础在整个桥梁施工中是比较困难的部分，常要在水中作业。
2、桥梁荷载⑴永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。
作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物的重力及附属设备等外加重力；作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）。
预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应，在承载能力极限状态设计时，作为结构抗力的一部分，而非永久荷载。
⑵可变荷载可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变荷载（活载）和其它可变荷载。
A、基本可变荷载（活载）包括车辆荷载及其影响力，人群荷载和汽车冲击力，离心力，汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力，即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。
B、其它可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力，如风力（风荷载），汽车制动力，温度影响力，支座摩阻力、流水压力及冰压力等。
⑶偶然荷载偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。
主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力。
土木工程概论全部
中国矿业大学建筑工程学院
28
近代土木工程经典举例
六 美国旧金山金门大桥
于一九三3年动工193七年五月竣工,历时四年和十万多吨 钢材，耗资达3550万美元建成了当时世界上最大跨度的悬 索桥从海面到桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使 涨潮时，大型船只也能畅通无阻，
中国矿业大学建筑工程学院
29
近代土木工程经典举例
14
古代土木工程-都江堰水利工程
中国矿业大学建筑工程学院
15
古代土木工程-都江堰水利工程
公元前二五六~公元前25一年秦国蜀郡太守冰父子率 众修建；世界上最长的无坝引水枢纽；
由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分组成鱼嘴起分流和减 灾作用,将岷江分为内外江；飞沙堰起泄洪、排砂作 用；宝瓶口起分流和灌溉作用，
2
目录
第十一章 建筑施工 第十二章 工程与经济 第十三章 施工管理 第十四章 国际工程承包 第十五章 建设监理 第十六章 房地产业与物业管理 第十七章 计算机在土木工程中的应用 第十八章 土木工程的未来 第十九章 土木工程专业介绍
中国矿业大学建筑工程学院
3
第一 章 绪论
§一 土木工程基本概念 §二 土木工程发展历史 §三 土木工程的重要性及建设与使用 §四 几个与土木工程相关的重大问题 §五 土木工程伟大的战略部署 §六 土木工程的未来
英国人阿斯普丁取得了波兰特水泥的专利权，18五0年开始生产。
中国矿业大学建筑工程学院
20
近代土木工程-大事记
五许用应力分析法（公元一八二5年）
法国科学家纳维建立了土木工程结构设计的《许用应力分析法》1九世 纪末,里特尔等人又提出了《极限平衡分析》的概念，他们都为土木工 程结构理论打下了基础
土木工程概论 第4章 建筑工程
土木工程概论
（1）简支梁[（a）]：两端支座仅提供竖向约束，而不提供转角 约束的支撑结构。简支梁仅在两端受铰支座约束，主要承受正弯 矩，一般为静定结构。体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力 、支座移动等都不会在梁中产生附加内力，受力简单，简支梁为 力学简化模型。 （2）悬臂梁[（b）]：梁的一端固定在支座上，使该端不能转动 ，也不能产生水平和垂直移动（称为固定支座），另一端可以自 由转动和移动（称为自由端）的梁称为悬臂梁。
河南省南阳鸭河口电厂干煤棚
土木工程概论
剪力墙
定义： 剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙，是房屋或构筑物中主 要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载（重力 ）的墙体，以防止结构剪切（受剪）破坏，一般用钢筋混凝 土做成。
土木工程概论
4.2 建筑结构
1. 建筑结构概述
建筑工程中常提到“建筑结构”一词，就是指建筑物中由若干构 件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系，是建筑物中支 承荷载而起骨架作用的部分，是建筑物赖以生存的物质基础，简 称结构。
主梁与次梁
土木工程概论
柱 定义： 柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构 件。
钢筋混凝土柱
土木工程概论
柱按截面形式可分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱 、H形柱、I形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱等。 按所用材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋 混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱 等。 按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱。 按受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压柱等
网架结构
土木工程概论
哈尔滨会展中心体 育场
土木工程概论
拱 定义：
拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲 线或折线形构件。拱结构比桁架结构具有更大的力学优点。 在外力作用下，拱主要产生压力，使构件摆脱了弯曲变形。
土木工程概论（习题与解答）
土木工程概论（习题与解答）《土木工程概论》习题与解答第一章绪论习题1、土木工程的定义是什么？2、土木工程包括哪些方面？3、土木工程经历了那几个发展阶段，大约起止时间是何时？4、古代土木工程的主要结构形式是什么？5、近代土木工程的特点是什么？6、土木工程的未来发展方向是什么？解答1、土木工程的定义是什么？答：土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。
2、土木工程包括哪些方面？答：土木工程包括建筑物基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程、给水排水工程。
3、土木工程经历了那几个发展阶段，大约起止时间是何时？答：土木工程经历了古代、近代、现代三个阶段。
古代土木工程：约公元前5000年—17世纪中叶；近代土木工程：17世纪中叶～第二次世界大战前后；现代土木工程：20世纪中叶至今。
4、古代土木工程的主要结构形式是什么？答：木结构、砖结构、石结构、混合结构。
5、近代土木工程的特点是什么？答：材料：由木材、石料、砖、瓦为主，到开始并日益广泛使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土。
理论：材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和人力物力的节约。
施工与机械：不断出现新的工艺和新的机械。
施工技术进步，建造规模扩大，营造速度加快。
6、土木工程的未来发展方向是什么？答：1、适应新的功能；2、研究新的材料；3、向新的空间开拓；4、设计向精确化、自动化发展；5、施工信息化、设备不断更新。
第二章土木工程材料习题1、标准粘土砖的尺寸是多少？2、我国是否还允许生产粘土砖？3、砖按生产工艺分为哪两类？4、多孔砖与空心砖的孔洞率分别大于多少？5、粒径大于多少的岩石颗粒称为石子？6、色石渣主要由哪些石材破碎而成？7、什么叫胶凝材料？石灰、石膏、水泥属于气硬性或水硬性胶凝材料？8、直径小于多少的钢筋称钢丝？9、土木工程三大基础材料是什么？10、通用水泥通常分为哪几种？11、说明水泥初凝、终凝、凝结、硬化的含义。
土木工程概论第4章 建筑结构
统的梁式结构。
三角形桁架 梯形桁架
平行弦桁架 立体桁架
4.4.2 拱式结构
拱式结构是弧度向上的结构形式，造型 美观。
德国某建筑
捷克斯洛伐克某游泳馆 德国莱比锡新会展中心
拱式结构设计中 的一个关键就是要合 理地处理支座推力问 题。三种常用的方法。 即：落地拱是由基础 直接承受拱推力；屋 盖拱可以设计或利用 边框架来承受推力； 也可以在支座处设置 拉杆以承受拱的推力。
4.2.3 预应力混凝土结构
在构件在承受外荷载之前，对其受拉区 预先施加压应力，形成了所谓的预应力混 凝土结构。
工程中预应力的施加方法有先张法和后 张法。
先张法：就是在浇筑混凝土前，用机械 张拉钢筋，待混凝土硬化后，再放松钢筋， 从而对混凝土施加预应力。
后张法：就是在浇筑混凝土并待其硬化 后，对预留在构件内的预应力筋用机械张 拉，从而对混凝土施加预应力，使构件受 拉边预先产生压应力的方法。
4.4 抗竖向力结构
抗竖向力结构是指以抵抗竖向荷载为主 的结构，主要包括桥梁结构和中大跨建筑 结构。
4.4.1 梁式结构
梁式结构是受弯为主的构件。梁式结构 可以做成单跨、多跨或悬臂形式。
一、实体梁结构
实体梁结构按材料分类有木梁、钢梁、 钢筋混凝土梁、钢—混凝土组合梁等。
木梁的截面
薄腹梁 轧制型钢梁的截面
4.2.7 膜结构
与传统结构相比，膜结构的优点是自重 轻、建筑造型丰富、透光性好、自洁性好、 易于施工。缺点是耐久性差、隔热性差等。
4.3 抗水平力结构
抗水平力结构是指以抵抗水平荷载为主 的结构，主要包括高耸构筑物和高层建筑 结构。
4.3.1 抗水平力结构的基 本特征
土木工程概论 第3章 土木工程基本结构形式
公式
ql q 2 0 ql M x = x − x , V x = − qx …… 1） （ 2 2 2 q ∇ …… 2） H = （
0
δ
0 N x = V x sin θ + H cos θ …… ） （3 0 V x = V x cos θ − H sin θ
0 Mx = Mx −Hy
桁架分为：铰接桁架和刚接桁架 一 铰接桁架（由许多三角形杆状物组成） 桁架历史
• 北宋（1101~1125年） 张择端的《清明上河图》 由三角形机构制成的拱架木桥； • 国外最早的桁架是1570年意大利人巴雷提出的王 柱式桁架，但并未受到重视； • 1758年瑞士人Ulric Grubenmann在莱茵河上建造 了一座跨长为52m的木料桁架桥; • 最早的全铁桁架桥是1840年在美国Wendell Bellman所建造，其中拉杆为熟铁，压杆为生铁。
• 当构件所受弯矩不作用在截面对称轴的平 面内时，为斜向受弯构件，这时在两个对 称轴方向都作用有弯矩，所以又称为双向 受弯构件。 • 当受压或受拉构件还同时作用有两个方向 的弯矩时，即为双向偏心受压或双向偏心 受拉。 • 此外，还有还有受扭构件，但单纯受扭的 构件并不常见，大多数场合下受扭构件同 时还承受弯矩和剪力。
• • • • •
二 钢架 当柱和梁整体连接，则形成刚接。 图3-21 (a)为单层刚架,(b)为复式刚架 在多层框架中，当柱子连需延长，而梁铰 接在柱上，则构成多层铰接框架，有时也 做成铰接和刚接同时采用的组合框架
• 刚架受力时，一般按照平面结构考虑，但 有些框架具有明显的三维受力特征。 • 当房屋两端设有永久性山墙，屋盖与结构 有可靠联系，即使在均布水平风载下，水 平框架体系将发生侧移，但山墙处侧移仍 为零，其他框架受山墙约束而影响，侧移 依次减小，其中间侧移最大，这一 作用称 为空间作用。 • 水平框架体系的跨度与房屋宽度有关，宽 度不能太小，如果长度过大时也可不考虑 空间作用；而且，少数哦排架承受荷载 （吊车）时，即使无山墙，通过屋盖刚性 也应考虑一定的空间作用
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四章
30
受弯构件——梁主要是承受弯矩或梁两端支承在支
座上以承受荷载。一端为不动铰，另一端为活动铰，
这种支承称为简单支承或简支；梁在荷载下各截面 内将产生弯矩M和剪力V，因而将产生弯曲变形—— 挠度（deflection)。220年5月23日第四章
31
2020年5月23日
第四章
32
2020年5月23日
2020年5月23日
第四章
64
2020年5月23日
第四章
65
2020年5月23日
第四章
66
2020年5月23日
第四章
67
排架
2020年5月23日
第四章
68
2020年5月23日
第四章
69
刚架
2020年5月23日
第四章
70
组合框架
2020年5月23日
第四章
71
2020年5月23日
第四章
72
第四章
55
2020年5月23日
第四章
56
• 铰接桁架
2020年5月23日
第四章
57
2020年5月23日
第四章
58
2020年5月23日
第四章
59
2020年5月23日
第四章
60
《清明上河图》画面正中的那座桥，被称作“虹桥”。这种使用短的构造材
料，却形成了大的跨度，被认为是中国在世界桥梁史上的独特创造。20世纪
第四章
33
梁在结构中的位置：
2020年5月23日
第四章
34
支承方式分：
2020年5月23日
第四章
35
4.4 柱
竖向构件
2020年5月23日
第四章
36
受压构件——柱 主要是承受压力。 柱承受荷载可能 是轴心受压，即 荷载沿构件轴线 作用。但更多场 合下为偏心受压， 即这时为偏心受 压构件。
2020年5月23日
第四章 土木工程的基本结构
4.1墙 4.2板 4.3梁 4.4柱 4.5 楼梯
4.6拱 4.7 壳 4.8 桁架 4.9 框架
2020年5月23日
第四章
1
2020年5月23日
第四章
2
梁 柱 式 结 构
2020年5月23日
第四章
3
墙 板 式 结 构
2020年5月23日
第四章
4
4.1 墙 体
2020年5月23日
2020年5月23日
第四章
49
2020年5月23日
第四章
50
4.7 壳
由曲面型的板和边缘构件（梁、拱或桁 架）组成 。
2020年5月23日
第四章
51
2020年5月23日
第四章
52
2020年5月23日
第四章
53
4.8 桁架（有铰接和刚接之分）
2020年5月23日
第四章
54
2020年5月23日
第四章
5
2020年5月23日
第四章
6
2020年5月23日
第四章
7
2020年5月23日
第四章
8
2020年5月23日
第四章
9
2020年5月23日
第四章
10
2020年5月23日
第四章
11
2020年5月23日
第四章
12
2020年5月23日
第四章
13
4. 2 板
承受施加在楼板的板面上并与板面垂直 的重力荷载。按受力形式分单向板和双 向板
第四章
37
2020年5月23日
第四章
38
2020年5月23日
第四章
39
2020年5月23日
第四章
40
4.5 楼梯 (楼层间的垂直联系)
楼梯有板式、 梁式（单跑、 双跑及三跑）、 剪刀式（freestanding）及螺 旋式（helical)
2020年5月23日
第四章
41
2020年5月23日
2020年5月23日
第四章
14
2020年5月23日
第四章
15
2020年5月23日
第四章
16
板在结构中的位置：
2020年5月23日
第四章
17
2020年5月23日
第四章
18
2020年5月23日
第四章
19
2020年5月23日
第四章
20
2020年5月23日
第四章
21
2020年5月23日
第四章
70年代至80年代初，在浙江南部和福建的东北部，发现了大量的与虹桥结构
相似的木拱桥，当地人称为“廊桥”。
2020年5月23日
第四章
61
中央电视台‘探索·发现’栏目2002.7.30播出 《虹桥寻踪》
2020年5月23日
第四章
62
• 刚接桁架
2020年5月23日
第四章
63
4.9 框架
在房屋建筑中，由梁或屋架和柱联结而成的结构称为 框架。框架节点有铰接的和刚接的，前者称为排架 bent），后者则称为刚架（ropdframe）。桥梁中也采 用刚架结构。
第四章
42
2020年5月23日
第四章
43
2020年5月23日
第四章
44
4.6 拱（arch structure）
为曲线结构，主要承受轴向压力。
2020年5月23日
第四章
45
2020年5月23日
第四章
46
2020年5月23日
第四章
47
2020年5月23日
第四章
48
罗马人于公元前19世纪建造的杰作—石拱渡槽
22
2020年5月23日
第四章
23
2020年5月23日
第四章
24
2020年5月23日
第四章
25
2020年5月23日
第四章
26
2020年5月23日
第四章
27
2020年5月23日
第四章
28
2020年5月23日
第四章
29
4.3 梁
梁承受板传下来的压力和梁的自重。 截面的类型分：
2020年5月23日