房屋结构基本知识

第一节房屋结构基本知识

一、建筑结构定义无论是简单的建筑物，还是功能复杂的高楼大厦，一般都包含基础、墙体、柱、梁、楼板、屋盖等结构构件。这些结构构件组成房屋的骨架，形成结构的整体，承受各种外部作用，如荷载、温度变化、不均匀沉降等，这种建筑物的结构整体称为建筑结构。

建筑物应该具有两个方面的特质，一是它的内在特质，即安全性、实用性、耐久性；二是它的外在特质，即使用性和美学要求。前者取决于结构，后者取决于建筑。结构是建筑物的基本组成部分，是建筑物赖以存在的物质基础，在一定意义上，结构支配着建筑。因为任何建筑物都要耗用大量的材料和劳动力来建造，建筑物首先必须抵抗（或承受）各种外界和内部的作用（如重力、风力、地震等），合理地选择结构材料和结构型式，既可满足使用要求，又可满足美学原则。

二、建筑结构的基本要求

（一）平衡

平衡的基本要求就是保证结构和结构的任何一部分都不发生运动，力的平衡条件总能得到满足。从宏观上看，建筑物总应该是静止的。

（二）稳定

整体结构或结构的一部分作为刚体不允许发生危险的运动。这种危险可能来自结构自身，如雨蓬的倾覆；也可能来自地基的不均匀沉降或地基土的滑移（滑坡），例如意大利的比萨斜塔由于地基不均匀沉降引起的倾斜。

（三）承载能力

结构或结构的任何一部分在预计的荷载作用下必须安全可靠，具有足够的承载能力。

（四）适用

结构应当满足建筑物的使用目的，不应出现影响正常使用的过大变形、过宽的裂缝、局部损坏、振动等。

（五）经济

结构的经济性体现在多个方面。现代建筑的结构造价通常不超过建筑总造价的20～30％，因此所采用的结构应当使建筑的总造价最经济。结构的经济性并不是指单纯的造价，而且结构的造价受材料和劳动力价格比值的影响，还受施工方法、施工速度以及结构维护费用（如钢结构的防锈、木结构的防腐等）的影响。

（六）美观

美学对结构的要求有时甚至超过承载能力的要求和经济要求，尤其是象征性建筑和纪念性建筑更是如此。

综合上述结构基本要求，建筑结构的设计原则是“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”。

三、建筑结构的分类

（一）按材料分类

根据结构所用材料的不同，建筑结构可分为以下几类：

1、砌体结构

砌体结构是由砌块（砖、石和其它材料的砌体）及砂浆砌筑而成的结构。目前大量用于居住建筑和多层民用房屋（如旅馆、办公楼、商店、教学楼等）中，并以砖砌体的应用最为广泛。

砌体结构的优点是砖、石、砂等材料具有就地取材、成本低，结构的耐久性和耐腐蚀性也很好。缺点是结构自重大、施工速度慢、现场作业量大及烧制砖要占用大量土地，不利于环境保护。

2、混凝土结构

混凝土结构包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构都是由钢筋和混凝土两种材料组成。钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构，除一般工业与民用建筑外，许多特种结构（如水塔、桥梁、水池、高烟囱等）也使用钢筋混凝土建造。

混凝土结构具有节省钢材、就地取材（指占比例很大的砂、石料）、耐火耐久、可模性好（可按需要浇捣成各种形状）、整体性好的优点。缺点是自重较大、抗裂性较差等。

3、钢结构

钢结构是以钢材为主制作的结构，主要用于大跨度的建筑屋盖（如体育馆、剧院等）、桥梁、吊车吨位很大或跨度很大的工业厂房骨架和吊车梁，以及超高层建筑物的房屋骨架等。

钢结构材料质量均匀、强度高，构件截面小、重量轻，可焊性好，制造工艺比较简单，便于工业化施工。缺点是钢材易腐蚀，耐火性较差，成本高等。

4、木结构

木结构是以木材为主制作的结构，但由于受自然条件的限制，我国木材相当缺乏，目前仅在山区、林区、人工景点和农村地区有一定的采用。

木结构制作简单、自重轻、容易加工。缺点是木材易燃、易腐、易受虫蛀等。

（二）按受力和构造特点分类

根据结构的受力和构造特点，建筑结构可分为以下几种主要类型：

1、混合结构

混合结构的基础常采用砖、石、混凝土或灰土；墙体主要采用砖石或砌块；而楼板、屋盖多采用钢筋混凝土结构构件。由于其结构采用了多种材料混合建造，故称混合结构。在我国目前最常用的房屋结构是砖混结构，即墙体用红砖砌筑，基础用红砖或石料砌筑。建筑物竖向荷载由砖墙或现浇钢筋混凝土墙传递等。

建筑结构墙体的厚度一般不少于180MM。混合结构的传力过程为：楼板----墙体----基础----地基。

混合结构的特点是建筑物竖向荷载主要由墙体承重，缺点是房间的跨度或开间相对小，相应墙体较多，平面布局有局限。但其相对建筑成本较低，所以目前这种结构形式广泛用于八层以下低层和多层民用建筑，特别是住宅中，是民用建筑中的一

种常用结构形式，见图2-1

2、排架结构

排架结构主要承重体系是屋面横梁（屋面大梁或屋架）和柱。屋面横梁与柱的顶端铰接，柱的下端与钢筋混凝土基础固接，见图2-2。

传力过程为：屋面横梁----柱----钢筋混凝土基础----地基。

多用于工业厂房和大型仓库建筑中。

3结构

框架结构由横梁和柱组成主要承重体系。横梁与柱为刚性连接，形成整体刚架；底层柱脚与基础固接。使用材料一般为钢筋混凝土和钢材两种。

传力过程为：楼板----梁----柱----基础----地基。

它的特点是结构受力明确，使用布局灵活，抗震性强，广泛用于十五层以下写字楼、学校、厂房、商场等建筑中，现也常用于高档住宅中，见图2-3、图2-4。

4、剪力墙结构

纵横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙，剪力墙的高度往往从基础到屋顶，宽度可以是房屋的全宽。剪力墙与钢筋混凝土楼盖、屋盖的连接，形成剪力墙结构。它的特点是结构的整体刚性强，抗震性强，采用该种结构形式的建筑物的造价较高，施工工艺较复杂。

多用于十五至三十层以下的高层住宅和写字楼建筑中，见图2-5。

5、其它形式结构

框架和剪力墙的有机结合可组成框架-剪力墙结构、框支剪力墙结构、框架－筒体结构、筒中筒结构等。单层房屋中除排架结构外还有刚架结构，如门架式结构。使用材料可分别为钢筋混凝土、钢材，也可钢材与混凝土混合使用。

此外，用于大跨度房屋的屋盖还有壳体结构、网架结构、悬锁结构，其适使用材料一般为钢材，见图2-6、2-7。