第六章 建筑結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)選型
第一節(jié) 概 述
一、建筑結(jié)構(gòu)的總概念
(一)建筑結(jié)構(gòu)的定義
建筑物用來(lái)形成一定空間及造型，并具有抵御人為和自然界施加于建筑物的各種作用力，使建筑物得以安全使用的骨架，即稱為結(jié)構(gòu)。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的組成
建筑結(jié)構(gòu)一般都是由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的。
1.水平構(gòu)件
用以承受豎向荷載的構(gòu)件。一般有：
(1)板，包括平板、曲面板、斜板。
(2)梁，包括直梁、曲梁、斜梁。
(3)桁架、網(wǎng)架等。
2.豎向構(gòu)件
用以支承水平構(gòu)件或承擔(dān)水平荷載的構(gòu)件。一般有：
(1)柱;
(2)墻體;
(3)框架。
3.墓礎(chǔ)
用以將建筑物所承受的所有荷載傳至地基上。
(三)建筑結(jié)構(gòu)的類型
1.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑材料劃分
(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
(2)砌體結(jié)構(gòu)：磚砌體，石砌體，小型砌塊，大型砌塊、多孔磚砌體等;
(3)鋼結(jié)構(gòu);
(4)木結(jié)構(gòu);
(5)塑料結(jié)構(gòu);
(6)薄膜充氣結(jié)構(gòu)。
2.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)型式劃分
(1)墻體結(jié)構(gòu)，以墻體作為支承水平構(gòu)件及承擔(dān)水平力的結(jié)構(gòu);
(2)框架結(jié)構(gòu);
(3)框架—剪力墻(抗震墻);
(4)筒體結(jié)構(gòu);
(5)桁架結(jié)構(gòu);
(6)拱型結(jié)構(gòu);
(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu);
(8)空間薄壁結(jié)構(gòu)(包括薄殼、折板、幕式結(jié)構(gòu));
(9)鋼索結(jié)構(gòu)(懸索結(jié)構(gòu));
(10)薄膜結(jié)構(gòu)。
3.按組成建筑結(jié)構(gòu)的體型劃分
(1)單層結(jié)構(gòu)(多用于單層廠房、食堂、影劇場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等);
(2)多層結(jié)構(gòu)(2-6層);
(3)高層結(jié)構(gòu)(一般為7層以上);
(4)大跨度結(jié)構(gòu)(跨度在40—50m以上)。
此外尚可按建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)劃分為：平面結(jié)構(gòu)體系與空間結(jié)構(gòu)體系兩大類。
二、建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
組成結(jié)構(gòu)體系的單元體稱為基本構(gòu)件。按受力特征來(lái)劃分主要有以下三類：軸心受力陶件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。
按其主要受力性質(zhì)常常又劃分為：拉桿、壓桿和受彎構(gòu)件。
(一)軸心受力構(gòu)件
當(dāng)構(gòu)件所受外力的作用點(diǎn)與構(gòu)件截面的形心重合時(shí)，則構(gòu)件橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力為均勻分布，這種構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件?？煞譃椋?BR> 1.軸心受拉構(gòu)件
構(gòu)件所受的力，使構(gòu)件橫斷面僅產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力時(shí)即為軸心受拉構(gòu)件。常用于桁架的下弦桿及受拉斜腹桿。
σ1=F/bh
此構(gòu)件的承載能力為σ1≤[σ]
式中 [σ]——材料的允許應(yīng)力。
這種構(gòu)件最能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。
2.軸心受壓構(gòu)件
外力以壓力的方式作用在構(gòu)件的軸心處，使構(gòu)件產(chǎn)生均勻壓應(yīng)力時(shí)，即為軸心受壓構(gòu)件。
其截面應(yīng)力為：σ1=F/bh
但軸心受壓構(gòu)件的實(shí)際承載力是由穩(wěn)定性控制，穩(wěn)定系數(shù)Ψ≤1，故其承載力的表達(dá)式為：
σ2=F/Ψbh≤[σ] (6-3)
這是因?yàn)槭軌簶?gòu)件承載時(shí)，截面應(yīng)力尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就會(huì)因彎折而失去 承載能力，這種現(xiàn)象稱為喪失穩(wěn)定性。上式中的Ψ值即為按穩(wěn)定考慮的承載力與強(qiáng)度承 載力的比值，稱為穩(wěn)定系數(shù)。
由此可見相同材料的拉桿與壓桿受同樣的荷載F作用時(shí)，拉桿所需的截面尺寸要比 壓桿小。
拉桿所需截面為： A1=F/[σ]
壓桿所需截面為： A2=F/Ψ[σ]
式中 [σ]——材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。
Ψ<1，故 A2> A1
Ψ值與桿件的長(zhǎng)細(xì)比λ有關(guān)，λ=l0/i;
式中 l0——桿件計(jì)算長(zhǎng)度;
i——截面的回轉(zhuǎn)半徑，i= ;
I——截面的慣性矩，矩形截面時(shí)：I= bh3 ， A=b*h
所以 i= = = h=0.289h
λ越大，Ψ越小。則實(shí)際承載力越小。
第一節(jié) 概 述
一、建筑結(jié)構(gòu)的總概念
(一)建筑結(jié)構(gòu)的定義
建筑物用來(lái)形成一定空間及造型，并具有抵御人為和自然界施加于建筑物的各種作用力，使建筑物得以安全使用的骨架，即稱為結(jié)構(gòu)。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的組成
建筑結(jié)構(gòu)一般都是由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的。
1.水平構(gòu)件
用以承受豎向荷載的構(gòu)件。一般有：
(1)板，包括平板、曲面板、斜板。
(2)梁，包括直梁、曲梁、斜梁。
(3)桁架、網(wǎng)架等。
2.豎向構(gòu)件
用以支承水平構(gòu)件或承擔(dān)水平荷載的構(gòu)件。一般有：
(1)柱;
(2)墻體;
(3)框架。
3.墓礎(chǔ)
用以將建筑物所承受的所有荷載傳至地基上。
(三)建筑結(jié)構(gòu)的類型
1.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主要建筑材料劃分
(1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);
(2)砌體結(jié)構(gòu)：磚砌體，石砌體，小型砌塊，大型砌塊、多孔磚砌體等;
(3)鋼結(jié)構(gòu);
(4)木結(jié)構(gòu);
(5)塑料結(jié)構(gòu);
(6)薄膜充氣結(jié)構(gòu)。
2.按組成建筑結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)型式劃分
(1)墻體結(jié)構(gòu)，以墻體作為支承水平構(gòu)件及承擔(dān)水平力的結(jié)構(gòu);
(2)框架結(jié)構(gòu);
(3)框架—剪力墻(抗震墻);
(4)筒體結(jié)構(gòu);
(5)桁架結(jié)構(gòu);
(6)拱型結(jié)構(gòu);
(7)網(wǎng)架結(jié)構(gòu);
(8)空間薄壁結(jié)構(gòu)(包括薄殼、折板、幕式結(jié)構(gòu));
(9)鋼索結(jié)構(gòu)(懸索結(jié)構(gòu));
(10)薄膜結(jié)構(gòu)。
3.按組成建筑結(jié)構(gòu)的體型劃分
(1)單層結(jié)構(gòu)(多用于單層廠房、食堂、影劇場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等);
(2)多層結(jié)構(gòu)(2-6層);
(3)高層結(jié)構(gòu)(一般為7層以上);
(4)大跨度結(jié)構(gòu)(跨度在40—50m以上)。
此外尚可按建筑結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)劃分為：平面結(jié)構(gòu)體系與空間結(jié)構(gòu)體系兩大類。
二、建筑結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
組成結(jié)構(gòu)體系的單元體稱為基本構(gòu)件。按受力特征來(lái)劃分主要有以下三類：軸心受力陶件、偏心受力構(gòu)件和受彎構(gòu)件。
按其主要受力性質(zhì)常常又劃分為：拉桿、壓桿和受彎構(gòu)件。
(一)軸心受力構(gòu)件
當(dāng)構(gòu)件所受外力的作用點(diǎn)與構(gòu)件截面的形心重合時(shí)，則構(gòu)件橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力為均勻分布，這種構(gòu)件稱為軸心受力構(gòu)件?？煞譃椋?BR> 1.軸心受拉構(gòu)件
構(gòu)件所受的力，使構(gòu)件橫斷面僅產(chǎn)生均勻拉應(yīng)力時(shí)即為軸心受拉構(gòu)件。常用于桁架的下弦桿及受拉斜腹桿。
σ1=F/bh
此構(gòu)件的承載能力為σ1≤[σ]
式中 [σ]——材料的允許應(yīng)力。
這種構(gòu)件最能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度。
2.軸心受壓構(gòu)件
外力以壓力的方式作用在構(gòu)件的軸心處，使構(gòu)件產(chǎn)生均勻壓應(yīng)力時(shí)，即為軸心受壓構(gòu)件。
其截面應(yīng)力為：σ1=F/bh
但軸心受壓構(gòu)件的實(shí)際承載力是由穩(wěn)定性控制，穩(wěn)定系數(shù)Ψ≤1，故其承載力的表達(dá)式為：
σ2=F/Ψbh≤[σ] (6-3)
這是因?yàn)槭軌簶?gòu)件承載時(shí)，截面應(yīng)力尚未達(dá)到材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值前就會(huì)因彎折而失去 承載能力，這種現(xiàn)象稱為喪失穩(wěn)定性。上式中的Ψ值即為按穩(wěn)定考慮的承載力與強(qiáng)度承 載力的比值，稱為穩(wěn)定系數(shù)。
由此可見相同材料的拉桿與壓桿受同樣的荷載F作用時(shí)，拉桿所需的截面尺寸要比 壓桿小。
拉桿所需截面為： A1=F/[σ]
壓桿所需截面為： A2=F/Ψ[σ]
式中 [σ]——材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(即允許應(yīng)力)。
Ψ<1，故 A2> A1
Ψ值與桿件的長(zhǎng)細(xì)比λ有關(guān)，λ=l0/i;
式中 l0——桿件計(jì)算長(zhǎng)度;
i——截面的回轉(zhuǎn)半徑，i= ;
I——截面的慣性矩，矩形截面時(shí)：I= bh3 ， A=b*h
所以 i= = = h=0.289h
λ越大，Ψ越小。則實(shí)際承載力越小。