材生锈、混凝土受腐蚀、砖遭冻融、木材被虫蛀蚀等化学、物理、生物现象。
?4. 5 土木工程设施中的结构
?是一个在空间和通道中用各种基本构件组合建成的有功能特征的机体,为土木工程设施的持久使用和美观需求服务,对生命财产提供安全保障。它是一个由构件组成的整体,是一个有功能特征的机体,是一个有丰富应用价值的载体,是一个被建造的实体。
?一个优质的土木工程结构要求具有以下特色:(1)在应用上,要充分满足空间和通道的多项使用要求;(2)在安全上,要完全符合承载、变形、稳定的持久需要;(3)在造型上,要能够与环境、规划和建筑艺术融为一体;(4)在技术上,要力争体现科学、技术和工程的新发展;(5)在建造上,要合理用材、节约能源、与施工实际紧密结合。
?结构设计种必须做到 :
? (1 )结构承受荷载后的内力≤结构的承载力: ? (2 )结构承受荷载后的变形≤变形的允许值。 第五章 建筑工程概述 ?5.1 引言
??. 建筑工程就是房屋工程 它是兴建房屋的规划、勘察、设计、施工的总称, 目的是为人类生产与生活提供场所。
??.建造房屋基本要求:“实用”是功能性的。指房屋要有舒适的环境,宽敞的空间,合理的布局;要有坚实可靠的结构;要有先进、优质和方便的使用设施。 “美观”是精神性的。指房屋的艺术处理,包括广义的美观和协调,以及观察者的视觉和心灵的感受。“经济”指用尽可能少的资金、材料和人力,在尽可能短的时间里,优质地完成房屋的建设。
??. 建造房屋是在规划的基础上,是建设单位、勘察单位、设计单位的各种工程师和施工单位、全面协调合作的过程。
?A,规划师:负责房屋生活的环境。好比一个人,规划就像人生活的环境。
?B,建筑师:负责房屋的布局和艺术处理。犹如人的体型、容貌、气质。 ?C,结构工程师:负责建筑工程的骨架即结构。结构犹如人的骨骼和寿命。不同房屋有不同的结构(骨架),如有砖混结构、混凝土结构、钢
结构、木结构、框架结构等。
?D,设备工程师:负责房屋的给水排水、供热通风和电气等设施。好比人的器官和神经。
?大体经历了三个阶段:
?第一阶段为初步设计阶段:即根据建设单位提出使用要求完成下述工作。
?包 括:a.初步设计构思;b.明确各种功能要求;c.形成总体设计方案 ?第二阶段为施工图阶段
?包 括:a.处理各设计工种的技术问题;b.进行各设计工种的细部设计;c.绘制施工图,书写设计说明,完成总体设计
?第三阶段为施工阶段
?包 括:a.交付施工单位,同时进行工程监理;b.竣工,房屋落成,交付使用
?5.2 建筑物的类别
?房屋建筑工程的类别有多种分法。 ?可按房屋的使用性质分; ?按房屋结构所采用的材料分;
?也可按房屋主体结构的型式和受力系统(结构体系)分:
?1. 按房屋使用性质分 (6类):
?? 住宅建筑 这类如别墅、宿舍、公寓等。建筑对房屋使用的布局、朝向、采光、隔热、隔音等建筑技术问题有较高要求。
? ?公共建筑 特点:大量人群集聚,室内空间和尺度都很大,人流走向问题突出。结构采用梁柱连接在一起的大跨度框架结构以及网架、拱、壳结构等为主体结构。层数以单层或低层居多。
?? 商业建筑如商店、银行、宾馆、商业写字楼等。特点:有着与公共建筑类似的要求。往往做成高层建筑,对结构体系和结构型式有较高的要求。
?? 文教卫生建筑 如图书馆、实验楼、学校、医院等。这类建筑有较强的针对性。一般采用框架结构为主体结构。
? ? 工业建筑如重型机械厂房、纺织厂房、制药厂房、食品厂房 等。
特点:荷载巨大且往往是撞击、振动荷载。需要空间大,并有特殊要求。(温湿度、防爆、防尘、防菌等)。多层工业建筑一般采用刚接框架结构。
?? 农业建筑 如暖棚、畜牧场等。一般采用轻型钢结构。 ?2. 按房屋结构所采用的材料分 (7类):
??砌体结构 采用砖、石、砼砌块等砌体做成。主要用于墙体结构。 ?钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构采用钢筋混凝土或预应力混凝土做成,主要用于框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。?钢结构采用各种型钢或钢管连接做成,在上述结构中,除墙体、薄壳、折板结构外,均可选做钢结构。
??木结构 采用方木、圆木、条木、板材连接做成。我国古时,木结构房屋很多,如宫殿、庙宇、塔等。
??薄膜充气结构 用于屋盖结构是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部形成一定的形状,作为建筑空间的覆盖物。目前尚不普及。 ?(6)钢—混凝土组合结构建筑物的承重构件部分为钢构件、部分为钢筋混凝土构件,或钢—混凝土组合构件共同组成的承重结构体系。这种结构在工程中应用十分广泛。
?(7)生土结构 习称“生土建筑”,经过采掘、成型、砌筑而建造的建筑物,如土坯、夯土墙、各类窑洞民房。
?3. 按组成房屋主体结构的型式和受力系统即结构体系分 (9类):
? ?承重墙结构 利用房屋的墙体作为竖向承重和抵抗水平荷载(风、地震荷载等)的结构。
??框架结构 受力特点:采用梁、柱组成的框架作为房屋的竖向结构,并同时承受水平荷载
?? 筒体结构 利用房间四周墙体形成的封闭筒体作为主要抵抗水平荷载的结构。
??错列桁架结构 受力特点:利用整层高的桁架横向跨越房屋两外柱之间的空间,并利用桁架交替在各楼层平面上错列的方法增加整个房屋的刚度。
??拱结构 受力特点:从在一个平面内受力的,由曲线或折线形构件
组成的拱形所形成的结构,来承受整个房屋的竖向荷载和水平荷载。
??薄壳结构 受力特点:由曲面形板与边缘构件(梁、拱或桁架)组成的空间结构。能以较薄的板面形成承载能力高、刚度大的承重结构。 ??折板结构 受力特点:由多块平板组合而成的空间结构。是一种既能承重又可维护,用料较省,刚度较大的结构
?(8)网架结构 受力特点: 由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。具有空间受力合理、重量轻、刚度大,跨度大、抗震性能好等优点。
?⑼钢索结构(悬挂式结构) 受力特点:屋面荷载通过吊索或吊杆传递到支承柱上去,再由柱传递到基础。
?5.3 生土建筑物
?5.4. 木结构建筑 ??. 概述 是人类最早兴建的结构。承重结构所用材料是木料。 ??. 木材类型方材、圆材、条材、板材等 ??. 木结构的连接方式木材构件通过齿(榫)、螺栓、钉、键和胶连接成各种型式的木结构。
??. 结构类型有木桁架、木网架、木框架、木拱等。最常用的是木桁架。
? ?. 著名工程
?中国最高的木结构建筑—山西应县木塔 建于公元1056年,外观5层,内有4暗层,实为9层,平面为8角形,底层直径为30.27m,塔高为67.31m. 目前亚洲跨度最大(140.7m)的木结构—日本出云木结构圆顶。 木结构的发展方向是采用胶合木代替整体木材做成的结构,包括 层板胶合结构 和 胶合板结构 等, 做到次材优用,小材大用。
?5.5 砌体结构建筑
?著名工程 (1)埃及金字塔 埃及胡夫(Khufu)金字塔。建于公元前2000余年,是一座正方形底座的三角形锥形石结构。底边长230.5m,高146.6m, 斜面倾角52度。总石块量有230余万块,平均每块约重2.5t多。 (2)古希腊万神殿和帕提农神庙 帕提农神庙 是卫城的主题建筑物,始建于公元前447年。属于围廊式庙宇,全用白大理石砌成。帕提农神庙代表着古希腊多立克式柱的最高成就。罗马万神庙(殿) 万神庙是古罗马宗教膜拜宗教诸神的庙宇。曾是现代结构出现以前世界上跨度最大的空间建筑。集罗马穹隆和希腊式门廊大全。
?(3)圆形正殿部分建于120-124年? ,门廊正面有八棵科林斯式柱式。柱头为白色大理石,柱身为红色的花岗石,身上无槽。其山花与柱石比例属罗马式。 圆形正殿是神庙的精华。神庙外部造型简洁,内部空间在圆形洞口射入的光线映影之下宏伟壮观并带有神秘色彩,室内装饰华丽,堪称古罗马的建筑珍品。 (4)巴黎圣母院 建于1163~1257年。位于巴黎中心区城中岛上,正门前面是广场。教堂可容近万人。结构采用柱墩骨架、卷拱和飞扶壁等组成的砖石框架结构。中国古代的砌体建筑结构也有着辉煌成就。
?1. 明代建造的南京灵谷寺无梁殿以砖拱卷作为主体结构,砖拱最大跨度可达到11.25m。 2.河北定县开元寺塔(料敌塔)建于公元1055年,是当时世界最高的砌体结构。高84.2m,11层,平面为8边形,边长9.8m,采用砖砌双层筒体结构体系。
?320世纪以前,世界最高的砌体结构办公用楼房1891年在美国芝加哥建成的莫纳德洛克大厦高16层,是一幢带有电梯的大厦,沿用至今。4砌体结构在我国发展的情况 20世纪50年代以来,我国的砌体建筑结构经历了由砖砌体→大型振动砖壁板材→配筋砖砌体→配筋混凝土砌块砌体 的发展过程。北京左家庄住宅区是大型振动砖壁板结构
?配筋砌体 组成:配筋砌体由钢筋、块体、砂浆和将它们粘结在一起而成为整体结构体系的注芯砼组成。 优点:1)减少墙厚;2)增大跨度;3)使墙建得更高、载力更大;4)提高隔声能力;5)提高耐火能力;6)改善传热性能。
?5.6 混凝土结构建筑
?? 混凝土结构所用材料 评价: 原材料均是地方性材料,其资源