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二级建筑师讲义之建筑结构与结构选型(一)

更新时间:2009-10-19 15:27:29 来源:|0 浏览0收藏0

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  第六章 建筑结构与结构选型

  第一节 概 述

  一、建筑结构的总概念

  (一)建筑结构的定义

  建筑物用来形成一定空间及造型,并具有抵御人为和自然界施加于建筑物的各种作用力,使建筑物得以安全使用的骨架,即称为结构。

  (二)建筑结构的组成

  建筑结构一般都是由以下结构构件组成的。

  1.水平构件

  用以承受竖向荷载的构件。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、网架等。

  2.竖向构件

  用以支承水平构件或承担水平荷载的构件。一般有:

  (1)柱;

  (2)墙体;

  (3)框架。

  3.墓础

  用以将建筑物所承受的所有荷载传至地基上。

  (三)建筑结构的类型

  1.按组成建筑结构的主要建筑材料划分

  (1)钢筋混凝土结构;

  (2)砌体结构:砖砌体,石砌体,小型砌块,大型砌块、多孔砖砌体等;

  (3)钢结构;

  (4)木结构;

  (5)塑料结构;

  (6)薄膜充气结构。

  2.按组成建筑结构的主体结构型式划分

  (1)墙体结构,以墙体作为支承水平构件及承担水平力的结构;

  (2)框架结构;

  (3)框架―剪力墙(抗震墙);

  (4)筒体结构;

  (5)桁架结构;

  (6)拱型结构;

  (7)网架结构;

  (8)空间薄壁结构(包括薄壳、折板、幕式结构);

  (9)钢索结构(悬索结构);

  (10)薄膜结构。

  3.按组成建筑结构的体型划分

  (1)单层结构(多用于单层厂房、食堂、影剧场、仓库等);

  (2)多层结构(2-6层);

  (3)高层结构(一般为7层以上);

  (4)大跨度结构(跨度在40―50m以上)。

  此外尚可按建筑结构的受力特点划分为:平面结构体系与空间结构体系两大类。

  二、建筑结构基本构件与结构设计

  组成结构体系的单元体称为基本构件。按受力特征来划分主要有以下三类:轴心受力陶件、偏心受力构件和受弯构件。

  按其主要受力性质常常又划分为:拉杆、压杆和受弯构件。

  (一)轴心受力构件

  当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时,则构件横截面产生的应力为均匀分布,这种构件称为轴心受力构件。可分为:

  1.轴心受拉构件

  构件所受的力,使构件横断面仅产生均匀拉应力时即为轴心受拉构件。常用于桁架的下弦杆及受拉斜腹杆。

  σ1=F/bh

  此构件的承载能力为σ1≤[σ]

  式中 [σ]――材料的允许应力。

  这种构件最能充分发挥材料的强度。

  2.轴心受压构件

  外力以压力的方式作用在构件的轴心处,使构件产生均匀压应力时,即为轴心受压构件。

  其截面应力为:σ1=F/bh

  但轴心受压构件的实际承载力是由稳定性控制,稳定系数Ψ≤1,故其承载力的表达式为:

  σ2=F/Ψbh≤[σ] (6-3)

  这是因为受压构件承载时,截面应力尚未达到材料的强度设计值前就会因弯折而失去 承载能力,这种现象称为丧失稳定性。上式中的Ψ值即为按稳定考虑的承载力与强度承 载力的比值,称为稳定系数。

  由此可见相同材料的拉杆与压杆受同样的荷载F作用时,拉杆所需的截面尺寸要比 压杆小。

  拉杆所需截面为: A1=F/[σ]

  压杆所需截面为: A2=F/Ψ[σ]

  式中 [σ]――材料的强度设计值(即允许应力)。

  Ψ<1,故 A2> A1

  Ψ值与杆件的长细比λ有关,λ=l0/i;

  式中 l0――杆件计算长度;

  i――截面的回转半径,i= ;

  I――截面的惯性矩,矩形截面时:I= bh3 , A=b*h

  所以 i= = = h=0.289h

  λ越大,Ψ越小。则实际承载力越小。

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