建筑結(jié)構(gòu)

(建筑學(xué)名稱)

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建筑結(jié)構(gòu)是指在房屋建筑中,由各種構(gòu)件(屋架、梁、板、柱等)組成的能夠承受各種作用的體系。所謂作用是指能夠引起體系產(chǎn)生內(nèi)力和變形的各種因素,如荷載、地震、溫度變化以及基礎(chǔ)沉降等因素。 [1] 
中文名
建筑結(jié)構(gòu)
外文名
building structure
組    成
板、梁、柱、墻、基礎(chǔ)等
作    用
抵御自然界或人為荷載等
類    型
混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等
學(xué)    科
建筑學(xué)

建筑結(jié)構(gòu)組成

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建筑結(jié)構(gòu)是由板、梁、柱、墻、基礎(chǔ)等建筑構(gòu)件形成的具有一定空間功能,并能安全承受建筑物各種正常荷載作用的骨架結(jié)構(gòu)。
板是建筑結(jié)構(gòu)中直接承受荷載的平面型構(gòu)件,具有較大平面尺寸,但厚度卻相對較小,屬于受彎構(gòu)件,通過板將荷載傳遞到梁或墻上。梁一般指承受垂直于其縱軸方向荷載的線型構(gòu)件,是板與柱之間的支撐構(gòu)件,屬于受彎構(gòu)件,承受板傳來的荷載并傳遞到柱上。柱和墻都是建筑結(jié)構(gòu)中的承受軸向壓力的承重構(gòu)件,柱是承受平行于其縱軸方向荷載的線型構(gòu)件,截面尺寸小于高度,墻主要承受平行于墻體方向荷載的豎向構(gòu)件,它們都屬于受壓構(gòu)件,并將荷載傳到基礎(chǔ)上,有時(shí)也承受彎矩和剪力。基礎(chǔ)是地面以下部分的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,將柱及墻等傳來的上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給地基。

建筑結(jié)構(gòu)作用

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在建筑物中,建筑結(jié)構(gòu)的任務(wù)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。
(一)服務(wù)于空間應(yīng)用和美觀要求
建筑物是人類社會生活必要的物質(zhì)條件,是社會生活的人為的物質(zhì)環(huán)境,結(jié)構(gòu)成為一個(gè)空間的組織者,如各類房間、門廳、樓梯、過道等。同時(shí),建筑物也是歷史、文化、藝術(shù)的產(chǎn)物,建筑物不僅要反映人類的物質(zhì)需要。還要表現(xiàn)人類的精神需求,而各類建筑物都要用結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。可見,建筑結(jié)構(gòu)服務(wù)于人類對空間的應(yīng)用和美觀要求是其存在的根本目的。
(二)抵御自然界或人為荷載作用
建筑物要承受自然界或人為施加的各種荷載或作用,建筑結(jié)構(gòu)就是這些荷載或作用的支承者,它要確保建筑物在這些作用力的施加下不破壞、不倒塌,并且要使建筑物持久地保持良好的使用狀態(tài)??梢姡ㄖY(jié)構(gòu)作為荷載或作用的支承者,是其存在的根本原因,也是其最核心的任務(wù)。
(三)充分發(fā)揮建筑材料的作用
建筑結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)是建筑材料,結(jié)構(gòu)是由各種材料組成的,如用鋼材做成的結(jié)構(gòu)稱為鋼結(jié)構(gòu),用鋼筋和混凝土做成的結(jié)構(gòu)稱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),用磚(或砌塊)和砂漿做成的結(jié)構(gòu)稱為砌體結(jié)構(gòu)。 [2] 

建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

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(一)安全性
安全性是指建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受在正常設(shè)計(jì)、施工和使用過程中可能出現(xiàn)的各種作用(如荷載、外加變形、溫度、收縮等)以及在偶然事件(如地震、爆炸等)發(fā)生時(shí)或發(fā)生后,結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定性,不致發(fā)生倒塌。
(二)適用性
適用性是指建筑結(jié)構(gòu)在正常使用過程中,結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有良好的工作性能,不會產(chǎn)生影響使用的變形、裂縫或振動等現(xiàn)象。
(三)耐久性
耐久性是指建筑結(jié)構(gòu)在正常使用、正常維護(hù)的條件下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有足夠的耐久性能,并能保持建筑的各項(xiàng)功能直至達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限,如不發(fā)生材料的嚴(yán)重銹蝕、腐蝕、風(fēng)化等現(xiàn)象或構(gòu)件的保護(hù)層過薄、出現(xiàn)過寬裂縫等現(xiàn)象。耐久性取決于結(jié)構(gòu)所處環(huán)境及設(shè)計(jì)使用年限。 [2] 

建筑結(jié)構(gòu)分類

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一、建筑結(jié)構(gòu)按所用材料分類
1.混凝土結(jié)構(gòu)。混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主要建筑材料的結(jié)構(gòu),包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)?;炷廉a(chǎn)生于古羅馬時(shí)期,現(xiàn)代混凝土的廣泛應(yīng)用開始于19世紀(jì)中期,隨著生產(chǎn)的發(fā)展,理論的研究以及施工技術(shù)的改進(jìn),這一結(jié)構(gòu)形式逐步提升及完善,得到了迅速的發(fā)展。
2.砌體結(jié)構(gòu)
砌體結(jié)構(gòu)是由塊體(如磚、石和混凝土砌塊)及砂漿經(jīng)砌筑而成的結(jié)構(gòu),大量用于居住建筑和多層民用房屋(如辦公樓、教學(xué)樓、商店、旅館等)中,并以磚砌體的應(yīng)用最為廣泛。
磚、石、砂等材料具有就地取材、成本低等優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)的耐久性和耐腐蝕性也很好。缺點(diǎn)是材料強(qiáng)度較低、結(jié)構(gòu)自重大、施工砌筑速度慢、現(xiàn)場作業(yè)量大等,且燒磚要占用大量土地。
3.鋼結(jié)構(gòu)
鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材為主制作的結(jié)構(gòu),主要用于大跨度的建筑屋蓋(如體育館、劇院等)、吊車噸位很大或跨度很大的工業(yè)廠房骨架和吊車梁,以及超高層建筑的房屋骨架等。鋼結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量均勻、強(qiáng)度高,構(gòu)件截面小、重量輕,可焊性好,制造工藝比較簡單,便于工業(yè)化施工。缺點(diǎn)是鋼材易銹蝕,耐火性較差,價(jià)格較貴。
4.木結(jié)構(gòu)
木結(jié)構(gòu)是以木材為主制作的結(jié)構(gòu),但由于受自然條件的限制,我國木材相當(dāng)缺乏,僅在山區(qū)、林區(qū)和農(nóng)村有一定的采用,具體應(yīng)用于單層結(jié)構(gòu)。
二、按結(jié)構(gòu)承重體系分類
1.墻承重結(jié)構(gòu)
用墻體來承受由屋頂、樓板傳來的荷載的建筑,稱為墻承重受力建筑。如磚混結(jié)構(gòu)的住宅、辦公樓、宿舍等,適用于多層建筑。
2.排架結(jié)構(gòu)
采用柱和屋架構(gòu)成的排架作為其承重骨架,外墻起圍護(hù)作用,單層廠房是其典型。
3.框架結(jié)構(gòu)
以柱、梁、板組成的空間結(jié)構(gòu)體系作為骨架的建筑。常見的框架結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土建造,多用于10層以下建筑。
4.剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻結(jié)構(gòu)的樓板與墻體均為現(xiàn)澆或預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),多被用于高層住宅樓和公寓建筑。
5.框架——剪力墻結(jié)構(gòu)
在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置部分剪力墻,使框架和剪力墻兩者結(jié)合起來,共同抵抗水平荷載的空間結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮了剪力墻和框架各自的優(yōu)點(diǎn),因此在高層建筑中采用框架——剪力墻結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)合理。
6.筒體結(jié)構(gòu)
筒體結(jié)構(gòu)是采用鋼筋混凝土墻圍成側(cè)向剛度很大的筒體,其受力特點(diǎn)與一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的筒形懸臂構(gòu)件相似。常見有框架內(nèi)單筒結(jié)構(gòu)、單筒外移式框架外單筒結(jié)構(gòu)、框架外筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)和成組筒結(jié)構(gòu)。
7.大跨度空間結(jié)構(gòu)
該類建筑往往中間沒有柱子,而通過網(wǎng)架等空間結(jié)構(gòu)把荷重傳到建筑四周的墻、柱上去,如體育館、游泳館、大劇場等。 [1] 

建筑結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)

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在建筑結(jié)構(gòu)使用中,整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)的某一功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是區(qū)分結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)可靠或失效的標(biāo)志。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為兩類:承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。
(一)承載力極限狀態(tài)
承載力極限狀態(tài)是指對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力,出現(xiàn)疲勞破壞或不適于繼續(xù)承載的變形。包括:當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞),或因?yàn)檫^度變形而不適于繼續(xù)承載;整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系;結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等);地基喪失承載力而破壞(如失穩(wěn)等)。超過承載力極限狀態(tài)后,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。
(二)正常使用極限狀態(tài)
正常使用極限狀態(tài)是指對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定的極限值。當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí),應(yīng)認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)。影響正常使用或外觀的過大變形;影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);影響正常使用的其他特定狀態(tài)。超過了正常使用極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要求。
結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后,再根據(jù)設(shè)計(jì)狀況,按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。 [2] 
參考資料
  • 1.    葛若東主編.土建專業(yè)崗位基礎(chǔ)知識:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2015.05
  • 2.    余榮春,余景良,吳衛(wèi)華主編;肖哲濤,劉宇,包明,楊小衛(wèi)副主編.建筑結(jié)構(gòu)的基本原理及應(yīng)用:中國水利水電出版社,2015.04
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