0 绪 论

建筑结构是指建筑物中用来承受荷载和其它间接作用（如温度变化、地基不均匀沉降等）的体系。组成结构的各个部件称为构件。在房屋建筑中，组成结构的构件有板、梁、屋架、墙、柱、基础等。建筑结构在建筑物中起骨架作用，是建筑物的重要组成部分。无论是简单的建筑物还是功能复杂的高楼大厦，能否建成，关键在于有没有相应的结构把它支撑起来。除此之外，建筑物还要承受施工荷载、使用活荷载、温度变化、地基不均匀沉降、风荷载、地震等各种各样的作用，所有这些作用都必须通过建筑物中由板、梁、柱、墙、基础等形成的骨架承受并传到地基中去，并保证房屋的强度、刚度和整体稳定性。

 

0. 1建筑结构的分类及其应用

根据所用材料的不同，建筑结构分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构等。

（1）混凝土结构

以混凝土为主要材料的结构称为混凝土结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构三种类型。

素混凝土是不配置钢筋的混凝土，在建筑工程中一般只用作基础垫层或室外地坪。

在混凝土构件的适当部位配置钢筋即成为钢筋混凝土结构，混凝土与钢筋两者结合在一起工作，混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力。在混凝土内配置钢筋，可以有效地利用材料各自性能的长处，能显著提高结构或构件的承载力和变形性能。钢筋混凝土结构是应用最广泛的建筑结构形式，广泛应用于工业与民用建筑中。

预应力混凝土结构是指在结构构件中配置有预应力钢筋的混凝土结构，与钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构可提高构件的抗裂性能和刚度，并能充分利用高强材料，节约钢筋，减轻自重，但其构造、计算和施工均比较复杂。适用于大跨度或承受动力荷载，以及不允许开裂的结构。

（2）砌体结构

砌体结构是指由块材（砖、石或砌块等）和砂浆砌筑的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。砌体按所用材料的不同，又分为砖砌体、石砌体和砌块砌体三大类。砌体结构由于便于就地取材，所以在中小型工业与民用建筑中得到了广泛的应用，特别是在村镇建设中主要采用砌体结构。此外，烟囱、水塔、小型水池等特种结构也常采用砌体结构。

（3）钢结构

用钢板和各种型钢制作而成的结构称为钢结构。钢结构强度高、自重小、材质均匀、制作简单、抗震性能好，但易腐蚀，耐火性差，主要应用于大跨结构、重载结构、高耸结构。随着我国经济实力的增强和钢产量的增加，钢结构的应用正日益增多，钢结构住宅也是今后钢结构发展方向之一。

（4）木结构

木结构是以木材为主制作的结构。木结构制作简单，对环境污染小，且材质轻、强度较高、可再生，但其产量受到自然条件的限制，我国木材资源短缺，目前在大中城市中很少采用木结构，只是在林区和农村的房屋中还有少量应用。本书不做介绍。

 

0.2 我国建筑结构发展概况

早在新石器时代末期（距今约4500年～6000年），我国就已有地面木架建筑和木骨泥墙建筑。人们生产和使用烧结砖瓦也有3000多年的历史，南北朝时砖的使用已很普遍。北魏（公元386年～534年）孝文帝建于河南登封的嵩岳寺塔，是一座平面为12边形的密檐式砖塔，为单筒体结构，共15层，总高43.5米 ,是我国现存最古老的砖塔，在世界上是独一无二的。在隋代由李春所建造的河北赵县安济桥，距今约有1400年，净跨为37.37米，宽约9米，外形十分美观，是世界上最早的单孔空腹式石拱桥，它在材料使用、结构受力、艺术造型等各方面，都得到了极高的水平。

随着冶炼技术的发展，我国在汉明帝时（公元65年），即已在云南的峡谷中用铁链作吊桥。建于南汉大宝6年（公元963年）的广州光孝寺西铁塔，是我国现存铁塔中年代最早的一座，塔高7.69米，共分七层，精致复杂，极富艺术价值，反映了当时我国冶炼、铸造的技术水平。

19世纪水泥问世，随之出现了混凝土结构，大大地促进了建筑结构的发展。但在鸦片战争后，我国由于半封建半殖民地制度的束缚，科学技术发展缓慢，混凝土结构也未能得到应有的发展。

建国以后，随着经济建设的蓬勃发展，我国建筑结构的发展十分迅速。在短短的几十年时间内，无论是建筑材料、施工技术还是工程设计、理论研究，均取得了长足的进步，相当一部分工程达到了世界先进水平。2008年建成的上海环球金融中心达101层，建筑高度492m。

0.3建筑结构课程内容、特点及学习方法

0.3.1建筑结构课程内容与学习目标

本书可分为四部分：结构基本构件、结构设计、结构抗震和结构施工图识读。结构基本构件部分包括材料的力学性能、结构设计方法、结构基本构件设计计算方法和构造要求，具体包括混凝土结构、砌体结构和钢结构的基本构件。

建筑结构课程是建筑工程技术、建筑工程管理、工程监理等专业的主干课程，对于将来从事建筑行业的人员是一门必须掌握的专业知识。只有具备了较为完整的建筑结构知识，才能正确理解和贯彻设计意图，在制定技术政策、审议设计方案、确定施工方案和组织施工、处理建筑施工中的结构问题等方面做出正确的判断，防止发生工程事故，从而使工程质量得到保证。

本课程的学习目标是：通过本课程的学习，了解建筑结构计算的基本原则，掌握钢筋混凝土结构、砌体结构基本构件的设计计算方法，了解钢结构的基本概念，理解结构构件的构造要求，了解建筑抗震基本知识和房屋抗震的主要措施，能正确识读结构施工图，并能理解建筑施工中的一般结构问题。

0.3.2 本课程的特点

（1）课程的相关性

本课程与《建筑材料》、《建筑力学》、《建筑制图》、《房屋构造》、《建筑施工》等课程密切相关，熟悉和掌握上述课程的内容，是学好《建筑结构》的基础。

（2）设计的规范性

建筑结构构件设计计算的依据是现行的相关国家标准、规范和规程，本教材涉及的主要有：

《工程可靠性设计统一标准》（GB 50153－2008）

《混凝土结构设计规范》（GB 50010－2010）

《砌体结构设计规范》（GB/T 50003－2010）

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3－2010）

《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008

《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010）

《房屋建筑制图统一标准》（GB/T 50001－2010）

《建筑结构制图标准》（GB/T 50105－2010）

此外，还涉及国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》G101系列图集，包括：

1）混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）标准编号：11G101-1

2）混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土板式楼梯）标准编号：11G101-2

3）混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（独立基础、条形基础、筏形基础及桩基承台）标准编号：11G101-3

（3）材料的特殊性

从某种意义上讲，建筑结构的基本构件相当于各种建筑材料的材料力学，但混凝土、砌体等又不同于材料力学中的匀质弹性材料。多数结构材料(除钢材外)的力学性能都不同于材料力学中所学的匀质弹性材料的性能。如：混凝土是脆性材料，具有抗压强度较高、抗拉强度很低、容易开裂等特性；钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种性能很不相同的材料组成的，二者在受力和变形上就存在着相互协调、相互制约的问题，而不是两种材料受力性能的简单迭加，它除了与钢筋和混凝土的力学性能有关外，还取决于结构的受力状态、配筋方式和配筋数量等因素。

（4）公式的适用性

和其它学科一样，建筑结构的计算方法也是建立在科学研究的基础上的。但由于砌体和钢筋混凝土受力性能的复杂性，目前还没有建立起比较完善的强度理论，计算公式中有许多是根据试验研究得到的半理论、半经验公式，有其特定的适用范围和限制条件。

（5）构造要求的必要性

现行计算方法只考虑了荷载作用，其它影响因素（如材料的收缩、温度变化、地基不均匀沉降、抗震等）难以用计算方式考虑。结构设计规范根据长期的工程实践经验，总结出一些构造措施来考虑这些因素的影响。

（6）解答的多样性

结构设计是一个综合性问题，需要考虑安全适用、经济合理、施工制造等各方面的因素。对同一问题，往往有多种可能的解决办法。即使是同一个构件在给定荷载作用下，也可以有不同的截面形式、尺寸、配筋方式和数量等多种解答，这时，往往需要通过试算、调整，并进行适用性、材料、施工、造价的可行性等各项指标的综合分析比较，才能做出合理的选择。

0.3.3 本课程的学习方法

要学好本课程，除应向学习其他课程那样，做到课前预习、课后及时复习，平时勤看、勤思、勤记、勤练、勤问外，还应结合课程特点，注意采取正确的学习方法：

（1）注意理论联系实际。在学习过程中，一方面要通过课堂教学及习题、课程设计等环节，掌握结构设计所必需的理论知识；另一方面，要有针对性地到施工现场参观、实习，并注意观察已建成的建筑物，了解实际工程中的材料选用、受力体系、结构布置、截面尺寸、配筋构造和施工工艺等，以积累感性认识，增加工程经验。

（2）材料力学解决问题的一般方法（通过几何、物理和平衡关系建立基本方程）对于建筑结构也是适用的，但每一种关系都要考虑建筑结构性能上的特点。

（3）在学习过程中要掌握建立公式时所采用的基本假定，运用公式时要特别注意其适用范围和限制条件。

（4）在设计结构和构件时，构造与计算是同等重要的，学习时要充分重视对构造要求的有关规定。

（5）本课程不仅要解决承载力和变形的计算问题，而且还包括结构方案、构件选型、材料选择和构造要求等。因此，在学习过程中，要注意培养对多种因素进行综合分析的能力。

（6）设计规范是国家颁布的关于结构设计计算和构造要求的技术规定和标准，是具有约束性和立法性的文件，是建筑工程设计、施工的依据，它反映了我国几十年来在结构工程方面的工程实践经验和科学技术水平，是贯彻国家技术经济政策的保证，设计、施工等工程技术人员都应遵循。我国标准条文对于要求严格程度不同有以下几种情况：

1)表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。 其中，强制性条文虽然是技术标准中的技术要求，但已具有某些法律性质，一旦违反，无论是否引起事故，都将被严厉惩罚。

2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；

3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。

 

 

小  结

1. 建筑物中用来承受荷载和其它间接作用（如温度变化、地基不均匀沉降等）的体系称为建筑结构，建筑结构是建筑物的重要组成部分。

2.建筑结构按所使用材料的不同，分为混凝土结构、砌体结构、钢结构和木结构。目前，应用最为广泛的是钢筋混凝土结构。木结构因受到自然条件的限制，现已很少采用。

3.我国古代在建筑结构的应用和建造技术等方面都已达到相当高的水平。建国后建筑结构达到了迅速发展。

4.本课程对将从事建筑行业的人员是一门必修的专业课。通过本课程的学习，应掌握各类结构的受力特点、计算原理、构造要求和施工图的识读与绘制方法，能在施工中正确贯彻设计意图、处理施工中的结构问题，防止事故发生，确保工程质量。

5.学习本课程时，要从本课程特点出发，掌握正确的学习方法，以期取得良好的学习效果。

思 考 题

 

0.1 建筑结构定义？建筑结构的作用？

0.2 建筑结构按所用材料的不同分为哪几类？各有何特点？举出常见的各种结构的实例1~2例。

0.3 建筑结构基本构件有哪几种？

0.4 学习本课程时应注意哪些问题？