·建
筑
概
论
绪
土木工程（CivilEngineering）：论
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
土木工程需要解决的问题：
1、形成人类活动所需要的，功能良好和舒适美观的空间和通道；（目的和出发点）
2、能够抵御自然或人为的作用力；（原因）
3、充分发挥所采用材料的作用；（条件）
4、怎样通过有效的技术途径和组织手段，利用各时期社会能够提供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人力、财力和物力，把社会需要的工程设施建造成功，付诸使用。（归宿）
技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理、开发等。
管理方面：制定政策和法规、企业经营、项目管理、施工组织、物业管理等。
一、工程建筑与工程结构
（一）概念：
1、工程建筑——是指用建筑材料建造的，用于一切生产、生活及环境治理方面的工程设施。
（狭义讲：一般指各种房屋及其附属的构筑物。（工民建））
（1）地表建筑
（2）地下建筑
2、工程结构（建筑结构）——在建筑中，由若干构件连结而构成的能承受作用的平面或空间体系。简称结构。
分类：
（1）按其构成形式分：
实体结构：挡水坝、挡土墙、桥墩、基础等。
组合结构：由若干个构件组成。如：房屋、桥梁等。
（2）按主要构件所用材料分：
砌体结构、混凝土结构、钢结构和木结构。
（二）工程建筑（土木工程）的作用：
1、生活
2、生产、工作
3、康乐
4、文教
5、卫生
6、交通
7、市政
（三）结构设计原则
1、建筑结构的功能要求：
（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；
（2）在正常使用时具有良好的工作性能；
（3）在正常维护下具有足够的耐久性；
（4）在偶然时间发生时及发生以后，仍能保持必需的整体稳定性。
2、结构设计原则
满足使用要求、安全可靠、技术先进、经济、便于施工及管理。
3、设计方法
（1）定值设计法
安全系数=最小强度/最大荷载
（2）极限状态设计法
a）强度极限状态——时指结构在荷载作用下即将丧失平衡或稳定而导致破坏的状态。
b）正常使用极限状态—是指结构在外荷载作用下虽能保持平衡及稳
定，但却即将由于其它原因使结构不再能正常使用的状态。
极限状态设计：在极限状态上赋予一个安全系数进行设计。结构可靠度分析法（概率设计法）
（3）结构可靠度——指再规定的使用条件下，在预定的使用期限内不发生破坏或失效的概率。
（四）结构设计内容
1、选择结构类型和建筑材料
2、进行结构和构件的内力分析
3、计算构件的截面尺寸和材料用量
4、绘制结构施工图和编制概（预）算等。
（五）工程建设的程序
二、工程建筑与地质环境的关系
三、工程建筑概论的内容
•工业与民用建筑
•水工建筑
•道路工程
•港口工程等
四、要求
•掌握建筑工程中各工作阶段的联系及内容
•培养进行设计方案分析和综合优选的能力
•了解各工程结构的特点，适用条件及原则
•充实自己的知识结构
第一章
一、定义及分类
1、定义：直接建造建筑物和构筑物实体的材料。
2、分类及类型：
按化学成分分类：
�无机材料金属材料黑色金属——如钢、铁
有色金属——如铝、铜等
非金属材料天然石材——如大理石、花岗岩等
陶瓷和玻璃——如砖、瓦、卫生陶瓷、平板
玻璃
无机胶凝材料——如石灰、水泥、石膏、水
玻璃
砂浆、混凝土——如水泥砂浆、石灰砂浆、水泥混
凝土、人造大理石等。
�有机材料植物材料——如木材、竹材等
沥青材料——如石油沥青、煤沥青等
合成高分子材料——如塑料、涂料（油漆）、合成橡胶等
�复合材料金属与非金属材料——如钢筋砼、钢纤维砼等
有机与无机——如聚合物砼、沥青砼（路面）、玻璃钢等
常用建筑材料
按功能分类：
�承重和非承重材料
�保温和隔热材料
�吸声和隔声材料
�防水材料
�装饰材料
二、建筑材料的基本性质
基本性质：物理性质、力学性质、耐久性、装饰性、防火性、防放射性等。
1、物理性质
材料的密度、表观密度与堆积密度
孔隙率与空隙率
与水有关的性质：吸湿性、吸水性、渗透性等
2、力学性质
（1）材料的强度与等级
强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度
强度等级
建筑材料常按其强度值的大小划分为若干个标号或等级。如
•烧结普通砖按抗压强度分为六个等级：Mu30、Mu25、Mu20、Mu15、Mu10、Mu7.5；
•硅酸盐水泥按抗压和抗折强度分为四个标号：425、525、625、725；•普通混凝土按其抗压强度分为十二个等级：C7.5、C10、…、C60等•碳素结构钢按其抗拉强度分为五个等级，如Q235等等
（2）材料的弹性与塑性、材料的脆性与韧性
3、材料的耐久性、材料的硬度与耐磨性
材料的耐久性是指用于建筑物的材料，在环境的多种因
素作用下不变质、不破坏，长久地保持其使用性能的性质。
三、常用的建筑材料
1、胶凝材料
指经过自身的物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石子等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。
（1）石灰：以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物。其主要成分为氧化钙（CaO）。
加水熟化后可配制石灰砂浆、混合砂浆、三合土等。
（2）水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。
�硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
铁铝酸盐水泥
�硅酸盐水泥系列
是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。系列
常用的有：硅酸盐水泥、普通水泥
煤灰水泥、复合水泥。
硅酸盐水泥、普通水泥：、矿渣水泥、火山灰水泥、粉
凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高；抗冻性好；水化热大；不耐腐蚀；不耐高温。适用于高强混凝土，及早期强度要求高的工程；不宜用于大体积混凝土和高温的工程。
矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：
早期强度低，水化热低。抗侵蚀能力较强。耐热性较强。
适用于大体积混凝土工程，地下或水中工程。
2、混凝土
凡由胶凝材料、骨料和水（或不加水）按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定时间硬化而成的人造石材，叫做砼。（如：水泥砼、沥青砼）特点：原材料丰富，造价低廉；成型性好；配制灵活，适应性好；抗压强度高；耐久性良好；耐火性好。
自重大，抗拉强度低，保温隔热性能较差，生产周期长。
3、木材
特点：质轻而强度高；导热性低；软、加工性能好。但，构造不均匀，各向异性；易腐朽虫蛀；天生缺陷多；耐火性差。
4、钢材
轻质高强，塑性、韧性好，加工性能好，材质均匀；但，易锈蚀，成本高。
第二章
第一节概述工业总平面与单层厂房设计原理
一、工业建筑的特点1、厂房建筑设计应适用生产工艺的要求；
2、厂房内部大都具有较大的敞通空间；3、除承受静荷载还要承受动荷载，所以，工业建筑传给基础的荷载大；
4、屋顶构造复杂；
5、有些厂房需要保持一定的温度、湿度、防磁、防震、防噪音等条件，设计上应考虑。
二、工业建筑的分类
（一）按厂房的用途分
1、主要生产厂房：面积大，职工人数多，建筑高度最高。
2、辅助生产厂房：为主要生产厂房服务的。
3、动力用厂房：提供能源的场所。
4、储藏用建筑
5、运输用建筑
（二）按厂房层数分
1、单层厂房：
特点：便于水平方向工艺流程，对运输量大、加工及产品笨重的生产有较大的适应性。
应用：机械制造、冶金等部门。
2、多层厂房
应用：多用于食品、电子、精密仪器等工业部门。
特点：便于垂直方向布置工艺流程，占地面积省。
如：无线电厂、面粉厂
3、层次混合的厂房：
同一厂房既有单层跨也有多层跨。
如发电厂。
第二节工厂的总平面设计
工厂建筑物：住宅、厂房、仓库等。
构筑物：塔、桥、烟囱、隧道、井池、堤坝。
一、总平面设计原则
1、满足生产工艺流程要求；
2、必须考虑地形、工程地质、水文地质等自然条件；
（1）尽可能利用自然地形，使厂房平行等高线布置，这样可以节省开挖量。
（2）要据场区工程地质条件及水文地质条件来进行平面布置。
3、总平面布置要考虑风向与朝向。
4、总平面布置要紧凑，节约用地降低造价。
5、合理确定建筑物之间距离。
（有规范要求）
6、考虑工业企业发展的未来。
第三节单层厂房的结构组成及荷载
一、概述
单层厂房——重型设备，产品重量和轮廓尺寸较大的车间。
1、砖混结构：由带壁柱的砖墙和钢筋砼屋架组成。
特点：造价低，节省钢材和水泥，便于就地取材，施工简便。
应用：适用于小型厂房——跨度不大于15米，高度不超过5米，吊车吨位不超过50KN。
2、钢筋砼结构：
特点：刚度较大，耐久性和防火性较好，
施工较方便。
应用：跨度L在18米以上，高度不超过20米，
吊车吨位在25T~75T之间。
3、钢筋砼—钢结构：屋架—钢，柱、基础—钢筋砼。
特点：质量轻，造价贵。
应用：厂房高度超过20米，L超过30米，吊车吨位超过75T，甚至200T的大型厂房。
4、钢结构：屋架、柱—钢，基础—钢筋砼。
特点：承载力大，刚度大，抗振动和耐高温性能均较好。但耗钢量大。应用：用于大型、重型、高温、振动荷载大的厂房。L大于36米，高度大于20米，吊车吨位大于75T，甚至达300T。
二、单层厂房的组成及受力特点
1、荷载
竖向荷载结构自重、屋面荷载（风、雨、雪、积灰荷载）等
吊车的竖向作用
水平向荷载：吊车对排架的水平掣动力，风荷载，地震荷载
2、结构组成（装配式钢筋砼结构为例）
（1）屋盖结构无檩体系—大型屋面板+屋面梁或屋架
有檩体系—小型屋面板+檀条+屋架
屋盖结构包括：
屋面板-直接承受屋面荷载，并将其传给屋架或天窗架
天窗架-承受天窗上的荷载，将其传给屋架。
屋架或屋面大梁-承受整个屋面上的荷载，是承重的主要构件。
（2）吊车梁：承受吊车垂直和水平荷载，两端放在柱子的牛腿上。
（3）柱子：承受屋盖、吊车梁、墙传来的竖向荷载和水平荷载，并把这些荷载传给地基。
（4）支撑：屋架支撑、天窗支撑、柱间支撑。
作用：加强厂房结构的空间刚度，并保证结构在安装和适用阶段的稳定与安全。
承受荷载：承受厂房纵向作用的荷载。
如：风荷载、吊车纵向水平掣动力、纵向地震力等。
（5）基础：承受柱和基础梁传来的荷载，并传给地基。
厂房基础一般是杯形基础，且杯子的高度大于柱子的宽度。
（6）墙体结构
外墙：围护作用，承受风荷载和自重。
墙梁、基础梁：承受墙体重量，将力传给柱子或基础。
抗风柱：承受山墙传来的风荷载，将力传给基础。
•横向平面排架：由屋架、柱子、基础构成，是厂房的主要承受体系；
•由纵向构件（屋面板、吊车梁、支撑等）将各平面排架联结起来，构成整体的空间结构。
•厂房横向：沿排架方向。
•厂房纵向：垂直排架方向。3、单层厂房的传力途径
（1）屋盖上的横向荷载及横向水平荷载通过屋架作用在排架柱顶上，再
经柱传到基础。
即：屋面荷载→屋面板→屋架→柱→基础→地基
（2）吊车的竖向荷载即横向水平作用经由吊车梁传到排架柱上，再传到基础。
•即：吊车荷载→吊车梁→柱→基础→地基
（3）较大厂房中，墙体只能承受自重，它由基础梁直接传到基础，墙体所受横向水平风荷载仍由排架柱支持，传到基础。
•即：风荷载→侧墙→柱→基础→地基
围护墙重→基础梁→基础→地基
（4）作用在厂房上的纵向荷载经柱由支撑等纵向结构系统承担，通过柱传至基础，再至地基。
第四节厂房的平面与剖面尺寸的确定
厂房的设计：平面设计、剖面设计、立面设计
一.单层厂房的平面设计（一）平面设计内容单层厂房的平面设计
•
•民用建筑—主要由建筑设计人员完成厂房—工艺设计人员进行工艺平面设计建筑设计人员进行厂房的建筑平面设计。
1.生产工艺平面图——由工艺设计人员设计
A.对各工段进行组合；
B.生产和起重运输设备的选择和布置；
C.工段划分；
D.厂房面积大小、生产工艺对厂房建筑设计的要求。
2、厂房的平面设计
（1）选择合适的厂房平面布置方案（经济合理）；
（2）创造良好的工作环境（门窗）；
（3）确定柱网
（4）布置车间通道（安全疏散人流等—紧急出口）；
（5）合理布置有害工段、生活用室。
（二）平面布置的形式
取决于：生产工艺流程、生产特征等。
有：矩形、方形、L形、山形等。
1.单跨矩形平面——应用于小型车间
2.多跨矩形平面——应用于较大面积厂房
（1）平行跨
适用于直线式生产工艺流程或往复式流程，即原料由厂房一端进入，另一端出来。
（2）平行跨旁边垂直跨——适用于水平向的垂直式的生产工艺流程。
3.“L”、山形等
应用于：炼钢、铸造、锻造等车间。
（三）柱网布置与变形缝
1.柱网布置
定位轴线纵横定位轴线交叉处设置柱子。
结构布置的依据：生产设备的占地面积和生产运输所需面积
施工方便，造价低
符合一定模数
（1）跨度：
跨度≤18米，应符合3M模数进级
跨度＞18米，符合6M模数。
（2）柱距：6米、12米或6米的倍数。
最经济的柱网布置：6米×6米
2、变形缝
（1）伸缩缝a）横向伸缩缝：平面排架方向
采用两片屋架，两个柱子，同一基础两个杯口。
b）纵向伸缩缝：
两跨交接处
（2）沉降缝
两部分的荷载相差较大时，应设置
•相临两部分高差较大
•两跨吊车起重量相差较大
•地基强度或下卧层有巨大变化
•厂房各部分施工时间相差较长
设置：基础底面到上部结构全部分开
沉降缝可以兼做伸缩缝
（3）抗震缝
抗震设防区设置，抗震缝将相邻两部分结构分开。
二、单层厂房的剖面形式和高度确定
剖面设计：剖面尺寸——跨度、高度
剖面形式
（一）、单层厂房的剖面形式
1、单跨厂房
2、双跨不等高厂房
优点：较好的天然采光、自然通风条件，无需天窗
3、双跨不等高厂房
较双跨自重轻10～15%。
4、三跨中等高厂房
以上四种适用于中、小、型厂房
5、多跨等高连片式厂房
6、锯齿形厂房（二）单层厂房的高度确定确定：厂房地面、柱顶、吊车梁上钢轨顶部等处的标高
1、室内地面
一般高于室外地面150mm
2、柱顶高度
H=H1+H2+H3
H1：轨顶高度，由生产设备高度决定，600mm的倍数；
H2：轨顶到吊车梁最外缘的高度
H3：吊车外缘到屋架的下缘
H：柱顶高度应是300mm的倍数
利用局部地坑降低车间高度（三）、单层厂房跨度的确定
取决于：生产工艺的要求
一般：L≤18m，3M的倍数
L>18m，6M的倍数
第三章
第一节概述多层及高层房屋
多高层房屋的优点：
1.节约用地。
2.节约市政建设与管网建设费用与投资。
3.减少拆迁费。
多高层房屋的缺点
1.受力大，设计、施工复杂。
2.造价高。
3.使用上不方便。
一多、高层房屋的概念
我国
>=8层高层
>=20层超高层建筑
8~19层一般高层建筑
国际
>=9层高层
第一类高层建筑9-16层
第二类高层建筑17-25层
第三类高层建筑26-40层
第四类超高层建筑>40层层高H100m
从以下几个方面考虑：
（1）建筑设计上
（2）结构设计上
多层（8、9层以上）——竖向荷载为主
高层——以水平荷载为主，竖向荷载起参考作用
（3）荷载计算上
多层：风荷载折减系数0.5
高层：风荷载折减系数1.0
（4）基础形式
多层：整体基础少
高层：整体基础多
二.工程建筑（房屋）的分类1.生产性建筑：
的建筑，包括各种工业建筑和农牧业建筑。
（1）工业建筑：指用以从事工业生产的各种房屋。
用途分
生产类建筑
仓储类建筑
动力类建筑
辅助类建筑
（2）农牧业建筑：包括谷物及种子仓库、牲畜舍、蘑菇房、粮食与饲料加工站、拖拉机站。
民用建筑2.居住建筑：主要是指供家庭和集体生活起居的建筑物。
3.公共建筑：主要是指供人们进行各种政治、文化、福利、服务等社会活
主要指供工农业生产用
动用建筑。
三、工程结构（建筑结构）的分类：
（一）按结构所用的材料分类
钢筋砼的结构、砌体结构、木结构、钢结构
1.钢筋砼的结构：主要的结构构件是钢筋砼组成。
钢筋与砼能共同作用是因为：
a)钢筋与砼之间存在着良好的粘结力；
b)钢筋与砼两种材料的线膨胀系数接近；
c)砼保护钢筋，使钢筋不易锈蚀，保证其共同工作的长久性。
（1）钢筋砼结构的特点：
优点：
耐久性好；
整体性好；
耐火性好；
可模性好；
可就地取材。
缺点:
自重大；
现浇钢筋砼结构费工、费模板、施工工期长，施工时受季节条件限制；抗裂、隔热和隔音性能较差；
补强修复较困难等。
（2）应用：
•在民用建筑中，用于混合结构的楼盖、屋盖，大量用于建造多层与高层房屋；
•建造大跨度房屋；
•工业建筑中的单层与多层厂房；
•烟囱、水塔、水池等特种结构；
•地下结构、桥梁、隧道、水坝、海港以及各种国防工程。
2.砌体结构：
主要结构构件是以砌体为主。它是用砖、各种砌块以及石料等块材通过砂浆砌筑而成的结构。
（1）特点：
优点：
易于就地取材，节约水泥、钢材和木材，造价低廉；
有良好的耐火性和耐久性；
有较好的保温隔热性。
缺点：
强度低；
自重大；
砌筑工程量繁重；
抗震性能差。
（2）应用：
房屋的基础、墙、柱等受压构件。
3.钢结构：
主要结构构件是钢材。它是由各种型材通过电焊和螺栓等连接制成的结构。
（1）特点：
承载能力高而重量较轻；
材质均匀；
塑性和韧性好；
制造与施工方便；
耐热性好，耐火性差；
易于锈蚀。
（2）应用
重型工业厂房、强烈辐射的车间；
大跨度结构，如体育馆、造船厂的主体结构车间等。
受较大锻锤等动力作用的车间，抗震性能要求较高的结构。
塔架和桅杆等高耸结构、40层以上的高层建筑，如电视塔等。
薄壁型钢屋架等轻钢结构。
4.木结构：木材为主制成的结构.
（1）优点
易于就地取材；
自重轻。
（2）缺点
天然缺陷；
易燃、易腐、易虫蛀等。
（3）应用
•较少，仅在林区、农村、山区、旅游区等采用。
•不适宜在高温、潮湿的环境中使用。
•不适宜重要建筑物。
（二）建筑结构按刚性分类
对地基承载力的要求和对不均匀沉降的敏感程度来分类。
上部结构可分为：柔性结构、刚性结构、半刚性结构。
1.柔性结构
基本含义：
结构的变形与地基的变形一致；
地基的变形对上部结构不产生附加应力。
特点：
能适应地基的一定程度的不均匀沉降；
在不均匀沉降时，仍能保证承重结构的安全。
一般指用各种预制构件装配而成的建筑。2.刚性结构
含义：
在地基不均匀沉降变形的过程中，结构各部分的沉降是相等的；
或者相对弯曲值不超过万分之二；
或者即使发生不均匀沉降，也只表现为倾斜。
特点：
在土质均匀条件下能调整土中应力，使沉降均匀；
不能克服倾斜。
一般：
烟囱、水塔、钢筋砼筒仓、或其它高耸建筑物；
长高比小于2.5、荷载分布均匀、体型简单的高层建筑物。
例：加拿大朗斯康谷仓（TransconaGrainElevator）
65个圆筒，31m高，23m宽，片筏基础，其下16m软粘土层。
•基底平均压力32t/m2>地基极限承载力，西侧下陷8.8m，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27º。——地基整体失稳滑动。
•刚性结构，整体性好，仓筒完好无损。
•70多个支承于基岩上的混凝土墩，388个50t千斤顶以及支撑系统——纠正，但降低4m。
3.半刚性结构
含义：
•介于柔性结构与刚性结构间的一种中间型结构；
•具有一定的承受弯曲变形的能力，也具有减少低级不均匀变形的能力。特点：
•土质较好时，几乎没有调整地基不均匀沉降的能力；
•软弱地基时，可能改变地基接触压力，使地基不均匀变形减少。
一般：
砖混结构、框架结构属于半刚性结构。
（三）建筑结构按承重体系分类
承重墙结构、排架结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。
四.建筑安全等级
根据地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将建筑物分为三个安全等级：
五.房屋（建筑）的发展概况
结构上：木结构——砌体结构——钢筋砼结构——钢结构
砼施工方式：现浇——装配式、非预应力——预应力
施工工艺：手工——机械化
设计思维、手段：实用——超前，
手工绘图——计算机
建筑材料：天然建材——砌块——砼——钢
建筑设计、施工规范：无——有
建筑高度：矮——高（最高452m）
建筑跨度：小——大（网格结构）
六.多高层房屋的荷载
作用（荷载）：施加在结构上的集中或分布力，或引起结构外加变形或约
束变形的原因。前者称直接作用，后者称间接作用。
荷载分类：
（1）永久荷载（恒荷载）:在结构使用期间，其值不随时间变化。
（2）可变荷载（活荷载）：在结构使用期间，其值随时间变化。
（3）偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间较短的荷载。
（一）竖向荷载
1.恒载：结构的自重
结构的自重=材料的容重×体积
2.活载：人群荷载等。
（1）楼面荷载—用荷载的标准值来计算。
荷载的标准值是指结构载使用期间正常的情况下，可能出现的最
大荷载。可用概率法确定，有时也根据实际经验确定。
（2）屋面荷载
屋面均布荷载
A.不上人的屋面—活荷载标准值0.3—0.7KN/m2。
B.上人的屋面—活荷载标准值1.5KN/m2。
民用建筑楼面均布活荷载标准值项
次
1
2类别荷载标准值(KN/m)住宅、宿舍、旅馆、办公楼1.5教师、试验室、阅览室、会2.0
议室
2
（二）水平荷载（风荷载、地震荷载）
多层房屋—垂直荷载为主，水平荷载次要
地震区：垂直荷载+地震力
高层房屋—水平荷载（风）+垂直荷载
地震区：地震荷载+垂直荷载
1.风荷载：风力作用而载建筑物表面产生的压力和吸力。
影响风载大小的因素：
（1）近地风的性质、风速、风向等；
（2）建筑物的高度、形状、表面状况等；
（3）地面状况。如地形地貌、地面粗糙度等。
风载的计算—风载的标准值
风荷载标准值
ωk=βz∗µs∗µz∗ωo
式中：ωk——风荷载标准值（KN/㎡）；
一般垂直与建筑物表面上的风荷载大小，用这个值表示。
βz——z高度处的风振系数；
μs——风荷载体型系数；
μz——风压高度变化系数；
ωo——基本风压（KN/㎡）。
2.地震荷载
地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，房屋振动时的惯性力就是地震荷载。
•产生：垂直振动—一般较小，只在震中附近的高烈度地区（9度以上），才考虑垂直地震力的作用。
水平振动—对房屋破坏，设计中主要考虑。
•影响地震荷载的因素：
（1）结构质量；
（2）结构运动状态。
其它的次要的水平荷载：如公路上车辆的冲击荷载、撞击荷载等。
（三）温度荷载
温度变化所引起的建筑物内力的变化，产生温度荷载。
一般：房屋不超过最大伸缩缝距离，且层数不超过30层（即100m）时，可不计温度荷载。
七.模数制及定位轴线（一）模数制（建筑统一模数制）
建筑统一模数制：是建筑设计中选定的标准尺寸单位。
1、基本模数：基本的尺寸单位
2、设计模数：基本模数的倍数。
1M0=100mm。
（1）扩大模数——基本模数的整数倍。3M0、6M0、12M0、30M0、60M0等。如：3M0=300mm，房屋的开间及进深都符合3M0进级。
高度：2700mm、3000mm、3300mm
开间：2400mm、2700mm、3000mm、3300mm、39mm等
进深：4200mm、4500mm
（2）分模数——基本模数小于1的倍数。1/2M0、1/5M0、1/10M0等。
（二）定位轴线
定位轴线：用来确定房屋主要结构或构件的位置及其尺寸的基线。
承重墙、柱、梁、屋架等主要承重构件的位置均应画上定位轴线，并进行编号。
标高：用以表示房屋各部分高度的标注方法。
第二节混合结构
主要承重构件由不同材料所组成的房屋结构。
•优点：
（1）具有高度的耐火性和较好的化学稳定性、大气稳定性；
（2）较易就地取材；
（3）混合（砌体）结构与钢筋砼结构比较，可以节约钢筋、水泥和木材；
（4）有较好的隔热、隔声性能。
•缺点：
（1）砖石砌体强度小，自重大，材料用量多，运输量大。
（2）砖石砌体受拉、受弯、受剪强度底，抗震能力也很差。
（3）砌筑工作繁重、施工进度慢。
应用：
（1）6、7层以下住宅、办公楼等多层民用建筑。
（2）公共建筑：影剧院、食堂等。
（3）无起重设备或起重设备很小的中小型工业厂房。
（4）烟囱、水塔、料仓、防水性要求不高的小型水池等特种结构。
（5）挡土墙等。
一.房屋的基本组成
屋盖楼盖楼梯门和窗墙（柱）基础
（1）承重构件：承受自重、外荷载
如：内、外墙，柱，基础等。
（2）非承重构件：只承受自重，不承受外荷载。
如：高层建筑的隔墙、围护墙等。
（一）基础
是建筑物最下部的承重构件，承受着建筑物的全部荷载，并将其传给地基。
（二）墙
是房屋的竖向承重和围护构件。作为承重构件，承受着建筑由屋顶及各楼层传递来的荷载，并传给基础。
1.墙的作用
（1）承重作用：承受屋顶、楼板等构件传来的垂直荷载以及风力、震力等。
（2）围护作用：防止风、雨、雪以及太阳辐射等的影响。
（3）分隔作用：分隔各种空间。
地
•具有稳定性（墙本身的强度）
强度（承重）
•强度与墙的组成单块砌块等
砂浆
砌体的砌筑质量有关
•稳定性与墙身的厚度、长度、高度
受力支承情况
2.墙的组成：是由砖或砌块及砂浆组成
（1）砖实心砖、空心砖
常用标号：Mu20
（2）砌块
类别：砼空心砌块、粉煤灰砌块、加气砼砌块等
常用标号：Mu15~Mu3.5
（3）砂浆：
A.砂浆的强度等级：常用标号M5、M2.5、M1等。
B.砂浆的作用：粘结、抹平。
C.砂浆的分类：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆等。
3.墙的分类
（1）按墙所处的位置分类
内墙：分隔房屋的作用。
外墙：挡风、阻雨、隔热、保温作用。
纵横墙：
Mu15Mu10Mu7.5
（2）依结构受力情况分类
承重墙：凡直接承受上部传来荷载的墙。
非承重墙：凡不承受上部传来荷载的墙——框架填充墙
（3）按墙所用的材料分类
砖墙、砌块墙、石材砌体墙等。
（4）按墙的砌筑方式分类
•A.实心砖砌体墙
材料与特点：粘土砖和水泥混合砂浆或石灰混合砂浆砌筑而成。
应用：承重外墙、内墙等。
•B.空斗砌体墙
特点：热工性能好、造价低等优点。整体性和抗震性较差。
应用：非地震区可用作1—3层的一般民用房屋的墙体，地震区一般不用。
4.墙的厚度
•常以1块砖的长度的倍数表示。
•标准砖：24×11.5×5.3cm3长×宽×高
•一般采用：一砖墙（24墙）
一砖半墙（37墙）
二砖墙（49墙）
农村有12墙。
底层的墙体厚度大于上部
（三）楼地层（楼盖）
在墙（柱）上支梁、搁板，构成楼地层。
作用：水平方向的承重构件，对墙体起水平支撑作用。
增强房屋的刚度和整体性。
分隔水平空间。
分类：楼板层、地面层。
1、楼板层
•作用：将楼面荷载（包括人、家具、设备及自重）传至墙柱及基础，并对墙体起水平支撑作用。
•包括：面层、结构层、天花三部分。
•要求：刚性好、坚固、耐磨、隔声、防火、抗拉强度高。
•分类：根据结构层的主要用料分为
钢筋砼楼层
木楼层
钢楼层
砖楼层
•钢筋砼楼板
按施工方式有：现浇整体式
预制装配式
装配整体式
（1）现浇整体式钢筋砼楼板
常用的有板式楼板、梁板式楼板两种。
（2）预制装配式钢筋砼楼板
有：铺板式、无梁式、密肋式。
铺板式楼板最常用，铺板常见的有：
a.预制空心板（平板）
b.预制实心板（平板）
c.槽形板
e、密肋板
（3）装配整体式楼板
•密肋空心砖楼板
•预制小梁现浇板
（4）楼盖梁在铺板式楼盖中设置楼盖梁。
•优点：加大房间的空间尺寸。
•分类：预制、现浇两种。
•结构上一般采用：简支梁或带伸臂的简支梁。
•梁的截面形式有：矩形、T形、倒T形、十字形、花篮形等
2、地面层
•组成：基层、面层。
基层包括结构层和垫层两部分。直接式、架空式。
面层：整体式地面、铺贴式地面、木地面、砖地面、灰渣地面。
•地面层的要求：防潮、防腐、保温、耐磨、不易起灰、有一定弹性。
（四）.屋盖（屋顶）•
组成：承重构件（结构层）与围护构件（屋面层）。
•功能：a.防水、排水、隔热保温
b.承重（自重、风雪等荷载）
c.稳定墙体
•分类：A.平屋顶（
B.坡屋顶（1：2.5）
C.曲面屋顶，如火车站、大型影剧院等。
•要求：A.结构轻；
B.防水性好，排水通畅，不渗不漏；
C.具有相应的保温隔热性
D.坚固耐久；
E.造价经济。
（五）楼梯与台阶•
楼梯：楼层之间的上下通道。
•组成：楼梯平台、楼梯梯段、栏杆或扶手。
（六）门与窗•
门的功能：提供交通、内外联系。
•窗的功能：采光、通风和向外远眺。
•门窗也属围护构件，具有分隔、保温、隔声、防风、防火、防水等作用。
二.墙体的布置和承重方案1.横墙承重
•凡以横墙来承受上部荷载的称为横墙承重方案或横向结构系统。
•特点：整体性好，空间刚度大，对抵抗水平荷载十分有利，而且结构布置简单。但实用面积小，布置灵活性差。
•应用：一般住宅，旅馆，宿舍等多层小开间的民用房屋。
横墙承重的传力途径：
水平荷载纵墙---横墙---横墙基础
纵墙基础
楼面（屋面--横墙---横墙基础
竖向荷载垂直荷载---楼面或屋面板----横墙----横墙基础
横墙自重----------横墙基础
纵墙自重----------纵墙基础
2、纵墙承重
•凡以纵墙来承受上部荷载的称为纵墙承重方案或纵向结构系统。
•特点：使房间布置较为灵活，但横向空间刚度小。
•使用：较大空间或开间尺寸有变化的房屋，如教学楼、试验楼、仓库、单层工业厂房等，不宜用于层数较多的房屋。
纵墙承重传力途径：
水平荷载（面荷载）外纵墙-----外纵墙基础
楼面板—纵墙（集中荷载）
垂直荷载纵墙-----纵墙基础
3、纵横墙承重
•由纵墙和横墙共同承受楼板、屋顶荷载的结构布置称为纵横墙承重方案。
•特点：房间布置比较灵活，建筑物刚度较小，但施工复杂。
•传力途径：具体情况具体分析。
4.内框架承重
•墙体和钢筋砼梁、柱组成的框架共同承受楼面层、屋顶的荷载的结构布置。
•特点：空间大，分隔较自由。但空间刚度较差。另外，由于墙和柱子受力时变形不一样，易导致墙体开裂。
•
•应用：室内需要较大空间的房屋，如商场等。传力途径：
纵墙-----纵墙基础
楼盖--柱子--基础水平荷载
垂直荷载（屋面、楼面）---梁-----纵墙---纵墙基础
柱子---基础
砌体结构设计时，一般解决以下问题：
（1）确定房屋静力计算方案（墙、柱的计算简图）
（2）满足墙、柱的构造要求（稳定性，即高厚比）
（3）保证砖石构件的强度要求
三、房屋的静力计算方案
混合结构承重体系：屋盖、楼盖、墙、柱、基础
•设计的依据：房屋空间刚度的大小。
（一）房屋的空间工作情况（空间刚度）垂直荷载—屋盖、楼盖—墙、柱—基础—地基
•水平荷载—一部分—屋盖、楼盖—横墙—基础—地基
另一部分—纵墙—横墙—基础—地基（横墙间距不太大）
•位移：（1）外墙的水平反力作用下，跨中产生水平位移fmax。
（2）在屋盖和楼盖传来的集中水平反力作用下，楼层处的水平位
移△。
故楼盖的最大水平位移：ymax=fmax+△
楼层处纵墙的最大水平位移也是ymax。
fmax：纵墙的挠度；D：横墙的侧移；总变形ymax=fmax+D
ymax横墙多，ymax小
横墙少，ymax大
砖石房屋受荷载作用-----处于空间工作----水平位移大小与空间刚度有关空间刚度的大小是房屋静力计算方案的主要依据。
•如果：房屋的空间刚度大—水平位移小—可以忽略不计；
房屋的空间刚度小—水平位移大—内力分析时必须考虑。
（二）房屋的静力计算方案
房屋屋盖或楼盖的刚度
横墙间距l(m)刚性方案弹性方案
刚弹性方案
1、刚性方案
横墙间距较小
略
屋盖楼盖的抗侧移刚度较大fmax小△变小总位移ymax小可以忽
刚性方案：忽略房屋水平位移，楼盖、屋盖均可视作墙柱的不动铰支承，墙、柱内力可按不动铰支承的竖向构件计算，这种房屋称为刚性方案房屋。应用：多层住宅、办公楼、教学楼、宿舍、医院等。
2、弹性方案横
墙间距较大空间刚度较小水平位移较大不可忽略
弹性方案：不能忽略水平位移，把屋盖和楼盖视为可以位移的铰支承，墙、柱内力应按有侧移的平面排架或框架计算，这种房屋叫弹性方案房屋。应用：单层厂房、仓库、食堂等。
3、刚弹性方案
介于刚性方案与弹性方案之间
忽略
屋盖或楼盖的刚度趋中横墙间距有一定的位移小，但又不可
刚弹性方案：视墙、柱与屋架连接为弹性支座，与基础连接为嵌固，成为具有一定弹性的平面排架。这种房屋称为刚弹性方案房屋。
表：房屋静力计算方案的横墙间距S（m）屋盖或楼盖的类别刚性方刚弹性方弹性方
案
1整体式、装配整体和装配式
无檩体系钢筋砼屋盖或钢筋
砼楼盖
2装配式有檩体系钢筋砼屋
盖、轻钢屋盖和有密铺板的
木屋盖或木楼盖
3冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦
轻钢屋盖S36S48S72
依据：横墙间距，楼盖或屋盖本身的刚度，横墙具有一定的刚度
（三）刚性和弹性方案房屋的横墙1、横墙的厚度≮180mm；
2、横墙上开有洞口时，其水平截面积不应超过50%；
3、单层：横墙长度不宜小于其高度；
多层：横墙长度不宜小于1/2H（H为横墙总高度）；
4、横墙与纵墙同时砌筑，如不能，则要采取构造措施（构造柱、
拐角钢筋等）以保证整体刚度。
四、混合结构房屋的构造要求（一）墙、柱的高厚比验算
1、墙、柱的高厚比
墙、柱的计算高度H0与墙厚h或柱边长的比值称为高厚比。
用§表示。
β=H0
h
=2、墙、柱高厚比验算βH0≤µ1µ2[β]h
式中：H0——墙、柱的计算高度；
h——墙厚或矩形截面柱与H0相应的短边边长；
μ1——非承重墙允许高厚比的修正系数；
μ2——有门窗洞口的墙允许高厚比的修正系数，按下式计算：
m2=1－0.4bs/S；
[β]——墙、柱的允许高厚比。
表：墙、柱允许高厚比[β]值砂浆的强度等级
M0.4墙16
柱12
3、验算不满足规范要求，采取的措施
（1）提高砂浆强度
（2）减小计算高度，增加圈梁
（3）减小横墙间距，增加壁柱
（二）墙、柱的一般构造要求
1、材料最低强度等级
2、尺寸：如承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm
砖墙须是：12、24、37、49、63墙
3、屋架（梁）的跨度大于一定值时，其支承面下的砌体应设置砼
或钢筋砼垫块。
4、当墙的厚度小于或等于240mm，且大梁跨度大于等于6m时，梁
支承处砌体宜加设壁柱或采取其它加强措施
（三）防止墙体开裂的主要措施
1、墙体开裂的原因
（1）砌体的抗裂性差
（2）地基的不均匀沉降
（3）温度变化所引起的温度应力等
2、防止墙体开裂的主要措施
（1）在屋盖上设置保温层厚隔热层
（2）墙体过长时应设置温度伸缩缝（40~70mm）（物顶和墙体要断
开）
（3）在房屋的顶层设置钢筋砼圈梁（或转角水平拉筋）
（4）在房屋的适当部位设置沉降缝（50~120mm）（把基础、墙体、
楼板、屋顶全部断开）
（a）建筑物平面的转角部位
（b）高度或荷载差异处
（c）过长的砖石承重结构的适当部位
（d）地基土的压缩性有显著差异处
（e）分期建造的房屋交界处
（f）建筑物结构类型不同处
五、过梁和圈梁（一）过梁
砖墙开有门窗洞口时，为了支承门窗洞口上面墙体的重量和楼盖传来的荷载，在门窗洞口上缘设置的梁。
1、过梁的形式及构造
(1)钢筋砼过梁
钢筋砼过梁端部的支承长度不宜小于240mm。
(2)砖砌过梁
钢筋砖过梁砖砌平拱过梁
a、砖砌过梁的跨度，不宜超过下列规定：
钢筋砖过梁：2m，Ln≤2m
砖砌平拱过梁：2m，Ln≤1.8m
b、钢筋砖过梁，砂浆强度等级不宜低于：M2.5
2、过梁的荷载
过梁——受弯构件——计算简图是简支梁
Ln:过梁的净跨
（1）过梁上墙体的自重
当hw
当hw≥1/3Ln，按1/3Ln高度的墙重
hw:过梁上墙体的高度
（2）屋盖（楼盖）传来的重量
a)当墙体高度hw>Ln时，梁、板的荷载不予考虑
过梁的荷载=过梁的自重+墙体的自重
b)当hw≤Ln
过梁的荷载=过梁的自重+墙体的自重+梁板荷载
（3）过梁自重
（二）圈梁
房屋某水平高度上沿外墙和部分内墙设置的连续而封闭的梁。
分为：钢筋混凝土圈梁
钢筋砖圈梁
1、圈梁的作用
（1）增强整体刚度
（2）防止不均匀沉降
（3）防止较大振动的不利影响
（4）提高抗震性能
2、圈梁的设置
（1）较为空旷的单层厂房
a)墙厚≤240mm时，砖砌体房屋：
檐口标高为5～8m时，应设置圈梁1道，
檐口标高为>8m时，应适当增设
b)桥式吊车或较大振动设备的单层厂房：
檐口、吊车梁设圈梁
（2）多层砌体民用房屋
3~4层：檐口设圈梁
超过4层：增设（隔层或每层）
（3）多层砌体工业房屋
隔层设置，有较大振动设备则每层设置
3、圈梁的构造要求
（1）圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状
（2）钢筋砼圈梁的宽度一般应与墙厚相同
（3）材料强度要求：
现浇砼强度等级不宜低于C15
预制圈梁砼强度等级不宜低于C20
钢筋砖圈梁：砂浆强度不低于M5；高度4~6皮砖。
第三节
一、概述
1、框架结构：主要由梁和柱连接而构成的一种平面或空间、单层或多层的结构。
框架结构设计是以垂直荷载为主
框架结构
框架承受荷载：垂直
水平
墙：
2、特点：
优点隔断，围护
建筑物平面布置灵活
立面处理易于表现艺术的要求
若为预制装配式，则构件规格型号少，节点统一程度高
设计工作量较少
缺点
水平位移较大
柱容易变形
节点是薄弱环节
抗震性差
柱受得荷载大——截面尺寸大
3、应用
非地震区：15层以下，50m以下的房屋
在一般地震设防区，不宜超过10层
当设防烈度为9度时，不应采用框架结构
二、柱网布置及层高
（一）多高层建筑的体型
1、板式：宽度
2、塔式：长宽近似相等，有：△、Y、□、○、＋。
•限制高宽比：H/B≤5～6，
长度：控制在最大伸缩缝范围内：现浇式
装配整体式
（二）柱网布置及层高
确定柱的行列间距尺寸及其平面位置。
1、工业厂房
柱网布置形式：单跨、双跨、多跨、内廊式。
（1）柱距：一般6.0m，内廊式、外廊式
（2）层数：4～6层
（3）层高：
低层≥4.2m，然后300（3M）进级至8.4m；
其它层≥3.9m，然后进级至7.2m。
2、民用房屋
（1）柱网、柱距：3～8m（一般3.3m、3.6m、3.9m等），任意布置
（2）层高：3.0、3.6、3.9、4.2m等
三、框架的类别
根据材料、施工方法的不同分为：
（1）钢框架
（2）钢筋砼框架：现浇整体式
装配式
装配整体式
1、现浇整体式
框架与楼板均为现浇。
优点：结构整体性好，抗震能力较强。
缺点：现场工作量大，工期可能较长，造价较高。
2、装配式
构件均为预制，现场安装成整体结构。
优点：能保证构件质量，构件规格也可以标准化，工期短。
缺点：结构整体性差，节点用钢量大，造价也较高。
应用：60～70年代较多。
3、装配整体式
预制构件安装后，在梁和柱、梁和板之间以或后浇混凝土的方式来加强构件的整体连接，以提高结构的整体性。
优点：具有装配式的主要优点，又克服了整体性差的缺陷。
缺点：工序较多，节点构造仍较复杂。
应用：目前应用较多，一般是：梁、柱现浇，板预制。
三种形式选用，需综合考虑：
（1）房屋的功能；
（2）抗震设防的要求；
（3）预制加工能力；
（4）起重运输设备条件等。
一般：
（1）无抗震设防要求时，宜优先考虑装配式、装配整体式。（2）
有抗震设防要求时，以装配整体式、现浇整体式为宜。
目前应用最多的是装配整体式。
但，对于超高层建筑采用框架、框—剪、框—筒结构时，多为
现浇整体式。
4、节点
节点非常重要。
（1）铰结：装配式框架结构的节点是铰结。
应用：60～70年代较多。
（2）刚结点：整体式框架结构的节点是刚结点。
四、框架结构的布置方案
框架结构体系：若干平面框架结构彼此之间通过连系梁加以连系而形成的空间结构体系。
各平面框架——承重结构
可以：横向布置、纵向布置、纵横向布置三种。
1、横向承重
特点：开窗限制小，有利于室内采光；不利于厂房室内集中，通风管道的设置。
应用：一般民用（工业）房屋。
2、纵向承重
特点：便于通风管道沿纵向通过，在房屋开间布置上亦教灵活；横向刚度差。
应用：层数不多的无抗震设防要求的厂房，民用房屋一般不用此种布置。
3、纵横向双向向承重
抗震设计—双向主框架方案。
特点：两个方向的框架均具有足够的强度与刚度。
应用：各类工民建房屋。
五、框架杆件截面形状与尺寸
（一）截面形状
1、梁
（1）现浇梁：T形为主
（2）装配式结构中的梁：矩形、T形、花篮形、十字形等。
2、柱
中矩形、方形、圆形等
（二）梁、柱截面尺寸
1、主梁（框架梁）
（1）梁高：h=(1/8～1/12)l
或h=(1/7～1/12)l（楼层有机床时）
且h≤1/4l（在抗震时）
（2）梁宽度：
2、次梁
梁高：h=(1/12～1/20)l
b=(1/2～1/3)hb=(1/2～1/3)h梁宽度：
3、柱
（1）截面宽度与高度：
（b，h)≈(1/15～1/20)层高
（2）实际高度：
截面高度：hc≮400mm
截面宽度：bc≮350mm
（3）柱子净高：
Hc/hc≥4
六、多层框架结构的受力分析及计算简图
（一）多层框架的计算简图
1、计算单元的选取
从各榀框架中选出一榀或几榀有代表性的框架作为计算单元进行内力分析。
作用于各计算单元上的荷载按单元的负荷面积确定。
2、计算简图
（1）当i≤1/8时，视为水平直杆；
（2）当最大惯性矩不大于最小惯性矩的4倍时，按等截面处理；
（3）若各跨距相差不超过10%时，按等跨距计算。
（二）多层框架的受力分析
1.荷载简化
竖向荷载：均布、集中荷载
次梁承受线荷载（板传来）
主梁承受集中荷载（次梁传来）
板承受均布面荷载（恒载、活载）
荷载→板→次梁→主梁→柱
水平荷载：风→墙→柱
楼盖
2.竖向荷载作用下受力特点：
一个各层满载的多层框架分为：若干个单层作用外荷载的框架之和。
2个条件：
（1）忽略框架在竖向荷载作用下的侧移和由它引起的侧力
矩。
（2)忽略本层荷载对其它各层内力的影响。
竖向力：N上小，下大。
3.水平荷载作用下受力特点
水平位移由2部分组成
（1）弯曲变形：
是由于框架在抵抗倾覆弯矩时发生的整体弯曲。较小，可以
忽略。
（2）剪切变形：
是由于框架整体受剪，梁、柱杆件发生弯曲而引起的水平位移。
框架结构位移曲线一般呈剪切型，其特点是：层间相对位移愈
往建筑物顶部愈小。层间剪力越往下层越大。
•水平力——M、Q上小，下大，
•变形亦如此
•层间产生相对位移Δ，下大上小；
•节点产生转角α1、α2、α3、…...αn，下大上小；
α1>α2>……>αn;
•各层间相对水平位移及节点转角引起各柱的变形，特点是上下两段弯曲方向相反，反弯点在中间，最下一层由于柱子的下端嵌固于基础顶面（α0=0），所以反弯点约在基础顶面0.6h处；
•层间剪力等于该层以上各层外荷载的总和，所以层间剪力越往下层越
·建
筑
概
论
绪
土木工程（CivilEngineering）：论
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
土木工程需要解决的问题：
1、形成人类活动所需要的，功能良好和舒适美观的空间和通道；（目的和出发点）
2、能够抵御自然或人为的作用力；（原因）
3、充分发挥所采用材料的作用；（条件）
4、怎样通过有效的技术途径和组织手段，利用各时期社会能够提供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人力、财力和物力，把社会需要的工程设施建造成功，付诸使用。（归宿）
技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理、开发等。
管理方面：制定政策和法规、企业经营、项目管理、施工组织、物业管理等。
一、工程建筑与工程结构
（一）概念：
1、工程建筑——是指用建筑材料建造的，用于一切生产、生活及环境治理方面的工程设施。
（狭义讲：一般指各种房屋及其附属的构筑物。（工民建））
（1）地表建筑
（2）地下建筑
2、工程结构（建筑结构）——在建筑中，由若干构件连结而构成的能承受作用的平面或空间体系。简称结构。
分类：
（1）按其构成形式分：
实体结构：挡水坝、挡土墙、桥墩、基础等。
组合结构：由若干个构件组成。如：房屋、桥梁等。
（2）按主要构件所用材料分：
砌体结构、混凝土结构、钢结构和木结构。
（二）工程建筑（土木工程）的作用：
1、生活
2、生产、工作
3、康乐
4、文教
5、卫生
6、交通
7、市政
（三）结构设计原则
1、建筑结构的功能要求：
（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；
（2）在正常使用时具有良好的工作性能；
（3）在正常维护下具有足够的耐久性；
（4）在偶然时间发生时及发生以后，仍能保持必需的整体稳定性。
2、结构设计原则
满足使用要求、安全可靠、技术先进、经济、便于施工及管理。
3、设计方法
（1）定值设计法
安全系数=最小强度/最大荷载
（2）极限状态设计法
a）强度极限状态——时指结构在荷载作用下即将丧失平衡或稳定而导致破坏的状态。
b）正常使用极限状态—是指结构在外荷载作用下虽能保持平衡及稳
定，但却即将由于其它原因使结构不再能正常使用的状态。
极限状态设计：在极限状态上赋予一个安全系数进行设计。结构可靠度分析法（概率设计法）
（3）结构可靠度——指再规定的使用条件下，在预定的使用期限内不发生破坏或失效的概率。
（四）结构设计内容
1、选择结构类型和建筑材料
2、进行结构和构件的内力分析
3、计算构件的截面尺寸和材料用量
4、绘制结构施工图和编制概（预）算等。
（五）工程建设的程序
二、工程建筑与地质环境的关系
三、工程建筑概论的内容
•工业与民用建筑
•水工建筑
•道路工程
•港口工程等
四、要求
•掌握建筑工程中各工作阶段的联系及内容
•培养进行设计方案分析和综合优选的能力
•了解各工程结构的特点，适用条件及原则
•充实自己的知识结构
第一章
一、定义及分类
1、定义：直接建造建筑物和构筑物实体的材料。
2、分类及类型：
按化学成分分类：
�无机材料金属材料黑色金属——如钢、铁
有色金属——如铝、铜等
非金属材料天然石材——如大理石、花岗岩等
陶瓷和玻璃——如砖、瓦、卫生陶瓷、平板
玻璃
无机胶凝材料——如石灰、水泥、石膏、水
玻璃
砂浆、混凝土——如水泥砂浆、石灰砂浆、水泥混
凝土、人造大理石等。
�有机材料植物材料——如木材、竹材等
沥青材料——如石油沥青、煤沥青等
合成高分子材料——如塑料、涂料（油漆）、合成橡胶等
�复合材料金属与非金属材料——如钢筋砼、钢纤维砼等
有机与无机——如聚合物砼、沥青砼（路面）、玻璃钢等
常用建筑材料
按功能分类：
�承重和非承重材料
�保温和隔热材料
�吸声和隔声材料
�防水材料
�装饰材料
二、建筑材料的基本性质
基本性质：物理性质、力学性质、耐久性、装饰性、防火性、防放射性等。
1、物理性质
材料的密度、表观密度与堆积密度
孔隙率与空隙率
与水有关的性质：吸湿性、吸水性、渗透性等
2、力学性质
（1）材料的强度与等级
强度
材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度
强度等级
建筑材料常按其强度值的大小划分为若干个标号或等级。如
•烧结普通砖按抗压强度分为六个等级：Mu30、Mu25、Mu20、Mu15、Mu10、Mu7.5；
•硅酸盐水泥按抗压和抗折强度分为四个标号：425、525、625、725；•普通混凝土按其抗压强度分为十二个等级：C7.5、C10、…、C60等•碳素结构钢按其抗拉强度分为五个等级，如Q235等等
（2）材料的弹性与塑性、材料的脆性与韧性
3、材料的耐久性、材料的硬度与耐磨性
材料的耐久性是指用于建筑物的材料，在环境的多种因
素作用下不变质、不破坏，长久地保持其使用性能的性质。
三、常用的建筑材料
1、胶凝材料
指经过自身的物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石子等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。
（1）石灰：以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物。其主要成分为氧化钙（CaO）。
加水熟化后可配制石灰砂浆、混合砂浆、三合土等。
（2）水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。
�硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
铁铝酸盐水泥
�硅酸盐水泥系列
是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。系列
常用的有：硅酸盐水泥、普通水泥
煤灰水泥、复合水泥。
硅酸盐水泥、普通水泥：、矿渣水泥、火山灰水泥、粉
凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高；抗冻性好；水化热大；不耐腐蚀；不耐高温。适用于高强混凝土，及早期强度要求高的工程；不宜用于大体积混凝土和高温的工程。
矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：
早期强度低，水化热低。抗侵蚀能力较强。耐热性较强。
适用于大体积混凝土工程，地下或水中工程。
2、混凝土
凡由胶凝材料、骨料和水（或不加水）按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定时间硬化而成的人造石材，叫做砼。（如：水泥砼、沥青砼）特点：原材料丰富，造价低廉；成型性好；配制灵活，适应性好；抗压强度高；耐久性良好；耐火性好。
自重大，抗拉强度低，保温隔热性能较差，生产周期长。
3、木材
特点：质轻而强度高；导热性低；软、加工性能好。但，构造不均匀，各向异性；易腐朽虫蛀；天生缺陷多；耐火性差。
4、钢材
轻质高强，塑性、韧性好，加工性能好，材质均匀；但，易锈蚀，成本高。
第二章
第一节概述工业总平面与单层厂房设计原理
一、工业建筑的特点1、厂房建筑设计应适用生产工艺的要求；
2、厂房内部大都具有较大的敞通空间；3、除承受静荷载还要承受动荷载，所以，工业建筑传给基础的荷载大；
4、屋顶构造复杂；
5、有些厂房需要保持一定的温度、湿度、防磁、防震、防噪音等条件，设计上应考虑。
二、工业建筑的分类
（一）按厂房的用途分
1、主要生产厂房：面积大，职工人数多，建筑高度最高。
2、辅助生产厂房：为主要生产厂房服务的。
3、动力用厂房：提供能源的场所。
4、储藏用建筑
5、运输用建筑
（二）按厂房层数分
1、单层厂房：
特点：便于水平方向工艺流程，对运输量大、加工及产品笨重的生产有较大的适应性。
应用：机械制造、冶金等部门。
2、多层厂房
应用：多用于食品、电子、精密仪器等工业部门。
特点：便于垂直方向布置工艺流程，占地面积省。
如：无线电厂、面粉厂
3、层次混合的厂房：
同一厂房既有单层跨也有多层跨。
如发电厂。
第二节工厂的总平面设计
工厂建筑物：住宅、厂房、仓库等。
构筑物：塔、桥、烟囱、隧道、井池、堤坝。
一、总平面设计原则
1、满足生产工艺流程要求；
2、必须考虑地形、工程地质、水文地质等自然条件；
（1）尽可能利用自然地形，使厂房平行等高线布置，这样可以节省开挖量。
（2）要据场区工程地质条件及水文地质条件来进行平面布置。
3、总平面布置要考虑风向与朝向。
4、总平面布置要紧凑，节约用地降低造价。
5、合理确定建筑物之间距离。
（有规范要求）
6、考虑工业企业发展的未来。
第三节单层厂房的结构组成及荷载
一、概述
单层厂房——重型设备，产品重量和轮廓尺寸较大的车间。
1、砖混结构：由带壁柱的砖墙和钢筋砼屋架组成。
特点：造价低，节省钢材和水泥，便于就地取材，施工简便。
应用：适用于小型厂房——跨度不大于15米，高度不超过5米，吊车吨位不超过50KN。
2、钢筋砼结构：
特点：刚度较大，耐久性和防火性较好，
施工较方便。
应用：跨度L在18米以上，高度不超过20米，
吊车吨位在25T~75T之间。
3、钢筋砼—钢结构：屋架—钢，柱、基础—钢筋砼。
特点：质量轻，造价贵。
应用：厂房高度超过20米，L超过30米，吊车吨位超过75T，甚至200T的大型厂房。
4、钢结构：屋架、柱—钢，基础—钢筋砼。
特点：承载力大，刚度大，抗振动和耐高温性能均较好。但耗钢量大。应用：用于大型、重型、高温、振动荷载大的厂房。L大于36米，高度大于20米，吊车吨位大于75T，甚至达300T。
二、单层厂房的组成及受力特点
1、荷载
竖向荷载结构自重、屋面荷载（风、雨、雪、积灰荷载）等
吊车的竖向作用
水平向荷载：吊车对排架的水平掣动力，风荷载，地震荷载
2、结构组成（装配式钢筋砼结构为例）
（1）屋盖结构无檩体系—大型屋面板+屋面梁或屋架
有檩体系—小型屋面板+檀条+屋架
屋盖结构包括：
屋面板-直接承受屋面荷载，并将其传给屋架或天窗架
天窗架-承受天窗上的荷载，将其传给屋架。
屋架或屋面大梁-承受整个屋面上的荷载，是承重的主要构件。
（2）吊车梁：承受吊车垂直和水平荷载，两端放在柱子的牛腿上。
（3）柱子：承受屋盖、吊车梁、墙传来的竖向荷载和水平荷载，并把这些荷载传给地基。
（4）支撑：屋架支撑、天窗支撑、柱间支撑。
作用：加强厂房结构的空间刚度，并保证结构在安装和适用阶段的稳定与安全。
承受荷载：承受厂房纵向作用的荷载。
如：风荷载、吊车纵向水平掣动力、纵向地震力等。
（5）基础：承受柱和基础梁传来的荷载，并传给地基。
厂房基础一般是杯形基础，且杯子的高度大于柱子的宽度。
（6）墙体结构
外墙：围护作用，承受风荷载和自重。
墙梁、基础梁：承受墙体重量，将力传给柱子或基础。
抗风柱：承受山墙传来的风荷载，将力传给基础。
•横向平面排架：由屋架、柱子、基础构成，是厂房的主要承受体系；
•由纵向构件（屋面板、吊车梁、支撑等）将各平面排架联结起来，构成整体的空间结构。
•厂房横向：沿排架方向。
•厂房纵向：垂直排架方向。3、单层厂房的传力途径
（1）屋盖上的横向荷载及横向水平荷载通过屋架作用在排架柱顶上，再
经柱传到基础。
即：屋面荷载→屋面板→屋架→柱→基础→地基
（2）吊车的竖向荷载即横向水平作用经由吊车梁传到排架柱上，再传到基础。
•即：吊车荷载→吊车梁→柱→基础→地基
（3）较大厂房中，墙体只能承受自重，它由基础梁直接传到基础，墙体所受横向水平风荷载仍由排架柱支持，传到基础。
•即：风荷载→侧墙→柱→基础→地基
围护墙重→基础梁→基础→地基
（4）作用在厂房上的纵向荷载经柱由支撑等纵向结构系统承担，通过柱传至基础，再至地基。
第四节厂房的平面与剖面尺寸的确定
厂房的设计：平面设计、剖面设计、立面设计
一.单层厂房的平面设计（一）平面设计内容单层厂房的平面设计
•
•民用建筑—主要由建筑设计人员完成厂房—工艺设计人员进行工艺平面设计建筑设计人员进行厂房的建筑平面设计。
1.生产工艺平面图——由工艺设计人员设计
A.对各工段进行组合；
B.生产和起重运输设备的选择和布置；
C.工段划分；
D.厂房面积大小、生产工艺对厂房建筑设计的要求。
2、厂房的平面设计
（1）选择合适的厂房平面布置方案（经济合理）；
（2）创造良好的工作环境（门窗）；
（3）确定柱网
（4）布置车间通道（安全疏散人流等—紧急出口）；
（5）合理布置有害工段、生活用室。
（二）平面布置的形式
取决于：生产工艺流程、生产特征等。
有：矩形、方形、L形、山形等。
1.单跨矩形平面——应用于小型车间
2.多跨矩形平面——应用于较大面积厂房
（1）平行跨
适用于直线式生产工艺流程或往复式流程，即原料由厂房一端进入，另一端出来。
（2）平行跨旁边垂直跨——适用于水平向的垂直式的生产工艺流程。
3.“L”、山形等
应用于：炼钢、铸造、锻造等车间。
（三）柱网布置与变形缝
1.柱网布置
定位轴线纵横定位轴线交叉处设置柱子。
结构布置的依据：生产设备的占地面积和生产运输所需面积
施工方便，造价低
符合一定模数
（1）跨度：
跨度≤18米，应符合3M模数进级
跨度＞18米，符合6M模数。
（2）柱距：6米、12米或6米的倍数。
最经济的柱网布置：6米×6米
2、变形缝
（1）伸缩缝a）横向伸缩缝：平面排架方向
采用两片屋架，两个柱子，同一基础两个杯口。
b）纵向伸缩缝：
两跨交接处
（2）沉降缝
两部分的荷载相差较大时，应设置
•相临两部分高差较大
•两跨吊车起重量相差较大
•地基强度或下卧层有巨大变化
•厂房各部分施工时间相差较长
设置：基础底面到上部结构全部分开
沉降缝可以兼做伸缩缝
（3）抗震缝
抗震设防区设置，抗震缝将相邻两部分结构分开。
二、单层厂房的剖面形式和高度确定
剖面设计：剖面尺寸——跨度、高度
剖面形式
（一）、单层厂房的剖面形式
1、单跨厂房
2、双跨不等高厂房
优点：较好的天然采光、自然通风条件，无需天窗
3、双跨不等高厂房
较双跨自重轻10～15%。
4、三跨中等高厂房
以上四种适用于中、小、型厂房
5、多跨等高连片式厂房
6、锯齿形厂房（二）单层厂房的高度确定确定：厂房地面、柱顶、吊车梁上钢轨顶部等处的标高
1、室内地面
一般高于室外地面150mm
2、柱顶高度
H=H1+H2+H3
H1：轨顶高度，由生产设备高度决定，600mm的倍数；
H2：轨顶到吊车梁最外缘的高度
H3：吊车外缘到屋架的下缘
H：柱顶高度应是300mm的倍数
利用局部地坑降低车间高度（三）、单层厂房跨度的确定
取决于：生产工艺的要求
一般：L≤18m，3M的倍数
L>18m，6M的倍数
第三章
第一节概述多层及高层房屋
多高层房屋的优点：
1.节约用地。
2.节约市政建设与管网建设费用与投资。
3.减少拆迁费。
多高层房屋的缺点
1.受力大，设计、施工复杂。
2.造价高。
3.使用上不方便。
一多、高层房屋的概念
我国
>=8层高层
>=20层超高层建筑
8~19层一般高层建筑
国际
>=9层高层
第一类高层建筑9-16层
第二类高层建筑17-25层
第三类高层建筑26-40层
第四类超高层建筑>40层层高H100m
从以下几个方面考虑：
（1）建筑设计上
（2）结构设计上
多层（8、9层以上）——竖向荷载为主
高层——以水平荷载为主，竖向荷载起参考作用
（3）荷载计算上
多层：风荷载折减系数0.5
高层：风荷载折减系数1.0
（4）基础形式
多层：整体基础少
高层：整体基础多
二.工程建筑（房屋）的分类1.生产性建筑：
的建筑，包括各种工业建筑和农牧业建筑。
（1）工业建筑：指用以从事工业生产的各种房屋。
用途分
生产类建筑
仓储类建筑
动力类建筑
辅助类建筑
（2）农牧业建筑：包括谷物及种子仓库、牲畜舍、蘑菇房、粮食与饲料加工站、拖拉机站。
民用建筑2.居住建筑：主要是指供家庭和集体生活起居的建筑物。
3.公共建筑：主要是指供人们进行各种政治、文化、福利、服务等社会活
主要指供工农业生产用
动用建筑。
三、工程结构（建筑结构）的分类：
（一）按结构所用的材料分类
钢筋砼的结构、砌体结构、木结构、钢结构
1.钢筋砼的结构：主要的结构构件是钢筋砼组成。
钢筋与砼能共同作用是因为：
a)钢筋与砼之间存在着良好的粘结力；
b)钢筋与砼两种材料的线膨胀系数接近；
c)砼保护钢筋，使钢筋不易锈蚀，保证其共同工作的长久性。
（1）钢筋砼结构的特点：
优点：
耐久性好；
整体性好；
耐火性好；
可模性好；
可就地取材。
缺点:
自重大；
现浇钢筋砼结构费工、费模板、施工工期长，施工时受季节条件限制；抗裂、隔热和隔音性能较差；
补强修复较困难等。
（2）应用：
•在民用建筑中，用于混合结构的楼盖、屋盖，大量用于建造多层与高层房屋；
•建造大跨度房屋；
•工业建筑中的单层与多层厂房；
•烟囱、水塔、水池等特种结构；
•地下结构、桥梁、隧道、水坝、海港以及各种国防工程。
2.砌体结构：
主要结构构件是以砌体为主。它是用砖、各种砌块以及石料等块材通过砂浆砌筑而成的结构。
（1）特点：
优点：
易于就地取材，节约水泥、钢材和木材，造价低廉；
有良好的耐火性和耐久性；
有较好的保温隔热性。
缺点：
强度低；
自重大；
砌筑工程量繁重；
抗震性能差。
（2）应用：
房屋的基础、墙、柱等受压构件。
3.钢结构：
主要结构构件是钢材。它是由各种型材通过电焊和螺栓等连接制成的结构。
（1）特点：
承载能力高而重量较轻；
材质均匀；
塑性和韧性好；
制造与施工方便；
耐热性好，耐火性差；
易于锈蚀。
（2）应用
重型工业厂房、强烈辐射的车间；
大跨度结构，如体育馆、造船厂的主体结构车间等。
受较大锻锤等动力作用的车间，抗震性能要求较高的结构。
塔架和桅杆等高耸结构、40层以上的高层建筑，如电视塔等。
薄壁型钢屋架等轻钢结构。
4.木结构：木材为主制成的结构.
（1）优点
易于就地取材；
自重轻。
（2）缺点
天然缺陷；
易燃、易腐、易虫蛀等。
（3）应用
•较少，仅在林区、农村、山区、旅游区等采用。
•不适宜在高温、潮湿的环境中使用。
•不适宜重要建筑物。
（二）建筑结构按刚性分类
对地基承载力的要求和对不均匀沉降的敏感程度来分类。
上部结构可分为：柔性结构、刚性结构、半刚性结构。
1.柔性结构
基本含义：
结构的变形与地基的变形一致；
地基的变形对上部结构不产生附加应力。
特点：
能适应地基的一定程度的不均匀沉降；
在不均匀沉降时，仍能保证承重结构的安全。
一般指用各种预制构件装配而成的建筑。2.刚性结构
含义：
在地基不均匀沉降变形的过程中，结构各部分的沉降是相等的；
或者相对弯曲值不超过万分之二；
或者即使发生不均匀沉降，也只表现为倾斜。
特点：
在土质均匀条件下能调整土中应力，使沉降均匀；
不能克服倾斜。
一般：
烟囱、水塔、钢筋砼筒仓、或其它高耸建筑物；
长高比小于2.5、荷载分布均匀、体型简单的高层建筑物。
例：加拿大朗斯康谷仓（TransconaGrainElevator）
65个圆筒，31m高，23m宽，片筏基础，其下16m软粘土层。
•基底平均压力32t/m2>地基极限承载力，西侧下陷8.8m，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27º。——地基整体失稳滑动。
•刚性结构，整体性好，仓筒完好无损。
•70多个支承于基岩上的混凝土墩，388个50t千斤顶以及支撑系统——纠正，但降低4m。
3.半刚性结构
含义：
•介于柔性结构与刚性结构间的一种中间型结构；
•具有一定的承受弯曲变形的能力，也具有减少低级不均匀变形的能力。特点：
•土质较好时，几乎没有调整地基不均匀沉降的能力；
•软弱地基时，可能改变地基接触压力，使地基不均匀变形减少。
一般：
砖混结构、框架结构属于半刚性结构。
（三）建筑结构按承重体系分类
承重墙结构、排架结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。
四.建筑安全等级
根据地基损坏造成建筑物破坏后果（危及人的生命、造成经济损失和社会影响及修复的可能性）的严重性，将建筑物分为三个安全等级：
五.房屋（建筑）的发展概况
结构上：木结构——砌体结构——钢筋砼结构——钢结构
砼施工方式：现浇——装配式、非预应力——预应力
施工工艺：手工——机械化
设计思维、手段：实用——超前，
手工绘图——计算机
建筑材料：天然建材——砌块——砼——钢
建筑设计、施工规范：无——有
建筑高度：矮——高（最高452m）
建筑跨度：小——大（网格结构）
六.多高层房屋的荷载
作用（荷载）：施加在结构上的集中或分布力，或引起结构外加变形或约
束变形的原因。前者称直接作用，后者称间接作用。
荷载分类：
（1）永久荷载（恒荷载）:在结构使用期间，其值不随时间变化。
（2）可变荷载（活荷载）：在结构使用期间，其值随时间变化。
（3）偶然荷载：在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间较短的荷载。
（一）竖向荷载
1.恒载：结构的自重
结构的自重=材料的容重×体积
2.活载：人群荷载等。
（1）楼面荷载—用荷载的标准值来计算。
荷载的标准值是指结构载使用期间正常的情况下，可能出现的最
大荷载。可用概率法确定，有时也根据实际经验确定。
（2）屋面荷载
屋面均布荷载
A.不上人的屋面—活荷载标准值0.3—0.7KN/m2。
B.上人的屋面—活荷载标准值1.5KN/m2。
民用建筑楼面均布活荷载标准值项
次
1
2类别荷载标准值(KN/m)住宅、宿舍、旅馆、办公楼1.5教师、试验室、阅览室、会2.0
议室
2
（二）水平荷载（风荷载、地震荷载）
多层房屋—垂直荷载为主，水平荷载次要
地震区：垂直荷载+地震力
高层房屋—水平荷载（风）+垂直荷载
地震区：地震荷载+垂直荷载
1.风荷载：风力作用而载建筑物表面产生的压力和吸力。
影响风载大小的因素：
（1）近地风的性质、风速、风向等；
（2）建筑物的高度、形状、表面状况等；
（3）地面状况。如地形地貌、地面粗糙度等。
风载的计算—风载的标准值
风荷载标准值
ωk=βz∗µs∗µz∗ωo
式中：ωk——风荷载标准值（KN/㎡）；
一般垂直与建筑物表面上的风荷载大小，用这个值表示。
βz——z高度处的风振系数；
μs——风荷载体型系数；
μz——风压高度变化系数；
ωo——基本风压（KN/㎡）。
2.地震荷载
地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，房屋振动时的惯性力就是地震荷载。
•产生：垂直振动—一般较小，只在震中附近的高烈度地区（9度以上），才考虑垂直地震力的作用。
水平振动—对房屋破坏，设计中主要考虑。
•影响地震荷载的因素：
（1）结构质量；
（2）结构运动状态。
其它的次要的水平荷载：如公路上车辆的冲击荷载、撞击荷载等。
（三）温度荷载
温度变化所引起的建筑物内力的变化，产生温度荷载。
一般：房屋不超过最大伸缩缝距离，且层数不超过30层（即100m）时，可不计温度荷载。
七.模数制及定位轴线（一）模数制（建筑统一模数制）
建筑统一模数制：是建筑设计中选定的标准尺寸单位。
1、基本模数：基本的尺寸单位
2、设计模数：基本模数的倍数。
1M0=100mm。
（1）扩大模数——基本模数的整数倍。3M0、6M0、12M0、30M0、60M0等。如：3M0=300mm，房屋的开间及进深都符合3M0进级。
高度：2700mm、3000mm、3300mm
开间：2400mm、2700mm、3000mm、3300mm、39mm等
进深：4200mm、4500mm
（2）分模数——基本模数小于1的倍数。1/2M0、1/5M0、1/10M0等。
（二）定位轴线
定位轴线：用来确定房屋主要结构或构件的位置及其尺寸的基线。
承重墙、柱、梁、屋架等主要承重构件的位置均应画上定位轴线，并进行编号。
标高：用以表示房屋各部分高度的标注方法。
第二节混合结构
主要承重构件由不同材料所组成的房屋结构。
•优点：
（1）具有高度的耐火性和较好的化学稳定性、大气稳定性；
（2）较易就地取材；
（3）混合（砌体）结构与钢筋砼结构比较，可以节约钢筋、水泥和木材；
（4）有较好的隔热、隔声性能。
•缺点：
（1）砖石砌体强度小，自重大，材料用量多，运输量大。
（2）砖石砌体受拉、受弯、受剪强度底，抗震能力也很差。
（3）砌筑工作繁重、施工进度慢。
应用：
（1）6、7层以下住宅、办公楼等多层民用建筑。
（2）公共建筑：影剧院、食堂等。
（3）无起重设备或起重设备很小的中小型工业厂房。
（4）烟囱、水塔、料仓、防水性要求不高的小型水池等特种结构。
（5）挡土墙等。
一.房屋的基本组成
屋盖楼盖楼梯门和窗墙（柱）基础
（1）承重构件：承受自重、外荷载
如：内、外墙，柱，基础等。
（2）非承重构件：只承受自重，不承受外荷载。
如：高层建筑的隔墙、围护墙等。
（一）基础
是建筑物最下部的承重构件，承受着建筑物的全部荷载，并将其传给地基。
（二）墙
是房屋的竖向承重和围护构件。作为承重构件，承受着建筑由屋顶及各楼层传递来的荷载，并传给基础。
1.墙的作用
（1）承重作用：承受屋顶、楼板等构件传来的垂直荷载以及风力、震力等。
（2）围护作用：防止风、雨、雪以及太阳辐射等的影响。
（3）分隔作用：分隔各种空间。
地
•具有稳定性（墙本身的强度）
强度（承重）
•强度与墙的组成单块砌块等
砂浆
砌体的砌筑质量有关
•稳定性与墙身的厚度、长度、高度
受力支承情况
2.墙的组成：是由砖或砌块及砂浆组成
（1）砖实心砖、空心砖
常用标号：Mu20
（2）砌块
类别：砼空心砌块、粉煤灰砌块、加气砼砌块等
常用标号：Mu15~Mu3.5
（3）砂浆：
A.砂浆的强度等级：常用标号M5、M2.5、M1等。
B.砂浆的作用：粘结、抹平。
C.砂浆的分类：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆等。
3.墙的分类
（1）按墙所处的位置分类
内墙：分隔房屋的作用。
外墙：挡风、阻雨、隔热、保温作用。
纵横墙：
Mu15Mu10Mu7.5
（2）依结构受力情况分类
承重墙：凡直接承受上部传来荷载的墙。
非承重墙：凡不承受上部传来荷载的墙——框架填充墙
（3）按墙所用的材料分类
砖墙、砌块墙、石材砌体墙等。
（4）按墙的砌筑方式分类
•A.实心砖砌体墙
材料与特点：粘土砖和水泥混合砂浆或石灰混合砂浆砌筑而成。
应用：承重外墙、内墙等。
•B.空斗砌体墙
特点：热工性能好、造价低等优点。整体性和抗震性较差。
应用：非地震区可用作1—3层的一般民用房屋的墙体，地震区一般不用。
4.墙的厚度
•常以1块砖的长度的倍数表示。
•标准砖：24×11.5×5.3cm3长×宽×高
•一般采用：一砖墙（24墙）
一砖半墙（37墙）
二砖墙（49墙）
农村有12墙。
底层的墙体厚度大于上部
（三）楼地层（楼盖）
在墙（柱）上支梁、搁板，构成楼地层。
作用：水平方向的承重构件，对墙体起水平支撑作用。
增强房屋的刚度和整体性。
分隔水平空间。
分类：楼板层、地面层。
1、楼板层
•作用：将楼面荷载（包括人、家具、设备及自重）传至墙柱及基础，并对墙体起水平支撑作用。
•包括：面层、结构层、天花三部分。
•要求：刚性好、坚固、耐磨、隔声、防火、抗拉强度高。
•分类：根据结构层的主要用料分为
钢筋砼楼层
木楼层
钢楼层
砖楼层
•钢筋砼楼板
按施工方式有：现浇整体式
预制装配式
装配整体式
（1）现浇整体式钢筋砼楼板
常用的有板式楼板、梁板式楼板两种。
（2）预制装配式钢筋砼楼板
有：铺板式、无梁式、密肋式。
铺板式楼板最常用，铺板常见的有：
a.预制空心板（平板）
b.预制实心板（平板）
c.槽形板
e、密肋板
（3）装配整体式楼板
•密肋空心砖楼板
•预制小梁现浇板
（4）楼盖梁在铺板式楼盖中设置楼盖梁。
•优点：加大房间的空间尺寸。
•分类：预制、现浇两种。
•结构上一般采用：简支梁或带伸臂的简支梁。
•梁的截面形式有：矩形、T形、倒T形、十字形、花篮形等
2、地面层
•组成：基层、面层。
基层包括结构层和垫层两部分。直接式、架空式。
面层：整体式地面、铺贴式地面、木地面、砖地面、灰渣地面。
•地面层的要求：防潮、防腐、保温、耐磨、不易起灰、有一定弹性。
（四）.屋盖（屋顶）•
组成：承重构件（结构层）与围护构件（屋面层）。
•功能：a.防水、排水、隔热保温
b.承重（自重、风雪等荷载）
c.稳定墙体
•分类：A.平屋顶（
B.坡屋顶（1：2.5）
C.曲面屋顶，如火车站、大型影剧院等。
•要求：A.结构轻；
B.防水性好，排水通畅，不渗不漏；
C.具有相应的保温隔热性
D.坚固耐久；
E.造价经济。
（五）楼梯与台阶•
楼梯：楼层之间的上下通道。
•组成：楼梯平台、楼梯梯段、栏杆或扶手。
（六）门与窗•
门的功能：提供交通、内外联系。
•窗的功能：采光、通风和向外远眺。
•门窗也属围护构件，具有分隔、保温、隔声、防风、防火、防水等作用。
二.墙体的布置和承重方案1.横墙承重
•凡以横墙来承受上部荷载的称为横墙承重方案或横向结构系统。
•特点：整体性好，空间刚度大，对抵抗水平荷载十分有利，而且结构布置简单。但实用面积小，布置灵活性差。
•应用：一般住宅，旅馆，宿舍等多层小开间的民用房屋。
横墙承重的传力途径：
水平荷载纵墙---横墙---横墙基础
纵墙基础
楼面（屋面--横墙---横墙基础
竖向荷载垂直荷载---楼面或屋面板----横墙----横墙基础
横墙自重----------横墙基础
纵墙自重----------纵墙基础
2、纵墙承重
•凡以纵墙来承受上部荷载的称为纵墙承重方案或纵向结构系统。
•特点：使房间布置较为灵活，但横向空间刚度小。
•使用：较大空间或开间尺寸有变化的房屋，如教学楼、试验楼、仓库、单层工业厂房等，不宜用于层数较多的房屋。
纵墙承重传力途径：
水平荷载（面荷载）外纵墙-----外纵墙基础
楼面板—纵墙（集中荷载）
垂直荷载纵墙-----纵墙基础
3、纵横墙承重
•由纵墙和横墙共同承受楼板、屋顶荷载的结构布置称为纵横墙承重方案。
•特点：房间布置比较灵活，建筑物刚度较小，但施工复杂。
•传力途径：具体情况具体分析。
4.内框架承重
•墙体和钢筋砼梁、柱组成的框架共同承受楼面层、屋顶的荷载的结构布置。
•特点：空间大，分隔较自由。但空间刚度较差。另外，由于墙和柱子受力时变形不一样，易导致墙体开裂。
•
•应用：室内需要较大空间的房屋，如商场等。传力途径：
纵墙-----纵墙基础
楼盖--柱子--基础水平荷载
垂直荷载（屋面、楼面）---梁-----纵墙---纵墙基础
柱子---基础
砌体结构设计时，一般解决以下问题：
（1）确定房屋静力计算方案（墙、柱的计算简图）
（2）满足墙、柱的构造要求（稳定性，即高厚比）
（3）保证砖石构件的强度要求
三、房屋的静力计算方案
混合结构承重体系：屋盖、楼盖、墙、柱、基础
•设计的依据：房屋空间刚度的大小。
（一）房屋的空间工作情况（空间刚度）垂直荷载—屋盖、楼盖—墙、柱—基础—地基
•水平荷载—一部分—屋盖、楼盖—横墙—基础—地基
另一部分—纵墙—横墙—基础—地基（横墙间距不太大）
•位移：（1）外墙的水平反力作用下，跨中产生水平位移fmax。
（2）在屋盖和楼盖传来的集中水平反力作用下，楼层处的水平位
移△。
故楼盖的最大水平位移：ymax=fmax+△
楼层处纵墙的最大水平位移也是ymax。
fmax：纵墙的挠度；D：横墙的侧移；总变形ymax=fmax+D
ymax横墙多，ymax小
横墙少，ymax大
砖石房屋受荷载作用-----处于空间工作----水平位移大小与空间刚度有关空间刚度的大小是房屋静力计算方案的主要依据。
•如果：房屋的空间刚度大—水平位移小—可以忽略不计；
房屋的空间刚度小—水平位移大—内力分析时必须考虑。
（二）房屋的静力计算方案
房屋屋盖或楼盖的刚度
横墙间距l(m)刚性方案弹性方案
刚弹性方案
1、刚性方案
横墙间距较小
略
屋盖楼盖的抗侧移刚度较大fmax小△变小总位移ymax小可以忽
刚性方案：忽略房屋水平位移，楼盖、屋盖均可视作墙柱的不动铰支承，墙、柱内力可按不动铰支承的竖向构件计算，这种房屋称为刚性方案房屋。应用：多层住宅、办公楼、教学楼、宿舍、医院等。
2、弹性方案横
墙间距较大空间刚度较小水平位移较大不可忽略
弹性方案：不能忽略水平位移，把屋盖和楼盖视为可以位移的铰支承，墙、柱内力应按有侧移的平面排架或框架计算，这种房屋叫弹性方案房屋。应用：单层厂房、仓库、食堂等。
3、刚弹性方案
介于刚性方案与弹性方案之间
忽略
屋盖或楼盖的刚度趋中横墙间距有一定的位移小，但又不可
刚弹性方案：视墙、柱与屋架连接为弹性支座，与基础连接为嵌固，成为具有一定弹性的平面排架。这种房屋称为刚弹性方案房屋。
表：房屋静力计算方案的横墙间距S（m）屋盖或楼盖的类别刚性方刚弹性方弹性方
案
1整体式、装配整体和装配式
无檩体系钢筋砼屋盖或钢筋
砼楼盖
2装配式有檩体系钢筋砼屋
盖、轻钢屋盖和有密铺板的
木屋盖或木楼盖
3冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦
轻钢屋盖S36S48S72
依据：横墙间距，楼盖或屋盖本身的刚度，横墙具有一定的刚度
（三）刚性和弹性方案房屋的横墙1、横墙的厚度≮180mm；
2、横墙上开有洞口时，其水平截面积不应超过50%；
3、单层：横墙长度不宜小于其高度；
多层：横墙长度不宜小于1/2H（H为横墙总高度）；
4、横墙与纵墙同时砌筑，如不能，则要采取构造措施（构造柱、
拐角钢筋等）以保证整体刚度。
四、混合结构房屋的构造要求（一）墙、柱的高厚比验算
1、墙、柱的高厚比
墙、柱的计算高度H0与墙厚h或柱边长的比值称为高厚比。
用§表示。
β=H0
h
=2、墙、柱高厚比验算βH0≤µ1µ2[β]h
式中：H0——墙、柱的计算高度；
h——墙厚或矩形截面柱与H0相应的短边边长；
μ1——非承重墙允许高厚比的修正系数；
μ2——有门窗洞口的墙允许高厚比的修正系数，按下式计算：
m2=1－0.4bs/S；
[β]——墙、柱的允许高厚比。
表：墙、柱允许高厚比[β]值砂浆的强度等级
M0.4墙16
柱12
3、验算不满足规范要求，采取的措施
（1）提高砂浆强度
（2）减小计算高度，增加圈梁
（3）减小横墙间距，增加壁柱
（二）墙、柱的一般构造要求
1、材料最低强度等级
2、尺寸：如承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm
砖墙须是：12、24、37、49、63墙
3、屋架（梁）的跨度大于一定值时，其支承面下的砌体应设置砼
或钢筋砼垫块。
4、当墙的厚度小于或等于240mm，且大梁跨度大于等于6m时，梁
支承处砌体宜加设壁柱或采取其它加强措施
（三）防止墙体开裂的主要措施
1、墙体开裂的原因
（1）砌体的抗裂性差
（2）地基的不均匀沉降
（3）温度变化所引起的温度应力等
2、防止墙体开裂的主要措施
（1）在屋盖上设置保温层厚隔热层
（2）墙体过长时应设置温度伸缩缝（40~70mm）（物顶和墙体要断
开）
（3）在房屋的顶层设置钢筋砼圈梁（或转角水平拉筋）
（4）在房屋的适当部位设置沉降缝（50~120mm）（把基础、墙体、
楼板、屋顶全部断开）
（a）建筑物平面的转角部位
（b）高度或荷载差异处
（c）过长的砖石承重结构的适当部位
（d）地基土的压缩性有显著差异处
（e）分期建造的房屋交界处
（f）建筑物结构类型不同处
五、过梁和圈梁（一）过梁
砖墙开有门窗洞口时，为了支承门窗洞口上面墙体的重量和楼盖传来的荷载，在门窗洞口上缘设置的梁。
1、过梁的形式及构造
(1)钢筋砼过梁
钢筋砼过梁端部的支承长度不宜小于240mm。
(2)砖砌过梁
钢筋砖过梁砖砌平拱过梁
a、砖砌过梁的跨度，不宜超过下列规定：
钢筋砖过梁：2m，Ln≤2m
砖砌平拱过梁：2m，Ln≤1.8m
b、钢筋砖过梁，砂浆强度等级不宜低于：M2.5
2、过梁的荷载
过梁——受弯构件——计算简图是简支梁
Ln:过梁的净跨
（1）过梁上墙体的自重
当hw
当hw≥1/3Ln，按1/3Ln高度的墙重
hw:过梁上墙体的高度
（2）屋盖（楼盖）传来的重量
a)当墙体高度hw>Ln时，梁、板的荷载不予考虑
过梁的荷载=过梁的自重+墙体的自重
b)当hw≤Ln
过梁的荷载=过梁的自重+墙体的自重+梁板荷载
（3）过梁自重
（二）圈梁
房屋某水平高度上沿外墙和部分内墙设置的连续而封闭的梁。
分为：钢筋混凝土圈梁
钢筋砖圈梁
1、圈梁的作用
（1）增强整体刚度
（2）防止不均匀沉降
（3）防止较大振动的不利影响
（4）提高抗震性能
2、圈梁的设置
（1）较为空旷的单层厂房
a)墙厚≤240mm时，砖砌体房屋：
檐口标高为5～8m时，应设置圈梁1道，
檐口标高为>8m时，应适当增设
b)桥式吊车或较大振动设备的单层厂房：
檐口、吊车梁设圈梁
（2）多层砌体民用房屋
3~4层：檐口设圈梁
超过4层：增设（隔层或每层）
（3）多层砌体工业房屋
隔层设置，有较大振动设备则每层设置
3、圈梁的构造要求
（1）圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状
（2）钢筋砼圈梁的宽度一般应与墙厚相同
（3）材料强度要求：
现浇砼强度等级不宜低于C15
预制圈梁砼强度等级不宜低于C20
钢筋砖圈梁：砂浆强度不低于M5；高度4~6皮砖。
第三节
一、概述
1、框架结构：主要由梁和柱连接而构成的一种平面或空间、单层或多层的结构。
框架结构设计是以垂直荷载为主
框架结构
框架承受荷载：垂直
水平
墙：
2、特点：
优点隔断，围护
建筑物平面布置灵活
立面处理易于表现艺术的要求
若为预制装配式，则构件规格型号少，节点统一程度高
设计工作量较少
缺点
水平位移较大
柱容易变形
节点是薄弱环节
抗震性差
柱受得荷载大——截面尺寸大
3、应用
非地震区：15层以下，50m以下的房屋
在一般地震设防区，不宜超过10层
当设防烈度为9度时，不应采用框架结构
二、柱网布置及层高
（一）多高层建筑的体型
1、板式：宽度
2、塔式：长宽近似相等，有：△、Y、□、○、＋。
•限制高宽比：H/B≤5～6，
长度：控制在最大伸缩缝范围内：现浇式
装配整体式
（二）柱网布置及层高
确定柱的行列间距尺寸及其平面位置。
1、工业厂房
柱网布置形式：单跨、双跨、多跨、内廊式。
（1）柱距：一般6.0m，内廊式、外廊式
（2）层数：4～6层
（3）层高：
低层≥4.2m，然后300（3M）进级至8.4m；
其它层≥3.9m，然后进级至7.2m。
2、民用房屋
（1）柱网、柱距：3～8m（一般3.3m、3.6m、3.9m等），任意布置
（2）层高：3.0、3.6、3.9、4.2m等
三、框架的类别
根据材料、施工方法的不同分为：
（1）钢框架
（2）钢筋砼框架：现浇整体式
装配式
装配整体式
1、现浇整体式
框架与楼板均为现浇。
优点：结构整体性好，抗震能力较强。
缺点：现场工作量大，工期可能较长，造价较高。
2、装配式
构件均为预制，现场安装成整体结构。
优点：能保证构件质量，构件规格也可以标准化，工期短。
缺点：结构整体性差，节点用钢量大，造价也较高。
应用：60～70年代较多。
3、装配整体式
预制构件安装后，在梁和柱、梁和板之间以或后浇混凝土的方式来加强构件的整体连接，以提高结构的整体性。
优点：具有装配式的主要优点，又克服了整体性差的缺陷。
缺点：工序较多，节点构造仍较复杂。
应用：目前应用较多，一般是：梁、柱现浇，板预制。
三种形式选用，需综合考虑：
（1）房屋的功能；
（2）抗震设防的要求；
（3）预制加工能力；
（4）起重运输设备条件等。
一般：
（1）无抗震设防要求时，宜优先考虑装配式、装配整体式。（2）
有抗震设防要求时，以装配整体式、现浇整体式为宜。
目前应用最多的是装配整体式。
但，对于超高层建筑采用框架、框—剪、框—筒结构时，多为
现浇整体式。
4、节点
节点非常重要。
（1）铰结：装配式框架结构的节点是铰结。
应用：60～70年代较多。
（2）刚结点：整体式框架结构的节点是刚结点。
四、框架结构的布置方案
框架结构体系：若干平面框架结构彼此之间通过连系梁加以连系而形成的空间结构体系。
各平面框架——承重结构
可以：横向布置、纵向布置、纵横向布置三种。
1、横向承重
特点：开窗限制小，有利于室内采光；不利于厂房室内集中，通风管道的设置。
应用：一般民用（工业）房屋。
2、纵向承重
特点：便于通风管道沿纵向通过，在房屋开间布置上亦教灵活；横向刚度差。
应用：层数不多的无抗震设防要求的厂房，民用房屋一般不用此种布置。
3、纵横向双向向承重
抗震设计—双向主框架方案。
特点：两个方向的框架均具有足够的强度与刚度。
应用：各类工民建房屋。
五、框架杆件截面形状与尺寸
（一）截面形状
1、梁
（1）现浇梁：T形为主
（2）装配式结构中的梁：矩形、T形、花篮形、十字形等。
2、柱
中矩形、方形、圆形等
（二）梁、柱截面尺寸
1、主梁（框架梁）
（1）梁高：h=(1/8～1/12)l
或h=(1/7～1/12)l（楼层有机床时）
且h≤1/4l（在抗震时）
（2）梁宽度：
2、次梁
梁高：h=(1/12～1/20)l
b=(1/2～1/3)hb=(1/2～1/3)h梁宽度：
3、柱
（1）截面宽度与高度：
（b，h)≈(1/15～1/20)层高
（2）实际高度：
截面高度：hc≮400mm
截面宽度：bc≮350mm
（3）柱子净高：
Hc/hc≥4
六、多层框架结构的受力分析及计算简图
（一）多层框架的计算简图
1、计算单元的选取
从各榀框架中选出一榀或几榀有代表性的框架作为计算单元进行内力分析。
作用于各计算单元上的荷载按单元的负荷面积确定。
2、计算简图
（1）当i≤1/8时，视为水平直杆；
（2）当最大惯性矩不大于最小惯性矩的4倍时，按等截面处理；
（3）若各跨距相差不超过10%时，按等跨距计算。
（二）多层框架的受力分析
1.荷载简化
竖向荷载：均布、集中荷载
次梁承受线荷载（板传来）
主梁承受集中荷载（次梁传来）
板承受均布面荷载（恒载、活载）
荷载→板→次梁→主梁→柱
水平荷载：风→墙→柱
楼盖
2.竖向荷载作用下受力特点：
一个各层满载的多层框架分为：若干个单层作用外荷载的框架之和。
2个条件：
（1）忽略框架在竖向荷载作用下的侧移和由它引起的侧力
矩。
（2)忽略本层荷载对其它各层内力的影响。
竖向力：N上小，下大。
3.水平荷载作用下受力特点
水平位移由2部分组成
（1）弯曲变形：
是由于框架在抵抗倾覆弯矩时发生的整体弯曲。较小，可以
忽略。
（2）剪切变形：
是由于框架整体受剪，梁、柱杆件发生弯曲而引起的水平位移。
框架结构位移曲线一般呈剪切型，其特点是：层间相对位移愈
往建筑物顶部愈小。层间剪力越往下层越大。
•水平力——M、Q上小，下大，
•变形亦如此
•层间产生相对位移Δ，下大上小；
•节点产生转角α1、α2、α3、…...αn，下大上小；
α1>α2>……>αn;
•各层间相对水平位移及节点转角引起各柱的变形，特点是上下两段弯曲方向相反，反弯点在中间，最下一层由于柱子的下端嵌固于基础顶面（α0=0），所以反弯点约在基础顶面0.6h处；
•层间剪力等于该层以上各层外荷载的总和，所以层间剪力越往下层越