0、山言

? ? ? ? 本章節(jié)的主要內(nèi)容是關(guān)于建筑工程的概述，共有三部分內(nèi)容：建筑和建筑工程；建筑的分類及主要組成部分；建筑的常用承重體系。

? ? ? ? 承載安居的夢(mèng)想『建筑工程』（上）——王震宇教授（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——35:31。

? ? ? ??承載安居的夢(mèng)想『建筑工程』（下）——王震宇教授（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——27:58。

1、建筑和建筑工程?

（1）建筑的內(nèi)涵

? ? ? ??建筑是藝術(shù)與工程技術(shù)相結(jié)合，使用建筑材料和設(shè)備建造的，供人們居住和進(jìn)行各種活動(dòng)的空間或場(chǎng)所，可通俗地理解為工程實(shí)體。?

? ? ? ??建筑可大致分為：①建筑物——有人建筑；②構(gòu)筑物——無(wú)人建筑（間接供人使用）。?

（2）建筑工程的內(nèi)涵

? ? ? ??建筑工程在概念上側(cè)重于建造建筑的技術(shù)。建筑工程是指為建造建筑物和構(gòu)筑物所進(jìn)行的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)以及施工、竣工等各項(xiàng)技術(shù)工作的總稱。

? ? ? ? 建筑工程是運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，和力學(xué)、測(cè)量學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、施工技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，以研究各種建筑設(shè)計(jì)與修建的一門工程技術(shù)學(xué)科。?

2、建筑的分類及主要組成部分?

（1）建筑的分類

? ? ? ? 可按照，建筑的用途；建筑材料與建筑的高度進(jìn)行分類。

? ? ? ? ①按建筑的用途分類

????????a、生產(chǎn)性建筑（工業(yè)建筑、農(nóng)業(yè)建筑）。

????????b、非生產(chǎn)性建筑（居住建筑、公共建筑）。

? ? ? ??c、倉(cāng)庫(kù)屬于生產(chǎn)性建筑。

? ? ? ??為什么要按用途分類？因?yàn)椴煌挠猛?，建筑設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素也不同。 例如，居住建筑是非生產(chǎn)性建筑，因此使用功能在設(shè)計(jì)上需考慮采光、室內(nèi)交通，舒適性（重要）等。而與其對(duì)應(yīng)的公共建筑，例如，電視臺(tái)、電視塔、鳥(niǎo)巢體育館等，設(shè)計(jì)時(shí)則也要考慮對(duì)應(yīng)的使用功能。

????????②按承重材料分類（建筑結(jié)構(gòu)）

? ? ? ??鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝士結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)。? ? ? ??

? ? ? ? a、混凝土的材料特性——抗壓強(qiáng)度高，而抗拉強(qiáng)度卻很低；通常抗拉強(qiáng)度只有抗壓強(qiáng)度的1/10；破壞時(shí)具有明顯的脆性特征。

? ? ? ? b、鋼的材料特性——抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高；通常具有屈服現(xiàn)象，破壞前具有較好的變形能力；鋼材存在腐蝕和抗火方面的問(wèn)題。

? ? ? ? c、砌體結(jié)構(gòu)——由塊材和砌筑材料構(gòu)成。

? ? ? ? d、木結(jié)構(gòu)——質(zhì)量輕，但需要注意防火。

????????③按建筑的高度分類

? ? ? ? a、超高層建筑>100m；b、高層建筑>10層；c、多層建筑4~9層；d、低層建筑1~3層。

????????上海陸家嘴地區(qū)的超高層建筑群，環(huán)球金融中心492米；金茂大廈420.5米；上海中心632米。而隨著時(shí)代發(fā)展超高層建筑的定義也會(huì)不斷變化，目前世界已開(kāi)始千米級(jí)高層的建設(shè)。?

（2）建筑的主要組成部分

? ? ? ??建筑在建造和使用時(shí)將承受各種作用，比如重力、風(fēng)或地震、溫度變化等。

? ? ? ? 當(dāng)作用以力的形式出現(xiàn)時(shí)，稱為直接作用，習(xí)慣上稱為荷載。例如房屋荷載包括——風(fēng)荷載、屋面荷載、上人荷載、雪荷載、墻或柱自重、地基反力、裝修家居樓板人等荷載……?

? ? ? ??結(jié)構(gòu)是承受各種荷載、起到骨架作用的空間承重體系。荷載傳遞路徑——荷載→結(jié)構(gòu)（板→梁→墻與柱→基礎(chǔ)）→地基。

? ? ? ??房屋建筑自下而上通常由基礎(chǔ)、墻或柱、樓面、門窗以及平屋面或坡屋頂?shù)炔糠纸M成。建筑各組成部分的作用：?

? ? ? ??①樓面與屋頂——是建筑物水平方向的承重結(jié)構(gòu)，承擔(dān)各種家具、設(shè)備、人的重量及樓板的自重，并將荷載傳到墻、柱等構(gòu)件上，結(jié)構(gòu)中常稱為受彎構(gòu)件。

? ? ? ??屋面、樓面——建筑結(jié)構(gòu)中通常采用鋼筋混凝土板和梁組成樓面受力體系。樓板可沿水平方向分隔建筑空間。

? ? ? ??屋頂——防水、保溫。屋頂可隔絕風(fēng)、雨、雪等對(duì)建筑物的侵襲。坡屋頂可保溫，并利于雨雪排水。? ? ? ??? ?

? ? ? ??②墻與柱——是建筑物垂直方向的承重結(jié)構(gòu)，承擔(dān)樓層、屋頂荷載及墻身的自重，并向下傳遞荷載至基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)中稱為受壓構(gòu)件。外墻同時(shí)具有防寒、保溫的作用，內(nèi)墻具有分隔建筑空間的作用。

? ? ? ??③樓梯與電梯——是建筑物內(nèi)的垂直交通設(shè)施，解決上下層之間的聯(lián)系以及緊急情況下人員的疏散。

? ? ? ??④陽(yáng)臺(tái)和雨篷

? ? ? ??陽(yáng)臺(tái)——有樓層的建筑物中，人可直接到達(dá)的、向室外開(kāi)敞的平臺(tái)。

? ? ? ??雨篷——建筑物入口處，門上部用來(lái)遮擋雨水的水平構(gòu)件，在結(jié)構(gòu)中通常稱為懸挑（懸臂）構(gòu)件。

? ? ? ??⑤門、窗——建筑物隔離、采光、通風(fēng)以及防火需求。

? ? ? ??⑥天溝、雨水管、散水——組成建筑物的排水系統(tǒng)。?

? ? ? ??⑦基礎(chǔ)——是建筑物的一部分，與土層直接接觸。基礎(chǔ)還需承受地基反力。

? ? ? ??地基——基礎(chǔ)下的土層，不是建筑物的組成部分。（分為直接受力層、下臥層）。

? ? ? ??地震——地面?zhèn)鬟f加速度，由于結(jié)構(gòu)自重而產(chǎn)生慣性力 。Rayleigh wave?質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；Love wave?質(zhì)點(diǎn)水平方向移動(dòng)。

3、建筑的常用承重體系

? ? ? 建筑常用的承重體系可分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)。

? （1）下部結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）

? ? ? 獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、十字交又基礎(chǔ)、?筏板基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。

? ? ? ①柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)——簡(jiǎn)單基礎(chǔ)。

? ? ? ②十字交叉基礎(chǔ)——條形基礎(chǔ)交叉。當(dāng)土質(zhì)較差或荷載較大時(shí)，將兩個(gè)方向的條形基礎(chǔ)相連。

? ? ? ③筏板基礎(chǔ)——相當(dāng)于倒過(guò)來(lái)的樓面，反力作用在面再傳遞。筏片基礎(chǔ)將基礎(chǔ)連接成整體，受力更均勻

? ? ? ④箱形基礎(chǔ)——有地下室要求，剛度整體性好，空間可使用。由底板、墻、頂板組成箱形。

? ? ? ⑤樁基礎(chǔ)——端承樁、摩擦樁。由樁和樁頂?shù)某信_(tái)共同組成，屬于深基礎(chǔ)。新加坡發(fā)展銀行高層建筑下采用四個(gè)大直徑樁墩，直徑7.3米，將荷載傳遞到承載力高的巖層上。?

（2）上部結(jié)構(gòu)的承重體系

? ? ? ? ①單層廠房結(jié)構(gòu)

? ? ? ??工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)包括，屋架、屋面板、屋架垂直支撐、屋架下弦橫向支撐、吊車梁、柱、柱間支撐、基礎(chǔ)等。而工業(yè)廠房可設(shè)置抗風(fēng)柱，其與民用建筑的主要區(qū)別是吊車荷載，尤其是剎車力?！鹃縫ǐn，量詞，一個(gè)房架稱一榀。例如，兩榀屋架。

? ? ? ??②多層框架結(jié)構(gòu)? ? ? ??? ??

? ? ? ??框架結(jié)構(gòu)體系是多層承重體系中最常用的一種，主要承重構(gòu)件包括板、梁、柱?；炷两Y(jié)構(gòu)板梁柱一般是一體澆筑的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的內(nèi)、外墻體不承重，空間布置靈活，空間寬敞，適用于內(nèi)部需要大空間的多、高層建筑?！緞偠取繂挝晃灰菩枰牧?；抵抗變形的能力。

? ? ? ? ③高層建筑結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)；筒體結(jié)構(gòu)；鋼一混凝士組合結(jié)構(gòu)。?

? ? ? ? a、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 框架結(jié)構(gòu)空間度較弱（即不太結(jié)實(shí)），因此用于高層建筑時(shí)，需增加抗側(cè)力（抗風(fēng)、抗震）構(gòu)件，比如可通過(guò)布置剪力墻來(lái)解決。這是因?yàn)榧袅Γㄤ摻罨炷翂Γ┛箓?cè)剛度較大。

? ? ? ? b、剪力墻結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 當(dāng)建筑高度進(jìn)一步増加時(shí)，可采用全剪力墻結(jié)構(gòu)以進(jìn)步減少高層建筑在風(fēng)、地震荷載下的反應(yīng)。而全剪力墻結(jié)構(gòu)沒(méi)有框架，因此抗震性能好。

? ? ? ? ?c、筒體結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 筒體結(jié)構(gòu)是由框架—剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)演變發(fā)展而來(lái)，筒體結(jié)構(gòu)將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外面形成空間封閉式的筒體。竹子構(gòu)造正是筒體的生態(tài)結(jié)構(gòu)。而筒體結(jié)構(gòu)，又可細(xì)分為——外筒結(jié)枸、外筒內(nèi)框結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? 例如，上海金茂大廈（420.5米），金茂大廈的主體結(jié)構(gòu)為八角形核心簡(jiǎn)，筒內(nèi)井字形墻到一定高度結(jié)結(jié)束，然后外筒繼續(xù)上升。而美國(guó) 的Sears Tower（442米）也屬于筒體結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? d、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 采用型鋼、鋼管、鋼板等代替鋼筋，與混凝上共同工作而形成的結(jié)構(gòu)，在超高層建筑中廣泛采用。 其中，鋼管混凝土中混凝土三向受壓；鋼骨混凝土（鋼骨混凝土柱）抗側(cè)移能力強(qiáng)。

? ? ? ? ?深圳賽格廣場(chǎng)（291.6米）——1999年完工，是我國(guó)較早采用鋼管混凝土柱的超高層建筑。鋼管直徑1600mm，壁厚28mm，內(nèi)填C60高強(qiáng)混凝土，最大軸力約為9000噸。

? ? ? ? 臺(tái)北101大廈（508米）——以吉祥數(shù)字“8”作為設(shè)計(jì)單元，每8層為一個(gè)單元，模仿竹節(jié)構(gòu)筑的含義，體現(xiàn)了中國(guó)古代傳統(tǒng)的建筑藝術(shù)。建筑外圍采用8根巨型鋼管混凝土柱，構(gòu)成巨型結(jié)構(gòu)形式（Mega Frame）。?

? ? ? ? 吉隆坡國(guó)家石油雙子星座大廈（451.9米）——結(jié)構(gòu)底部采用鋼骨高強(qiáng)混凝土柱，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C70。

? ? ? ?? ④空間結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 空間結(jié)構(gòu)就是能承受各個(gè)方向荷載作用的結(jié)構(gòu)體系。在實(shí)際的三維世界里，任何結(jié)構(gòu)本質(zhì)上都是空間結(jié)構(gòu)。只不過(guò)出于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的目的，在許多場(chǎng)合有條件地把空間結(jié)構(gòu)分解成平面結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行分析和計(jì)算。例如，排架、框架、桁架、拱等，而空間框架結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，一般截取一榀框架簡(jiǎn)化為平面。?

? ? ? ? 空間結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)——a、三維受力，多個(gè)方向的構(gòu)件同時(shí)參與工作，使內(nèi)力分布更加均勻；b、通過(guò)合理的曲面形體抵抗外荷載作用，使結(jié)構(gòu)以承受軸力為主，充分利用材料強(qiáng)度；c、傳力路徑更為直接，有效提高結(jié)構(gòu)剛度。?

? ? ? ? 常用的空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? ?a、薄殼結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 一種曲面結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是能夠把受到的壓力均勻地分散到殼體的各個(gè)部分，因而可以減少厚度、節(jié)省材料。其特點(diǎn)是厚度方向的尺寸遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度和寬度方向的尺寸。例如，拱殼、折板殼；悉尼歌劇院。而雞蛋、貝殼也可看做是薄殼結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? 薄殼結(jié)構(gòu)常用的幾何形狀：球面、柱面、橢圓拋物面（雙曲扁殼）、雙曲拋物面（矩形平面、菱形平面）、雙曲拋物面的組合。其中，球面較為常用。?

? ? ? ? b、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

? ? ? ? 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由離散的桿件按照某種幾何規(guī)律拼裝而成的空間桿系結(jié)構(gòu)。有平板網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。其中，平板（曲面）網(wǎng)架的優(yōu)點(diǎn)是，大跨度、屋面、質(zhì)輕。而網(wǎng)架的節(jié)點(diǎn)連接常用，焊接球節(jié)點(diǎn)與螺栓球節(jié)點(diǎn)。

? ? ? ? c、 張力結(jié)構(gòu)

? ? ? ? ?通過(guò)張力來(lái)抵抗外荷載的一類空間結(jié)構(gòu)體系，主要受力構(gòu)件采用高強(qiáng)度金屬材料或復(fù)合材料。例如，索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)。

? ? ? ? 懸索結(jié)構(gòu)——即在索上鋪面板，知名案例是瀘定橋。

? ? ? ? 膜結(jié)構(gòu)——基材決定材料的力學(xué)性能，如抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度等；涂層決定材料的物理性能，如防火、防潮、透光等；而面層起自潔和防紫外線輻射的作用。