建筑结构选型-配同济版书

建筑结构选型

第一章梁

1 梁按照材料分：石梁、木梁、钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、钢-钢筋混凝土梁。

2 梁按照截面形式分：矩形截面梁、T形截面梁、薄腹梁、空腹梁、工字型截面梁。

3 梁按支座约束力分类：静定梁（单跨、多跨）、超静定梁（单跨、多跨）。单跨静定梁有：简支梁、悬臂梁。

4 梁主要承受梁轴线方向的荷载。其内力主要为：弯矩、剪力，也伴有扭矩或轴力。梁的变形主要是：挠曲变形。梁的受力与变形特点主要与梁的约束条件有关。

5 梁的变形与受力特点：

①简支梁：内力与挠度较大，常用与中小跨度的建筑，静定结构，两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。地基较差时采用，也作为沉降缝的连接构件。

②悬臂梁：悬臂端无支撑构件，视野开阔，空间布置灵活。结构固定端有较大的倾覆力矩。抗倾覆力矩=抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.5（雨篷、阳台、车库）

③两端固定梁：梁对柱的约束作用视为弹性支承，梁在竖向荷载的作用下的内力和变形介于两端固定梁与两端简支梁之间。

④两端外伸简支梁：两端外伸段负弯矩作用，外伸梁中间部分的最大正弯矩和挠度小于相同跨度的简支梁。

⑤多跨连续梁：负弯矩峰值出现在支座上方，最大弯矩出现在跨中附近，其最大弯矩也不相等。（充分利用截面的承载力：钢混结构进行配筋、采用变高度梁、改变梁的跨度，使弯矩最大值趋于平衡），超静定结构，内力小、刚度大、抗震性能好，对支座变形敏感，支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。

⑥多跨静定梁：多跨连续梁在弯矩为0初断梁设铰，使之成为静定结构，有连续梁的图形，在支座不均匀沉降式不会产生附加内力，荷载变化时，适应性没有连续梁好。

第二章桁架结构

1 桁架结构由：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆组成。

2 桁架结构的基本假定：

①组成桁架的所有杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面，这一平面称为桁架的中心平面。

②桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点

③所有外力（包括荷载和支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。

第三章单层钢架结构

1 单层单跨刚架的结构计算简图，按照杆件和支座约束条件可分为：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架三种。

2 在单层单跨刚架中，无铰刚架为三次超静定结构。两铰刚架为一次超静定结构。三铰刚架为静定结构。

3 钢刚架结构可分为实腹式和格构式。

4 钢筋混凝土刚架在构件转角处，由于弯矩较大，且应力集中，可采用加腋的形式，也可以适当的用圆弧过渡。为了减少材料的用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架。空腹刚架有两种形式，一种吧杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。

第四章拱式结构

1按结构支撑方式分类，拱可分为：三铰拱、两铰拱、无铰拱。

2 拱式的基本受力特点：

①在竖向荷载的作用下拱脚支座内将产生水平推力。

②在竖荷载作用下，拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在竖向荷载作用下所产生的相应于顶铰在截面上的弯矩除以拱的矢高。

③当结构跨度与荷载条件一定时，拱脚水平推力与拱的矢高成反比。

3 拱的合理轴线：只要拱轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩值成比例，即可是拱截面内仅有轴力没有弯矩，满足这一条件的拱轴线称为合理拱轴线。

4 在沿水平方向均布的竖向荷载作用下，简支梁的弯矩图为一条抛物线，因此在竖向均布荷载作用下，合理拱轴线应为一条抛物线。

5 拱脚水平推力的四种平衡方式：①水平推力直接由拉杆承担②水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆③水平推力由竖向沉重结构承担④水平推力直接作用在基础上

6钢筋混凝土拱可以做成折板拱、波形拱、网状筒拱、成为梁板合一的结构，以进一步节省材料，又可以达到较好的室内视觉效果。

7拱的矢高应考虑建筑空间的使用、建筑造型、结构受力、屋面排水构造等的要求和合理性来确定。

第五章薄壁空间结构

1．在杆系结构中，梁主要受弯矩和剪力的作用

2．壳体结构的强度和刚度主要是利用其几何形状的合理性，而不是以增大其结构截面尺寸取得的

3．薄壳结构的曲面形式：旋转曲面、平移曲面、直纹曲面

4．薄壳结构的内力：薄膜内力、弯曲内力

5．薄壳结构的施工方法：现浇混凝土壳体，预制单元、高空装配成整体壳体，地面现浇壳体或预制单元装配后整体提升，装配整体式叠合壳体，采用柔模喷涂成壳6．空间薄壳结构施加预应力的方法，可采用现张法也可采用后张法

7．圆顶结构有壳身、支座环、下部支承构件三部分组成

8．圆顶的下部支承结构有以下几种：圆顶结构通过支座环支承在房屋的竖向承重构件上、圆顶结构支承在斜柱或斜拱上、圆顶结构支承在框架上、圆顶结构直接落地并支承在基础上

9．圆顶的受力特点：球壳在均布竖向荷载作用下，在上部承受环向压力而在下不承受环向拉力（P61建议自我再次总结）

10．圆顶的结构构造：P63 （建议自我总结）

11．筒壳有壳身、侧边构件及横隔三部分组成

12．筒壳的受力特点：筒壳是双向承荷与传力的空间结构，筒壳在横向的作用与拱相似，在壳身内产生环向的压力。而在纵向则同时发挥着梁的作用，把上部竖向荷载通过纵向梁的作用传给横隔。因此筒壳结构式横向拱的作用与纵向梁的作用的综合。

根据筒壳结构的跨度L1与波长L2之间的比例不同，其受力状态也有差异，一般按下列三种情况考虑：1.当L1/L2≥3时，称为长壳，按照材料力学中梁的理论来计算。2.

当L1/L2≤1/2时，称为短壳，可按照薄膜理论来计算。3.当1/2

13．筒壳的结构构造：1.短壳：壳板矢高一般应不小于波长的1/8，板壳内配筋可采用φ4~φ6@100~160mm的双向钢筋网，配筋率不应低于0.2%。2.长壳的纵向受力钢筋应布置在侧边构件内，壳板内局部应配置三层钢筋。

14．装配整体式圆柱面筒壳常用的型式：方案1：壳体块在横向可为整块（适用于小跨度）或两个半块（适用于较大跨度）。方案2：适用于较大跨度，整个壳体划分为两根现浇的边梁、两个横隔及若干预制拱形板，每块拱形板均设置两根临时拉杆以防止在起吊时发生过大的弯曲变形。方案3：适用于大跨度，整个壳体有横隔、边梁段、肋拱及壳板四种平面预制构件拼成。方案4：适用于短壳，整个壳体可划分为预制板及预制拱架两种构件，同时拱架本身也可作成装配整体式结构。

15．折板结构一般由折板、边梁和横隔三部分组成

16．折板结构的受力特点及计算：根据受力特点的不同，折板结构可分为长折板（L1/L2≥1）和短折板(L1/L2≤1)两类。在折板的纵向，可取一个波长座位计算单元，把折板看成以横隔为支座的梁，折板的横向，可取1m板带按多跨度连续板计算

17．双曲扁壳有壳身及周边竖直的边缘构件做组成。边缘构件一般是带拉杆的拱或拱形桁架18．双曲扁壳的受力特点：（见作业作图示意）

19．双曲扁壳的型式：双倾单块扭壳、单倾单块扭壳、组合型扭壳

20．双曲抛物面扭壳的受力特点：在竖向均布荷载作用下，曲面内部产生法向内力，仅存在顺剪力。对于单块扭壳屋盖的边缘构件，在壳边传来的顺剪力S作用下，将在拱的方向的支座处产生对角线方向的推力H，此推力H可由于设置在对角线方向的水平拉杆来承担，也可有设置在该支座附近的两对锚于地下的斜拉杆来承担。

21．幕结构有折板、侧边构件和下部支撑构件所组成

22．幕结构的受力特点：幕结构的整体受力和破坏形态与支撑条件有关。当幕结构在四角支承于可动的铰支座上时，其破换形态是沿跨中断裂。当幕结构沿四边支承时，幕结构在破坏时自脚部向上开裂，分为五个刚性板。当幕结构沿着两个对边支承时，则上述两种破坏形态都有可能。

第六章平板网架结构

1．交叉桁架体系网架的型式：两向正交正放网架、两向正交斜放网架、两向斜交斜放网架、三向交叉网架、单向这线网架

2．角锥体系网架：四角锥网架、三角锥网架、六角锥网架

3．满足刚性支承条件的网架结构的支承构件的布置：周边支承网架、三边支承网架、两边支承网架、点支承网架、周边支承与点支承相结合的网架

4．网架网格尺寸不宜超过3m

5．网架的高度主要取决于网架的跨度，此外还与荷载大小、节点形式、平面形状、支承条件及起拱等因素有关，同时也要考虑建筑功能及建筑造型的要求。

6．当屋盖跨度在100m以上时，采用普通上下弦的两层网架难以满足要求。

7．多层网架结构刚度好，适用于大跨度及复杂荷载的情况

8．腹杆与上下弦平面的夹角以45°左右为宜

9．交叉桁架体系网架，其腹杆布置有多种方式，一般应将腹杆布置成受拉杆

10．网架结构中常用的节点形式有焊接钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点

11．屋面排水坡度的形成：上弦节点上加小立柱找坡、网架变高度找坡、整个网架起坡、支承柱变高度

12．组合网架上弦节点在上弦平面内必须为刚接，在上弦平面外可为铰接，即组合网架的上弦节点为半刚铰接点。

第七章网壳结构

1．双层筒网壳按几何组成规律分类：平面桁架体系双层筒网壳、四角锥体系双层筒网壳、

三角锥体系双层筒网壳

2．双层筒网壳按弦杆布置方向分类：正交类双层筒网壳、斜交类双层筒网壳、混合类双层筒网壳

3．筒网壳结构两对边支承为解决拱脚推力问题，可采用以下四种方案：设拉杆、设墙垛、设斜柱、拱脚落地

4．球面划分的基本要求：1.杆件规格尽可能少，以便制作与装配。2.形成的结构必须是几何不变态

5．球网壳结构有：单层球网壳、双层球网壳（跨度大于40m时）

6．球网壳结构的受力特点：（P135建议自我再次总结下）球网壳是格构化的球壳，其受力状态与圆顶的受力相似，网壳的杆件为拉杆或压杆，节点构造也须承受拉力和压力。球网壳的底座可设置环梁，也可不设环梁。从理论上来讲，半球壳结构在竖向均布荷载作用下环梁内拉力为零，非半球壳结构则可通过设置斜向支承结构直接平衡球壳内的水平拉力，但一般情况下，设置环梁有利于增强结构的刚度。

随网壳支座约束的增强，球网壳内力逐渐均匀，且最大内力也相应减小，同时整体稳定系数也不断提高单层球网壳为增大刚度，也可再设多道环梁与网壳节点用钢管焊接。

为使球网壳的受力符合薄膜理论，球网壳应沿其边缘设置连续的支承结构。

第八章悬索结构

1．悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成

2．悬索屋盖结构的特点：1.悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，可以最充分地利用刚才的强度。2.悬索结构便于建筑造型，容易适应各种建筑平面，因而能叫自由地满足各种建筑功能和表达形式的要求。3.悬索结构施工比较方便。4.可以创造具有良好物理性能的建筑空间。5.悬索屋盖结构的稳定性较差。6.悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的刚度和合理的型式，以承受索端巨大的水平拉力。

3．根据拉索布置方式的不同，可分为：单层悬索体系、双层悬索体系、交叉悬索网体系4．拉索水平力的传递，一般有以下三种方式：拉索水平力通过竖向承重结构传至基础、拉索水平力通过拉锚传至基础、拉索水平力通过刚性水平构件集中传至抗侧力墙

5．双层悬索体系是由一系列重索和相反曲率的稳定索所组成的

6．交叉索网体系中边缘构件，根据建筑造型的要求一般有几下几种布置方式：边缘构件为闭合曲线环梁、边缘构件为落地交叉拱、边缘构件为不落地交叉拱、边缘构件为一对不相交的落地拱、边缘构件为拉索结构

7．为使单层悬索屋盖结构具有必要的稳定性，一般采取以下几种措施：增加悬索结构上的荷载、形成预应力索—壳组合结构、形成索—梁或索—桁架组合结构、增设相反曲率的稳定索

第九章大跨度建筑结构的其他型式

1 混合空间结构的组成：混合空间是由刚架、桁架、拱、壳体、网架、网壳、悬索等结构中两种或者三种结构单元组合成一种新的结构，以实现建筑上的独特造型或结构上的经济合理。

2 混合空间结构的组成需要考虑一下几个原则：

①应满足建筑功能的需要

②结构受力均匀合理，动力性能互相协调，材料强度得到充分发挥

③结构刚柔相济，并具有良好的整体稳定性

④尽量采用预应力等先进的技术手段，以改善结构的受力性能，节省材料，并可以使结构更

加轻巧

⑤施工比较简捷，造价比较合理

3 混合空间结构具有以下特点：

①混合空间结构综合利用各种不同结构在受力性能、建筑造型、综合经济指标等方面的优势

②以刚架、拱、悬索或者斜拉桥架形成巨型骨架作为网架、网壳、悬索等屋盖结构的支座，可以有效的减小网架、网壳、或悬索结构的跨度，提高屋盖结构的刚度，从而降低了网架、网壳、悬索结构的材料用量和工程造价

③刚架、拱及悬索或者斜拉索的支塔结构具有巨大的外形尺寸，同时也承受很大的荷载，因此其截面形式常为箱型、工字型、槽型等，并常采用劲性钢筋配筋或采用预应力技术。这就可有效的保证巨型骨架结构的刚度的承载能力。即使材料强度得到充分发挥，又对提高了整个结构的稳定性有十分积极的意义。

④混合空间结构的建筑造型活泼明快、易于变化、可以适应多种边界条件。

4斜拉索可以沿塔柱周围按照辐射式、竖琴式、扇形、或星形等形式多向或单项布置。

5薄膜结构可分为：充气薄膜结构、悬挂薄膜结构、骨架支撑薄膜结构等。

6 空气薄膜结构及充气结构。通常分为三类：气压式、气承式和混合式。

第十章建筑体型与结构布置

1 建筑体型的组合：①简单平面与简单立面的组合②复杂平面与简单立面的组合③简单平面与复杂立面的组合④复杂平面与复杂立面的组合

2 复杂平面转化为简单平面的方法：①设悬挑②设变形缝③设连接梁

3 对于复杂平面与复杂立面的结构布置，首先是限制；如限制裙房外伸，限制小塔楼的高度，限制内收尺寸等。其次是加强，如通过设置刚性基础，刚性层，或其他的构造措施来保证结构的整体性。当上述两种方法均无法令人满意时，也可设置变形缝，把复杂的建筑体型分成若干简单的结构单元。

4 对称性包括：建筑平面的对称、质量分布的对称、结构抗侧刚度的对称三个方面。最佳的方案是使建筑平面形心、质量中心、结构抗侧刚度中心位于同一点上，而在竖向则位于同一铅垂线上，简称“三心重合”。

5 不对称建筑平面对结构来说有三个问题：①一是会引起外荷载作用的不均匀，从而产生扭矩②会在凹脚处产生应力集中③不对称建筑平面很难使三心重合

6 结构布置包括：对称性、连续性、周边作用、角部构件、多道防御

第十一章多层建筑结构

廊两侧的纵墙视同外墙处理、

②教学楼、医院等横墙较少的房屋，应根据房屋增加一层后的层数设置构造柱；粉煤灰中块

房屋应根据房屋增加一层后的层数设置构造柱

②如在本表规定间距内无横墙，应利用梁或板缝中配筋代替圈梁

③圈梁的高度不应小于120mm，基础圈梁截面高度不应小于180mm，配筋不应小于4φ12

3 多层混合结构房屋根据承重墙的布置方式的不同，有以下四种方案可供选择：①纵墙承重体系（适用于公共建筑及中小型工业厂房）②横墙承重体系（小面积居住建筑和小开间办公楼中）③纵横墙承重体系（适用于教学楼和办公楼中）④内框架承重体系（适用于仓库、商场以及一些工业建筑中，或在希望空间能任意分割的民用建筑中）

4 框架结构一般由竖直的柱和水平的横梁所组成，梁柱交结处一般为刚性连接。

5 采用不同的楼板布置方式，承重框架的布置方案有横向框架承重方案，纵向框架承重方案和纵横向框架混合承重方案等。

6 无梁楼盖按有无柱帽可分成无柱帽无梁楼盖和有柱帽无梁楼盖。按平面布置的不同有在边缘设置悬臂板的，也有不设悬臂板。

7无顶板柱帽，适用于楼面荷载较小的情况。折线形柱帽，适用于楼面荷载较大的情况。有时尽管板面荷载并不大，但为减小板厚，降低建筑装修中吊顶的高度，亦可以采用折线形柱帽或有顶板柱帽。

8 多层建筑的其他结构形式：错列桁架结构、壁板结构、盒子建筑、

第十二章高层建筑结构

1 高层建筑结构中，常用的竖向承重结构体系有：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、筒体结构体系。

2 框架剪力墙结构布置的关键是剪力墙的数量及位置。

3 剪力墙应沿房屋的纵横两个方向云游布置，以承受各个方向的地震作用或风荷载，横向剪力墙应布置在房屋的平面形状变化处、刚度变化处、楼梯间及电梯间、以及荷载较大的地方。

4 在没有扭转的情况下（荷载对称、结构布置对称）可把所有的框架等效成一综合剪力墙，综合框架与综合剪力墙之间用刚性连杆。

5 筒体结构体系包括：框筒结构、筒中筒结构、框架核芯筒结构、多重筒结构和束筒结构。

6 可利用设备层的高度，布置一些强度和刚度都很大的水平构件（桁架或钢筋混凝土大梁），即形成水平加强层（或称刚性层）的作用。

第十三章楼盖结构

1．现浇肋梁楼盖结构一般由板、次梁和主梁三种构件组成

2．单向板楼盖（L2/L1>2时）。单向板肋梁楼盖荷载的传递路线：板—次梁—主梁—柱（或）墙—基础—地基

3．双向板（L2/L1<2时）。双向板肋梁楼盖荷载的传递路线：板—梁—柱（或）墙—基础—地基

4．当梁肋间距小于1.5m时的楼盖常称为密肋楼盖

5．密肋狗改适用于跨度较大而梁高受限制的情况，其受力性能介于肋梁楼盖和无梁平板楼盖之间，

6．无粘结预应力楼盖的特点（见书P243）

7．无粘结预应力楼盖常见的形式：1.单向板在荷载作用下，主要沿一个方向出现弯曲变形，故可按量进行设计。这种板传力简单、施工方便。常用跨度6~9m

2.跨度在7~12m、使用可变荷载在5kN/m2以下的楼盖，采用双向平板或采用带有宽扁梁

的板3.若建筑物跨度或使用可变荷载更大时，采用带柱帽和托板的平板、密肋板或梁支承的双向板

8. 刚—混凝土组合结构的工作原理P245P

9．刚—混凝土组合楼盖结构的主要组成构件：组合梁、钢筋混凝土板、组合楼板、抗剪连接件、柔性连接件

10．叠合式楼盖：是在预制板上再现浇一层混凝土，有预制板和现浇混凝土共同工作的结构。

第十四章楼梯结构

1．楼梯的主要组成部分：踏步板、斜梁、平台板及平台梁

2．楼梯一般采用钢筋混凝土结构，按施工方法可分为整体式、装配式及装配整体式

3．梁式楼梯与板式楼梯的区别：1.梁式楼梯是指梯段做成梁式结构的楼梯。其踏步板支承在斜梁上，斜梁支承在平台梁上。梯段板的水平投影长度大于3.3m时采用梁式楼梯。

这样可减小踏步板厚度，达到节约材料的目的。其缺点是模板比较复杂，当斜梁尺寸较大时，造型显得笨重，不如板式楼梯轻巧美观。2.板式楼梯时指将梯段做成板式结构的楼梯。其梯段斜板直接支承在平台梁上。梯段板的水平投影长度小于3.3m时宜采用板式楼梯，这样比较经济。板式楼梯的优点是楼梯板地面平整，外形轻巧美观，模板比较简单。缺点是当跨度较大时，混凝土及钢材用量较多，自重较大。