第一节 房屋结构基本知识一、建筑结构定义无论是简单的建筑物，还是功能复杂的高楼大厦，一般都包含基础、墙体、柱、梁、楼板、屋盖等结构构件。这些结构构件组成房屋的骨架，形成结构的整体，承受各种外部作用，如荷载、温度变化、不均匀沉降等，这种建筑物的结构整体称为建筑结构。建筑物应该具有两个方面的特质，一是它的内在特质，即安全性、实用性、耐久性；二是它的外在特质，即使用性和美学要求。前者取决于结构，后者取决于建筑。结构是建筑物的基本组成部分，是建筑物赖以存在的物质基础，在一定意义上，结构支配着建筑。因为任何建筑物都要耗用大量的材料和劳动力来建造，建筑物首先必须抵抗（或承受）各种外界和内部的作用（如重力、风力、地震等），合理地选择结构材料和结构型式，既可满足使用要求，又可满足美学原则。二、建筑结构的基本要求（一）平衡平衡的基本要求就是保证结构和结构的任何一部分都不发生运动，力的平衡条件总能得到满足。从宏观上看，建筑物总应该是静止的。（二）稳定整体结构或结构的一部分作为刚体不允许发生危险的运动。这种危险可能来自结构自身，如雨蓬的倾覆；也可能来自地基的不均匀沉降或地基土的滑移（滑坡），例如意大利的比萨斜塔由于地基不均匀沉降引起的倾斜。（三）承载能力结构或结构的任何一部分在预计的荷载作用下必须安全可靠，具有足够的承载能力。（四）适用结构应当满足建筑物的使用目的，不应出现影响正常使用的过大变形、过宽的裂缝、局部损坏、振动等。（五）经济结构的经济性体现在多个方面。现代建筑的结构造价通常不超过建筑总造价的2030，因此所采用的结构应当使建筑的总造价最经济。结构的经济性并不是指单纯的造价，而且结构的造价受材料和劳动力价格比值的影响，还受施工方法、施工速度以及结构维护费用（如钢结构的防锈、木结构的防腐等）的影响。（六）美观美学对结构的要求有时甚至超过承载能力的要求和经济要求，尤其是象征性建筑和纪念性建筑更是如此。综合上述结构基本要求，建筑结构的设计原则是“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”。三、建筑结构的分类（一）按材料分类根据结构所用材料的不同，建筑结构可分为以下几类：1、砌体结构砌体结构是由砌块（砖、石和其它材料的砌体）及砂浆砌筑而成的结构。目前大量用于居住建筑和多层民用房屋（如旅馆、办公楼、商店、教学楼等）中，并以砖砌体的应用最为广泛。砌体结构的优点是砖、石、砂等材料具有就地取材、成本低，结构的耐久性和耐腐蚀性也很好。缺点是结构自重大、施工速度慢、现场作业量大及烧制砖要占用大量土地，不利于环境保护。2、混凝土结构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。钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构都是由钢筋和混凝土两种材料组成。钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构，除一般工业与民用建筑外，许多特种结构（如水塔、桥梁、水池、高烟囱等）也使用钢筋混凝土建造。混凝土结构具有节省钢材、就地取材（指占比例很大的砂、石料）、耐火耐久、可模性好（可按需要浇捣成各种形状）、整体性好的优点。缺点是自重较大、抗裂性较差等。3、钢结构钢结构是以钢材为主制作的结构，主要用于大跨度的建筑屋盖（如体育馆、剧院等）、桥梁、吊车吨位很大或跨度很大的工业厂房骨架和吊车梁，以及超高层建筑物的房屋骨架等。钢结构材料质量均匀、强度高，构件截面小、重量轻，可焊性好，制造工艺比较简单，便于工业化施工。缺点是钢材易腐蚀，耐火性较差，成本高等。4、木结构木结构是以木材为主制作的结构，但由于受自然条件的限制，我国木材相当缺乏，目前仅在山区、林区、人工景点和农村地区有一定的采用。木结构制作简单、自重轻、容易加工。缺点是木材易燃、易腐、易受虫蛀等。（二）按受力和构造特点分类根据结构的受力和构造特点，建筑结构可分为以下几种主要类型：1、混合结构混合结构的基础常采用砖、石、混凝土或灰土；墙体主要采用砖石或砌块；而楼板、屋盖多采用钢筋混凝土结构构件。由于其结构采用了多种材料混合建造，故称混合结构。在我国目前最常用的房屋结构是砖混结构，即墙体用红砖砌筑，基础用红砖或石料砌筑。建筑物竖向荷载由砖墙或现浇钢筋混凝土墙传递等。建筑结构墙体的厚度一般不少于180MM。混合结构的传力过程为：楼板-墙体-基础-地基。图2-1 混和结构外墙示意图混合结构的特点是建筑物竖向荷载主要由墙体承重，缺点是房间的跨度或开间相对小，相应墙体较多，平面布局有局限。但其相对建筑成本较低，所以目前这种结构形式广泛用于八层以下低层和多层民用建筑，特别是住宅中，是民用建筑中的一种常用结构形式，见图2-1。2、排架结构 排架结构主要承重体系是屋面横梁（屋面大梁或屋架）和柱。屋面横梁与柱的顶端铰接，柱的下端与钢筋混凝土基础固接，见图2-2。传力过程为：屋面横梁-柱-钢筋混凝土基础-地基。多用于工业厂房和大型仓库建筑中。图2-2 排架结构断面3、框架结构 框架结构由横梁和柱组成主要承重体系。横梁与柱为刚性连接，形成整体刚架；底层柱脚与基础固接。使用材料一般为钢筋混凝土和钢材两种。传力过程为：楼板-梁-柱-基础-地基。图2-3 框架结构（样图）它的特点是结构受力明确，使用布局灵活，抗震性强，广泛用于十五层以下写字楼、学校、厂房、商场等建筑中，现也常用于高档住宅中，见图2-3、图2-4。图2-4 框架结构断面图4、剪力墙结构纵横布置的成片钢筋混凝土墙体称为剪力墙，剪力墙的高度往往从基础到屋顶，宽度可以是房屋的全宽。剪力墙与钢筋混凝土楼盖、屋盖的连接，形成剪力墙结构。它的特点是结构的整体刚性强，抗震性强，采用该种结构形式的建筑物的造价较高，施工工艺较复杂。多用于十五至三十层以下的高层住宅和写字楼建筑中，见图2-5。图2-5 剪力墙结构（样图）5、其它形式结构框架和剪力墙的有机结合可组成框架-剪力墙结构、框支剪力墙结构、框架筒体结构、筒中筒结构等。单层房屋中除排架结构外还有刚架结构，如门架式结构。使用材料可分别为钢筋混凝土、钢材，也可钢材与混凝土混合使用。此外，用于大跨度房屋的屋盖还有壳体结构、网架结构、悬锁结构，其适使用材料一般为钢材，见图2-6、2-7。图2-6 框桶结构（样图）图2-7 筒中筒结构（样图）四、建筑物结构的组成所有建筑物一般都由基础、墙体、柱、梁、楼板、屋盖等结构构件组成，由它们共同组成建筑物的骨架整体，以承受各种外力和内力作用。（一）基础基础是建筑物的重要组成部分，建筑物的全部荷载都要通过墙、柱传给基础。房屋中用于承担由墙体和柱传来荷载的地下结构部分就是基础。基础按按埋置深度分为浅基础和深基础，埋深5米内为浅基础，反之为深基础；按结构特点分独立基础、条形基础、联合基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等；按所用材料分三合土基础、毛石基础、混凝土基础、钢筋混凝土基础。（二）墙体1.墙按平面所处的位置不同有内、外墙之分。位于房屋四周的墙为外墙，其中位于房屋两端侧面的山墙，位于房屋内部的墙为内墙，沿短轴方向布置的墙是横墙，沿长轴方向布置的墙称纵墙；按结构受力情况不同，有承重墙和非承重墙，承重墙承受上部传来的荷载，非承重墙不承受外来荷载仅承受自身重量；按墙体所采用的材料和构造方式分为红砖墙、混凝土墙（钢筋混凝土墙）、砌块墙、组合墙等。2.墙体结构的几种布置方式：有横墙承重、纵墙承重、纵横墙承重和部分框架承重等。（三）柱主要承受压力，传递竖向力。按材料有木柱、石柱、砖柱、混凝土柱、钢筋混凝土柱、钢柱；按形状有矩形柱、工字形柱双肢柱；按施工方式的不同分为现浇和预制两种。现浇即钢筋混凝土构件钢筋绑扎和支模完毕后当场浇注混凝土；预制即钢筋混凝土构件在工厂加工，然后运至工地现场装配。（四）梁和楼板梁按材料不同有木梁、钢筋混凝土梁和钢梁三种。板按材料不同有钢筋混凝土楼板、砖拱楼板和木楼板，后两种目前很少用，多数使用前一种。钢筋混凝土楼梁板按施工方式不同，现浇整体式、预制装配式和装配整体式三种。（五）屋盖即是顶层楼板，按形状有起脊（坡）屋盖、平屋盖等；按材料分为木结构、钢结构、钢筋混凝土结构三种。木结构屋盖主要形式为木屋架；钢结构屋盖主要形式为平面钢屋架、空间网架等；钢筋混凝土结构屋盖同钢筋混凝土楼板结构。五、建筑结构构造措施（一）圈梁在墙体内沿水平方向同一标高设置的封闭的钢筋混凝土梁和钢筋砖带就是圈梁。圈梁可以每层布置，也可隔层布置。圈梁可以增强房屋结构的整体刚度，防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起不利的影响，如墙体开裂等。在洞口处圈梁尚可兼作过梁，即圈过梁。（二）构造柱图2-8 构造柱布置（详图）在混合结构的承重墙相交处自下而上沿建筑物高度构造设置的混凝土柱就是构造柱，构造柱在结构中无须计算，按规范要求设置，构造柱与圈梁连接，作用是进一步增加结构的整体性，见图2-8。（三）过梁 设置于门窗或其它洞口的顶部，以承受洞口顶面以上的砌体自重及一定范围的上层梁、板荷载。过梁有钢筋混凝土过梁、砖砌平拱和钢筋砖过梁，见图2-9。图2-9 过梁示意图（四）变形缝 按其用途可分为伸缩缝（即温度缝）、沉降缝和抗震缝。1、伸缩缝（即温度缝）。为避免建筑物因水平方向过长引起结构因温度变化而伸缩造成结构的开裂或损坏，而将地面结构沿长度方向在其中部某个部位横向设置一条自下而上的竖向缝隙，该缝隙将建筑物地面以上结构（自基础以上）一分为二，宽度一般为30-70mm。见图2-10。图2-10 温度缝（详图）2、沉降缝。将建筑物的结构自下而上（含基础）一分为二的缝隙，我们称为沉降缝。它的作用是为避免建筑物两侧因结构、高度、地基承载力的不同引起建筑物两侧沉降不同，从而造成建筑物整体结构的损坏。见图2-11。沉降缝的缝隙宽度一般为70150mm。见下图3-2-1-9图2-11 变形缝样图 3、抗震缝。也叫隔震缝，即隔离震动的缝，就是避免临近建筑物中产生的震动通过结构传到本建筑中。它的形式同沉降缝，主要区别是缝隙的宽度为150300mm。见图2-12。图2-12 沉降缝（样图）第二节 建筑材料基本知识一、建筑基本材料在土木建筑工程中，最基本的材料就是组成各种结构的材料，常称为结构材料。这些材料具有较高的强度和良好的耐久性能，组成的结构能承受各种荷载，称为建筑物的骨架，主要有砖、石、胶凝材料、混凝土与砂浆、建筑钢材、木材等基本材料。（一）烧结砖通过高温焙烧而制成的烧结砖，按空洞率将其分为烧结普通砖、烧结多孔砖和烧结空心砖三类。1、烧结普通砖烧结普通砖是指以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经制坯焙烧而成的实心砖。有红砖、青砖两种，以红砖为常用。烧结普通砖的形状为长方体，其标准尺寸为24011553mm，加上砌筑灰缝10mm，则4块砖长，8块砖宽或16块砖厚均为1m，故1m3砖砌体需用砖512块。烧结普通砖既有一定的强度和耐久性，又有一定的保温隔热性能，是传统的墙体材料，主要用于建筑物的内外墙，柱、拱、烟囱、沟道、基础及窑炉等。也可与轻质混凝土、绝缘材料等复合使用