房屋建筑工程概论(110623)

房屋建筑工程概论考试复习

主讲教师：贝 毅 四川建筑职业技术学院

联系方式：[email protected]

四川省高等教育自学考试 房屋建筑工程概论

考试试题组成分析：

1、单选题：15题×1分=15分 2、多选题： 5题×2分=10分 3、名词解释题：5题×3分=15分 4、判断改错题：5题×3分=15分 5、简答题：5题×5分=25分 6、论述题：2题×10分=20分 考试教材分析：

《房屋建筑工程（第二版）》 彭伟主编

第一章 建筑结构体系与选型 第二章 建筑结构设计概论 第三章 钢筋混凝土楼盖结构设计 第四章 钢筋混凝土单层厂房结构设计 第五章 砌体结构设计 第六章 木结构设计

本课程考试中涉及教材知识点80%～90%内容为 第一章 建筑结构体系与选型 中内容，其余章节只考察了部分零星知识点内容，几乎未涉及到结构设计与计算部分内容，未考察 第六章 木结构设计中内容。

四次课的复习安排： 第一次课（6月19日）： 教材知识点的梳理

学习内容：第一章 建筑结构体系与选型

第一节 概述 至 第七节 薄壁空间结构

第二次课（6月23日）： 教材知识点的梳理

学习内容：（1）第一章 建筑结构体系与选型

第八节 网壳结构 至 第十节 高层建筑结构体系 （2）第二章 至 第五章

第三次课（6月24日）往期考试试题的练习和评讲 第四次课（6月25日）预测考试试题的练习和评讲

复习方法：回归教材 立足概念 有所侧重 勤于练习

房屋建筑工程

第一章 建筑结构体系与选型

第一节 概 述

建筑结构的概念

优秀的建筑结构应具有的优点（论述） 一、结构体系的分类

1、结构总体系的概念——水平结构、竖向结构和基础结构 2、水平结构的组成——板、梁、桁（网）架 作用：竖直方向、水平方向

3、竖向结构的组成——柱、墙、筒体 作用：竖直方向、水平方向 4、基础结构的类型及分类

作用：(1)把两类结构体系传来的重力荷载全部传递给地基 (2)承受上部结构传来的水平作用力并传给地基 (3)限制整个结构的沉降，避免不均匀沉降和滑移

5、建筑结构类型的划分： （1）以主要建筑材料划分 （2）以主体结构形式划分 （3）以结构体型划分

二、影响建筑结构选型的因素（论述） （一）结合建筑物使用功能的要求做好结构选型

（二）建筑结构形式对建筑风格和建筑艺术的影响 （三）建筑结构材料及其他因素对结构选型的影响

第二节 混合结构体系

一、混合结构的优点和应用范围 优点：取材方便

造价低廉、施工简单 保温隔热效果好 缺点：房屋层数受限制 抗震性能差 工程进度慢 消耗大量能源与资源 二、混合结构房屋的墙体布置 1、横墙承重方案

特点：横墙是主要承重墙，横向刚度大、整体性好，抵抗风荷载、地震作用和地基不均匀沉降更有利 2、纵墙承重方案

特点：纵墙是主要承重墙；

室内可以形成较大空间，有利于使用上的灵活布置。屋盖、楼盖的用料较多，墙体用料少，横向刚度差。 3、纵横墙承重方案

特点：房屋的平面布置比横墙承重灵活，整体性和刚度比纵墙承重更好。 4、内框架承重方案

特点：

在使用上取得较大的室内空间和净高；

外墙和内柱容易产生不用的压缩变形，基础容易产生不均匀沉降； 建筑物抗震能力较差 5、底部框架承重体系 特点：

使用上可以取得较大的空间； 房屋底层空旷，抗震不利

第三节 单层刚架结构体系

刚架的概念：梁、柱之间为刚性连接的结构。 多层多跨的刚架称为框架、单层刚架称为门式刚架。 排架的概念：梁、柱之间为铰接的单层结构。 一、门式刚架的结构特点、种类及适用范围 1、无铰刚架——超静定结构

特点：基础承受弯矩大。基础大、耗料多、不经济。对地基不均匀沉降和温度变化引起的内力变化较大。 2、两铰刚架——超静定结构

特点：结构刚度大，适用于跨度较大的情况 3、三铰刚架——静定结构

特点：基础不均匀沉降时，不引起附加内力。 二、门式刚架的形式及截面尺寸 1、钢刚架结构

分类：实腹式和格构式

2、钢筋混凝土刚架 截面尺寸确定：5点(了解) 三、刚架的结构布置和构造 （一）结构布置

刚架的纵向柱距：6m，横向跨度一般为3m的整数倍。 1、等间距、等跨度大结构布置方案 2、主次结构布置方案

3、门式刚架的高跨比：合理高跨比h/l=0.75 （二）刚架节点的连接构造 四、单层刚架结构设计实例

第四节 桁架结构体系

桁架结构的组成：竖杆、水平杆和斜杆 桁架结构体系的类型：平面桁架和空间桁架

桁架的特点：把整体受弯转化为局部构件的受压或者受拉 一、桁架结构的形式和受力特点

1、屋架结构的形式：三角形、梯形、抛物线、折线形、平行弦（矩形）、无斜腹杆屋架 2、受力特点：

弦杆轴力：上弦受压，下弦受拉

腹杆内力： 结论： （了解）

（1）平行弦屋架内力不均匀，弦杆内力由两端向跨度中间增大，腹杆内力由中间向两端增大。

（2）三角形屋架内力分布也是不均匀的，弦杆的内力由中间向两端增大，腹杆内力由两端向中间增大。

（3）抛物线屋架的内力分布比较均匀，是比较好的屋架形式。 二、屋架结构的选型、基本尺寸及布置 （一）屋架结构的选型

1、屋架结构的受力—几种形式屋架各自的优缺点 2、屋面防水构造——防水的选用原则（了解） 3、材料的耐久性及使用环境 4、屋架结构的跨度：

18m以下——钢筋混凝土—钢组合屋架 18—36m——预应力混凝土屋架 36m以上——钢屋架 （二）屋架结构的基本尺寸 基本尺寸：矢高、坡度、节间长度 1、矢高：取跨度的1/10～1/5 2、坡度：

采用瓦屋面，屋架上弦坡度应大些，一般不小于1/3，以利排水。 采用大型屋面板并做卷材防水时，屋面坡度可平缓些，一般为1/12～1/8

（三）屋架结构的布置（重要）

形式，尽量使弦杆沿全长的内力分布基本相同，腹杆布置合理，尽量使长腹杆受拉，短腹杆受压，腹杆数目宜少，构造简单。

节点构造要简单合理。杆件的交角不宜太小，一般在25度～75度之间。 1、屋架跨度 2、屋架间距 3、屋架支座

（四）屋架结构的支撑 支撑的作用

（1）保证屋盖的空间刚度与整体稳定

（2）抵抗并传递由屋盖沿房屋纵向传来的水平力

（3）防止桁架上弦平面外的压曲，减少平面外长细比，并防止桁架下弦平面外地振动。

第五节 拱式结构体系

一、拱结构的类型及其受力特点 拱的分类：

三铰拱：静定结构，适应软弱地基的沉降差及拱拉杆变形 两铰拱：超静定结构，应用较多 无铰拱：超静定结构，一般用于桥梁

拱与梁的主要区别：拱的主要内力是轴向压力，而弯矩和剪力很小或者为零，但拱有水平反力（水平推力）

三铰拱与简支梁所受内力的区别：

（1）拱身内的弯矩小于跨度相同荷载作用下简支梁内的弯矩 （2）拱身截面内的剪力小于同跨度、同荷载作用下简支梁的剪力 （3）拱身截面内存在较大的轴力，而简支梁中没有轴力 二、拱轴形式

拱轴形式的确定：拱的合理轴线和拱的矢高

合理拱轴线：在一定荷载作用下使拱截面内仅有轴力没有弯矩的拱轴线。不同结构形式，在不同荷载作用下，拱的合理拱轴线不同。 拱的矢高：影响拱的外形、拱身轴力和拱脚推力。 三、平衡拱脚水平推力的结构处理 抗推力结构的四种处理方案： （一）水平推力由拉杆直接承担

最安全可靠的方案，支撑结构的用料最省、最经济 （二）推力由水平结构承担

用料多、造价高，可获得较大的室内建筑空间 （三）推力由竖向结构承担 1、斜柱墩

适用：跨度较大、拱脚推力较大，传力直接，用料经济合理，造型轻巧新颖 2、边跨结构

适用：拱跨较大，旁侧有边建筑， 3、落地拱

适用：地址条件较好或拱脚水平推力较小，拱水平推力直接作用在基础上

特点：落地拱上部作屋盖，下部作外墙柱，省去了抵抗拱脚推力的水平结构与竖向结构，是基础处理大大简化。

四、拱的结构形式和主要尺寸

1、拱的矢高f

a、两铰拱和三铰拱

一般取为f=（1/3～1/2）L，且f≥L/10

经济高度f=（1/7～1/3）L

有拉杆时f=1/7L

无拉杆时f=（1/5～1/2）L

b、落地拱

一般取为f=（1/7～1/3）L

2、拱身的截面

拱身宽度b=h/2

拱身高度h:

a、钢筋混凝土肋形拱 h=（1/40～1/30）L

b、钢结构实腹拱肋 h=（1/80～1/50）L

c、钢结构格构式拱肋 h=（1/60～1/30）L

（二）拱的形式

1、梁式拱

a、肋形拱

b、格构式拱

2、板式拱

a、简拱

b、双波拱

c、箱形拱

五、拱的结构布置

1、拱式结构的支撑系统：纵向支撑、横向支撑（端部支撑）

2、并列布置：等间距、等跨度、并列布置

3、径向布置

4、环向布置

5、多叉布置

第六节 网架结构体系

一、网架结构的特点与适用范围

网架结构的优点：

（1）网架是多向受力的空间结构，比单向受力的平面桁架适用跨度更大

（2）由于网架的整体空间工作，杆件互相支持，刚度大，稳定性好

（3）网架中个杆件是受力杆也是支撑杆，不需单独设置支撑系统

（4）网架能够利用小规格构件制造大跨度结构

（5）网架对建筑平面的适应性强，能够有效利用建筑空间

（6）平板网架边缘构件比较简单

二、平板式空间网架的结构形式

（一）交叉桁架体系网架

概念：由许多上下弦平行的平面桁架相互交叉连成一体的网状结构。

1、两向正交正放网架

两个方向的平面桁架以交角90度交叉而成（正交），且分别平行于建筑平面的边线（正放）。

2、两向正交斜放网架

两个方向的平面桁架以交角90度交叉而成（正交），每片桁架与建筑平面边线的交角为45度。

3、三向交叉网架

三个方向的平面桁架相互交叉而成，其交角互为60度。

适合在大跨度工程中采用。

（二）角锥体系网架

1、四角锥网架

四角锥网架上弦不宜设置再分杆，网格尺寸受限制，适用于中小跨度。 a、正放四角锥网架

布置：锥底边与相应的建筑平面周边平行，上下弦杆长度相等。

特点：刚度较大，杆件数量多，跨度小时用钢量较高。杆件内力比较均匀，上下弦杆等长，无竖杆，构造简单。

正放抽空四角锥网架

概念：将四角锥网架根据网架的支承条件和内力分布情况，可适当抽掉一些四角锥体。

b、斜放四角锥网架

概念：由锥尖向下的四角锥组成，各锥体的锥底角与角相接。网架的上弦与建筑平面边线成45度角。

特点：上弦杆长度小于受拉的下弦杆，从钢杆件受力性能来看，这种布置方式比

正放四角锥网架更为合理，用钢量较少。

2、六角锥网架

特点：杆件多，节点构造复杂，施工困难。

3、三角锥网架

三、平板网架的支承方式和支座

1、周边支承

2、四点或多点支承

采用四点或多点支承时，可将网架沿周边挑出，形成伸臂结构，挑出长度以1/4柱距为宜。

四、平板网架的杆件与节点

网架的杆件：

钢管：受力性能更合理，经济效果更佳，应用广泛。

角钢：适用于形式比较简单、平面尺寸较小的网架。

网架的节点：

螺栓连接：适用于高空安装

焊接

五、平板网架的主要尺寸

网架尺寸取决于：网架的跨度、屋面材料和屋面做法

钢筋混凝土屋面板的网格尺寸不宜超过3m×3m。

网格尺寸跨度的比值：

1、平面网架的高跨比

2、平板网架网格尺寸与网架短向跨度比

3、腹杆布置

尽量使受压杆件短、受拉杆件长，减少压杆的长细比。

交叉桁架体系网架：腹杆的倾角一般在40度～50度

角锥网架：斜腹杆的倾角宜采用60度，使杆件标准化

4、网架的起拱

跨度较大的网架，起拱拱高小于等于跨度的1/40

起拱后屋面坡度不宜超过5%

第七节 薄壁空间结构

一、薄壳结构的概念

薄壳结构：壳体结构由上下两个几何曲面构成，当两个曲面之间的距离t远小于壳体的最小曲率半径时，称为薄壳。

特点：主要承受曲面内的轴力作用，所以材料强度得到充分利用。强度高、刚度大、省材料。采用现浇结构，费模板、费工时。

二、薄壳空间结构的曲面形式

1、旋转曲面：由一平面曲线或直线作母线绕其平面内的一根轴线旋转而成的曲面。

2、直纹曲面：一根直母线，其两端各沿两固定曲导线平行移动而成的曲面。

3、平移曲面：由一根竖向曲母线沿另一竖向曲导线平移而成的曲面。

4、切割或组合曲面

三、薄壳结构的内力

四、筒壳结构

（一）筒壳的结构组成

筒壳：跨度l1：两个横隔之间的距离，波长l2：两个侧边构件之间的距离 a、壳身：截面高度h：壳身包括侧边构件在内的高度

矢高f：不包括侧边构件的高度

b、侧边构件

c、横隔：承受壳身传来的顺剪力并将内力传到下部结构。

（二）筒壳的分类及受力特点

1、长筒壳：跨长l1与波长l2的比值，l1/l2≥3，材料力学梁的理论计算

2、短筒壳：跨长l1与波长l2的比值，l1/l2≤1/2，薄膜理论计算

3、中长筒壳：跨长l1与波长l2的比值，1/2≤l1/l2≤3，半弯矩理论

（三）筒壳的结构布置

1、结构构造

a、短壳

b、长壳

c、天窗的布置

2、筒壳的结构布置方式

a、折缝

加劲折：通过组合（如并列、交贯等）形成曲线或直线折缝。

b、形变

c、纵向悬挑

d、横向悬挑

e、并列组合

f、交贯组合

五、圆顶薄壳结构

（一）圆顶结构形式与特点

平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶

（二）圆顶的结构组成

组成：壳身、支座环、下部支承构件

圆顶支座环的作用：对圆顶起箍的作用，可有效地阻止圆顶在竖向荷载作用下裂缝的开展及破坏，保证壳体基本上处于受压的工作状态，并实现结构的空间平衡。

（三）圆顶的受力特点

（四）圆顶壳板的主要尺寸及构造要求

球壳厚度一般取曲率半径的1/600，最薄为50mm，通常为50mm~150mm。

（五）圆顶的工程实例（略）

六、折板结构

（一）折板结构的组成：折板、边梁和横隔（了解各自的作用）

折板结构的概念：由许多薄平板以一定角度相互整体连接而成的空间结构体系。

（二）折板结构的受力特点及分类

（三）折板结构的构造

影响折板结构形式的主要参数：倾角α、高跨比f/l1、板厚t及板宽b之比t/b。 倾角α：其值越小，刚度越小。不宜小于25度。

高跨比f/l1：跨度越大，要求矢高越大，保证刚度。

长折板矢高f不宜小于（l/15~l/10），短折板矢高f不宜小于（l/10~l/8） 折板厚度：可取（1/50～1/40）b，且不小于30mm。

（四）折板结构的布置

1、外伸悬挑

2、形变

3、并列组合

4、反向并列组合

（五）折板结构的工程实例（略）

七、双曲扁壳结构

扁壳的概念：薄壳的矢高f与被其所覆盖的底面最短边a之间的比值f/a≤1/5的壳体。

（一）双曲扁壳的结构组成：壳身和周边竖直的边缘构件组成。

（二）双曲扁壳的受力特点（略）

（三）双曲扁壳的工程实例（略）

八、双曲抛物面壳——鞍壳和扭壳

（一）鞍壳和扭壳的形成

鞍壳：平移曲面的母线与导线为反向的两抛物线时，构成马鞍形双曲壳面。又称双曲抛物面壳。

（二）扭壳的受力特点

扭壳的经济合理性：

1、材尽其用

2、内力分布好

3、配筋方便

4、刚度大

（三）鞍壳与扭壳的结构布置

1、鞍壳板

2、单块式扭壳屋顶

3、鞍壳的瓣形组合

第八节 网壳结构

网壳结构优点：

（1）杆件主要承受轴力，内力分布均匀

（2）外观具有丰富造型

（3）杆件可以用直杆代替曲杆，以折面代替曲面

一、筒网壳

受力特点：不论筒网壳的长短边如何变化，网肋的受力方向不变，仅改变其量值大小。

（一）筒网壳的形式

1、单层筒网壳的形式

2、双层筒网壳的形式

（二）筒网壳结构的受力特点

1、两对边支承

以跨度方向为支座——拱筒结构

在波长方向设支座——以纵向梁的作用为主

2、四边支承或多点支撑

二、球网壳结构

（一）单层球网壳

1、肋环型网格

2、施威德勒型网格

3、联方型网格

4、凯威特型网格

5、三向网格型

（二）双层球网壳

1、双层球网壳的形成

2、双层球网壳的布置

（三）双层球网壳的受力特点

三、扭网壳结构

1、单层扭网壳

2、双层扭网壳

第九节 悬索结构

悬索屋盖结构的特点：

（1）可以充分利用钢材的强度，并减轻结构自重

（2）便于建筑造型，容易适应各种建筑平面

（3）施工方便

（4）可以创造良好物理性能的建筑空间

（5）悬索屋盖结构的稳定性差

（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形式

一、悬索结构的组成

1、索网

2、边缘构件

房屋建筑工程概论复习

3、支承结构

二、悬索的受力特点

单根悬索为轴心受拉构件。

三、悬索结构的形式

（一）单曲面悬索结构

1、单曲面单层拉索体系

拉索的拉力取决于跨中的垂度，垂度越小，拉力越大，垂度一般取跨度的1/50～1/20。

拉索水平力传递的三种方式：

a. 通过竖向承重结构传递

b. 通过拉锚传递至基础

c. 通过刚性水平构件集中传递至抗侧力墙

2、单曲面双层拉索体系—由曲率相反的承重索和稳定索构成。

上索的垂度取跨度的1/20～1/17；下索的垂度取跨度的1/25～1/20。

（二）双曲面悬索结构

1、双曲面单层拉索体系

2、双曲面双层拉索体系

3、双曲面交叉索网体系—由两组相互正交的、曲率相反的拉索交叉而成。

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