14 砌体结构的特点.doc

第1章 绪论 1.1 结构的基本知识 工程结构是指用各种材料(砖、石、钢筋混凝土、钢材及木材等)建造的建筑物和构筑物的受力骨架体系。它决定了建筑物、构筑物的安全性能，同时也影响其使用功能。 工程结构设计原理是利用力学、材料学等基本知识，研究保证结构安全可靠的理论和设计方法的科学。 1.1.1 结构的发展概况 工程结构有着悠久的历史，它大致经历了古代、近代和现代三个发展时期。 古代工程结构跨越了较长的历史跨度，从公元前5000年至17世纪，延绵数千年。我国黄河流域的仰韶文化遗址就发现了公元前5000～前3000年的房屋结构痕迹。古埃及金字塔建于公元前2700～前2600年，也是人类早期历史上最辉煌的结构物。这一时期，工程结构的主要材料为砖、石等材料。随着冶炼术的进步，铁、青铜也逐步用于结构中。我国古代房屋结构形式多采用木框架承重、木楼盖及砖砌墙壁，类似现代建筑结构形式。山西应县木塔，为我国现存的最高木结构之一，它建于1056年，塔高67.3m，呈八角形，共9层。用木柱支顶，形成内外环状柱网，为双层套筒式结构。它经历了多次大地震，至今保持完好。同期国外建筑则多采用砖柱承重，砖砌拱券(穹顶)屋盖。比较有代表性的建筑是建于公元532～537年间的君士坦丁堡的索菲亚大教堂，该教堂的砖砌穹顶直径达30余米，支承在巨型砖柱上(截面约为7m×10m)。柱间采用大跨度的砖拱替代梁，为典型的砖结构房屋。我国南京的灵谷寺无梁殿（明代）也采用了砖砌穹窿的形式。 古代桥梁结构最早的形式是石拱桥。公元590～608年建造的河北赵县安济桥（赵州桥）净跨达37.02m，桥宽约10m，采用28条并列的石条砌成拱券承重，为世界上最早的敞肩式拱桥。它外形美观、受力合理，显示了我国古代建桥史上的辉煌成就。除此之外。由于我国冶炼技术发展较早，早在公元六七十年间，就成功地将熟铁用于结构中，建造了铁链桥、铁塔等。 古代工程结构由于缺乏理论指导，主要凭经验建造，因此构件断面大，材料利用率低，使用空间狭窄。 近代工程结构从17世纪至20世纪中叶跨越了约300年。这一时期，结构设计理沦基础逐步完善，新材料不断出现，使结构发展突飞猛进。19世纪中期水泥的发明，使混凝土得到了应用，同时转炉炼钢术的发明，使钢产量大幅增加，又为钢筋混凝土结构打下了基础。1886年发明了预应力技术，解决了混凝土裂缝等问题，使大跨度结构、高层建筑结构开始出现。 钢筋混凝土结构早期主要用于建造小型楼板、梁、拱等构件，随着预应力技术的进步，开始用钢筋混凝土建造大空间结构，逐步使钢筋混凝土应用于各领域。至20世纪初，钢筋混凝土已广泛地用在房屋结构、桥梁结构、地下工程及水工结构等，使工程结构不断大型化。 钢结构在这一时期也得到了长足的发展。1883年美国芝加哥建造了11层的保险公司大楼，它采用铸铁框架承重，外墙为自承重墙，标志着现代高层建筑结构的诞生。1889年法国巴黎建成了300m高的埃菲尔铁塔。1931年美国建造了著名的帝国大厦，102层，381m高，全钢结构，它保持世界最高建筑纪录长达40年之久。这一时期大型工程几乎都采用了钢结构。 桥梁结构不仅跨度增大，结构体系也发生了变化，出现了钢(铁)拱桥、悬索桥和预应力钢筋混凝土梁桥，形成了现代桥梁结构的三种基本形式。 这一时期砌体结构由于水泥砂浆的出现，提高了砌体墙的承载能力，迈步形成了砖墙承重、钢筋混凝土楼盖的混合结构体系，使砌体结构房屋高度不断增大。1891年美国建造了砌体结构的16层大楼，但下部几层的墙厚竞达1.8m。 现代工程结构始于20世纪中叶，第一次世界大战以后，随着结构理论和施工技术的发展，工程越来越大型化，并且自重明显减轻，材料耗费不断下降，经济效益显著提高。世界各地兴建了许多超高层建筑、大跨度桥梁、特长的跨海隧道、高耸结构等大型工程。 钢筋混凝土结构的发展起源于材料的轻质高强化。目前高强混凝土的强度可达80～100N/mm2，我国已广泛应用60N/mm2的混凝土。同时为减轻混凝土的自重，世界各国研究了各种轻质混凝土(容重一般不大于18kN/m3)，如陶粒混凝土、浮石混凝土、火山渣混凝土、膨胀混凝土等，利用这些轻质混凝土可制成大跨度的屋面板、壁板、折板等，其自重比普通混凝土减少20％～30％。由于轻质高强混凝土的发展，使混凝土结构的高度、跨度都在不断增大，大量的建筑结构都由钢筋混凝土建造。目前世界上最高的钢筋混凝土大厦是朝鲜平壤的柳京饭店，105层，319.8m。预应力轻骨料建造的飞机库(西德)的屋盖结构跨度达90m。钢筋混凝土拱桥的跨度也超过了400m。钢筋混凝土结构发展的另一个标志是应用更加广泛，除传统的房屋结构、桥梁结构外，在地下工程、海洋结构、压力容器、飞机跑道等方面也建造了许多大型工程，为满足这些特殊的功能要求，特种混凝土逐渐发展起来，如