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建筑力学与结构选型


木材在中国古代建筑中运用很多,根据建筑木材的特性,中国古代木构架
有抬梁、穿斗、井干三种不同的结构方式。 1. 抬梁式构架 这种构架的特点是在柱顶或柱网上的水准铺作层 上,沿房屋进深方向架数层迭架的梁,梁逐层缩短,层 间垫短柱或木块,最上层梁中间立小柱或三角撑,形成 三角形屋架。相邻屋架间,在各层梁的两端和最上层梁 中间小柱上架檩,檩间架椽,构成双坡顶房屋的空间骨 架。

房屋的屋面重量透过椽、檩、梁、柱传到基础(有 铺作时,透过它传到柱上)。 2. 穿斗式构架 中国古代建筑木构架的一种形式, 多用于民居和较 小的建筑物。这种构架以柱直接承檩,没有梁,原作穿 兜架,后简化为"穿逗架"和"穿斗架"。 穿斗式构架的特点是沿房屋的进深方向按檩数立 一排柱,每柱上架一檩,檩上布椽,屋面荷载直接由檩传至柱,不用梁。每排柱 子靠穿透柱身的穿枋横向贯穿起来,成 一榀构架。每两榀构架之间使用斗枋和 纤子连接起来,形成一间房间的空间构 架。 3. 井干式结构 一种不用立柱和大梁的房屋结构。 这种结构以圆木或矩形、六角形木料平 行向上层层叠置,在转角处木料端部交 叉咬合,形成房屋四壁,形如古代井上 的木围栏,再在左右两侧壁上立矮柱承 脊檩构成房屋。

石材在古老的建筑中运用较多,石材本身是一种密度很大的建筑材料,所
以在建筑施工会遇到很大的困难,硬度很大,耐腐蚀的特性。

由于石材的硬度很大,所以在承受竖向荷载时,会很坚固,但是在担当“梁”的 角色的时候,回显得很容易折断,所以直接横向受压会让建筑的空间很小,而采 用石拱的方式。

砖石结构 指在建筑中以砖或石
材为主砌筑制成的结构,是我国传 统的建筑结构形式之一,造就了中 国砖石塔发展的高峰,形式丰富, 结构多样,构造作法进步。从平面 看,有方形、六边形、八边形,北 宋中期以后,以八边形为主。从外 观看,有密檐式、楼阁式、花束式

等不同类型。在密檐式塔中出现了八角形密檐塔。在楼阁式塔中,一种是塔身用 砖造,外围的平座及腰檐用木构,另一种是全部用砖或石砌筑,而形式完全仿木 构,第三种是简化的仿木楼阁式塔。花束式塔则完全不同于以上类型,与历史上 的塔没有继承发展关系,为新出现的一种形式,它的上半部外作花束式,下半部 仍为塔室形。 1. 带中心柱墩筒体结构 这种塔,中心为柱墩,四周为砖砌筒壁,两者间以砖 叠涩或斗拱出挑相连构成一层层楼板,同时在塔壁之 外挑出平座,供登塔者观览。塔内楼梯作旋心式或穿 心式。前者如泉州开元寺仁寿塔,后者如河北定州开 元寺料敌塔。 2. 双套筒结构 这种塔有内外两环塔壁,内环围成塔心室,外环与内 环间为回廊。廊中布置登塔阶梯。楼板用砖发券作成。 例如江苏苏州云岩寺虎丘塔、苏州报恩寺塔、杭州六 和塔。这几座塔皆为八角形平面楼阁式塔,其中苏州 报恩寺塔高 76 米,共九层,砖塔壁对边长 17 米,各 层平座及腰檐均为木构。 3. 厚壁筒体结构 利用筒壁厚厚的砖墙设置砖砌塔梯,可避免古代用木 梯易朽、易燃、易遭破环的缺点。塔梯作法有两种, 一种为将楼梯嵌入厚壁内,梯随墙壁转折。例如:安 徽蒙城万佛塔, 建于崇宁四年 (1105 年) 六边形平面, , 高七层,是一座楼阁式塔。又如:四川宜宾旧州坝白 塔,建于北宋元符至大观年间(1098~1109 年) ,为方 形密檐塔,外观十三层檐,内部仅四层。另一种采用 穿壁式阶梯,利用平座为休息板,塔心室与平座地面 标高有半层之差。例如: 广州六榕寺的花塔,重建于 绍圣四年(1097 年), 八边形平面, 57 米, 高 外观九层, 内部十七层。 4. 实心砖塔 这种塔有两类。一类带有螺旋形楼梯,旋梯靠外的一 面带有通风、采光孔。例如:河南开封 国寺塔,建于北宋皇元年(1049 年) , 外观呈八角形,共十三层,总高 54.66 米。由于外部用 褐色琉璃砖贴面,故称“铁塔” 。

混凝土结构指以普通混凝土为主制作的结构。
《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》 (GEM83-85)中指出:它包括素混凝土结构、钢筋混凝土 结构、预应力混凝土结构等。其应用范围极广,是土木 建筑工程中用得最多的一种结构。 与其他材料的结构相 比,其主要优点是:整体性好,可灌筑成为一个整体; 可模性好,可灌筑成各种形状和尺寸的结构;耐久性和 耐火性好;工程造价和维护费用低。 主要缺点是:混凝土

抗拉强度低,容易出现裂缝;结构自重比钢、木 结构大;室外施工受气候和季节的限制; 新旧混凝 土不易连接,增加了补强修复的困难。

钢结构 指以钢材为主制成的结构。其中,
由钢带或钢板经冷加工而成的型材制作的结构称 冷弯钢结构。常用钢板和型钢等制成的钢梁、钢 柱、 钢桁架等构件组成;各构件或部件之间采用焊 缝、螺栓或锄钉连接。钢结构具有重量轻、承载 力大、可靠性较高、能承受较大动力荷载、抗震 性能好、安装方便、密封性较好等特点。但钢结 构耐锈蚀性较差, 需要经常维护, 耐火性也较差。 常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的 各种工程结构中。 随着建筑材料的不断发展和被应用到实际的建筑中,建筑的结构形式发生了 翻天覆地的变化。 建筑, 无论是作为实现使用功能的物质载体还是作为空间艺术 的一种表现形式, 建筑语言的发展的基本技术保障,是材料科学和结构技术的进 步。建筑设计发展到今天,成熟的建筑师都已充分认识到,实现建筑本身价值的 最大化最大程度上取决于建筑中所展现的建筑结构形式的固有属性、 建筑材料的 特性及其在结构中的发挥。


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