[科普中国]-建筑结构

建筑结构是指在房屋建筑中，由各种构件（屋架、梁、板、柱等）组成的能够承受各种作用的体系。所谓作用是指能够引起体系产生内力和变形的各种因素，如荷载、地震、温度变化以及基础沉降等因素。1

组成建筑结构是由板、梁、柱、墙、基础等建筑构件形成的具有一定空间功能，并能安全承受建筑物各种正常荷载作用的骨架结构。

板是建筑结构中直接承受荷载的平面型构件，具有较大平面尺寸，但厚度却相对较小，属于受弯构件，通过板将荷载传递到梁或墙上。梁一般指承受垂直于其纵轴方向荷载的线型构件，是板与柱之间的支撑构件，属于受弯构件，承受板传来的荷载并传递到柱上。柱和墙都是建筑结构中的承受轴向压力的承重构件，柱是承受平行于其纵轴方向荷载的线型构件，截面尺寸小于高度，墙主要承受平行于墙体方向荷载的竖向构件，它们都属于受压构件，并将荷载传到基础上，有时也承受弯矩和剪力。基础是地面以下部分的结构构件，将柱及墙等传来的上部结构荷载传递给地基。

作用在建筑物中，建筑结构的任务主要体现在以下三个方面。

(一)服务于空间应用和美观要求

建筑物是人类社会生活必要的物质条件，是社会生活的人为的物质环境，结构成为一个空间的组织者，如各类房间、门厅、楼梯、过道等。同时，建筑物也是历史、文化、艺术的产物，建筑物不仅要反映人类的物质需要。还要表现人类的精神需求，而各类建筑物都要用结构来实现。可见，建筑结构服务于人类对空间的应用和美观要求是其存在的根本目的。

(二)抵御自然界或人为荷载作用

建筑物要承受自然界或人为施加的各种荷载或作用，建筑结构就是这些荷载或作用的支承者，它要确保建筑物在这些作用力的施加下不破坏、不倒塌，并且要使建筑物持久地保持良好的使用状态。可见，建筑结构作为荷载或作用的支承者，是其存在的根本原因，也是其最核心的任务。

(三)充分发挥建筑材料的作用

建筑结构的物质基础是建筑材料，结构是由各种材料组成的，如用钢材做成的结构称为钢结构，用钢筋和混凝土做成的结构称为钢筋混凝土结构，用砖（或砌块）和砂浆做成的结构称为砌体结构。2

特点(一)安全性

安全性是指建筑结构应能承受在正常设计、施工和使用过程中可能出现的各种作用（如荷载、外加变形、温度、收缩等）以及在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时或发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性，不致发生倒塌。

(二)适用性

适用性是指建筑结构在正常使用过程中，结构构件应具有良好的工作性能，不会产生影响使用的变形、裂缝或振动等现象。

(三)耐久性

耐久性是指建筑结构在正常使用、正常维护的条件下，结构构件具有足够的耐久性能，并能保持建筑的各项功能直至达到设计使用年限，如不发生材料的严重锈蚀、腐蚀、风化等现象或构件的保护层过薄、出现过宽裂缝等现象。耐久性取决于结构所处环境及设计使用年限。2

分类一、建筑结构按所用材料分类

按照所用材料不同，分为混凝土结构、钢结构、砌体结构和木结构。

1．混凝土结构。混凝土结构是以混凝土为主要建筑材料的结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。混凝土结构作为近百年内新兴的结构，应用于19世纪中期，随着生产的发展，理论的研究以及施工技术的改进，这一结构形式逐步提升及完善，得到了迅速的发展。

2．砌体结构

砌体结构是由块体(如砖、石和混凝土砌块)及砂浆经砌筑而成的结构，大量用于居住建筑和多层民用房屋(如办公楼、教学楼、商店、旅馆等)中，并以砖砌体的应用最为广泛。

砖、石、砂等材料具有就地取材、成本低等优点，结构的耐久性和耐腐蚀性也很好。缺点是材料强度较低、结构自重大、施工砌筑速度慢、现场作业量大等，且烧砖要占用大量土地。

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)、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。缺点是钢材易锈蚀，耐火性较差，价格较贵。

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，仅在山区、林区和农村有一定的采用，具体应用于单层结构。

二、按结构承重体系分类

1．墙承重结构

用墙体来承受由屋顶、楼板传来的荷载的建筑，称为墙承重受力建筑。如砖混结构的住宅、办公楼、宿舍等，适用于多层建筑。

2．排架结构

采用柱和屋架构成的排架作为其承重骨架，外墙起围护作用，单层厂房是其典型。

3．框架结构

以柱、梁、板组成的空间结构体系作为骨架的建筑。常见的框架结构多为钢筋混凝土建造，多用于10层以下建筑。

4．剪力墙结构

剪力墙结构的楼板与墙体均为现浇或预制钢筋混凝土结构，多被用于高层住宅楼和公寓建筑。

5．框架——剪力墙结构

在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，共同抵抗水平荷载的空间结构，充分发挥了剪力墙和框架各自的优点，因此在高层建筑中采用框架——剪力墙结构比框架结构更经济合理。

6．筒体结构

筒体结构是采用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体，其受力特点与一个固定于基础上的筒形悬臂构件相似。常见有框架内单筒结构、单筒外移式框架外单筒结构、框架外筒结构、筒中筒结构和成组筒结构。

7．大跨度空间结构

该类建筑往往中间没有柱子，而通过网架等空间结构把荷重传到建筑四周的墙、柱上去，如体育馆、游泳馆、大剧场等。1

极限状态在建筑结构使用中，整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。结构的极限状态可分为两类：承载力极限状态和正常使用极限状态。

(一)承载力极限状态

承载力极限状态是指对应于结构或结构构件达到最大承载力，出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形。包括：当结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因为过度变形而不适于继续承载；整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）；地基丧失承载力而破坏（如失稳等）。超过承载力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。

(二)正常使用极限状态

正常使用极限状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定的极限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态。影响正常使用或外观的过大变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；影响正常使用的其他特定状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。

结构构件按承载力极限状态进行计算后，再根据设计状况，按正常使用极限状态进行验算。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学