一、低層、多層建筑結(jié)構(gòu)選型
根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的基本概念,如何將四大結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的各種類型的受力構(gòu)件適當(dāng)?shù)亟M合起來,用以抵抗各類荷載的作用,以期構(gòu)成一個安全、經(jīng)濟(jì)、完整的建筑結(jié)構(gòu)體系,這就是結(jié)構(gòu)選型的問題。
低層、多層建筑常用的結(jié)構(gòu)形式有磚混、框架、排架等。
(一)磚混結(jié)構(gòu)
磚混結(jié)構(gòu)是使用得最早、最廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)型式。這種結(jié)構(gòu)能做到就地取材,因地制宜,適合于一般民用建筑,如住宅、宿舍、辦公樓、學(xué)校、商店、食堂、倉庫等以及各種中小型工業(yè)建筑。
不同使用要求的混合結(jié)構(gòu),由于房間布局和大小的不同,它們在建筑平面和剖面上可能是多種多樣的。但是,從結(jié)構(gòu)的承重體系來看,大體分為三種:縱向承重體系、橫向承重體系和內(nèi)框架承重體系。
1.縱向承重體系
荷載的主要傳遞路線是:板一梁一縱墻一基礎(chǔ)一地基。
縱向承重體系的特點(diǎn):
(1)縱墻是主要承重墻,橫墻的設(shè)置主要為了滿足房屋空間剛度和整體性的要求,它的間距可以比較長。這種承重體系房間的空間較大,有利于使用上的靈活布置。
(2)由于縱墻確的荷載較大,因此賠上開門、開窗的劃。和位置都要受到一定脫。
(3)這種承重體系,相對于橫向承重體系,樓蓋的材料用量較多,墻體的材料用量較少。
縱向承重體紗適用于使用上要求有較大空間的房屋,或隔斷墻位置可能變化的房間。如教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、辦公樓、圖書館、食堂、工業(yè)廠房等。
2.橫向承重體系
荷載的主要傳遞路線是:板-橫墻-基礎(chǔ)-地基。
它的特點(diǎn)是:
(1)橫墻是主要承重墻,縱墻起圍護(hù)、隔斷和將橫墻連成整體的作用。一般情況下,縱墻的承載能力是有余的,所以這種體系對縱墻上開門、開窗的限制較少。
(2)由于橫墻間距很短(一肌在3~4.5m之間),每一開間有一道橫墻,又有縱墻在縱向拉結(jié),因此房屋的空間剛度很大,整體性很好。這中承重體系,對抵抗風(fēng)力、地震作用等水平荷載的作用和調(diào)整地基的不均勻沉降,比縱墻承重體系有利得多。
(3)這中承重體系,樓蓋做法比較簡單、施工比較方便,材料用量較少,但是墻體材料有量相對較多。
橫向承重體系,由于橫墻間距密,房間大小固定,適用于宿舍、住宅等居住性建筑。
3.內(nèi)框架承重體系
外墻和框架柱都是主要承重構(gòu)件。其荷載的主要傳遞路線是:
其特點(diǎn)是:
(1)墻和往都是主要承重構(gòu)件,由于取消了承重內(nèi)墻由柱代替,在使用上可以有較大的空間,而不增加梁的跨度。
(2)在受力性能上有以下缺點(diǎn):由于橫墻較少,房屋的空間剛度較差;由于柱基礎(chǔ)和墻基礎(chǔ)的形式不一,沉降量不易一致,以及鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性不同,結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生不均勻變形,使構(gòu)件中產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。
(3)由于柱和墻的材料不同,施工方法不同,給施工工序的搭接帶來一些麻煩。
內(nèi)框架承重體系多用于教學(xué)樓、旅館、商店、多層工業(yè)廠房等建筑。
在設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)時,必須根據(jù)生產(chǎn)使用要求、地質(zhì)條件、抗震烈度、材料、施工等條件,本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則對幾種可能布置的承重體系進(jìn)行綜合比較,最后確定選用哪種承重體系。
(二)框架結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在多層建筑和工業(yè)建筑中應(yīng)用非常廣泛?蚣芙Y(jié)構(gòu)能形成較大的室內(nèi)空間,房間分隔靈活,便于使用;工藝布置靈活性大,便于設(shè)備布置;該結(jié)構(gòu)抗震性能優(yōu)越,具有較好的結(jié)構(gòu)延性等優(yōu)點(diǎn)。
框架結(jié)構(gòu)的體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)4種承重構(gòu)件組成。由主梁、柱與基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架,它是主要承重結(jié)構(gòu)。各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結(jié)構(gòu)體系,墻體不起承重作用。
二、大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型
所謂大跨度建筑,都是相對而言,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,大跨度的尺度在不斷地拓展。
(一)平面體系大跨度空間結(jié)構(gòu)
使用平面結(jié)構(gòu)體系可獲得理想的大空間建筑物。
1.單層剛架
這種結(jié)構(gòu)桿件較少,因?yàn)槭侵本桿件,制作方便,特別是橫梁為折線形的門武剛架受力性能更為良好。我國的門式剛架跨度已經(jīng)做到76m。
2.拱式結(jié)構(gòu)
拱是一種較早為人類開發(fā)的結(jié)構(gòu)體系,廣泛應(yīng)用于房屋建筑與橋梁工程中。使用的材料極為廣泛:鋼、混凝土、鋼筋混凝土、木材以及石材。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),它的主要內(nèi)力是軸向壓力。因此這種結(jié)構(gòu)應(yīng)特別注意拱腳基礎(chǔ)的處理。
這種結(jié)構(gòu)特別適用于體育館、展覽館、散裝倉庫等建筑。這種結(jié)構(gòu)的跨度比較適宜的應(yīng)用為 40-60 m。
3.簡支梁結(jié)構(gòu)
當(dāng)屋蓋跨越的距離在18m以下,屋蓋隨構(gòu)件采用屋面大梁(簡支梁X也不失為一種可取的結(jié)構(gòu)方案,因?yàn)槭┕ぶ谱骱唵,施工技術(shù)要求不高,適應(yīng)性強(qiáng),但跨越的距離受約束。
4.屋架(即排架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件)
屋架是較大跨度建筑的屋蓋中常用的結(jié)構(gòu)形式。我國的預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的跨度已達(dá)60多米,而鋼屋架的跨度已做到70多米。不過我國使用量最大的預(yù)應(yīng)力混凝土屋架跨度為24~36m,屋架的受力特點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)荷載,所有桿件只受拉力和壓力。因?yàn)槲菁苁怯蓷U件組成的結(jié)構(gòu)體系,在節(jié)點(diǎn)荷載作用下,桿件只產(chǎn)生軸向力。