國(guó)土空間規(guī)劃師

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(gè)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。

1.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)形式。這種結(jié)構(gòu)能做到就地取材，因地制宜，適宜于一般民用建筑，如住宅、宿舍、辦公樓、學(xué)校、商店、食堂、倉(cāng)庫(kù)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?cè)诮ㄖ矫婧推拭嫔峡?/p>

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(圖1-4-1)

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。其特點(diǎn)如下：

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(zhǎng)。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)由于縱墻承受的荷載較大，因此縱墻上開門、開窗的大小和位置都要受到一定限制。

3)這種承重體系，相對(duì)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。

縱向承重體系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(圖14-2)

橫向承重體系荷載的主要傳遞路線是：板一橫墻一基礎(chǔ)一地基。其特點(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(duì)縱墻上開門、開窗的限制較少。

2)由于橫墻間距很短(一般在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。這種承重體系，對(duì)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)這種承重體系，樓蓋做法比較簡(jiǎn)單、施工比較方便，材料用量較少，但是墻體材料用量相對(duì)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(圖14-3)

內(nèi)框架承重體系的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)墻和柱都是主要承重構(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定麻煩。

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(shí)，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(duì)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。

2.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)。

1.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)單層鋼架。這種結(jié)構(gòu)桿件較少，因?yàn)槭侵本€桿件，制作方便，特別是橫粱為折線

形的門式鋼架受力性能更為良好。我國(guó)的門式剮架跨度已經(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(cāng)庫(kù)等建筑。

這種結(jié)構(gòu)的跨度比較適宜的應(yīng)用為40-60m。

3)簡(jiǎn)支粱結(jié)構(gòu)。當(dāng)屋蓋跨越的距離在18m以下，屋蓋承重構(gòu)件采用屋面大梁(簡(jiǎn)支

梁)，也不失為一種可取的結(jié)構(gòu)方案，因?yàn)槭┕ぶ谱骱?jiǎn)單，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(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土屋架的跨度已達(dá)60m以上，而鋼屋架的跨度已儆到70m以上。不過

我國(guó)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。

以上四種結(jié)構(gòu)，均為平面受力體系，即結(jié)構(gòu)所受的荷載以及由荷載而引起的內(nèi)力均作用

在由構(gòu)件軸線所構(gòu)成的平面內(nèi)。這種平面結(jié)構(gòu)體系，為人們所常用而熟悉，受力明確，傳力

簡(jiǎn)便可靠，分析理論經(jīng)典而成熟。但這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)很大的弱點(diǎn)，就是側(cè)向剛度差。欲想獲

得在使用上最低限度的側(cè)向剛度，必須另行設(shè)置支撐體系或連系粱，相對(duì)來說較不經(jīng)濟(jì)。

2.空間結(jié)構(gòu)體系

空間結(jié)構(gòu)體系包含網(wǎng)架、薄殼、折板、懸索等結(jié)構(gòu)形式。

(1)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架是一種新型結(jié)構(gòu)，由許多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。具有各向受力的性能不同于一般平面桁架的受力狀態(tài)，是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。

它具有如下優(yōu)點(diǎn)：由于各桿件間互相起著支撐作用，具有整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，空間剛度大，抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，網(wǎng)架的桿件主要承受軸力，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，達(dá)到節(jié)約材料的目的。同時(shí)由于桿件類型劃一，適合工廠化生產(chǎn)，可地面拼裝、整體吊裝。

(2)薄殼

薄殼常用于屋蓋結(jié)構(gòu)，特別適用于較大跨度的建筑物，如展覽館、俱樂部、機(jī)庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)等。殼體的種類很多，形式豐富多彩，適用于多種平面。這為創(chuàng)作多種形式的建筑物提供了良好的結(jié)構(gòu)條件。薄殼結(jié)構(gòu)的曲面通常以其中而為準(zhǔn)，其平分殼板厚度的曲面稱之為中面。

薄殼結(jié)構(gòu)的曲面形式：

1)旋轉(zhuǎn)曲面(如圖1-4-4)

由一平面曲線作母線繞其平面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)而形成的曲面稱為旋轉(zhuǎn)曲面。如球形曲面、旋轉(zhuǎn)拋物而、橢球面：旋轉(zhuǎn)雙曲面。

2)平移曲面(見圖1-4-5)。

由一豎向曲母線沿另一豎向曲導(dǎo)線平移所形成的曲面稱平移曲面。在工程中常見的橢圓拋物面雙曲扁殼就是平移曲面。

3)直紋曲面(見圖1-4-6)。

一段直線的兩端各沿2條固定曲線移動(dòng)形成的曲面叫直紋曲面。扭殼、拋物面殼、筒殼、柱狀面殼等均是直紋曲面。

(3)折板

折板結(jié)構(gòu)是一種類似于筒殼的薄壁空間體系。它也是由邊梁、橫隔以及薄板組成。空間工作原理也類似簡(jiǎn)殼(如圖14-7)。目前我國(guó)施工的折板跨度已達(dá)27m。

(4)懸索

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展以及大型公共建筑要求的空間越來越大，采用前面已提到的各種結(jié)構(gòu)形式已很難滿足這一要求，即使可以達(dá)到要求，但可能由于因其材料用量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，造價(jià)很高，會(huì)造成極不合理的現(xiàn)象。懸索屋蓋結(jié)構(gòu)就是為了解決這一問題，適應(yīng)大跨度需要而產(chǎn)生并發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)形式。

懸索結(jié)構(gòu)由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件、下部支承結(jié)構(gòu)組成，如圖14-8所示。

假定索是絕對(duì)柔性的，任一截面均不能承受彎矩，而只承受拉力。懸索只能單向受力，承受與其垂度方向一致的作用力。

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