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鋼結構工程的承載與建筑結構體系的特點
發布時間:2014-07-15
根據建筑結構的基本概念,如何將四大結構材料構成的各種類型的受力構件適當地組合起來,用以抵抗各類荷載的作用,以期構成一個安全、經濟、完整的建筑結構體系,這就是結構選型的問題。低層、多層建筑常用的結構形式有磚混、框架、排架等。
(一)磚混結構
磚混結構是使用得最早、最廣泛的一種建筑結構型式。這種結構能做到就地取材,因地制宜,適合于一般民用建筑,如住宅、宿舍、辦公樓、學校、商店、食堂、倉庫等以及各種中小型工業建筑。
不同使用要求的混合結構,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,從結構的承重體系來看,大體分為三種:縱向承重體系、橫向承重體系和內框架承重體系。
A.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一地基。
縱向承重體系的特點:
(1)縱墻是主要承重墻,橫墻的設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。如教學樓、實驗樓、辦公樓、圖書館、食堂、工業廠房等。
B.內框架承重體系
外墻和框架柱都是主要承重構件。其荷載的主要傳遞路線是:
其特點是:
(1)墻和往都是主要承重構件,由于取消了承重內墻由柱代替,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:由于橫墻較少,房屋的空間剛度較差;由于柱基礎和墻基礎的形式不一,沉降量不易一致,以及鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性不同,結構容易產生不均勻變形,使構件中產生較大的內應力。
(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。
內框架承重體系多用于教學樓、旅館、商店、多層工業廠房等建筑。
在設計磚混結構時,必須根據生產使用要求、地質條件、抗震烈度、材料、施工等條件,本著安全可靠、技術先進、經濟合理的原則對幾種可能布置的承重體系進行綜合比較,最后確定選用哪種承重體系。
C.橫向承重體系
荷載的主要傳遞路線是:板-橫墻-基礎-地基。
它的特點是:
(1)橫墻是主要承重墻,縱墻起圍護、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,因此房屋的空間剛度很大,整體性很好。這中承重體系,對抵抗風力、地震作用等水平荷載的作用和調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。
(二)框架結構鋼結構工程特點
鋼筋混凝土框架結構在多層建筑和工業建筑中應用非常廣泛。框架結構能形成較大的室內空間,房間分隔靈活,便于使用;工藝布置靈活性大,便于設備布置;該結構抗震性能優越,具有較好的結構延性等優點。
框架結構的體系是由樓板、梁、柱及基礎4種承重構件組成。由主梁、柱與基礎構成平面框架,它是主要承重結構。各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結構體系,墻體不起承重作用。
建筑結構種類知識
A. 磚墻承重,叫做磚混結構
常用于7層以下的普通多層住宅
優點:造價低,施工簡單快捷。
缺點:不適合復雜的建筑形式,層高、房間大小等構造要求嚴格,抗震能力稍弱。
B. 混凝土梁和混凝土墻承重,叫做剪力墻結構
常用于普通高層住宅,和房型非常復雜的多層洋房和別墅。
優點:承重結構為片狀的混凝土墻體,房間不見柱子的棱角,比框架結構更適合用于住宅。混凝土墻體的抗震能力最強,房屋安全度很高。
缺點:混凝土用量多,自重大,總高度通常無法超過150m。混凝土墻體為高強度承重墻體,房間不能拆改。
C. 混凝土梁柱承重,叫做框架結構
常用于10層以下的多層公共建筑,比如辦公樓,商場等。在非地震區也用于高層建筑。
優點:室內空間大,可以滿足復雜的建筑形式,抗震能力稍強。房間隔墻可以隨意拆改。
缺點:框架柱尺寸過大,不適合民用住宅。在地震區很難超過7層。
D. 鋼柱、鋼梁承重,叫做鋼結構
常用于廠房、超高層民用建筑和地標建筑
優點:自重輕,施工快。可以修建到500多米甚至更高的高度。因為是柔性結構,地震破壞力對它影響較小。
缺點:鋼材害怕腐蝕,建筑保養困難,而且保養費用昂貴。鋼材最怕高溫,火災是鋼結構房屋的天敵(世貿大廈就是飛機撞擊產生的大火,將整棟建筑燒塌的)。
E. 框架結構摻加部分混凝土墻,叫做框架剪力墻結構
常用于高層的辦公樓、商場和酒店。
優點:室內空間的使用以及房間隔墻的拆改,和框架結構一樣靈活多變。抗震性能與純剪力墻結構一樣堅固。
缺點:混凝土用量多,自重大,總高度通常無法超過150m。
F. 框架剪力墻結構中的框架柱內用型鋼鋼材,或在柱子外側包裹型鋼鋼材,叫做混合結構。
常用于超高層民用建筑和地標建筑
優點:混凝土結構摻加大型型鋼鋼材,可以有效減小混凝土柱子的尺寸,減少結構自重,并加強柱子的抗震和承重性能。可以比普通框架剪力墻結構修得更高,最高可以修建到300米甚至更高的高度。
缺點:因為綜合了框架剪力墻結構和鋼結構的優點,此類結構在150米~300米的建筑中廣泛使用,缺點較少。
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