结构选型与布置.doc

页

结构选型与布置
结构设计知识要点

优秀的建筑设计应做到艺术、技术和经济性的三位一体,它是建筑师对这三方面知识充分掌握和创造性应用的产物。建筑师在完成建筑功能、建筑艺术性设计的同时,也应当兼顾建筑的安全性、适用性、耐久性和经济性,以便建筑设计时其他工种的同事能同自己良好的衔接。
在建筑技术设计作图中,首先要根据建筑平面布置及房屋层数和高度,选用合理的结构体系,如:砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。其次要合理地确定和布置竖向承重构件和抗侧力构件,这些构件一般包括:承重墙体、柱、框架和支撑等。墙体既是竖向承重构件,又是抗侧力构件,同时又是建筑平面分隔和围护的需要;框架是由梁和柱刚性连接组成的骨架,它能承受建筑物的竖向荷载,同时也能承担水平荷载(如风力、地震作用);支撑是作为承担建筑物水平荷载的专用构件,主要用于单层产房、钢结构和高层建筑中。再次是合理地选择楼(屋)盖体系,楼(屋)盖体系构件包括:楼板(屋面板)、梁系(屋架)。楼板主要功能是沿水平方向分隔建筑中的上下空间,将其承受的建筑使用荷载传递给梁系或直接传给框架梁;使用梁系主要是为了使较大空间的房间传力途径更加合理,梁系中次梁将荷载传递给主梁或框架梁,再传至柱或墙。最后应合理地选择基础形式,根据不同的结构体系、建筑体型和场地土类别为竖向承重构件选取合理的基础形式,例如带拉梁或不带拉梁的独立基础、条形基础、箱形基础、役形基础、桩基础等。
下面将主要介绍砌体结构、框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构的结构布置注意事项。

一、砌体结构
砌体结构有着悠久的历史和辉煌的记录,直至今日仍然广泛地应用在各类工业与民用建筑中。砌体结构有造价低廉、易于取材、建筑舒适度好、建筑能耗低、耐久性好、维护方便、抗火性能优异、施工设备和方法简单、外观优美等优势;同样也存在着强度低、材料用量多、自重大、砌筑质量较难保证、震害严重等问题。
(一)砌体结构的承重墙体系
1.横墙承重体系
横墙指横向承重墙体。横墙承重体系指建筑物楼(屋)盖的竖向荷载主要通过短向楼板或横墙间小梁传给横墙,再经横墙基础传至地基的结构体系。由于横墙是主要承重墙体,它的间距不能太大,划分房屋开间的宽度一般为3~5m,即横墙间距。横墙承受两侧开间内由楼(屋)盖传来的竖向荷载和由风或横向水平地震作用产生的水平荷载,假若两侧开间宽度相同,横墙在竖向荷载作用下基本上处于轴心受压状态,在水平荷载作用下则处于受弯、受剪状态。横墙承重体系建筑物的纵墙不参与承受楼(屋)盖荷载,仅承受自身的重量,因而在纵墙上可开设较大的门窗洞口;又由于承重横墙较密,建筑物的整体刚性和抗震性能很好,这些都是横墙承重体系的优点。但是,这种体系在房间使用上很不灵活,室内空间较小;又由于横墙较密而使建筑材料用量较大,这又是横墙承重体系的缺点。横墙承重体系适用于宿舍、住宅等建筑物。
2.纵墙承重体系
纵墙指纵向承重墙体。纵墙承重体系指建筑物楼(屋)盖的竖向荷载主要通过长向楼板或进深梁传给纵墙,再经纵墙基础传至地基的结构体系。在这个体系中,为了保证建筑物的整体刚性,沿纵墙方向一定长度还需设置少量横墙与纵墙拉结。这样,建筑物的竖向荷载基本上由纵墙承受,而由风或横向水平地震作用产生的水平荷载则主要通过水平楼(屋)再传给横墙。由于板、梁在纵墙上的支承点往往并不与纵墙形心线重合,故纵墙一般处于偏心受压状态,而横墙在水平荷载作用下则处于受剪和受弯状态。纵墙承重体系的横墙间距一般较大,使得建筑物可以有较大的房间,室内分割也较灵活,这是它的优点;但整个建筑物的整体刚性不如横向承重体系,在纵墙上开门窗洞口受到限制,这又是它的缺点。纵墙承重体系适用于教学楼、办公楼、实验室、阅览室、中小型生产厂房、车间、食堂和会议室等。
3.内框架承重体系
内框架承重体系指四周纵、横墙和室内钢筋混凝土(或砖)柱共同承受楼(屋)盖竖向荷载的承重结构体系。在一般情况下内框架承重体系中的柱承受着竖向荷载的大部分,而该体系中的纵、横墙则承受由风或水平地震作用产生水平荷载的绝大部分。因此,内框架承重体系中的墙体既受压又受剪、受弯。内框架承重体系由于内柱代替承重内墙可有较大空间的房间而不增加梁的跨度,使室内布置灵活,这是它的主要优点;但由于纵、横墙较少,使建筑物整体刚性差,又由于柱和墙体的材料不同、压缩性不同,基础沉降不易一致等情况,给设计和施工带来某些不利因素,这又是它的重要缺点。内框架承重体系适用于商店、实验楼、多层工业厂房等。
对于一个具体砌体结构建筑物来说可以在不同区段采用不同的承重体系,形成混合型承重墙体系,以充分利用以上三种承重体系的优点。
4.底框承重体系
底框承重体系指底部一层或几层采用较大柱网的框架结构而上部几层采用砌体结构的混合承重结构体系。这种结构体系的优点是其下部框