一、混合結(jié)構(gòu)體系(板多為鋼筋砼,墻、柱為砌體)
混合結(jié)構(gòu)房屋一般是指樓蓋和屋蓋采用鋼混凝土或鋼木結(jié)構(gòu),而墻和柱采用砌體結(jié)構(gòu)建造的房屋,大多用在住宅、辦公樓、教學(xué)樓建筑中。
因?yàn)槠鲶w的抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度很低,所以住宅建筑最適合采用混合結(jié)構(gòu),一般在6層以下?;旌辖Y(jié)構(gòu)不宜建造大空間的房屋?;旌辖Y(jié)構(gòu)根據(jù)承重墻所在的位置,劃分為縱墻承重和橫墻承重兩種方案??v墻承重方案的特點(diǎn)是樓板支承于梁上,梁把荷載傳遞給縱墻。橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求,其優(yōu)點(diǎn)是房屋的開(kāi)間相對(duì)大些,使用靈活。
橫墻承重方案的主要特點(diǎn)是樓板直接支承在橫墻上,橫墻是主要承重墻。其優(yōu)點(diǎn)是房屋的橫向剛度大,整體性好,但平面使用靈活性差。(橫墻承重抗震性能高于縱墻承)
二、框架結(jié)枃體系(結(jié)構(gòu)由梁板柱組成,側(cè)向剛度小,抵抗水平荷載能力差,屬于柔性結(jié)構(gòu))
框架結(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個(gè)方向的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。其主要優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活,可形成較大的建筑空間,建筑立面處理也比較方便;主要缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小,當(dāng)層數(shù)較多時(shí),會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)移,易引起非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件(如隔墻、裝飾等)破壞進(jìn)而影響使用。在非地震區(qū),框架結(jié)構(gòu)一般不超過(guò)15層??蚣芙Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析通常是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確分析。常用的手工近似法是:豎向荷載作用下用分層計(jì)算法;水平荷載作用下用反彎點(diǎn)法。風(fēng)荷載和地震作用可簡(jiǎn)化成節(jié)點(diǎn)上的水平集中力進(jìn)行分析。
框架結(jié)構(gòu)梁和柱節(jié)點(diǎn)的連接構(gòu)造直接影響結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)及施工的方便。因此,對(duì)梁與柱節(jié)點(diǎn)的混凝土強(qiáng)度等級(jí),梁、柱縱向鋼筋伸入節(jié)點(diǎn)內(nèi)的長(zhǎng)度,梁與柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的鋼筋的布置等,都應(yīng)符合規(guī)范的構(gòu)造規(guī)定。
三、剪力墻體系(結(jié)構(gòu)全部由墻、板組成,柱梁為暗柱、暗梁與剪力墻為一體,側(cè)向剛度大)
剪力墻體系是利用建筑物的墻體(內(nèi)墻和外墻)做成剪力墻來(lái)抵抗水平力。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻,厚度不小于160mm。剪力墻的墻段長(zhǎng)度不宜大于8m,適用于小開(kāi)間的住宅和旅館等。在180m高度范圍內(nèi)都可以適用。剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大,水平荷載作用下側(cè)移?。蝗秉c(diǎn)是剪力墻的間距小,結(jié)構(gòu)建筑平面布置不靈活,不適用于大空間的公共建筑,另外結(jié)構(gòu)自重也較大。因?yàn)榧袅瘸惺艽怪焙奢d,也承受水平荷載。對(duì)高層建筑主要荷載為水平荷載,墻體既受剪又受彎,所以稱(chēng)剪力墻。剪力墻按受力特點(diǎn)又分為兩種:
1、整體墻和小開(kāi)口整體墻
沒(méi)有門(mén)窗洞口及洞口較小可以忽略其影響的墻稱(chēng)為整體墻,門(mén)窗洞口稍大一點(diǎn)的墻,可稱(chēng)為小開(kāi)口整體墻。整體墻和小開(kāi)口整體墻基本上可以采用材料力學(xué)的計(jì)算公式進(jìn)行內(nèi)力分析。
2、雙肢剪力墻和多肢剪力墻
開(kāi)一排較大洞口的剪力墻叫雙肢剪力墻。開(kāi)多排較大洞口的剪力墻叫多肢剪力墻。由于洞口開(kāi)得較大,截面的整體性已經(jīng)破壞,通常用計(jì)算機(jī)進(jìn)行剪力墻的分析,精確度較高。剪力墻成片狀(高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度),兩端配置較粗鋼筋并配箍筋形成暗柱,并應(yīng)配置腹部分布鋼筋。暗柱的豎筋和腹部的豎向分布筋共同抵抗彎矩,水平分布筋抵抗剪力。當(dāng)剪力墻的厚度大于160mm時(shí)應(yīng)采用雙層雙向配筋,鋼筋直徑不應(yīng)小于8mm。
連梁的配筋非常重要,縱向鋼筋除滿足配筋量外還要有足夠的錨固長(zhǎng)度。箍筋除滿足配筋量以外,還有加密的要求。(縱筋夠長(zhǎng)、箍筋加密)
四、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)由墻、板、柱、梁組成,側(cè)向剛度較框架結(jié)構(gòu)好,較全剪力墻結(jié)構(gòu)差)
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置適當(dāng)剪力墻的結(jié)構(gòu)。它具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活,空間較大的優(yōu)點(diǎn),又具有側(cè)向剛度較大的優(yōu)點(diǎn)??蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻主要承受水平荷載,豎向荷載主要由框架承擔(dān)(剪豎框)??蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)可以適用于不超過(guò)170m高的建筑。
橫向剪力墻宜均勻?qū)ΨQ(chēng)布置在建筑物端部附近、平面形狀變化處??v向剪力墻宜布置在房屋兩端附近在水平荷載的作用下,剪力墻好比固定于基礎(chǔ)上的懸臂梁,其變形為彎曲型變形,框架為剪切型變形??蚣芘c剪力墻通過(guò)樓蓋連系在一起,并通過(guò)樓蓋的水平剛度使兩者具有共同的變形。在一般情況下,整個(gè)建筑的全部剪力墻至少承受80%的水平荷載。
五、筒體結(jié)構(gòu)(全封閉無(wú)開(kāi)口的剪力墻結(jié)構(gòu),類(lèi)似一根空心柱插在地上)
在高層建筑中,特別是超高層建筑中,水平荷載愈來(lái)愈大,起著控制作用。筒體結(jié)構(gòu)便是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。它的受力特點(diǎn)是,整個(gè)建筑猶如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的封閉空心筒式懸臂梁來(lái)抵抗水平力。筒體結(jié)構(gòu)可分為框架-核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)、筒中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)以及多筒結(jié)構(gòu)等??蛲矠槊芘胖痛跋氯沽航M成,亦可視為開(kāi)窗洞的筒體。內(nèi)簡(jiǎn)一般由電梯間、樓梯間組成。內(nèi)簡(jiǎn)與外簡(jiǎn)由樓蓋連接成整體,共同抵抗水平荷載及豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)體系可以適用于高度不超過(guò)300m的建筑。多筒結(jié)構(gòu)是將多個(gè)簡(jiǎn)組合在一起,使結(jié)構(gòu)具有更大的抵抗水平荷載的能力。
砌體結(jié)構(gòu)(15m)。
混合體系(6層):優(yōu)點(diǎn):縱墻方案開(kāi)間大、靈活,橫墻方案整體好、不靈活:缺點(diǎn):空間小。
框架體系(15m):優(yōu)點(diǎn):較大空間、靈活、立面處理方便;缺點(diǎn):側(cè)向剛度小、側(cè)移大。
剪力體系(180m):優(yōu)點(diǎn):向剛度大、側(cè)移?。蝗秉c(diǎn):間距小、不靈活、空間小、自重大。
框-架結(jié)構(gòu)(170m):優(yōu)點(diǎn):靈活、剛大、空間大。
簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)(300m)。
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架是由桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí),節(jié)點(diǎn)一般假定為較節(jié)點(diǎn),當(dāng)荷載作用在節(jié)點(diǎn)上桿件只有軸向力,其材料的強(qiáng)度可得到充分發(fā)揮。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)。
屋架的弦桿外形和腹桿布置對(duì)屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。同樣高跨比的屋架,當(dāng)上下弦成三角形時(shí),弦桿內(nèi)力最大;當(dāng)上弦節(jié)點(diǎn)在拱形線上時(shí),弦桿內(nèi)力最小。屋架的高跨比一般為1/6~1/8較為合理。一般屋架為平面結(jié)構(gòu),平面外剛度非常弱。在制作運(yùn)輸安裝過(guò)程中,大跨屋架必須進(jìn)行吊裝驗(yàn)算。桁架結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)體系中也得到采用。如拱式結(jié)構(gòu)單層鋼架結(jié)構(gòu)等體系中,當(dāng)斷面較大時(shí),亦可用桁架的形式。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架是由許多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架。它改變了平面桁架的受力狀態(tài),是高次超靜定的空間結(jié)構(gòu)。平板網(wǎng)架采用較多,其優(yōu)點(diǎn)是:空間受力體系,桿件主要承受軸向力,受力合理,節(jié)約材料(如上海體育館,直徑110m,用鋼量?jī)H(49kg/m2),整體性能好,剛度大,抗震性能好。桿件類(lèi)型較少,適于工業(yè)化生產(chǎn)。
平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類(lèi)。角錐體系受力更為合理,剛度更大。
網(wǎng)架的高度主要取決于跨度,網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定,腹桿的角度以45°為宜。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為1/15左右。網(wǎng)架桿件一般采用鋼管,節(jié)點(diǎn)一般采用球節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)架制作精度要求高。安裝方法可分為高空拼裝(搭設(shè)腳手架高空進(jìn)行桿件或小單元拼裝)和整體安裝兩類(lèi)(地面拼裝好之后整體提升或吊架)。
八、拱式結(jié)構(gòu)
1、拱的受力特點(diǎn)與適用范圍
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu),它的主要內(nèi)力是軸向壓力,可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理,在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。
2、拱的類(lèi)型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式,拱可分為三較拱、兩較拱和無(wú)較拱。工程中,后兩種拱采用較多。拱是種有推力的結(jié)構(gòu),拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。
解決這個(gè)問(wèn)題非常重要,通??刹捎孟铝写胧?br>
(1)推力由拉桿承受;(如上圖中帶拉桿的三較拱和兩較拱)
(2)推力由兩側(cè)框架承受。(如上圖中無(wú)較拱)
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu),是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一,在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前,懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m,主要用于體育館、展覽館中。懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索,鋼索是用高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類(lèi)。單曲拉索體系構(gòu)造簡(jiǎn)單,屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系,它由承重索和穩(wěn)定索組成。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)
薄壁空間結(jié)構(gòu),也稱(chēng)殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多,所以稱(chēng)薄壁。它屬于空間受力結(jié)構(gòu),主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力,彎矩很小。它的受力比較合理,材料強(qiáng)度能得到充分利用。薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu),如展覽館、俱樂(lè)部、飛機(jī)庫(kù)等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土,費(fèi)模板、費(fèi)工時(shí)。薄壁空間結(jié)構(gòu)的曲面形式很多。如簡(jiǎn)殼和雙曲殼。簡(jiǎn)殼一般由殼板、邊梁和橫隔三部分組成。簡(jiǎn)殼的空間工作是由這三部分結(jié)構(gòu)協(xié)同完成的。它的跨度在30m以內(nèi)是有利的。當(dāng)跨度再大時(shí),宜采用雙曲薄殼。
雙曲殼適用于大空間大跨度的建筑。雙曲殼又分為圓頂殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼。目前圓頂?shù)闹睆娇蛇_(dá)200多米。圓頂結(jié)構(gòu)可用在大型公共建筑中,如天文館、展覽館的屋蓋。圓頂結(jié)構(gòu)由殼面、支座環(huán)組成。通過(guò)支座環(huán)支于垂直構(gòu)件上。殼面主要承受壓力,支座環(huán)承受拉力。