結(jié)構(gòu)對于建筑的意義

1、結(jié)構(gòu)對于建筑的意義 :1結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼，要承受各種力的作用，形成支撐體系，是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)；2通過滿足技術(shù)要求來滿足建筑的使用功能；3形成特定的建筑造型；4結(jié)構(gòu)科學的進步推動著建筑的發(fā)展，一部建筑史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。建筑結(jié)構(gòu)的定義:建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用來滿足人類的生產(chǎn)、生活需求以及對建筑物的美觀要求。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件（如梁、板、柱等）連接而構(gòu)成的能承受各種外界作用 （如 荷載、溫度變化、地基不均勻沉降等）的體系。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計的關(guān)系 ：建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑

2、技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的型式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務(wù)。 建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計是兩個既相互獨立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑結(jié)構(gòu)是解決支撐體系問題，處于服務(wù)地位，由注冊結(jié)構(gòu)師完成。建筑設(shè)計是解決功能、適用和美觀的問題，處于先行與主導地位，由注冊建筑師完成。建筑設(shè)計必須和建筑結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實的表現(xiàn)力和實際的可行性，富有建筑的個性 建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 :在建筑設(shè)計中，空間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，即結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則：（1 >對于有些公共建筑，其功能有視聽要求，如：體育館為保證較好的

3、觀看視覺效果，比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu)；大型超市為滿足購物的需要，室內(nèi)空間具有流動性和 靈活比所以應(yīng)采川柜架結(jié)構(gòu)。（2、沏見筑適叫舫浪對于建筑造型復雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型，要按實際需要在適當部位設(shè)置防震縫，形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。（3 v每種結(jié)構(gòu)型式都有各自的特點和不足，有其各自的適用范圍， 所以要結(jié)合建筑設(shè)計的具體情況進行結(jié)構(gòu)選型。（4 v由于材料和施工技術(shù)的不同， 其結(jié)構(gòu)形式也不同。例如：砌體結(jié)構(gòu)所用材料多為就地取材，施工簡單，適用于低層、多層建筑。當鋼材供應(yīng)緊缺或鋼材加工、施工技術(shù)不完善時，不可 大量采用鋼結(jié)構(gòu)。（5）當幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設(shè)計條件

4、時，經(jīng)濟條件就是決定因素，盡量采用能降低 工程造價的結(jié)構(gòu)形式。建筑結(jié)構(gòu)按材料分類：混凝土結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)（磚、砌塊、石），鋼結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)，索和膜結(jié)構(gòu)，組合結(jié)構(gòu)，其它金屬結(jié)構(gòu)（鋁合金、不銹鋼）建筑結(jié)構(gòu)按受力和構(gòu)造特點分類 ： 多層和高層建筑結(jié)構(gòu)（框架結(jié)構(gòu)體系混合結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系） 平面結(jié)構(gòu)體系：排架（桁架）、門式剛架、拱 單層大跨度建筑結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼、網(wǎng)架網(wǎng)殼、懸索、索和膜混合結(jié)構(gòu) 是指一個建筑物的承重體系中采用兩種或兩種以上的結(jié)構(gòu)類型混合結(jié)構(gòu)一般指磚混結(jié)構(gòu)，即墻體、基礎(chǔ)等豎向承重構(gòu)件采用磚砌體結(jié)構(gòu)，樓蓋、屋蓋等水平承重構(gòu)件采用裝配式或現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)磚墻既是承重結(jié)構(gòu)，又是圍護結(jié)

5、構(gòu)混合結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點和應(yīng)用范圍 ：砌體結(jié)構(gòu)所用材料便于就地取材，施工較簡單，施工進度快，技術(shù)要求低，施工設(shè)備簡單砌體結(jié)構(gòu)剛度較大，強度低，整體性差，抗震性能差綜合經(jīng)濟指標好，實際造價低廉平面布置靈活性差，使用面積較小，建筑立面效果厚實磚墻在防寒、隔熱、隔音、抗風雨侵襲和化學穩(wěn)定性等建筑物理性能方面較為優(yōu)越、物美價廉，但自重較大適用于六層及以下的住宅、宿舍、辦公室、學校、醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體布置:橫墻承重方案縱墻承重方案縱橫墻承重方案內(nèi)框架承重方案與結(jié)構(gòu)選型有關(guān)的構(gòu)造要求橫墻承重方案 :受力特點：樓層荷載通過板、梁傳至橫墻，橫墻作為主要的豎向承重構(gòu)件，縱墻僅起圍護、 隔

6、斷、自承重及形成整體的作用優(yōu)點：橫墻布置較密，房屋橫向剛度大、整體剛度大，外縱墻立面處理較為方便、可開設(shè)較 大的門窗洞口缺點：橫墻間距小，導致房間布置靈活性差適用：宿舍、住宅等居住建筑縱墻承重方案：無梁縱墻承重：板T縱墻T基礎(chǔ)有梁縱墻承重：板T梁T縱墻T基礎(chǔ)受力特點：縱墻是主要承重墻，橫墻設(shè)置主要為滿足房屋剛度及整體性需要，橫墻間距可以較大優(yōu)點：空間較大，平面布置靈活，墻體面積小缺點：剛度較差，縱墻受集中力處需加厚或設(shè)墻垛，縱墻門窗洞口大小和位置受限適用：需要大空間或隔墻布置靈活的房屋，如教學樓、辦公樓、實驗樓、醫(yī)院、圖書館、食 堂、倉庫等內(nèi)框架承重方案：受力特點：外墻采用磚墻，內(nèi)部采用鋼筋混

7、凝土梁、柱和預制板，由外部磚墻和內(nèi)部框架共同組成承重體系優(yōu)點：內(nèi)部空間大，梁的跨度較縱墻承重體系小缺點：外部磚墻和內(nèi)部鋼筋混凝土柱差別較大，房屋不均勻沉降導致結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力較大，整體剛度較差適用：多層工業(yè)、商業(yè)和文教用房等建筑，或僅用于建筑的底層（門面），或底層框架結(jié)構(gòu)、上部磚混結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)房屋的樓蓋布置：裝配式樓蓋的優(yōu)點：造價低，施工進度快 裝配式樓蓋的缺點：整體性差，抗震性差 現(xiàn)澆樓蓋的優(yōu)點：整體性好，抗震性好，布置靈活 現(xiàn)澆樓蓋的缺點：造價高，施工工期長裝配整體式樓蓋的特點：造價、工期介于上述兩種之間， 整體性和抗震性也介于上述兩種之間現(xiàn)澆樓蓋：分為兩種：單向板肋梁樓蓋；雙向板肋梁樓蓋單向

8、板和雙向板的劃分：長短邊之比>3為單向板；長短邊之比w 3為雙向板梁板的經(jīng)濟跨度：單向板23m；雙向板 35m；次梁 47m；主梁 58m單向板肋梁樓蓋荷載傳遞路線：板t次梁t主梁t柱（墻基礎(chǔ)t地基 雙向板肋梁樓蓋荷載傳遞路線：板t梁t柱（墻基礎(chǔ)t地基構(gòu)件種類截面歆沾跨度/比值附注敞單向機M劉35單向耐不小于下殲值；兩端連綾單向極h心伽屋頂板60 mm岷般筑餓70 nun工業(yè)建筑魏80 mm四邊簡支雙向板餌糾/45雙向板Q80mni觀連續(xù)雙械譏次50片為雙向機的短向跨度貓連緩次梁A/I =1/18-1/12架的高寬比旳-般取L5T.0多跨連續(xù)躱A/=1/14-1/8并以50 mm為模數(shù)單

9、跨簡支梁框架結(jié)構(gòu)體系:混合結(jié)構(gòu)強度低，樓層較高時用料多、自重大，建筑有效面積隨著樓層增加大大減少 本章講述的框架結(jié)構(gòu)主要是指鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，較之磚砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)自重小、強度高，可以用于更多樓層的承重結(jié)構(gòu)體系一般用于不多于15層（不超過50米高度）的多層和高層房屋框架結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)缺點：鋼筋混凝土框架的梁柱節(jié)點多為剛節(jié)點，建筑物整體性好因為剛節(jié)點的存在，梁跨中彎矩降低，從而可以跨越更大的跨度，空間布置更為靈活在建筑上能夠提供較大的空間，平面布置靈活，適用性強抗側(cè)剛度小、水平位移大，結(jié)構(gòu)柔度較大 框架結(jié)構(gòu)按施工方法分類：全現(xiàn)澆框架：承重構(gòu)件梁、柱、板均在現(xiàn)場綁扎、支模、澆筑

10、、養(yǎng)護而成，整體性和抗震性較好，但現(xiàn)場工程量大、模板耗費多、工期長，在框架結(jié)構(gòu)中使用最廣泛裝配式框架：梁、柱、板均為預制，用于鋼結(jié)構(gòu)框架半現(xiàn)澆式框架：梁、柱為現(xiàn)澆，板為預制，成本低，但整體性和抗震性差，應(yīng)用較少裝配整體式框架：梁、柱為預制，梁柱節(jié)點處現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)按承重方式分類：全框架（純框架）：荷載全部由框架梁、柱承擔，墻體僅起圍護、隔斷作用，受力性能良好 內(nèi)框架（半框架）：荷載由內(nèi)部框架和外部墻體共同來承擔，整體性和抗震性差，易發(fā)生地 基不均勻沉降底層框架混合結(jié)構(gòu)：底層為框架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，上部為普通混合結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)上剛下柔，整體性和抗震性差框架柱網(wǎng)布置：柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足建筑功能的要

11、求：在民用建筑中，柱網(wǎng)布置應(yīng)與建筑隔墻布置相協(xié)調(diào)，常將柱子設(shè)在縱橫墻交錯處柱網(wǎng)布置應(yīng)盡量簡單、規(guī)則、整齊、間距適中、傳力明確、受力合理：框架結(jié)構(gòu)同時承受豎 向荷載和水平荷載，并且在框架平面內(nèi)承載能力較高柱網(wǎng)布置應(yīng)便于施工：設(shè)計時盡量減少構(gòu)件規(guī)格，盡量使梁、板布置也簡單、規(guī)則，施工方 便可加快施工進度、降低工程造價 震設(shè)防區(qū)框架結(jié)構(gòu)體型與布置的要求： 1房屋的平、立面宜用簡單體型2、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)盡可能使房屋的剛度中心與地震力合力作用線接近或重合3、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)盡可能使房屋各部分的剛度均勻，避免相差過分懸殊4、在地震烈度較高的抗震設(shè)防區(qū)，樓、電梯間不宜布置在結(jié)構(gòu)單元的兩端和拐角處5、應(yīng)

12、注意控制房屋的側(cè)向變形和層間相對變形6、各層樓板應(yīng)盡量設(shè)置在同一標高處或錯開很少，避免采用復式框架7、房屋高低層不宜用牛腿相連，宜用防震縫隔開8、 柱子凈高與截面長邊之比宜大于4框架結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力：在豎向荷載作用下，框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加沒有顯著的變化 在水平荷載作用下，框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加迅速加大 框架結(jié)構(gòu)的層數(shù)達到一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠遠超過豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 水平荷載對設(shè)計其主要控制作用時，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性受到較大的限制框架結(jié)構(gòu)的適用層數(shù)、高寬比與適用高度：框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，屬于柔性結(jié)構(gòu)，其抗側(cè)移剛度較小，房屋較高時其安全性和經(jīng)濟效益下降框架

13、結(jié)構(gòu)適用層數(shù)：615層，10層左右最為經(jīng)濟框架結(jié)構(gòu)常用高寬比：57場地類別為I、 H和川類，規(guī)則的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)最大適用高度：60m （烈度6度）， 55m （烈度7度），45m （烈度8度），25m （烈度9度） 場地類別W類或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的最大適用高度還應(yīng)適當降低 剪力墻結(jié)構(gòu)體系：剪力墻結(jié)構(gòu)較之框架結(jié)構(gòu)，采用剪力墻來提供很大的抗剪強度和側(cè)向剛度，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度在鋼結(jié)構(gòu)建筑中剪力墻就是以承受水平荷載為主要目的而設(shè)置的現(xiàn)澆鋼筋混凝土成片墻體, 也可采用鋼板剪力墻剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要包括以下三大類：框架-剪力墻（框剪）結(jié)構(gòu)，（全）剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)適用于10層以上的高層或超高

14、層房屋框架-剪力墻結(jié)構(gòu)：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，簡稱框剪結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)一定數(shù)量的橫向和縱向剪力 墻所構(gòu)成的雙重受力體系在整個體系中，框架仍占主體、以承擔豎向荷載為主，剪力墻承擔絕大部分的水平荷載，兩 者協(xié)同工作、揚長避短建筑結(jié)構(gòu)相當于基礎(chǔ)上的懸臂梁，剪力墻使得該懸臂梁在此位置形成深梁，加強了側(cè)向剛度框架-剪力墻結(jié)構(gòu)變形特點：在水平荷載作用下，框架的變形總體來說屬于剪切型，剪力墻的變形則屬于彎曲型樓面處剛度可視為無窮大，因此此處框架和剪力墻變形協(xié)調(diào)，框架-剪力墻的變形總體來說屬于彎剪型對于層間位移角，框架自上而下逐層增大、底層最大，而剪力墻相反、頂層最大，這樣，框 架-剪力墻結(jié)構(gòu)下部是

15、剪力墻制約框架變形，結(jié)構(gòu)上部是框架制約剪力墻變形，從而整體結(jié) 構(gòu)各層的層間位移角較為均勻，減少了地震作用下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞框架-剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點：在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻布置的數(shù)量一般不太多、受荷面積有限，故框架承擔大部分豎向荷載剪力墻抗側(cè)移剛度遠大于框架，故剪力墻承擔絕大部分水平荷載（一般在80%以上）框架樓層剪力分布較為均勻，最大值不發(fā)生在結(jié)構(gòu)底部，一般是在（0.30.6） H之間剪力墻頂端剪力為負值（與框架間產(chǎn)生內(nèi)部集中力），而在結(jié)構(gòu)下部的剪力很大框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)屬于半剛性結(jié)構(gòu)體系，適用于 1020層房屋，最高不宜超過 25層 較之框架結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻

16、結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)置在一定程度上影響了建筑平面的靈活布置， 適用于辦公樓、旅館、公寓、住宅等建筑以及一些工業(yè)廠房框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置可以較為靈活，可結(jié)合隔墻、山墻、電梯井、樓梯間等設(shè) 置，減少對建筑使用功能上的妨礙框架-筒體結(jié)構(gòu)：當框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻集中在一處并形成筒體時，稱為框架-筒體結(jié)構(gòu)框架-筒體結(jié)構(gòu)的筒體一般位于建筑物中央（也可見到位于一側(cè)的），其框架一般位于筒體四周框架-筒體結(jié)構(gòu)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和變形特點類似，但因為筒體的存在，其剛度、強度、抗扭性能都增強了，故可以建造高達3040層的建筑框架-筒體結(jié)構(gòu)的剪力墻設(shè)置很集中，建筑平面布置可較為靈活，適用于公共建筑、

17、辦公樓 和商業(yè)建筑等剪力墻結(jié)構(gòu)：房屋高度超過25層時，水平荷載的影響相當大，需要的剪力墻數(shù)量很大，需要采用全剪力 墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體性更強，抗側(cè)移剛度更大，側(cè)向變形更小，抗震性能更好，用鋼量較省，施工相對簡便快捷墻體較密，建筑平面布置和空間利用受到較大限制，且結(jié)構(gòu)自重大、剛度大、地震反應(yīng)大 適用于1040層的住宅、公寓和旅館等底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)：住宅、公寓或旅館等高層建筑中，往往底部13層作商店或停車場而需要大空間，可采用部分框支、部分落地的剪力墻結(jié)構(gòu)，即底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的底層采用部分框架，故其抗側(cè)移剛度有所削弱，易產(chǎn)生剛度突變而引起較大震害因為框支剪力墻剛度突變很大，在

18、抗震設(shè)防區(qū)不允許單獨使用，即不采用底層全部為框架的剪力墻結(jié)構(gòu)大底盤大空間剪力墻結(jié)構(gòu)：底部樓層的商業(yè)用房往往擴大其面積， 形成大面積裙房，裙房多采用框架結(jié)構(gòu)，這種大空間 裙房作為底盤、上部為一個或多個剪力墻塔樓的結(jié)構(gòu)， 稱為大底盤大空間剪力墻結(jié)構(gòu)， 是高 層商住樓的一種廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系筒體結(jié)構(gòu)：將房屋的剪力墻集中到房屋的外部或內(nèi)部組成一個豎向、懸臂的封閉箱體時，可以大大提高房屋的整體空間受力性能和抗側(cè)移能力，這種封閉的箱體稱為筒體外部筒體和內(nèi)部框架結(jié)合形成框筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒和外筒結(jié)合（兩者之間不再設(shè)柱）形成筒中筒結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)的剪力墻設(shè)置較為集中，建筑平面布置可較為靈活，適用于超高層公共建筑和商業(yè)建

19、筑注意框筒結(jié)構(gòu)與框架-筒體結(jié)構(gòu)的區(qū)別多筒結(jié)構(gòu)：多筒結(jié)構(gòu)主要分為兩類： 一類是將多個筒體合并在一起形成成束筒，一類是在筒體之間用剛度很大的水平構(gòu)件相互聯(lián)系而形成巨型框架成束筒的抗側(cè)剛度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑巨型框架不是由普通梁柱組成，而是由筒體作柱子，用高度很大（一層或幾層樓高）的水平構(gòu)件作梁，巨型框架梁可以隔若干層設(shè)置一根，巨型框架柱和巨型框架梁之間的小框架只承受豎向荷載成束筒和巨型框架結(jié)構(gòu)均可建造100層以上的超高層建筑剪力墻的形狀：剪力墻的形狀與建筑物的平面布置和對水平荷載的反應(yīng)有關(guān)，即從建筑分隔和受力角度來考慮剪力墻的形狀決定了其截面的抗彎慣性矩的大小剪力墻的基本形狀可分為開口

20、截面和封閉截面兩大類剪力墻結(jié)構(gòu)布置原則 ：房屋平、立面布置簡單對稱，利于布置剪力墻和整體剛度合理遠離房屋重心，降低房屋重心，可提高抗扭剛度抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度中心接近水平荷載合力作用線，減輕扭轉(zhuǎn)上下位置對齊，貫通全高，避免剛度突變增加剪力墻承擔的豎向荷載，使其受力合理全剪力墻體系：對于板式建筑，剪力墻布置宜均衡橫向剪力墻的間距不宜太密，一般不小于6 8m縱向剪力墻一般設(shè)為二道、二道半、三道或四道 建筑平面形狀任意時，受力復雜處應(yīng)加密剪力墻框-剪體系：布置數(shù)量兼顧結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟，太少則抗側(cè)力不足，太多浪費為保證樓板水平剛度，剪力墻間距不宜過大（W4B）宜設(shè)在靠近建筑物兩端處、樓電梯間和平面剛度變化處，若能縱橫相連可增大整體剛度抗震設(shè)防區(qū)縱、橫向均布置剪力墻橫向剪力墻宜布置在房屋近端而非盡端，若布置在盡端增加基礎(chǔ)難度（剪力墻嵌固較差），布置在中部不利于抗扭縱向剪力墻宜布置在中部，若布置在端部會使房屋變形受約束而產(chǎn)生溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力剪力墻的材料、厚度和配筋 ：采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，混凝土強度等級不應(yīng)低于C20有邊框（嵌于梁柱間），厚度墻體凈高/30且120mm;無邊框，三、四級抗震等級時厚度墻體凈高125且160mm , 一、二級抗震等級時厚度墻體凈高/20且200mm厚度200mm應(yīng)雙層配筋，厚度200mm