建筑结构选型

建筑物的造型可分为：1多层与高层建筑2单层大跨度建筑。 多层与高层建筑常用结构体系：1混合结构体系2框架结构体系3剪力墙结构体系。 单层大跨度建筑屋盖结构：1平面结构体系：门式钢架、薄腹梁结构、衔架结构、拱结构。2空间结构体系：壳体结构、网架结构、悬索结构。 混合结构优点：1主要承重结构墙体是用砖砌，易于就地取材2刚性较大3壳节省三大材料，有很好的经济指标。缺点：砖砌结构强度低，房屋层数受到限制2抗震性差3工程繁重施工速度慢。适用范围：五层以及五层以下的楼房。 混合结构墙体布置方案：1横强承重，特点：横强为主要承重墙，纵墙起维护隔断和维持墙体的整体作用。优点整体的刚度好。缺点：横墙间距房屋布置灵活性差。使用：宿舍等居住建筑。2纵墙承重特点：纵墙是主要承重墙，横墙只承受小部分荷载。优点：房屋空间较大，平面布置灵活，墙面积小。缺点：房屋刚度差。适用：教学楼、实验楼、办公楼、医院。3纵横墙承重特点：纵横墙同时承重房屋刚度提高。4内框架承重特点：房屋的空间刚度差、适用上可取得较大的空间。适用教学楼、医院、商店、旅馆。 墙体构造要求：1须注意横墙间距的大小2纵墙易尽可能贯通3墙体要适当假设壁柱4墙体要适当设置伸缩缝5墙体要适当设置沉降缝。补充：1衡墙间距小于1.5倍建筑物宽度可增强墙体的抗裂性2墙厚度小于24厘米大梁跨度大于6米时梁支撑处的墙体应加整柱，承受吊车荷载的墙体或者承受风荷载为主的墙体应就加壁柱。3一般现浇式楼盖有保温伸缩缝间距为50米，没有为30米，宽度为2——5厘米。 装配式楼盖的选型：铺板式楼盖为最常用形式，常用预知铺板的截面形式有：实心平板、空心板、槽型板、檩条。一般房屋采用空心板走道采用平心板或者槽型板。现浇式楼盖一般由板、次梁和主梁组成。单向板肋梁楼盖荷载传递路线：板-次梁-主梁-柱-或者墙-基础-地基。双向板传递路线：板-梁-柱-基础-地基。板厚单项板：单跨简支是h≥L/30 而且天面板h≥6厘米。 多跨连续时h≥L/40，而且楼面板h≥7厘米双向板：单跨简支是h≥L/40 而且h≥8厘米 多跨连续时h≥L/50 悬臂板：h大于等于l/12。 框架结构及其类型：框架是由梁和柱刚性连接的骨架结构。 特点在于“刚接点”优点：强度高、自重轻、整体性和抗震性好。适用范围：合理层数是6~15层，最经济的是10层左右。而框架结构的一般高度比约为5~7。框架类型：△1按框架构件组成划分：○1梁板式结构○2无梁式结构△1按框架的施工方法分：○1现浇整体式○2装配式○3半现浇框架○4装配整体式△1按承重结构划分：○1全框架○2内框架△1按框架的构件分：○1短柱单梁式○2长柱单梁式○3组合单元式。 框架的布置：○1主要承重框架横向布置 优点：结构合理，且建筑上有利于立面处理和室内采光 应用：一般工业与民用房屋多采用此结构布置○2主要承重结构纵向布置 优点：有利于楼层净高效利用，房间的合理划分○3主要承重结构纵横向布置 框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐，柱网尺寸应符合经济原则和尽量符合模数 △1多层厂房的柱网尺寸 柱距：一般采用6m 跨度：按柱网形式而分○1内廊式柱网——常用跨度为6.0+2.4+6.0（m）或6.9+3.0+6.9（m）○2等跨式柱网——常用跨度为6m，7.5 m,9 m,12 m四种（从经济考虑不宜超过9 m，一般常用为6 m）△1多层民用房屋的柱网尺寸柱距：3.3m~6m 跨度6~12m（从经济考虑不宜超过9m） 6、构件截面尺寸： 框架横梁截面 梁高h=(/8~1/12)梁跨 梁宽b=（1/2~1/3）h 框架柱截面的款与高约等于（1/15~1/20）层高 抗震设防区框架体系房屋提醒和结构布置的要求：○1房屋的平立面宜用简单的体型○2抗侧力结构的布置应尽可能的刚度中心与地震力的合力作用线接近或重合○3抗侧力结构的布置应使房屋中的各部分的刚度均匀，不应过分悬殊○4在烈度较高的抗震设防区、楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角部位○5应注意控制房屋的侧向变位和层间的相对变位，并对填充墙采取适当的加强措施○6各层楼板应尽量设置在同一标高上，尽可能不采用复式框架○7房屋高低层不宜用牛腿连接，宜用防震缝分开○8柱子的净高与截面长边的比值宜大于 无梁楼盖与有梁楼盖的主要不同点在于：刚劲混凝土板直接支撑在柱上而完全没有主梁或次梁。板的厚度则较有梁楼盖的厚。柱的上端与板整体连接处尺寸加大，形成“柱帽”，用以作为板的支座。 剪力墙：又称抗风墙或抗震墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体，他可以为墙体提供很大的抗剪强度和刚度，防止墙体剪切剖坏。深梁：一般指梁的高跨比l/h≤2的简支梁和l/h≤2.5的连续梁。且适用于本身直接承受竖向荷载为主的深梁。剪力墙结构体系的类型：（1）框架-剪力墙结构：特点：以框架体系为主，以剪力墙为辅属半刚性结构体系适用于25层以下的房屋。最高不宜超过30层。（2）剪力墙结构：特点：刚度及强度较高，有一定延性，结构传力直接均匀。整体性好，抗塌力强。适用于住宅及高层旅馆的标准层，用于40层以下较合适。（3）框支剪力墙：特点：抗侧力刚度有所削弱。刚度位于前两者之间。适用于旅馆住宅等的高层底层。(4)筒式结构：特点：空间结构体系刚度极大，抗扭性强。适用于各种高层公共建筑和商业建筑。剪力墙形状：开口：I型、L型、Z型、T型剪力墙布置原则：（1）房屋平立面体型简单匀称（2）尽可能多的离开房屋重心。（3）尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合力作用线连接或重合（4）剪力墙的刚度沿房屋高度不宜有突变（5）尽可能采取措施增加剪力墙承担的竖向荷载全歼体系的剪力墙布置：①横向剪力墙的间距从经济考虑不宜太密一般可以下雨等于六到八米②纵向剪力墙一般设二道三道四道③房屋平面形状任意时受力复杂处剪力墙加密。框剪体系剪力墙布置：数量适当，间距不宜过大L≤4B 剪力墙厚度：（1）有边框时剪力墙厚度≥三十分之一墙体净高且≥120mm（2）无边框时，剪力墙厚度≥二十五分之一，且≥140mm9剪力墙配筋：①厚度≤200mm可单层配筋②≥200mm两层配筋③山墙及相邻第一道内横墙，楼梯间或电梯间墙及内纵墙等都双层配筋。装配式轻钢楼板建筑体系类型及特点：（1）板式体系：构件类型少，制作规格统一方便（2）框架体系：受力明确，平面分割灵活。适用面广。（3）盒子体系：既围合空间有承受荷载。适用于住宅办公，但平台布置教局限。装配式轻钢建筑体系优越性及施工特点：（1）质量轻 工期短 效率高（2）创造不再依赖工程规模的市场条件（3）为建筑提供多样化（4）便于开展合理化，改善现场施工条件（5）有利于提高建筑质量（6）为技术输出和部件输出开辟国际市场提供有利条件。施工特点：2）部件精确度要求高，专业施工人员必须熟练。3)专用工具的更新。4）各专业工种交叉作业必须配合好。 各种结构的适用范围：⑴砖混结构-5层以下⑵框架结构-15层以下（10层最经济）⑶框剪结构-30层以下（11~25层最适宜）⑷剪力墙结构-40层以下（16~40最适宜）⑸框筒结构-30层以下⑹筒中筒结构-30层以上超高层 保证楼面结构整体性的构造措施：1）板间灌缝 增强板缝的抗剪能力。2）板缝加筋 加强板间硂的抗震能力，使预制板具有连续性。3）板面做现浇层，增强结构刚度。 变形缝：1伸缩缝：为避免温度应力和混凝土收缩应力使房屋构件产生裂缝而设置。2沉降缝：为避免地基不均匀沉降时在房屋构件中产生裂缝而设置。3防震缝：为避免由附加应力和变形缝引起地震灾害而设置。 可控制侧移的房屋形式：1外柱倾斜的房屋形式；2）上窄下宽；3）圆形或椭圆形；4）三角形;5)新月形。 多层与高层地下室的设置要求：（1）使用要求；（2）出自结构的考虑和需要。 多层与高层的基础类型:1）单独基础、条形基础和十字交叉基础；2）片筏基础和箱型基础；3）桩基。 转换层：用于改变下方楼层柱子的排列，或者过度上下层剪力墙不同位置的楼层。结构及其大梁的基本特点：1）“鸡腿柱”的建筑物在荷载作用下，大梁与支撑柱连接处应力高度集中复杂，容易引起震害，在抗震方面应做专门的构造处理。2）竖向荷载成了控制大梁设计的主要因素，在承受同样的层数的条件下，对各层上杆件最大内力的变化基本上随着层数的增加而线性地或非线性的减少。3）转换层大梁跨度大，大梁的垂直绕度成为严格控制的目标。4）为保证转换层有足够的强度和刚度，使转换层变高而大梁截面尺寸大，影响该层实用空间，自重大，耗材多，早间昂贵。5）连续施工的劳动强度大，有的过程施工复杂，有一定难度等。 转换层结构在多层高层建筑中的设置原则：1底层要求大空间2任意层上要求敞开空间或改变柱子的情况3围绕巨大芯筒在底层四周自由敞开。 高层建筑的防火：方式：（1）被动防火措施：a 在火灾中保持建筑结构稳定的措施 b 在水平和垂直两个方面把建筑物划分可控制火灾的若干分区 c 布置疏散通道主动防火（2）这栋防火措施：a 火警装置，烟火探测器 b 自动灭火设计，入喷水器。防火措施的范围：1，人身保护 2，财产保护 3，防火有效时间 防火程度与范围的标准门式刚架从结构上分类：无绞刚架，两绞刚架，三绞刚架。门式刚架的纵向柱距一般为6米，横向一般取3米的整数倍。 薄腹梁：用于屋盖上的梁结构，因跨度较大，为减轻自重，截面常用“工”字形或“T”形，因梁腹部显得薄从而得名薄腹梁。可分为单坡式和双坡式。优点：制作、构造、吊装都较简单，侧向刚度大。缺点：自重较大，故适用跨度为6~18米。尺寸：1梁端部高度：一般不小于60cm。2双坡式屋面坡度：1/8~1/12。3梁截面高度：单坡梁高h=（1/18~1/12）L 普通钢筋混凝土时，双坡梁中间高 h=（1/14~1/6）L 预应力是1梁腹厚度：一般6~10cm2上翼缘宽度：取决于屋面板的支承稳定考虑，通常采用25~40cm。3下翼缘宽度：取决于钢筋布置的需要，通常采用20~30cm 桁架结构：优点：1）扩大了梁式结构的适用跨度2）桁架可以用各种材料制造3）桁架体型可以多样化4）施工方便。特点：1）屋架节间大均匀，杆件内力不致突变太大2）屋架的腹杆长度与杆件内力的变化相一致，两者协调而不矛盾3）节点采用齿连接。跨度范围：9~21m，最经济的跨度为：9~15m，包括：6~9m 四节间 9~12m六节间12~15m八节间。典型形式是劳克式屋架。钢筋混凝土屋架时为了节点构造简单，要求每个节点上相交的杆件数目不多于5跟，而且腹杆与弦杆的交角不小于30度。框架选型的一般原则：○1建筑跨度在36m以上时，宜选用钢屋架，但在有侵蚀介质中不宜采用钢结构○2为节约钢材，跨度在36m以下时，宜选用预应力钢筋混凝土屋架。跨度在18~24m之间，又无预应力条件时，亦可选用普通钢筋混凝土屋架。○3建筑跨度在18m以下时，可选用钢筋混凝土组合屋架○4房屋内部所在读取相对湿度大于75%，通风不良着，或者具有侵蚀性质介质的建筑。则不宜选用木屋架和钢屋架。屋架种类：木屋架 下撑式五角星屋架 三角工组合屋架 多旗杆拱形屋架 无斜腹屋架 梯形刚屋架。 拱结构：类型：1）按力学结构分三铰拱、两铰拱和无铰拱三种2）从建筑外形分半圆拱和抛物线拱。受拱水平推力的结构处理方法：1）利用地基基础直接承受水平推力2）利用侧面框架结构承受水平推力3）利用拉杆承受水平推力。 薄壳结构：优点：材料省、很经济、自重小、曲板的曲面多样化；缺点：体型复杂、施工不便、隔热效果差、音响效果不好。形抵抗结构：将材料造成一定的形式从而获得强度去承受荷载的结构。薄壳结构的形式：球面壳、圆柱壳、双曲扁壳、折结构、幕结构。薄壳结构圆屋顶的分类：平滑圆顶、肋形圆顶和多面圆顶。圆柱形薄壳：1）工程中按L1/L2 (跨度和波长)的比值分为长薄壳和短薄壳2）由壳板、边梁、横隔构件组成3）L1/L2大于等于1长薄壳，一般1.5~2.5最大可达3~4跨度L最大可达30m壳板厚度一般3~8cm；L1/L2小于1 短薄壳，通常小于等于0.5短壳由的壳板、边梁-横隔件组成4）边梁，宜采用矩形截面，高度一般为1/15~1/10L宽为高的1/5~2/515扁壳由壳板和四周的边缘构件组成 折板结构：类型：无边梁—预制V形板，有边梁—筒壳式折板结构。优点：跨度大（30~60m），刚度大稳定性好，结构安全度大，经济美观1 网架结构：按外形分类：曲面网架和平面网架。平行网架结构形式：两向正交正放网架、两向正交斜放网架、三向交错网架、椎体网架。平板网架的主要尺寸：1）网格尺寸不宜超过3*3m轻型屋面时一般为3~6m之间。板网架的受力特点：空间工作。 悬索结构：特点：1）主要承重构件是索，只受轴向拉力。2）整个索网结构自重小，强度大，能跨越很大跨度。3）应注意对支座水平反力的处理，采用合理的支座型式。4）边缘结构是悬索结构的主要组成部分，是决定悬索结构型式的重要依据。悬索构组成：索网，边缘结构，支承结构。型式：单曲面型-----单向悬索结构 双曲面型-----上凸下凹的车轮形悬索结构两组弯曲方向不同的马鞍形悬索结构。悬索结构的优点：（1）受力合理，节约材料。（2）能跨越很大的跨度，而不需要中间支承，从而形成很大的建筑空间。（3）施工方便，速度较快。（4）可以创造具有良好物理性能的建筑物。悬索屋盖结构特点：一、轻；二、软。 薄膜结构：薄膜作用的两个主要特征：（1）薄膜应力 包括拉应力和剪应力，总是产生在薄膜面内（2）薄膜作用实质上决定于薄膜形状的几何特性，即决定于曲率和扭转。 充气建筑结构分类：1压式：气被式 和气肋式2承式：透视形，几何形状和用绳索网状物增强。气承式充气结构所用材料可分为两类1作一般气承式壳体用的材料。2专用于制作需长期使用的独特气承式建筑物的材料。