钢结构工程的承载与建筑结构体系的特点
发布时间:2024-01-13 23:25:58
根据建筑结构的基本概念,如何将四大结构材料构成的各种类型的受力构件适当地组合起来,用以抵抗各类荷载的作用,以期构成一个安全、经济、完整的建筑结构体系,这就是结构选型的问题。低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。
(一)砖混结构
砖混结构是使用得最早、最广泛的一种建筑结构型式。这种结构能做到就地取材,因地制宜,适合于一般民用建筑,如住宅、宿舍、办公楼、学校、商店、食堂、仓库等以及各种中小型工业建筑。
不同使用要求的混合结构,由于房间布局和大小的不同,它们在建筑平面和剖面上可能是多种多样的。但是,从结构的承重体系来看,大体分为三种:纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。
A.纵向承重体系
荷载的主要传递路线是:板一梁一纵墙一基础一地基。
纵向承重体系的特点:
(1)纵墙是主要承重墙,横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求,它的间距可以比较长。这种承重体系房间的空间较大,有利于使用上的灵活布置。
(2)由于纵墙确的荷载较大,因此赔上开门、开窗的划。和位置都要受到一定脱。
(3)这种承重体系,相对于横向承重体系,楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少。
纵向承重体纱适用于使用上要求有较大空间的房屋,或隔断墙位置可能变化的房间。如教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。
B.内框架承重体系
外墙和框架柱都是主要承重构件。其荷载的主要传递路线是:
其特点是:
(1)墙和往都是主要承重构件,由于取消了承重内墙由柱代替,在使用上可以有较大的空间,而不增加梁的跨度。
(2)在受力性能上有以下缺点:由于横墙较少,房屋的空间刚度较差;由于柱基础和墙基础的形式不一,沉降量不易一致,以及钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性不同,结构容易产生不均匀变形,使构件中产生较大的内应力。
(3)由于柱和墙的材料不同,施工方法不同,给施工工序的搭接带来一些麻烦。
内框架承重体系多用于教学楼、旅馆、商店、多层工业厂房等建筑。
在设计砖混结构时,必须根据生产使用要求、地质条件、抗震烈度、材料、施工等条件,本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则对几种可能布置的承重体系进行综合比较,最后确定选用哪种承重体系。
C.横向承重体系
荷载的主要传递路线是:板-横墙-基础-地基。
它的特点是:
(1)横墙是主要承重墙,纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。一般情况下,纵墙的承载能力是有余的,所以这种体系对纵墙上开门、开窗的限制较少。
(2)由于横墙间距很短(一肌在3~4.5m之间),每一开间有一道横墙,又有纵墙在纵向拉结,因此房屋的空间刚度很大,整体性很好。这中承重体系,对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降,比纵墙承重体系有利得多。
(3)这中承重体系,楼盖做法比较简单、施工比较方便,材料用量较少,但是墙体材料有量相对较多。
横向承重体系,由于横墙间距密,房间大小固定,适用于宿舍、住宅等居住性建筑。
(二)框架结构钢结构工程特点
钢筋混凝土框架结构在多层建筑和工业建筑中应用非常广泛。框架结构能形成较大的室内空间,房间分隔灵活,便于使用;工艺布置灵活性大,便于设备布置;该结构抗震性能优越,具有较好的结构延性等优点。
框架结构的体系是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成。由主梁、柱与基础构成平面框架,它是主要承重结构。各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,墙体不起承重作用。
建筑结构种类知识
A. 砖墙承重,叫做砖混结构
常用于7层以下的普通多层住宅
优点:造价低,施工简单快捷。
缺点:不适合复杂的建筑形式,层高、房间大小等构造要求严格,抗震能力稍弱。
B. 混凝土梁和混凝土墙承重,叫做剪力墙结构
常用于普通高层住宅,和房型非常复杂的多层洋房和别墅。
优点:承重结构为片状的混凝土墙体,房间不见柱子的棱角,比框架结构更适合用于住宅。混凝土墙体的抗震能力最强,房屋安全度很高。
缺点:混凝土用量多,自重大,总高度通常无法超过150m。混凝土墙体为高强度承重墙体,房间不能拆改。
C. 混凝土梁柱承重,叫做框架结构
常用于10层以下的多层公共建筑,比如办公楼,商场等。在非地震区也用于高层建筑。
优点:室内空间大,可以满足复杂的建筑形式,抗震能力稍强。房间隔墙可以随意拆改。
缺点:框架柱尺寸过大,不适合民用住宅。在地震区很难超过7层。
D. 钢柱、钢梁承重,叫做钢结构
常用于厂房、超高层民用建筑和地标建筑
优点:自重轻,施工快。可以修建到500多米甚至更高的高度。因为是柔性结构,地震破坏力对它影响较小。
缺点:钢材害怕腐蚀,建筑保养困难,而且保养费用昂贵。钢材最怕高温,火灾是钢结构房屋的天敌(世贸大厦就是飞机撞击产生的大火,将整栋建筑烧塌的)。
E. 框架结构掺加部分混凝土墙,叫做框架剪力墙结构
常用于高层的办公楼、商场和酒店。
优点:室内空间的使用以及房间隔墙的拆改,和框架结构一样灵活多变。抗震性能与纯剪力墙结构一样坚固。
缺点:混凝土用量多,自重大,总高度通常无法超过150m。
F. 框架剪力墙结构中的框架柱内用型钢钢材,或在柱子外侧包裹型钢钢材,叫做混合结构。
常用于超高层民用建筑和地标建筑
优点:混凝土结构掺加大型型钢钢材,可以有效减小混凝土柱子的尺寸,减少结构自重,并加强柱子的抗震和承重性能。可以比普通框架剪力墙结构修得更高,最高可以修建到300米甚至更高的高度。
缺点:因为综合了框架剪力墙结构和钢结构的优点,此类结构在150米~300米的建筑中广泛使用,缺点较少。
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