建筑结构 狭义的建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。建筑结构因所用的建筑材料不同,可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。
建筑结构
狭义的建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中,由若干构件,即组成结构的单元如梁、板、柱等,连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。建筑结构因所用的建筑材料不同,可分为混凝土结构、砌体结构、钢结构、轻型钢结构、木结构和组合结构等。
22楼
砌体结构
以砌体为主制作的结构称为砌体结构。它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构在我国应用很广泛,这是因为它可以就地取材,具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性,有较好的保温隔热性能。较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材,砌筑时不需模板及特殊的技术设备,可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大,砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较弱,因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很快。由于其组成的基本材料和连接方式,决定了它的脆性性质,从而使其遭受地震时破坏较重,抗震性能很差,因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。此外,砖砌体所用粘土砖用量很大,占用农田土地过多,因此把实心砖改成空心砖,特别发展高孔洞率、高强度、大块的空心砖以节约材料,以及利用工业废料,如粉煤灰、煤渣或者混凝土制成空心砖块代替红砖等都是今后砌体结构的方向。
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23楼
木结构
是单纯由木材或主要由木材承受荷载的结构。这种结构因为是由天然材料所组成,受着材料本身条件的限制,因而木结构多用在民用和中小型工业厂房的屋盖中。木屋盖结构包括木屋架、支撑系统、吊顶、挂瓦条及屋面板等。木材易于取材,加工方便,质轻且强。缺点是各向异性,有木节、裂纹等天然缺陷,易腐易蛀、易燃、易裂和翘曲。木屋架适用于跨度不超过15米,钢木屋架适用跨度不超过18米,室内空气相对湿度不超过70%,室内温度不超过50℃,吊车起重量不超过5↑t,悬挂吊车不超过1↑t的工业与民用建筑。钢木屋架采用钢下弦和钢拉杆,受力合理,安全可靠。木屋盖还可采用胶合梁作为承重构件,它是用胶将木板胶合而成,外形美观,受力合理,是一种有前途的结构。前苏联还研究使用过板肖梁、多种型式的空间结构如网状筒拱等。由于木材资源的限制及木材本身的缺点,近年来在大量房屋建筑中,木屋盖的应用较少,一般被钢筋混凝土结构及钢结构所代替。
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24楼
钢结构
以钢材为主制作的结构,是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好,故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和飞机库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材,大大提高其屈服点强度;此外要轧制新品种的型钢,例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。
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25楼
轻型钢结构
系指由圆钢或小角钢(L45×4或L56×36×4)组成的钢结构(不采用圆钢,有个别次要杆件采用小角钢的仍属普通钢结构)。轻型钢结构主要用于跨度L≤18m、吊车起重量Q≤5t的无高温、高湿和侵蚀环境的厂房以及一些采用轻型屋面材料(石棉瓦、瓦楞铁、压型板或其它轻质材料)的不重要的或临时建筑的屋盖结构中。柱子和吊车梁不宜采用轻型钢结构。
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26楼
薄壁型钢结构
是采用1.5~5毫米的薄钢板或带钢冷弯加工成各种截面的型钢所构成的结构,其待点为:1.用钢量一般较普通热轧钢结构节省25%左右,有时还可以做到比同等条件下的钢筋混凝土结构(如大型屋面板)的用钢量少。2.结构重量轻,运输安装方便,可降低结构及基础的造价。3.同截面面积相同的热轧型钢相比,薄壁型钢回转半径要大50%~60%,惯性矩和截面抵抗矩也大为加大,因而更能充分地利用材料的力学物理性能,增加了结构的刚度和稳定性。4.成型灵活性大,可根据不同需要设计出最佳的截面形状。薄壁型钢结构的缺点是其刚度和稳定性较差,防腐要求较严,维护费用较高。此种结构一般用于民用建筑和跨度不大、屋面荷载较小、设备较轻的工业厂房。除用做承重结构构件外,也可用于楼、屋面板、幕墙结构等。使用时构件均需彻底除锈和涂刷防腐性能良好的涂料。
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27楼
组合结构
同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构称组合结构。1.钢与混凝土组合结构:用型钢或钢板焊(或冷压)成钢截面,再在其四周或内部浇灌混凝土,使混凝土与型钢形成整体共同受力,通称钢与混凝土组合结构。国内外常用的组合结构有:(1)压型钢板与混凝土组合楼板;(2)钢与混凝土组合梁;(3)型钢混凝土结构(也叫劲性混凝土结构);(4)钢管混凝土结构;(5)外包钢混凝土结构等五大类。钢管混凝土结构在轴向压力下,混凝土受到周围钢管的约束,形成三向压力,抗压强度得到较大提高,故钢管混凝土被广泛地应用到高轴压力的构件中。外包钢结构在前苏联研究最早,应用最广泛,近年来我国主要在电厂建筑中推广使用了这种结构,取得不少工程经验和经济效益。现浇混凝土多层框架结构及楼板需满堂红脚手架和满铺模板,而采用组合结构柱、型钢混凝土梁和压型钢板与混凝土组合楼板等足以克服这些缺点,有较好的技术经济效益。由于组合结构有节约钢材、提高混凝土利用系数,降低造价,抗震性能好,施工方便等优点,在各国建设中得到迅速发展。我国对组合结构的研究与应用虽然起步较晚,但发展较快,目前有些已编入规范,有些已编成规程,对推动组合结构在我国的发展起到积极作用。2.组合砌体结构:是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件,适用于轴向力偏心距,超过0.7y(y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离),或e较大,无筋砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时的情况。
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28楼
薄壳结构
壳,是一种曲面构件,主要承受各种作用产生的中面内的力。薄壳结构为曲面的薄壁结构,按曲面生成的形式分筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,材料大多采用钢筋混凝土。壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合,形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑,但较为费工和费模板。1.筒壳(柱面薄壳):是单向有曲率的薄壳,由壳身、侧边缘构件和横隔组成。横隔间的距离为壳体的跨度l↓1,侧边构件间距离为壳体的波长l↓2。当l↓1/l↓2≥1时为长壳,l↓1/l↓22<1为短壳。2.圆顶薄壳:是正高斯曲率的旋转曲面壳,由壳面与支座环组成,壳面厚度做得很薄,一般为曲率半径的1/600,跨度可以很大。支座环对圆顶壳起箍的作用,并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。3.双曲扁壳(微弯平板):一抛物线沿另一正交的抛物线平移形成的曲面,其顶点处矢高f与底面短边边长之比不应超过1/5。双曲扁壳由壳身及周边四个横隔组成,横隔为带拉杆的拱或变高度的梁。适用于覆盖跨度为20~50米的方形或矩形平面(其长短边之比不宜超过2)的建
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29楼
4.双曲抛物面壳:一竖向抛物线(母线)沿另一凸向与之相反的抛物线(导线)平行移动所形成的曲面。此种曲面与水平面截交的曲线为双曲线,故称为双曲抛物面壳。工程中常见的各种扭壳也为其中一种类型,因其容易制作,稳定性好,容易适应建筑功能和造型需要,故应用较广泛。
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30楼
折板结构与幕结构
折板结构是由若干狭长的薄板以一定角度相交连成折线形的空间薄壁体系。跨度不宜超过30米,适宜于长条形平面的屋盖,两端应有通长的墙或圈梁作为折板的支点。常用有V形、梯形等型式。我国常用为预应力混凝土V形折板,具有制作简单、安装方便与节省材料等忧点,最大跨度可达24米。幕结构是双曲薄壳和折板结构的变体所形成的空间薄壁体系,由三角形或梯形薄板整体结合组成。适用于柱距为8~10米的建筑。其型式基本上可分为两种:1.幕结构支承在有柱帽的柱上,柱帽的尺寸为(0.1~0.2)L,柱帽之间有水平板(边梁)相接。2.幕结构支承在无柱帽的柱上,柱帽之间无水平板,只有集中肋形边梁相连。幕结构的矢高取(1/8~1/12)L。其有效矢高可较折板结构和柱形薄壳为小,且可以在两个方向上做成连续的。因此,在工业与民用建筑中采用幕结构屋盖或层间楼盖代替肋形楼盖结构,可以节省很多钢材和水泥。
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31楼
网格结构
由很多杆件从两个方向或几个方向按一定的规律布置,通过节点连接而成的一种网状空间杆系结构。外形呈平板状的叫平板网架,简称网架;外形呈曲面状的叫曲面网架,简称网壳。网格结构空间刚度大,整体性和稳定性好,有良好的抗震性能和较好的建筑造型效果,适用于各种支承条件和各种平面形状、大小跨度的工业和民用建筑。由于网格结构具有多向受力性能和内力重分布的持点,可用于地基条件较差而可能出现不均匀沉降的建筑。网格结构杆件和节点比较单一,便于制作,安装也较方便。此种结构主要采用钢材,结构自重轻。缺点是用钢量大;需采取防火及防腐措施;造价较高。
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