砖石结构
概念
由砖、石或块砌体建造的结构,也称为砌体。由于砌体的抗压强度较高,但抗拉强度很低,所以砌体结构构件主要承受轴向压力或较小的偏心压力,很少承受拉力或弯曲。一般民用和工业建筑的墙、柱、柱基础均可采用砌体结构。在使用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑物中,常常使用砖墙作为围护结构,例如框架结构的填充墙。
优点和缺点
砌体施工的主要优点是:
①就地取材方便。砖块主要由粘土烧制而成;石材的原料是天然石材;建筑材料可以由工业废料——矿渣制成,来源方便且价格低廉。
②砖、石或块砌体具有良好的耐火性和耐久性。
③砌筑施工无需模板或专用施工设备。在寒冷地区,冬季砌体施工可采用冷冻法,无需特殊保温措施。
④砖墙和砌块墙具有隔热、保温的作用,是较好的承重结构,也是较好的围护结构。
砖石结构的缺点是:
①与钢材、混凝土相比,砌体的强度较低,因此构件的截面尺寸较大,用料量较大,重量较高。
②砌体施工基本采用手工,施工劳动量大。
③砌体的抗拉、抗剪强度很低,因此抗震能力较差,其使用受到一定的限制;砖石的抗压强度不能充分发挥。
④粘土砖需要用粘土制作,占用一些地区过多的耕地,影响农业生产。
适用领域
砌体承重广泛应用于住宅、办公楼等民用建筑。建造的房屋层数有所增加。 5至6层的房屋多采用承重砖混合结构。很多城市都建了7到8层。 20世纪70年代,重庆兴建了12层砖房。承重住宅;一些产石区,用毛石砌成的承重墙房屋高达6层;在工业厂房中,通常采用砖石砌筑墙体;中、小型工厂和多层轻工业厂房,以及影剧院、食堂、仓库等建筑物的承重结构;砌体结构房屋可以在地震设防地区建造——合理设计,保证施工质量,采取结构措施。震害调查研究表明,在地震烈度六度以下的地区,一般砌体结构房屋可以经受住地震的考验;按抗震设计要求改进加工后,可在七度、八度设防区建造砌体结构。的房屋。
加筋砌块建筑具有良好的抗震性能,已在地震地区得到应用和发展。美国是钢筋砌块应用最广泛的国家。 1933年地震后,推出钢筋混凝土砌块(钢筋砌体)结构体系,建造了大量多层、高层钢筋砌体建筑。这些建筑物大多数都经受住了强烈的地震。例如:26 6-13层美国退伍军人医院建于1952年; 1966年在圣地亚哥建成的8层海纳尔酒店(位于第9区)和洛杉矶的19层公寓; 1990年5月,在拉斯维加斯(第七区)建造了四栋28层的钢筋街区酒店。全国各地已采用钢筋砌块建造了许多高层砌体建筑:1983年和1986年,南宁市用钢筋砌块建造了10层住宅楼和11层办公楼试点房屋。使用MU20高强度砌块需要两次人工上料和振动,无法批量生产; 1988年,本溪用煤矸石混凝土砌块加固修建了一批10层住宅楼; 1997年,东北设计院根据哈尔滨建筑大学、辽宁省建筑科学研究院等单位的研究成果,在辽宁盘锦市设计建造了15层加筋砌块剪力墙点住宅楼; 1998年,上海房屋总公司在上海建造了一栋18层钢筋砌块剪力墙点式住宅楼。这是我国最高的18层街区高层建筑,建在抗震7度的地区。 2000年,在抚顺建成6.6米大开间12层钢筋砌块剪力墙板住宅楼; 2001年 2001年,哈尔滨阿吉科技园建成12层钢筋街区,随后又建成18层高层街区。
钢筋砌体已成为一种与钢筋混凝土结构具有相似性能和应用范围的结构体系。
砖混结构
介绍
砖混结构是指竖向承重墙、柱等采用砖或砌块建造,水平承重梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构的建筑。换句话说,砖混结构是一种小部分钢筋混凝土、大部分砖墙的承重结构。砖混结构是混合结构的一种。它是由承受荷载的砖墙和钢筋混凝土梁、柱、板等构件组成的混合结构体系。适用于开间进深较小、房间面积较小、多层或低层建筑。承重墙不能修改,而框架结构可以修改大部分墙体。
特征
框架结构房屋的承重结构是梁、板、柱,而砖混房屋的承重结构是楼板和墙体。
就坚固性而言,从理论上讲,框架结构所能达到的坚固性要大于砖混结构。因此,设计砖混结构的建筑时,建筑高度不能超过6层,而框架结构可达数十层。但在实际建设过程中,国家规定了建筑物必须达到的抗震等级。无论是砖混还是框架,都要达到这个水平。即使开发商采用框架结构建造房屋,他们也不会为了提高建筑物的坚固性而建造房屋。增加投资,只要满足抗震级别即可。
从隔音效果来看,砖混房屋的隔音效果适中。框架结构的隔音效果取决于隔墙材料的选择。一些先进的隔断材料比砖混房屋的隔音效果更好,而普通的隔断材料如水泥、空心板等隔音效果则很差。
如果要改造室内空间,框架结构改造相对简单,因为大多数墙体不承重。直接把墙敲掉就可以了然而,很多砖混结构的墙体都是承重结构,不允许拆除。你只能在几面非承重墙上做。区分承重墙和非承重墙的一个简单方法就是看原始结构图。通常厚度为240mm的墙体为承重墙体,厚度为120mm以下的墙体为非承重墙体。但有时为了与梁或承重墙齐平,非承重墙也会有240mm的厚度。
结构
砖混结构房屋的墙体布置如下:
1、水平墙是承重墙。用与山墙平行的横向墙支撑地板。常用于户型规整的住宅、宿舍、宾馆、办公楼等小开间建筑。水平墙作为隔墙和承重墙,间距为3~4m。
2、纵向墙为承重墙。檐墙和与檐墙平行的纵墙用于支撑地板。开间可灵活布置,但建筑刚度较差,立面上无法开启大面积门窗。
3、纵横墙混合承重。有些使用横向墙,有些使用纵向墙来支撑地板。多用于平面复杂、内部空间划分多样的建筑。
4、砖墙与内框架混合承重。内部采用梁、柱代替墙体承受荷载,外侧挡土墙也起到承重作用。这种布置允许更大的内部空间和灵活的平面图,但建筑刚性不够。常用于大型大厅。
5、底层为钢筋混凝土框架,上部为砖墙承重结构。多用于底层有商店的建筑或底层沿街有较大公共活动空间,上面有住宅、办公室或宿舍的建筑。
设计要求
设计以承重砖墙为主体的砖混结构建筑时,应注意:门窗洞口不宜过大,排列有序;内横墙之间的距离不宜过大;砖墙形状应规则,易于灵活布置。构件的选择和布置应考虑结构的强度和稳定性等要求,以及耐久性、防火性和其他结构要求,如隔热、防潮、表面装饰和门窗洞口等。外墙,以及特殊的功能要求。地震区建造的房屋必须按照防震规定采取防震措施,如加固钢筋、设置结构柱、圈梁等。砖混结构建筑从质感上可以营造出古朴、亲切、田园风格。 、色彩、线条图案、尺度等。设计时还可以统一考虑附属建筑的布局和园林环境,以达到和谐的艺术效果。
框架结构
概念
框架结构是指由梁、柱通过刚性连接或铰接连接构成承重系统的结构,即由梁、柱组成的框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构房屋的墙体不承重,只起到围护和分隔的作用。一般采用预制加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料建造。或组装。
特征
框架建筑的主要优点是:空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震和节省材料;优点是能够灵活匹配建筑布局,有利于布置需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型,便于采用装配式集成结构,缩短工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性和刚度较好,如果设计处理得好,可以取得良好的抗震效果,并可将梁或梁柱浇制成各种所需的横梁。截面形状。
框架结构体系的缺点是:框架节点应力集中显着;框架结构的侧向刚度较小,是一种柔性结构框架。强震作用下,结构水平位移较大,极易造成严重的非结构破坏;钢材混凝土、水泥用量大,构件总数多,吊装次数多,接缝工作量大,工序多,浪费人力。施工受季节、环境影响较大;不适合建造高层建筑。框架由梁和柱组成。结构结构的承载力和刚度较低,特别是水平方向(即使可以考虑现浇楼板与梁共同作用来提高楼板的水平刚度,但仍然有限)。其受力特性与竖向相似。悬臂剪力梁整体水平位移顶部较大,底部较小。但相对于各楼层而言钢结构结构形式,楼层间的变形是上小下大。如何提高车架的横向刚度并控制结构的横向移动是设计中的重要因素。对于钢筋混凝土框架来说,当高度较大、层数相当多时,不仅结构底部柱的轴力很大,而且梁、柱的弯矩和整体侧向位移也很大。造成的水平荷载也显着增大,导致截面尺寸和配筋增加,可能给建筑布局和空间处理带来困难,影响建筑空间的合理利用。它在材料消耗和成本方面也往往不合理,因此一般适合建造不超过15层的房屋。 。
优势
框架结构的最大优点是建筑空间布局灵活,随意性相对灵活。由于框架结构的主要受力构件是柱、梁,墙体全部采用轻质材料填充,因此建筑空间布局灵活。框架结构在建筑高度方面需要更高。没有砖混的要高得多。同样,不同的地震烈度也有不同的高度。从高度上可以看出,框架在抗震方面比砖混结构坚固得多,而且层高不受限制。
悬挂结构
定义
由柔性拉索及其边缘构件形成的承重结构。绳索的材质可以是钢丝束、钢丝绳、钢铰钢丝、链条、圆钢等具有良好抗拉性能的钢丝。
平面悬挂结构
主要在一个平面内受力的平面结构,多用于悬索桥和架空管道。按结构形式分为:①单层悬挂结构。它可以用作柔性吊桥或屋顶。结构刚度小,在变载荷作用下变形大。适合在电缆上铺设重型屋顶。 ②加强型单层悬挂结构。加强桁架(或加强梁)从缆索下方的几个吊杆上悬挂下来,以增强结构的刚度。 ③双层悬浮结构。上索与下索的曲率相反,其间的张拉斜腹杆施加预应力,使其具有良好的刚度。
空间悬浮结构
处于空间受力状态的结构,多用于大跨度屋盖结构。按结构形式分为:
①圆形单层悬挂结构。对于圆形平面的屋顶,电缆呈放射状排列,整个屋顶形成凹形旋转面。每根缆索的外端固定在周围的钢筋混凝土环梁上,内端固定在靠近圆心的拉环上。当圆心允许有立柱时,可形成伞形悬挂结构(图1b)。 ②圆形双层悬挂结构(图1c)。其外观与上述结构类似,只是具有两层拉索,这样可以有不同布置的预应力拉杆,以增强刚度。中国北京工人体育场直径94米的比赛大厅屋顶就采用了这种结构形式(图2)。靠近圆心的拉环不仅承受周向拉力,还承受垂直方向的压力。 ③双向正交索网结构。它由两组相互正交的电缆组成。凹组为承重索,凸组为稳定索。两组电缆形成负高斯曲率的表面。当对一组拉索施加预应力时,另一组拉索也同时获得预应力效果。通过施加预应力,使两组索在屋面荷载作用下始终保持紧密接触,并获得良好的刚度。这种索网可用于椭圆形平面、矩形平面、菱形平面(图3)或其他平面的屋顶。意大利米兰体育场的屋顶采用圆形马鞍形索网结构,直径140米。它是目前世界上最大的索网结构。中国浙江省人民体育场屋顶采用80×60米椭圆形马鞍形索网,索端固定在空间曲梁上。为了减少曲梁的弯矩,索网下方还设置了一层水平索。
除上述悬索结构外,工程中也常用斜拉结构,如斜拉桥、斜拉屋顶等。这种斜拉索主要用于减小小型屋面或桥面结构构件的跨度,以满足整个结构的大跨度要求,达到节省材料的目的。
随着卷取薄钢板的发展,近年来,一些国家已采用悬挂板带结构。例如,联邦德国法兰克福机场的机库屋顶平面尺寸为270×100米,分为两跨。每跨由10条长13米、宽7.5米的条带组成,条带之间有3米宽的条带。由日光带分隔。
除上述各种悬挂钢索外,还有一种采用钢索悬挂混凝土屋顶的结构。这种结构称为悬挂结构。其特点是:充分利用钢索的拉伸特性,减少钢筋混凝土屋面所受的弯曲力。如下图所示的日本代代木体育馆,采用以高压缆索为主体的悬吊屋顶结构,营造出一个大的内部空间,具有张力感和动感。
在各种形式的悬索结构中,拉索边缘构件和地锚的合理性和可靠性具有极其重要的意义,在一定程度上决定着结构的技术经济指标和安全性。
拱形结构
介绍
拱形结构是一个主要承受轴向压力并由两端推力平衡的弧形或多边形构件。
拱结构由拱圈及其支架组成。支架可制成能承受垂直力、水平推力和弯矩的桥墩;也可用墙、柱或基础承受垂直力,用拉杆承受水平推力。拱圈主要承受轴压,弯矩和剪力均小于同跨梁。这可以节省材料、提高刚度并跨越更大的空间。可作为礼堂、展览馆、体育馆、火车站、飞机机库等大跨度屋面承重结构;有利于使用抗压强度高、抗拉强度低的廉价建筑材料,如砖、石、混凝土等。拱门可用于屋顶、吊车梁、门楣、挡土墙、散料仓库等一般承重结构,也可用于地下建筑、桥梁、水坝、码头等的承重结构。
优点和缺点
在外荷载作用下,拱主要产生压力,使构件不发生弯曲变形。如果采用抗压性能较好的材料(如砖石或钢筋混凝土)来制作拱门,则可以充分利用材料的性能。但拱形结构支撑(拱脚)会产生水平推力。当跨度大时,这个推力也会很大。对付这个推力还是一件麻烦又费力的事情。由于拱结构的这一缺点,在实际工程应用中桁架仍比拱更常用。
膜结构
定义
膜结构(Membrane)是20世纪中叶发展起来的一种新型建筑结构。它是由多种高强度膜材(PVC或聚四氟乙烯)和加强构件(钢架、钢柱或钢索)按一定方式复合而成,使内部产生一定预拉应力的空间结构。形成一定的空间形状作为覆盖结构,并能承受一定的外荷载。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构膜结构依靠室内不断充气,使室内外产生一定的压差(一般在10毫米到30毫米水柱之间)。室内外区域的压力差使屋顶膜织物受到一定的向上浮力,从而实现更大的跨度。张拉膜结构由柱和钢架支撑或由钢索张拉,其造型非常美观、灵活。
材料
膜结构所用的膜材料由基布和涂层组成。底布主要由聚酯纤维和玻璃纤维材料制成;涂层材料主要为聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用的膜材料有聚酯纤维涂层聚氯乙烯(PVC)和玻璃纤维涂层聚四氟乙烯(特氟龙)。 PVC材料的主要特点是强度低、弹性高、易老化、蠕变大、自洁性能差。但其价格便宜、易于加工生产、色彩丰富、抗折性能好。为了提高其性能,可在其表面涂覆一层聚四氟乙烯涂层,以提高其抗老化和自洁能力。其使用寿命可达15年左右。特氟龙材料强度高、弹性模量大、自洁、耐用、防火。但价格较贵,折叠困难,切割和制作精度要求高钢结构结构形式,使用寿命长达30年以上。它适用于永久性建筑。
特征
重量轻、强度高、阻燃、自洁性好、不受紫外线影响、抗疲劳、抗扭曲、耐老化、使用寿命长。透光率高,吸热少。正是因为这种永恒的膜材料的发明,膜结构建筑才成为现代的永久性建筑。
优越性能:自清洁、透光节能、经济性、艺术性、防火抗震、造型多样;此外,它还具有应用领域广、覆盖空间大、施工周期短等优点。
适用领域
文化设施——展览中心、剧院、会议厅、博物馆、植物园、水族馆等体育设施——体育场、体育馆、健身中心、游泳池、网球馆、篮球馆等商业设施——商场、商场、酒店、餐馆、店面(悬挑)、商业街等交通设施——机场、火车站、汽车站、收费站、码头、加油站、立交桥走廊等工业设施——工厂、仓库、科研中心、加工中心、温室、物流中心等景观设施——建筑入口、标志性小品、步行街、停车场等。索膜结构起源于古代人类使用的帐篷。 20世纪70年代后,随着高强度、防水、透光、表面光滑、易清洁、抗老化的建筑膜材的出现,加上当代电子、机械、化工技术的飞速发展,索膜建筑结构已广泛应用于滨海旅游、展览、艺术、体育等大空间的公共建筑中。英国泰晤士河上的千年穹顶是膜结构体系的标志性建筑,吸引了全世界的目光。注意力。索膜结构具有易建、易拆、易搬迁、易更新、充分利用阳光和空气、与自然环境融为一体的优点。是21世纪绿色建筑体系的宠儿。目前,索膜结构无论是在工程界还是在科学研究领域都在全球范围内蓬勃发展。近年来,我国建筑市场对索膜施工技术的需求明显大幅增长。国外各大著名索膜技术公司纷纷登陆我国,拉动了我国索膜建筑行业的发展。随着现代科学技术的进一步发展,人类面临着保护自然环境的使命。因此,天然材料和传统古建筑材料将被轻薄、保温性能好的高强轻质材料所取代。索膜建筑技术将在这场变革中发挥重要作用,其在建筑领域的广泛应用是可以预见的,前景广阔。
特征
膜结构作为建筑系统的特点主要取决于其独特的形状和膜材料本身的性能。正因为如此,膜结构可以用来创建传统建筑系统无法实现的设计解决方案。
1、重量轻:张拉结构之所以重量轻,是因为它依靠预应力形式而不是材料来维持结构的稳定性。因此,其自重比传统建筑结构小得多,但稳定性好。建筑师可以利用其轻质、大跨度的特点来设计和组织结构细节,将其轻质、稳定的结构特性有机地统一起来。
2、透光率:透光率是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光率可以为建筑提供所需的照明,这对于建筑节能非常重要。对于一些需要大量光线、高亮度的商业建筑来说尤其重要。通过自然采光和人工采光的综合利用,膜材料的透光性可以为建筑设计提供更大的审美创造空间。到了晚上,透光率使膜结构变成了光的雕塑。
膜的透光率由其基体纤维、涂层和颜色决定。标准膜材料的光谱透过率在10%到20%之间。有些膜材料的光谱透过率可以达到40%,而有些膜材料是不透明的。膜材料的透光率和光色的选择可以通过涂层的颜色或表层的颜色来调节。
通过薄膜材料与透光绝缘材料的适当组合,可以使含有绝缘层的多层薄膜具有透光性。尽管光谱透射率只有百分之几,但膜屋顶在人眼看来仍然闪亮且半透明,使其具有轻质屋顶的外观。
3、柔韧性:张拉膜结构不是刚性的,在风荷载或雪荷载作用下会发生变形。膜结构通过变形来适应外部荷载。在此过程中,膜面在载荷作用方向上的曲率半径会减小,直至能够更有效地抵抗载荷。
张拉结构的灵活性使其能够承受大位移而不会产生永久变形。膜材料的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和响应。适应自然的灵活特性能够激发人们的建筑设计灵感。
不同的膜材料有不同的柔韧性程序。有些膜材料非常柔韧,不会因折叠而脆化或损坏。此类材料是有效实现可移动、可扩展结构的基础和前提。
4、雕塑感:张拉膜结构独特的弧形造型,赋予其强烈的雕塑感。膜表面通过张力达到自平衡。负高斯膜面的起伏提供了一种平衡感,使更大的结构看起来轻盈地漂浮在天地之间,仿佛摆脱了重力的束缚。这种雕塑般的品质无论在室内还是室外都令人兴奋。
张拉膜结构使建筑师能够设计出各种张力自平衡、复杂而生动的空间形态。随着一天中光线的变化,雕塑膜结构通过光影呈现出不同的形态。日出和日落时,低入射角光线会突出屋顶的弧度和浮雕效果。当太阳位于远地点时,膜结构的流线型边界在地面上投射出弯曲的阴影。利用膜材料的透光性和反射性,设计人造光也可以使膜结构成为光的雕塑。
5、安全性:按照现有国家标准和导则设计的轻质张拉膜结构具有足够的安全性。轻质结构可以在地震等水平载荷下保持良好的稳定性。
由于轻质结构重量较轻,即使不小心倒塌,也比传统建筑结构危险性小。当膜结构撕裂时,如果结构布局能够保证桅杆、横梁等刚性支撑构件不倒塌,风险会更小。
膜结构的柔性使其能够在任何载荷下以最有利的形式承载载荷。当然,结构的布局和形状必须根据荷载条件进行设计和调整。该设计必须确保膜表面及其辅助结构在协调中起作用,以防止力集中在膜表面或辅助结构上,并达到结构损伤的临界值。
装配式建筑
介绍
预制建筑物是指使用预制组件在建筑工地组装的建筑物。这种建筑物的优势在于,建造速度迅速,不受气候条件的影响,可以节省劳动力并改善建筑质量。
优点和缺点
优势:
(1)组件可以在工厂生产工业生产,并直接安装在施工现场,该建筑工地方便且快速,可以缩短施工期。
(2)组件是在工厂机械化的,使得更容易有效地控制产品质量。
(3)减少了离职材料的输入,并减少了材料的租金成本。
(4)减少建筑工地的湿工作量,这对环境保护有益。
(5)由于施工现场的工作量减少,可以在一定程度上减少材料废物。
(6)组件是高度机械化的,可以大大减少现场建筑人员的数量。
缺点:
(1)由于当前的国内相关设计和验收规格落在建筑技术开发背后,因此预制建筑物对建筑物的总高度和地板高度有更大的限制。
(2)在建筑物中使用嵌入式零件,螺栓等。
(3)由于霉菌的限制和运输(水平和垂直)限制在组件生产中,组件的大小不能太大。
(4)现场垂直运输机械的要求相对较高,需要使用更大的提升机械。
(5)组件在工厂预制,预制工厂不应距建筑工地太远。
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