建筑结构选型

建筑结构选型课程论文摘要：简要的说明了现代建筑广泛应用的七种结构形式：框架结构体系、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体结构框筒结构以及框支结构的主要构成方式，主要的力学作用，优缺点以及在建筑中的应用。而后说明了建筑结构与建筑设计，城市设计的关系。关键词：建筑结构、力学分析、空间分析引言：经过了一个学期对建筑结构选型的学习，我们初步的了解了隐藏于建筑物外表之下，构成建筑空间、承载建筑荷载，使建筑物得以安全使用的骨架。对于建筑系学生而言，基础的建筑结构知识是做好建筑设计的前提。正文：1、建筑结构分析建筑结构的分类主要有：钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构和筒体结构。1.1、框架结构：由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。它的特点是柱网布置灵活，可以获得较大的使用空间。延性很好。横向侧移刚度较小。所以适用于需要大空间的、层数不太多、房屋的高度不太高的建筑物，例如商场、车站、展览馆、停车库、宾馆的门厅、餐厅等。一般适用于建造不超过15层的房屋。框架应该纵横双向布置，从而形成双向抗侧力的体系。高层建筑不宜采用框架结构。框架结构在水平力作用下侧向变形的特征为剪切型。框架结构的优点：(1)空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料;(2)具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构;(3)框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期;(4)采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。框架结构的缺点：(1)框架节点应力集中显著;(2)框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性;(3)钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大;1.2、剪力墙结构：剪力墙又称抗风墙或搞震墙，其主要作用是在房屋建筑中承受风荷载或地震作用引起的水平荷载，防止结构剪切破坏，分为平面剪力墙和立体剪力墙，一般用钢筋混凝土和现浇钢筋混凝土筑成。剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑。但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅.餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。一般适用于30m高度范围内，10～20层的建筑。剪力墙的优点：(1)整体性好;(2)侧向刚度大，水平力作用下侧移小;(3)由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。剪力墙的缺点：(1)不能提供大空间房屋;(2)结构延性较差。1.3、框架-剪力墙结构：框架剪力墙结构也称框剪结构，从字面上讲就是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，受力特点是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的受力形式，框架与剪力墙的相互作用力使整个框架剪力墙结构更加的稳固。框架-剪力墙优点：(1)框架结构建筑布置比较灵活，可以形成较大的空间，但抵抗水平荷载的能力较差，而剪力墙结构则相反。(2)框架一剪力墙结构使两者结合起来，取长补短。(3)在框架的某些柱间布置剪力墙，从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。在这种结构中，框架和剪力墙是协同工作的，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。1.4、筒体结构：筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。筒体结构的优点：（1）主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。（2）由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。筒体结构的缺点：结构负载，框架较重，成本高。1.5、框架—筒体结构：把剪力墙布置成筒体，围成的竖向箱形截面的薄壁筒和密柱框架组成的竖向箱形截面，可称为框架－筒体结构体系。具有较高的抗侧移刚度，被广泛应用于超高层建筑。整体建筑主要由几大框筒承担重量，单元内的墙体不起承重作用，真正的活性建筑，墙体可以随意改变，甚至整层都可以随意间隔。这是现在最先进的结构。框架-筒体结构的筒体一般位于建筑物中央（也可见到位于一侧的），其框架一般位于筒体四周。框架-筒体结构与框架-剪力墙结构的受力和变形特点类似，但因为筒体的存在，其刚度、强度、抗扭性能都增强了，故可以建造高达30～40层的建筑。框架-筒体结构的剪力墙设置很集中，建筑平面布置可较为灵活，适用于公共建筑、办公楼和商业建筑等。1.6、框筒结构：框筒结构如上所述，是框架式筒体的简称，是“纯筒体”的一种结构类型。框筒结构中如果因受力要求而在筒体内设置了柱子时，有时把它也称为外筒内框架结构。而框架—筒体结构的受力与变形特点以及协同工作原理与框架—剪力墙结构类似，属于一种“两者皆有”的结构类型，也有把它称为内筒外框架结构。1.7、框支结构：框支结构是指结构中较多的竖向抗侧力构件（如混凝土墙、柱等），因为建筑方面的要求，不能落地，或者在竖向不连续，这就需要通过转换构件来把竖向力转换为水平力并向下传递。转换构件较多的是采用转换梁，上部的柱、墙直接落于转换梁上，从而形成底部的大空间。这种结构就是框支结构，这种梁就是框支梁。框支梁两端支撑于下部的柱上，下部的柱就叫框支柱。2、结构与设计2.1结构与建筑设计对于建筑设计而言，建筑结构选型就是设计的模板，然而建筑结构是针对于设计而言的。托马斯·史密特认为“基本上每个建筑都归属于三种组成方式：1圬工结构2板块结构3框架结构。其中也有混合运用方式，但三种结构的基本特征在其中被明确的表达出来。”同时，托马斯也认为，建筑结构也是建筑设计的一种思路，建筑构思可以从很微小的事情开始，这是通常被忽略的。比如梁的布置。一块木案或胶合板的最大跨度是一米，梯形钢板和混凝土板在中间没有支撑时的跨度是三到四米，由此产生了梁的间距。梁架和屋架系统的跨度取决于铺在上面的材料，屋架的跨度和方式是由空间的使用决定的，屋架的间距是由顶盖或屋面材料决定的。这里，只有一个维度还可自由选择，就是屋架的总数，可根据需要增加或减少。因屋架总数可选择，因此称这种结构为定向结构。定向结构例子是吕奇·斯诺兹设计的在贝林佐纳的法比茨办公楼。办公楼是由长方形、定向的结构的两翼组成，两翼的结构围合内庭院，中间部分还布置交通和附属用房。因楼板是混凝土板，因此，柱子的间距是三米。2.2结构与古镇古建筑的结构是很传统的木结构、梁架结构，属于框架结构体系。古建筑的精致细腻、坚固耐用的结构形式就是古建筑的特点所在，这种传统的结构工艺是应该被永恒传承下去的，对于民族文化的发展也有着无可替代的价值。古建筑是具有历史意义的建国之前的民用建筑和公共建筑，其包括民国时期的建筑。在中国，很多古镇以及大部分的大城市还保留着一些古建筑。然而，在大兴土木的现在，我们要用发展的眼光来看待以及保护古代建筑及其蕴含的文化特质；做到既让古代建筑文化保存于世，也让古代文化遗产产生现代价值。虽然一些古代建筑离现在很遥远，但其中的文化依然值得学习借鉴，作为是炎黄子孙，建筑文化也是中国传统文化的一部分，不仅要发展现代建筑，更要吸收古建筑中的营养，走出中国特色建筑之路，让中国古建文化得以传承和延续。参考文献：《建筑形式的逻辑概念》——（德）托马斯·史密特中国建筑工业出版社