常見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用
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1A410000建筑工程技術(shù)
1A411000建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
命題考點(diǎn)五 常見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用
【教材解讀】
一、混合結(jié)構(gòu)體系
混合結(jié)構(gòu)房屋一般是指樓蓋和屋蓋采用鋼筋混凝土或鋼木結(jié)構(gòu)，而墻和柱采用砌體結(jié)構(gòu)建造的房屋，大多用在住宅、辦公樓、教學(xué)樓建筑中。
因?yàn)槠鲶w的抗壓強(qiáng)度高而抗拉強(qiáng)度很低，所以住宅建筑最適合采用混合結(jié)構(gòu)，一般在6層以下?；旌辖Y(jié)構(gòu)不宜建造大空間的房屋。
二、框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)是利用梁、柱組成的縱、橫兩個(gè)方案的框架形成的結(jié)構(gòu)體系。它同時(shí)承受豎向荷載和水平荷載。
框架結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間，建筑立面處理也比較方便;主要缺點(diǎn)是側(cè)向剛度較小，當(dāng)層數(shù)較多時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)移，易引起非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件(如隔墻、裝飾等)破壞，而影響使用。
三、剪力墻體系
剪力墻體系是利用建筑物的墻體(內(nèi)墻和外墻)做成剪力墻來(lái)抵抗水平力。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻，厚度不小于140mm。剪力墻的間距一般為3～8m，適用于小開(kāi)間的住宅和旅館等。一般在30m高度范圍內(nèi)都適用。
剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是側(cè)向剛度大，水平荷載作用下側(cè)移小;缺點(diǎn)是剪力墻的間距小，結(jié)構(gòu)建筑平面布置不靈活，不適用于大空間的公共建筑，另外結(jié)構(gòu)自重也較大。
四、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中設(shè)置適當(dāng)剪力墻的結(jié)構(gòu)。
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻主要承受水平荷載，豎向荷載主要由框架承擔(dān)?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)一般宜用于10～20層的建筑。
五、簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系適用于30～50層的房屋。
筒體結(jié)構(gòu)可分為框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒和多筒結(jié)構(gòu)等。
多筒結(jié)構(gòu)是將多個(gè)筒組合在一起，使結(jié)構(gòu)具有更大的抵抗水平荷載的能力。
六、桁架結(jié)構(gòu)體系
桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可利用截面較小的桿件組成截面較大的構(gòu)件。單層廠房的屋架常選用桁架結(jié)構(gòu)。
屋架的弦桿外形和腹桿布置對(duì)屋架內(nèi)力變化規(guī)律起決定性作用。
七、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種。平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點(diǎn)是：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)約材料，整體性能好，剛度大，抗震性能好。桿件類(lèi)型較少，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
平板網(wǎng)架可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類(lèi)。角錐體系受力更為合理，剛度更大。網(wǎng)架的高度主要取決于跨度，網(wǎng)架尺寸應(yīng)與網(wǎng)架高度配合決定，腹桿的角度以45。為宜。網(wǎng)架的高度與短跨之比一般為1/15左右。
網(wǎng)架桿件一般采用鋼管，節(jié)點(diǎn)一般采用球節(jié)點(diǎn)。
八、拱式結(jié)構(gòu)
1.拱的受力特點(diǎn)與適用范圍
拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。
拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)力為壓力，可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，故在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。
2.拱的類(lèi)型
按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無(wú)鉸拱。
九、懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)，是比較理想的大跨度結(jié)構(gòu)形式之一，在橋梁中被廣泛應(yīng)用。目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于體育館、展覽館中。
懸索結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是受拉的鋼索，鋼索由高強(qiáng)度鋼絞線或鋼絲繩制成。
懸索結(jié)構(gòu)包括三部分：索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)。
懸索結(jié)構(gòu)可分為單曲面與雙曲面兩類(lèi)。單曲拉索體系構(gòu)造簡(jiǎn)單，屋面穩(wěn)定性差。雙曲拉索體系，由承重索和穩(wěn)定索組成。
十、薄壁空間結(jié)構(gòu)
薄壁空間結(jié)構(gòu)，也稱殼體結(jié)構(gòu)。它的厚度比其他尺寸(如跨度)小得多，所以稱薄壁。
它屬于空間受力結(jié)構(gòu)，主要承受曲面內(nèi)的軸向壓力。彎矩很小。
薄殼常用于大跨度的屋蓋結(jié)構(gòu)，如展覽館、俱樂(lè)部、飛機(jī)庫(kù)等。
薄殼結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土，費(fèi)模板、費(fèi)工時(shí)。
【命題考點(diǎn)】
混合結(jié)構(gòu);住宅建筑;豎向荷載和水平荷載;框架結(jié)構(gòu);30m高度范圍內(nèi);框架-剪力墻;筒體結(jié)構(gòu);單層廠房的屋架;網(wǎng)架結(jié)構(gòu);高空拼裝和整體安裝;軸向壓力;拱式結(jié)構(gòu);懸索結(jié)構(gòu);跨中的垂度;雙曲薄殼。
【分析預(yù)測(cè)】
(1)根據(jù)所提供的材料，分析判斷建筑物適合采用哪種建筑結(jié)構(gòu)體系。
(2)根據(jù)所提供的材料，分析判斷材料中的建筑物所采用的建筑結(jié)構(gòu)是否合理。
(3)根據(jù)所提供建筑物的受力特點(diǎn)的材料，判斷采用的是哪種建筑結(jié)構(gòu)。
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【考題回顧】
【2010年度考試真題】
1.下列常見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系中，適用房屋建筑高度最高的結(jié)構(gòu)體系是( )。
A.框架
B.剪力墻
C.框架-剪力墻
D.簡(jiǎn)體
【答案】D本題考核的是建筑結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用。在非地震區(qū)，框架結(jié)構(gòu)一般不超過(guò)15層。剪力墻適用于小開(kāi)間的住宅和旅館等，一般在30m高度范圍內(nèi)都適用?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)一般宜用于10～20層的建筑。筒體結(jié)構(gòu)體系適用于30～50層的房屋。
2.大跨度混凝土拱式結(jié)構(gòu)建(構(gòu))筑物，主要利用了混凝土良好的( )。
A.抗剪性能
B.抗彎性能
C.抗拉性能
D.抗壓性能
【答案】D本題考核的是拱式結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)力為壓力，可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也適用于體育館、展覽館等建筑中。
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【典型習(xí)題】
1.在建筑結(jié)構(gòu)體系中，住宅建筑最適合采用( )。
A.混合結(jié)構(gòu)體系
B.框架結(jié)構(gòu)體系
C.剪力墻體系
D.雙肢剪力墻體系
2.剪力墻一般為鋼筋混凝土墻，厚度不小于( )mm。
A.100
B.120
C.140
D.160
3.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)一般宜用于( )層的建筑。
A.5～10
B.10～20
C.15～20
D.30～50
4.在高層建筑中，特別是超高層建筑中，水平荷載愈來(lái)愈大，起著控制作用的是( )。
A.簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)
B.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
C.拱式結(jié)構(gòu)
D.框架-剪力墻結(jié)構(gòu)
5.由于( )受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也適用于體育館、展覽館等建筑中。
A.拱式結(jié)構(gòu)
B.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
C.框架結(jié)構(gòu)
D.簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)
6.框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析通常是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確分析，而常用的手工近似法是( )。
A.集中荷載作用下用反彎點(diǎn)法
B.豎向荷載作用下用分層計(jì)算法
C.水平荷載作用下用反彎點(diǎn)法
D.點(diǎn)荷載作用下用分組計(jì)算法
E.面荷載作用下用反彎點(diǎn)法
7.以下關(guān)于混合結(jié)構(gòu)體系的表述，正確的是( )。
A.一般在4層以上，混合結(jié)構(gòu)不宜建造大空間的房屋
B.混合結(jié)構(gòu)大多用在住宅、辦公樓、教學(xué)樓建筑中
C.混合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，可形成較大的建筑空間
D.混合結(jié)構(gòu)根據(jù)承重墻所在的位置，劃分為縱墻承重和橫墻承重兩種
E.橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求
8.簡(jiǎn)式結(jié)構(gòu)是抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系，其主要特點(diǎn)有( )。
A.受力特點(diǎn)是整個(gè)建筑猶如一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的封閉式空心的簡(jiǎn)式懸臂梁來(lái)抵抗水平力
B.筒式結(jié)構(gòu)體系適用于50層以上的房屋
C.筒式結(jié)構(gòu)是高超靜定的空間結(jié)構(gòu)
D.筒式結(jié)構(gòu)的安裝方法可分為高空拼裝和整體拼裝兩種
E.多簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)是將多個(gè)筒組合在一起，使結(jié)構(gòu)具有更大的抵抗水平荷載的能力
9.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是由許多桿架按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種，其中平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點(diǎn)主要有( )。
A.結(jié)構(gòu)自重大
B.受力合理，節(jié)約材料
C.剛度大
D.整體性能好
E.抗震性能好
10.按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為( )。
A.多絞拱
B.三絞拱
C.兩絞拱
D.一絞拱
E.無(wú)絞拱
11.目前，懸索屋蓋結(jié)構(gòu)的跨度已達(dá)160m，主要用于( )中。
A.住宅
B.體育館
C.展覽館
D.辦公樓
E.教學(xué)樓
【答案】1.A2.C3.B4.A5.A6.BC7.BDE8.AE9.BCDE10.BCE11.BC
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