混合结构体系
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常见建筑结构体系及其特点一、混合结构体系混合结构房屋一般是指楼盖和屋盖采用钢筋混凝土或钢、木结构,而墙、柱和基础采用砌体结构建造的房屋。
也可认为是指同一房屋结构体系中采用两种或两种以上不同材料组成的承重结构根据承重墙所在的位置划分为横墙承重方案其受力特点是:主要靠横墙支撑楼板,横墙是主要承重墙。
纵墙主要起维护、隔断和维持横墙的整体作用,故纵墙是自承重墙。
该方案的优点是:横墙较密,房屋横向刚度大,整体刚度好,其缺点是:平面布置不灵活.纵墙承重方案其特点是:把荷载传给梁,由梁传给纵墙,纵墙是主要承重墙,横墙只承受小部分荷载,横墙的设置主要为了满足房屋刚度和整体性的需要,它的间距比较大.优点是:房屋的空间可以比较大,平面布置比较灵活,墙面积较小,缺点是:房屋的刚度较差。
纵横墙承重方案根据房屋的开间和进深要求,有时需要纵横墙同时承重,即为纵横墙承重方案。
这种方案的横墙布置随房间的开间需要而定,横墙的间距比纵墙的小,所以房屋的横向刚度比纵墙承重方案有所提高.内框架承重方案房屋有时由于使用上要求,往往要用钢筋混凝土柱代替内承重墙,以取得较大的空间。
其特点是:由于横墙较小,房屋的空间刚度较差.二、框架结构体系框架结构是利用粱、柱组成的横、纵两个方案的框架形成的结构体系。
它同时承受竖向荷载和水平荷载.由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成的结构称为框架,当整个结构单元所有的竖向和水平作用完全由框架承担时,该结构体系成为框架结构体系。
有钢筋混凝土框架、钢框架和混合结构框架三类。
框架结构体系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。
同时框架结构的梁、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.框架结构体系的缺点为: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对于钢筋混凝土框架,当高度大、层数相当多时,结构底部各层不但柱的轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理。
混合结构横墙承重体系的特点
混合结构横墙承重体系是一种常用于建筑设计中的结构系统。
它由混凝土横墙和钢框架构成,具有以下特点:
1. 承重能力强:混合结构横墙承重体系充分利用了混凝土和钢材的优点,横墙承担了建筑的主要水平荷载并将其传递到地基,而钢框架则承担了垂直荷载。
这种结构的组合能够有效地抵抗地震和风力等外部荷载,提供了强大的承重能力。
2. 经济高效:混合结构横墙承重体系在设计和施工方面具有较高的经济性。
混凝土横墙可以利用现场浇筑的方式进行建造,降低了施工成本。
而钢框架则可以在工厂进行预制,提高了施工效率。
3. 空间利用率高:混合结构横墙承重体系通过合理的布置和设计,可以最大限度地利用建筑空间。
由于混凝土横墙的存在,建筑的柱子可以减少或者集中布置,从而增加了建筑内部的可用空间。
4. 灵活性好:混合结构横墙承重体系具有较高的适应性和灵活性。
由于钢框架的使用,结构可以采用悬挑设计、大跨度设计等创新的形式,满足不同建筑设计的需求。
同时,也便于后期的改造和扩展。
总之,混合结构横墙承重体系是一种结合了混凝土和钢材的结构体系,具有承重能力强、经济高效、空间利用率高和灵活性好等特点。
这种结构系统在现代建筑设计中得到了广泛的应用。
常见混合结构及组合结构设计研究随着经济的快速发展,城市中高层建筑越老越多。
建筑结构体系是指结构抵抗外部作用的结构构件组成方式。
本文重点介绍常用的混合结构体系和组合结构体系,以及压型钢板组合楼板设计方法。
关键词:混合结构组合结构压型钢板组合楼板随着建筑科学和技术的发展,人们对建筑结构的特性有了进一步的了解,相继诞生了许多新的结构体系。
这些结构体系使用方便,受力更加合理,既经济又便于施工。
混合结构体系和组合结构体系就是其中典型的代表。
一、常见的混合结构体系1、混凝土墙-钢框架体系混凝土墙-钢框架体系中,混凝土墙分成预制和现浇两种。
混凝土墙-钢框架体系中,钢框架是主要的承重构件,混凝土墙是主要的抗侧力构件。
由于预制混凝土墙-钢框架体系是通过在框架间配置一定数量的预制钢筋混凝土墙板所组成的,所以水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。
在现挠混凝土墙-钢框架体系中,现浇混凝土墙具有较大水平截面,而且沿高度是连续分布的,因而具有较大的抗侧移刚度。
在水平力作用下,钢筋混凝土墙承担大部分水平剪力和倾覆力矩,框架部分承拉由于变形协调所分配的小部分水平剪力。
2、混凝土芯筒-钢框架体系“混凝土芯筒-钢框架”结构体系,是指出钢筋混凝土芯筒及铰接或刚接钢框架所组成的混合结构体系。
3、混凝土框筒-钢框架体系“混凝土框筒-钢框架”体系,是指由外围的混凝土框筒和内部钢框架所组成的混合结构体系。
这种体系主要是靠钢筋混凝上外框筒抵抗水平荷载,内部钢框架仅需承担竖向荷载。
钢柱可以按轴心受压构件计算,使截面尺寸达到最小值。
外框筒也可以起到围护作用,省去了外墙板及安装工作量。
在施工方面,内部钢框架的安装和外圈钢筋混凝土框筒的绕酒,可以交锗进行,从而避免厂劳力密集型的施工作业。
4、混凝上墙—钢框筒体系“混凝土墙-钢框筒”结构体系是指由钢框筒和嵌置于钢框架间的预制钢筋混凝土墙板所组成的混合结构体系。
钢框筒是一个空间结构,在水平荷载作用下,它的整体抗弯能力甚强。
什么是混合结构体系?由多种不同材料构件组成的结构体系称为混合结构体系。
由于不同材料制成的构件有不同的特点,有其明显的优点,采用不同材料构件组成的混合结构体系,实际上是各种构件的优化组台。
钢筋混凝土构件、钢构件的性能众所周知,不再赘述。
钢管混凝土构件是有效利用混凝土的约束强度,在三向约束下,混凝土的抗压强度可比单向抗压强度提高数倍。
正是利用这一特点,混凝土处于三向约束的钢管混凝土最适宜用于以受压为主的轴心受压或小偏心受压柱以及其他受压构件。
钢管混凝土构件的主要优点是抗压强度高。
延性好,浇灌混凝土时不需模板。
广泛用于高层建筑的柱子、拱桥的受压拱圈,高层建筑与高耸结构的受压弦杆等。
型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢(包括轧钢型钢与焊接型钢)的构件。
一般也配置一些构造钢筋及辅助受力钢筋,型钢混凝土可制作成柱、梁、剪力墙、筒体等。
它们的特点是强度高、刚度大、断面小、延性与抗震性能好,防火性能好等。
它可以和钢结构混合使用。
例如下部若干层为型钢混凝土结构,上部为钢结构,以增大高层建筑的刚度。
减少风荷载或水平地震作用下的侧移。
型钢混凝土结构也可和钢筋混凝土结构混合使用。
例如核心筒为钢筋混凝土结构,外框架为型钢混凝土的框架一筒体结构。
框架结构或框剪结构中也可下部数层用型钢混凝土结构、上部用钢筋混凝土结构。
《高规》中仅列出丁钢框架-钢筋混凝土筒体结构与型钢混凝土框架一钢筋混凝土筒体两种混合结构体系的设计原则与方法。
结语:借用拿破仑的一句名言:播下一个行动,你将收获一种习惯;播下一种习惯,你将收获一种性格;播下一种性格,你将收获一种命运。
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绪论一.建筑造型分类:1.多层与高层建筑:混合结构体系;框架架构体系;剪力墙结构体系(包括框剪、全剪、筒式结构);巨型框架。
2.单层大跨度建筑:(1)平面结构体系:门式刚架、薄腹梁结构、桁架结构和拱结构;(2)空间结构体系:壳体结构、网架结构、悬索结构、薄膜结构、张弦梁结构和充气结构。
二. 我国常用的建筑材料:我国是发展中国家,材料价格较高而劳动力价格较低,钢筋混凝土是常用的典型材料。
三.世界五大最高建筑:1.哈利法塔(原名迪拜塔);2.台北101大楼;3.上海环球金融中心;4.香港环球贸易广场;5.吉隆坡双塔大楼第一章混合结构体系一.混合结构:混合结构体系是指由钢筋混凝土楼盖和砖承重的结构体系。
优点:能够就地取材;刚度较大;造价低;砖墙在防寒、隔热、隔音和耐风雨侵袭、化学稳定性等建筑物理性能上是比较优越的。
缺点:房屋层数受到限制;抗震性能差;施工强度大。
应用:一般用于五层以下的楼房,如住宅、宿舍、办公楼、学楼、医院等民用建筑以及中小型工业建筑。
二.混合结构房屋的墙体布置:三.墙体的构造要求:1.须注意横墙间距的大小:保证房屋符合刚性构造方案的要求。
2.纵墙尽可能贯通,方便圈梁设置。
3.墙体适当加设壁柱(大梁、吊车、山墙)4.墙体适当设置伸缩缝:砖与钢筋混凝土线膨胀系数不同(包角裂缝、水平裂缝、八字缝)四.混合结构房屋的楼盖布置:(1)按施工方法分:装配式楼盖;现浇式楼盖(2)按楼板类型分:单向板楼盖;双向板楼盖五.装配式楼盖:优点:节约木材,降低造价,施工进度快,构件质量好,并有利于建筑工业化。
缺点:整体性、抗震性较差,灵活性不好。
六.预制铺板的截面形式:实心平板;空心板;槽形板;包括预应力构件及非预应力构件。
七.选择装配式楼盖的结构平面布置方案:应使楼板有较小的跨度,节约钢材用量;尽量减少构件的类型,保证施工方便;平面尺寸符合30cm的模数。
八.现浇式楼盖:优点:整体性、耐久性和抗震性较好,其灵活性较大。
缺点:耗费木材、造价较高、施工工期长、施工质量较难保证。
九.单向板和双向板当长边与短边长度之比小于或等于2.0时,应按双向板计算;当长边与短边长度之比大于2.0,但小于3.0时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋;当长边与短边长度之比大于或等于3.0时,可按沿短边方向受力的单向板计算。
*单向板肋形楼盖的优点:计算简便、结构简单、施工方便。
*双向板肋形楼盖的优点:天棚平整,外形美观。
单向板肋楼盖荷载传递路线:板→次梁→主梁→柱(或墙)→基础→地基十.*控制板、梁的挠度:主要是通过对其几何尺寸进行限制。
几何尺寸越大,刚度越大,挠度与刚度成反比,这样挠度就越小。
一般情况下,必须控制挠度在跨度的1/200-1/300。
十一.板、梁的经济跨度:单向板:2~3m ;h不大于1/30*l 双向板:3~5m ;h不大于1/40*l次梁:4~7m;h=(1/10-1/18)*l 主梁:5~8m ;h=(1/8-1/12)*l h为梁截面高度十二.混合结构在房屋建筑中的地位与将来的展望:1. 发展工业化生产的新体系(如砌块结构、大板体系、大模体系、框架轻板体系等)。
2.改善传统的砖混结构,加强研究抗震措施。
采用配筋砖砌体结构。
十三.小测:1.轻板:采用加气混凝土板、合成纤维板、石膏板、塑料板等作墙体材料的板。
2.大板建筑:一室一板与大型混凝土墙板配合,就是所谓“大板建筑”。
3.改善传统的砖混结构:提高砖的质量;加强研究抗震措施;采用配筋砖砌体结构。
第二章框架结构体系一.框架结构与砌体结构的区别:1砌体结构适用于层数不超过6层的房屋,否则墙需要很厚,建筑有效面积会大大减少。
2框架结构由梁、柱和板组成,填充墙可以是砖墙。
3框架结构体系用于层数较多的建筑。
二.框架结构:特点:在于“刚节点”,它使得刚架横梁的正弯矩减少,钢筋混凝土柱的抗压和抗弯能力提高,这样,框架结构不仅梁的跨度可以扩大,而且房屋的层数也可以增加。
刚节点:要有足够的钢筋;满足一定的构造要求;刚度较大优点:强度高、自重轻、整体性和抗震性好,建筑平面布置灵活,可获得较大使用空间。
缺点:其刚度和抗震性能不如剪力墙结构,不宜用于建造超高层建筑。
三.框架结构的类型:(1)按框架构件组成划分:1.梁板式结构:广泛应用于多层与高层房屋建筑;2.无梁式结构:由板和柱子组成,广泛应用于冷藏库、仓库等建筑。
(2)按框架的施工方法划分:1.现浇整体式框架:整体性和抗震性好,不受标准构件限制;2.装配式框架:可加速施工进度和提高建筑工业化程度,但节点的连接构造应达到刚节点的要求;3.半现浇框架:楼板预制或现浇柱预制梁板结构;4.装配整体式框架:节点局部现浇,使预制梁、柱构件连接成整体。
(3)按承重结构划分:1. 全框架:外墙仅起维护作用,总体刚度好;2. 内框架:外墙由砖墙承重,总体刚度差。
四.*装配式框架与装配整体式框架的区别:1.装配整体式框架是指将预制梁、柱装配就位后,通过局部(节点)现浇混凝土使构件联接成整体的框架。
装配整体式框架可形成刚节点。
2.装配式框架施工速度快,没有局部现浇混凝土。
五.*装配式与装配整体式框架构件的划分方式:1.短柱单梁式,运输容易,接头多。
2.长柱单梁式,运输困难,接头少。
3.组合单元式,增强结构刚度,要求高吨位起重设备。
六.框架布置方案:七.柱网尺寸:1. 多层厂房的柱网尺寸:柱距6m;跨度:6m, 7.5m, 9m,12m。
2.多层民用房屋的柱网尺寸:柱距3.3~6m,跨度6~12m。
八.框架构建截面尺寸:1.框架梁截面:h=(1/8~1/12)l,b=(1/2~1/3)h;2.框架柱截面高度:(1/12~1/20)层高;3.柱的截面面积:非抗震框架:A>=N/fc,N=1.05-1.10Nv(Nv——自重+活荷载效应);抗震框架:A>=N/(afc) ,N=1.1-1.2Nv(a——轴压比)。
九.抗震设防区框架体系房屋体型和结构布置的要求:1.房屋平、立面宜用简单的体型:尽量避免突出部分和刚度突变(鞭端效应),否则局部加强。
(塔楼要逐步收小,不宜采用混合结构);2.使房屋刚度中心与地震力合力作用线接近或重合:避免产生附加扭矩。
(填充墙、门窗破坏);3.使房屋各部分的刚度均匀:否则应用防震缝隔开。
(产生较大水平力差异);4.在烈度较高的抗震设防区,楼、电梯间不宜布置在结构单元的两端和拐角部位。
(否则,采用加强措施);5.控制房屋的侧向变位和相对变位(对填充墙采取适当的加强措施);6.尽可能不采用复式框架。
(楼板中断);7.房屋高低层不宜用牛腿相连,宜用防震缝分开;8.柱子的净高与截面长边的比值宜大于4:避免脆性的剪切破坏。
(短柱)*1.刚度中心与墙体的布置有关;2.水平力重心与受风面或质量中心有关。
十.*控制房屋的侧向变位和层间相对变位的作用:1.防止竖向荷载引起的附加弯矩的加剧;2.防止填充墙的装修材料的破坏;3.避免相邻房屋的互相碰撞;4.减轻摇晃的感觉。
十一.框架结构的运用与建筑技巧的配合:1.框架带悬挑与建筑艺术的有效结合:(悬挑设计取得“底层收进”的效果)悬挑有利于减少跨中弯矩,经济合理的悬臂外伸长度应以悬臂弯矩与内梁跨中弯矩的大小差不多为宜,约为三分之一内跨长度。
(幕墙比较轻,且离柱轴线不远,所以不属于悬挑)2.在复杂的建筑平面体型上进行简单的框架柱网布置。
3.框架柱网布置与建筑平面布局的融合构思:在统一的柱网中,结合人流线和使用要求,灵活地划分厅室空间和穿插各种构图要素,以此来打破厅室空间中规则柱网的单调感。
十二.框架的合理层数和缺点和层数不能太高的理由:1.合理层数为6~15层,最经济的是10层左右;2.缺点是“抗侧力刚度小,水平位移大”。
3.层数越多,框架结构的水平位移和内力越大,对框架结构的强度和刚度要求越高,框架下面几层的梁、柱截面尺寸就会增大到不经济甚至不合理的地步。
十三.框架竖向荷载和水平荷载对框架的作用:1.层数的增多,使竖向荷载增大,底层柱的轴力增大,而框架的变形和弯矩没有明显变化;2.层数越多,水平荷载产生的水平位移越大,底层柱的弯矩、剪力和变形变大,这时水平荷载对设计起着控制的作用。
十四.*框架设计的控制因素:1.是水平荷载而不是竖向荷载控制设计;2.是刚度而不是强度控制设计。
十五.无梁楼盖的优缺点和适用范围:优点:具有板底平整,室内净高可有效利用,便于管道在室内天棚架设等优点;缺点:柱子与楼板的连接刚度比梁和柱的连接刚度差,只适用于多层房屋;应用:广泛应用于冷藏库、仓库,也可用于商场和多层工业厂房等建筑中。
十六.无梁楼盖与有梁楼盖的区别:1. 没有次梁和主梁:2.板的厚度比有梁楼盖的厚;3.用柱帽作为板的支撑。
十七.*采用将楼盖四周伸出柱外方法的优点:1.能使边区格的弯矩值与中区格的接近,因而节省混凝土和钢筋的用量。
2.还能使柱和柱帽的型式一致,方便施工。
十八.*柱与板的连接方式和它们的适用范围:1.柱子与板直接通过柱帽连接,适用于较轻荷载。
2.柱帽上部再加宽或设柱帽顶板,适用于楼盖承受较大荷载的情况。
十九.*无梁楼盖中柱帽顶板的作用:起到将楼盖上的荷载传给柱子的桥梁作用。
二十.*无柱帽的无梁楼盖与梁式楼盖相比具有的优点和其适用范围:1.天棚表面平整;2.房间的平面布置更合理;3.没有突出的梁,故不必采用装饰或复杂的粉刷;4.楼盖施工和安装方面都能节约劳动力及节省费用;5.无柱帽的无梁楼盖可应用于民用建筑。
二十一. 升板的施工方法:升板的建造是自上而下的,先做杯形基础,安装预制好的柱子,在地坪或地下室的楼盖上铺约2mm的石腊或油纸或其它隔离层,浇注各层楼板及屋盖,每个柱头上安装一个油千斤顶,通过螺帽与待升的楼盖连在一起,使整片楼盖平稳上升,到设计高度之后,便锚固及焊接在柱上。
二十二. 小测:框架竖向荷载和水平荷载对框架的作用:层数的增多,使竖向荷载增大,底层柱的轴力增大,而框架的变形和弯矩没有明显变化;层数越多,水平荷载产生的水平位移越大,底层柱的弯矩和变形变大,这时水平荷载对设计起着控制的作用。
无梁楼盖中柱帽顶板的作用:起到将楼盖上的荷载传给柱子的桥梁作用。
第三章剪力墙结构体系一.为什么剪力墙可以提高房屋的抗侧力刚度:1.墙片在水平力作用下的工作犹如悬臂的深梁。
由于深梁的抗弯惯性矩(I)大,换言之,抗侧力刚度(EI)就大大的提高了;2.同时,从这块大截面墙片的受剪效能看,它的抗剪能力比框架强得多。
这片剪力墙为整个房屋提供很大的抗剪强度和刚度。
二. 剪力墙结构:定义特点适用层数适用范围框架剪力墙结构在框架体系中设置一些剪力墙来代替部分框架建筑平面布置很灵活10-25层旅馆、公寓、住宅等剪力墙结构由剪力墙承重而不设置框架的结构体系刚度比框架剪力墙体系更好;建筑平面布置很不灵活。