2010年二級建筑師輔導：結構選型與布置（1）

第一節 結構設計知識要點

優秀的建筑設計應做到藝術、技術和經濟性的三位一體,它是建筑師對這三方面知識 充分掌握和創造性應用的產物。建筑師在完成建筑功能、建筑藝術性設計的同時,也應當 兼顧建筑的安全性、適用性、耐久性和經濟性,以便建筑設計時其他工種的同事能同自己 良好的銜接。

在建筑技術設計作圖中,首先要根據建筑平面布置及房屋層數和高度,選用合理的結構體系,如:砌體結構、框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構等。其次要合理地確定和布置豎向承重構件和抗側力構件,這些構件一般包括:承重墻體、柱、框架和支撐等。墻體既是豎向承重構件,又是抗側力構件,同時又是建筑平面分隔和圍護的需要;框架是由梁和柱剛性連接組成的骨架,它能承受建筑物的豎向荷載,同時也能承擔水平荷載(如風力、地震作用) ;支撐是作為承擔建筑物水平荷載的專用構件,主要用于單層產房、 鋼結構和高層建筑中。再次是合理地選擇樓(屋)蓋體系,樓(屋)蓋體系構件包括:樓板(屋面板)、梁系(屋架)。樓板主要功能是沿水平方向分隔建筑中的上下空間,將其承受的建筑使用荷載傳遞給梁系或直接傳給框架梁;使用梁系主要是為了使較大空間的房間傳力途徑更加合理,梁系中次梁將荷載傳遞給主梁或框架梁,再傳至柱或墻。最后應合理地選擇 基礎形式,根據不同的結構體系、建筑體型和場地土類別為豎向承重構件選取合理的基礎形 式,例如帶拉梁或不帶拉梁的獨立基礎、條形基礎、箱形基礎、役形基礎、樁基礎等。

下面將主要介紹砌體結構、框架結構、剪力墻結構和框架-剪力墻結構的結構布置注意事項。

一、砌體結構

砌體結構有著悠久的歷史和輝煌的記錄,直至今日仍然廣泛地應用在各類工業與民用 建筑中。砌體結構有造價低廉、易于取材、建筑舒適度好、建筑能耗低、耐久性好、維護 方便、抗火性能優異、施工設備和方法簡單、外觀優美等優勢;同樣也存在著強度低、材 料用量多、自重大、砌筑質量較難保證、震害嚴重等問題。

(一)砌體結構的承重墻體系

1.橫墻承重體系

橫墻指橫向承重墻體。橫墻承重體系指建筑物樓(屋)蓋的豎向荷載主要通過短向樓板 或橫墻間小梁傳給橫墻,再經橫墻基礎傳至地基的結構體系。由于橫墻是主要承重墻體, 它的間距不能太大,劃分房屋開間的寬度一般為3~5m,即橫墻間距。橫墻承受兩側開間 內由樓(屋)蓋傳來的豎向荷載和由風或橫向水平地震作用產生的水平荷載,假若兩側開間 寬度相同,橫墻在豎向荷載作用下基本上處于軸心受壓狀態,在水平荷載作用下則處于受彎、受剪狀態。橫墻承重體系建筑物的縱墻不參與承受樓(屋)蓋荷載,僅承受自身的重 量,因而在縱墻上可開設較大的門窗洞口;又由于承重橫墻較密,建筑物的整體剛性和抗 震性能很好,這些都是橫墻承重體系的優點。但是,這種體系在房間使用上很不靈活,室 內空間較小;又由于橫墻較密而使建筑材料用量較大,這又是橫墻承重體系的缺點。橫墻 承重體系適用于宿舍、住宅等建筑物。

2.縱墻承重體系

縱墻指縱向承重墻體。縱墻承重體系指建筑物樓(屋)蓋的豎向荷載主要通過長向樓板 或進深梁傳給縱墻,再經縱墻基礎傳至地基的結構體系。在這個體系中,為了保證建筑物 的整體剛性,沿縱墻方向一定長度還需設置少量橫墻與縱墻拉結。這樣,建筑物的豎向荷 載基本上由縱墻承受,而由風或橫向水平地震作用產生的水平荷載則主要通過水平樓(屋)再 傳給橫墻。由于板、梁在縱墻上的支承點往往并不與縱墻形心線重合,故縱墻一般處于偏心 受壓狀態,而橫墻在水平荷載作用下則處于受剪和受彎狀態。縱墻承重體系的橫墻間距一般 較大,使得建筑物可以有較大的房間,室內分割也較靈活,這是它的優點;但整個建筑物的 整體剛性不如橫向承重體系,在縱墻上開門窗洞口受到限制,這又是它的缺點。縱墻承重體 系適用于教學樓、辦公樓、實驗室、閱覽室、中小型生產廠房、車間、食堂和會議室等。