框架结构体系(框架结构体系建筑平面布置灵活,能提供较大的室内空间)
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一、框架结构体系由哪些承重构件组成
框架结构的承重构件由横梁、柱和基础组成。框架横梁和框架柱刚性连接,底层柱脚与基础顶面固接。
横梁是受弯构件,柱和基础是竖向受力构件,但也承受水平剪力。受弯构件:指截面上通常有弯矩和剪力共同作用而轴力忽略不计的构件,土木工程专业术语,一般为梁、板等构件。其受力特点为上部受压,下部受拉。受力构件:当构件所受外力的作用点与构件截面的形心重合时,则构件横截面产生的应力为均匀分布,这种构件称为受力构件。是指承受通过构件截面形心轴线的轴向力作用的构件,当这种轴向力为拉力时,称为受拉构件,简称拉杆;当这种轴向力为压力时,称为受压构件,简称压杆。二、高层建筑结构体系可分哪几类?
目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
一,框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形成可灵活布置的建筑空间,使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分为:①梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架;②楼板预制,梁、柱现场浇筑的现浇框架;③ 梁、板预制,柱现场浇筑的半装配式框架;④梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。二,框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。(1)框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。(2)框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。(3)框架结构的适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。(1)剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。(2)剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。(3)在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有:(1)框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。(2)筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦(88层、420.5米)、广州中天广场大厦(80层、320米)都是采用筒中筒结构。(3)成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。(4)巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱(通常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。三、框架结构的建筑有哪些优点?
一、框架结构的优点
1、如果采取框架结构,本身重量就比较轻,施工的时候能够有效利用建筑平面布置的长度,同时还能够获得更大的空间。
2、这种框架结构的房子在浇筑的时候,整体性和强度都比较好,如果规划合理,就能够达到很好的抗震效果,抗震性强是它的一个最大亮点。
3、只要合理施工,保证了工程质量,就能够满足消防的需求。另外在整个施工过程中,能够大大缩短施工工期,还能够有效减少开支。
二、框架结构的缺点
1、框架结构的侧面刚度还是比较小的,如果发生了强烈的地震,比如达到了8.0级以上,可能就会导致非结构性遭到严重的破坏。
2、施工的过程中需要吊砖,次数比较多,还会受到施工环境的影响。
3、这种框架结构不适合高层建筑,房子建得越高,它的承载力和刚度就会降低,所以不建议建造超过15层的房子。
四、建筑结构体系
砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构。
1、砌体结构
用砖砌体、石砌体和砌块砌体建造的结构,又称砖石结构。由于砌体的抗压强度较高而抗拉强度很低,因此,砌体结构构件主要承受轴心或小偏心压力,而很少受拉或受弯,
一般民用和工业建筑的墙、柱和基础都可采用砌体结构。在采用钢筋混凝土框架和其他结构的建筑中,常用非承重砖墙做围护结构,如框架结构的填充墙。
2、框架结构
框架结构是由许多梁和柱共同组成的框架来承受房屋全部荷载的结构。高层的民用建筑和多层的工业厂房,砖墙承重已不能适应荷重较大的要求,往往采用框架作为承重结构。
房屋荷载包括人、家具、物品、机械设备的重量及楼板、墙体和本身自重等。砌在框架内的墙,仅起围护和分隔作用,除负担本身自重外,不承受其他荷重。
3、剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用。
4、框剪结构
框架-剪力墙结构,俗称为框剪结构。主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
5、筒体结构
筒体结构,是指由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系,适用于层数较多的高层建筑。在侧向风荷载的作用下,其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁,迎风面将受拉,而背风面将受压。筒体结构可分为框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。
参考资料来源:百度百科-砌体结构
参考资料来源:百度百科-框架结构
参考资料来源:百度百科-剪力墙结构
参考资料来源:百度百科-框剪结构
参考资料来源:百度百科-筒体结构
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