房屋建筑学-建筑结构体系

墙体承重结构 (承重墙结构)
1.1 砌体墙承重体系的特点及其所适 用的建筑类型
• 混合结构——以砌体墙作为竖向承重体系， 支承由其他材料构成的屋盖系统或楼面及 屋盖系统。 • 墙体材料来源丰富，施工方便，对建筑平 面适应性强，大量应用于低层和多层民用 建筑和一些小型商业用房、工业厂房、诊 疗所等
第二讲 建筑结构体系
民用建筑常用的结构类型有三种： 混合结构、框架结构、空间结构。
1、小空间的多层建筑宜采用墙承重结构。 2、某些大空间建筑、高层建筑宜采用框架结构。 3、以大空间为主体的建筑宜采用大跨度空间结构。
第1章 墙体承重结构所适用的 建筑类型
• 墙体承重结构 • ——荷载通过墙体传给基础。 • 一般分为横墙承重、纵墙承重以及纵横墙 混合承重。
• 柱网需要有对位关系，平面不宜转折过多， 对于建筑布局的灵活性的意义主要还是体 现在那些内部需要较多的大空间。
框架结构在建筑平面设计中具有较大的灵活性，由于可以采 用较大的柱距而获得较大的使用空间，易于满足多功能的 使用要求。 结构刚度比较均匀，构造简单，便于施工。 结构具有较好的延性，自振周期较长，且自重较轻，对地震 作用不敏感，是较好的抗震结构形式。
• 纵、横墙混合承重的方案除应有一定数量 的纵墙及横墙拉齐以加强建筑物的刚度、 满足抗震的要求外 ，其墙体的布置相对较 为自由，在平面组合方面可获得交通组织 的方便并能够形成较好的采光和通风的条 件，尤其适用于民用住宅
• 混合墙承重方案的墙体是由小构件砌筑而 成，墙体可以比较容易砌成直线或各种其 他线形，从而使建筑立面或形体可以变的 较为丰富。
2.4 单层刚架、拱及排架体系的特 点及其所适用的建筑类型
• 2.4.1 单层刚架 • 单层骨架梁柱之间为刚性连接。 • 刚架平面外刚度较小，通常适用于跨度不 太大，檐口高度不太高的内部空旷的单层 建筑。
横向水 平支撑
柱间支撑 钢梁 吊车梁
抗风柱
钢柱 柱间支撑
单层刚架结构体系
2.4.2 拱
膜结构
2008北京奥运主会场骨架模型
北京京广中心大厦主楼
筒体结构体系
筒体体系分外框架筒体系、筒中筒体系、束筒 体系、外支撑桁架筒体系等。
外框架筒体系
由围绕房屋周边的密柱深梁和 内部承重框架构成。密柱是 指柱子间距不大，一般在 3m～4.5m，柱截面亦不大。 深梁是指具有较高截面的窗 间 梁 ， 截 面 高 度 在 0.9m ～ 1.5m ，与密排柱连接在一起， 承担全部水平荷载，而各楼 层的重力荷载按荷载面积比 例分配给内部框架和外围框 筒。由于内部框架仅承担重 力荷载，所以梁、柱节点可 以采用铰接形式。
框 架 结 构
2.2 框剪、框筒等体系的特点及其 所适用的建筑类型
• 全框架的结构体系在建筑物的空间刚度方面较为 薄弱，用于高层建筑时需加抗侧力构件。 • 如果是平面呈条形的建筑物，一般可以通过适当 布置剪力墙来解决，称为框剪体系。 • 如平面呈点状，则可以通过周边加密柱距使其成 为框筒，或将垂直交通枢纽如楼、电梯等组合布 置成刚性的核心筒，在其四周用梁柱形成外围结 构以在得到大面积灵活使用空间的基础上取得良 好的通风采光条件。
1.2钢筋混凝土墙承重体系的特点及 其所适用的建筑类型
• 1.2.1 预制装配式钢筋混凝土墙承重体系的 特点及其所适用的建筑类型 • 建筑平面相对较为规整，以横墙承重居多， 使用不够灵活。一般适用于学校、宿舍、 旅馆、住宅、办公等建筑。
1.2.2现浇钢筋混凝土墙承重体系的 特点及其所适用的建筑类型
棋盘形四角锥网架
星形四角锥网架
三角锥网架
网架的形式
抽空三角锥网架
蜂窝形三角锥网架
三层网架示意图
网壳
网壳结构形式(以曲面外形分类)
柱面网壳
网壳
a)正放四角锥柱面网壳
b)正放抽空四角锥柱面网壳
c)斜置正放四角锥柱面网壳 双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系 a)：刚度大，杆件少，最常用 b)：适用于小跨度，轻屋面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
3.1 常用的空间结构体系
3.1.1 薄
壳
• 空间薄壁结构，分为曲面壳和折板两种
3.1.2 网架
网架
网架的形式
由四角锥体构成(五种)
正放四角锥网架
三向网架 三个方向的平面桁架相互交角60 比两向网架刚度大，适合大跨度 常用于正三角形，正六三角形平面 在谋些平面形状会出现不规则杆件
d)三角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
国家大剧院 位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积近12公顷， 总建筑面积近15万平方米，总投资26.88亿元，目前已进行过网壳部 分设计与施工验收审查会议。 该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴 212.2m，南北短轴143.64m，总高度46.285。内设歌剧院（2416 席）、音乐厅（2017席）及戏剧院（1040席）及公共大厅等。屋面 采用钛金属板，整个网壳外环绕人工湖（35500m2）,各种通道及入 口均设在水下 。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，北京市建筑 设计研究院参与主体设计 ，整体结构用钢量达6750t，195kg/m。
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承重墙布置应考虑以下几方面因素： ⑴建筑空间分隔的需要 ⑵结构受力的合理性 ⑶满足通风、采光需求 ⑷满足设备布置和走向需求
• 横墙承重：横墙承重的方式在纵方向可以获得较 大的开窗面积，易得到较好的采光条件，但平面 较呆板 。 • 纵墙承重：纵墙承重的方式可减少横墙的数量， 对开放室内空间有一定的好处，但其整体刚度往 往不如横墙承重的方案好，纵向开窗面积也受到 限制，所以在高烈度地震区应慎重对待 • 纵、横墙混合承重：采用现浇钢筋混凝土楼板时， 常常形成双向板；室内单个空间较大，楼层结构 需要添加梁，会形成纵、横墙混合承重。特点是 除了建筑物的总长度不应超出规范要求，同时应 有一定数量的纵墙和横墙拉齐以加强建筑物的刚 度，满足抗震要求。墙体布置较为自由，平面组 合易获得交通组织的方便和较好的采光通风条件。
• 结构型式 • 双铰拱(最常见，制作安装方便，较经 济，温度应力低) • 无铰拱(最经济，须设强支座，温度应 力高) • 三铰拱(应用不广，拱钥铰使结构复杂 化)
2.4.3 排架
• 梁或其他支承屋面的水平构件（屋架）与 柱子之间采用铰接。
排 架 结 构
第3章 空间结构体系所适用的 建筑类型
第2章 骨架结构体系所适用的 建筑类型
• 骨架承重结构体系与墙承重结构体系的不 同在于用两根柱子和一根梁代替了一片承 重墙。 • 荷载由骨架传给基础 • 此结构中内外墙均不承重，适用于需要灵 活分隔空间的建筑物，或是内部空旷的建 筑物，建筑立面处理灵活。
• 骨架结构支承系统——对于建筑空间布置在构思 上主要在于用两根柱子和一根横梁来取代了一片 承重墙。这样原来在墙承重结构支承系统中被承 重墙体占据的空间就尽可能地给释放了出来，使 得建筑结构构件所占据的空间大大减少，而且在 骨架结构承重系统中，无论是内、外墙均不承重， 可以灵活布置和移动，因此较为适用于那些需要 灵活分隔空间的建筑物，或是内部空旷的建筑物， 而且建筑立面处理也较为灵活。 • 可分为：框架结构体系 、框剪、框筒等体系 、板 柱体系 、单层刚架、拱、排架
芝加哥标准石油大厦
筒中筒体系
• 由内框筒和外框筒构 成，共同抵抗水平荷 载，其外框筒多采用 密柱深梁的钢框筒， 内框筒可采用钢结构 或钢筋混凝土结构筒 体。筒中筒结构体系 是一种空间工作性能 更高效的抗侧力体系。
上海国际贸易中心
束筒体系
• 由两个以上的筒 体相连、成为整 体性更好、侧向 刚度更大的结构 体系。由于束筒 体系是筒体的组 合群，可以组成 任何形状，使建 筑立面形式更加 丰富。
• 墙体布置灵活，横墙承重、纵墙承重、纵横墙混 合承重等均可。大量应用于高层的办公楼、旅馆、 病房、住宅等建筑，平面一般呈条形布置。 • 纵墙承重方案应在适当位置布置横向剪力墙。 • 横墙承重，部分内纵墙可以不做现浇钢筋混凝土， 而用砌体填充墙或轻质隔墙，可减轻自重，使空 间分隔灵活。 • 纵横墙混合承重：承重墙布置灵活有利于建筑空 间的组合。
3.1.3 悬 索
• 高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件及 下部的支撑构件，使结构自重极大减小， 而跨度大大增加，但稳定性相对较差。
悬索结构屋盖系统
鞍形悬索结构体育馆
悬索结构
3.1.4 膜
• 想象把索网结构的索细化加密，直到交织 成一张薄膜。膜本质上也是受拉构件，兼 有承重和维护双重功能。 • 材料：高强纤维织物。
在框架结构的基础上,沿房屋的纵向和横向布 置一定数量的剪力墙就组成了框剪结构体系。 结构的受力特点： 竖向荷载由框架承担，而水平荷载由框架和 剪力墙共同承担。由于剪力墙的侧向刚度很大， 水平荷载所引起的水平剪力主要由剪力墙承担， 而水平荷载所引起的倾覆力矩由框架和剪力墙共 同承担。 这种结构体系既有框架结构的优点，又有较 大的侧向刚度，同时还能充分发挥材料的强度作 用，具有较好的技术经济指标，高层结构。
剪力墙结构
框架—剪力墙结构
筒体结构
2.3 板柱体系的特点及其所适用的 建筑类型
• 特点：直接用柱子支承楼板，取消了结构 梁，板底平整，减少了建筑吊顶的需求， 减小了平面结构构件所占据的空间，可降 低层高，且内部空间分隔不受梁影响，更 灵活。
• 接近正方形的双向板最为合理，板面荷载 （均布荷载）在一定范围才经济。柱距5～ 7m左右时较为适中。
西尔斯大厦
该办公大厦建于 1974 年的美国芝 加哥市，地下 3 层、地上 110层， 标准层层高 3.92m ，建筑总高度 443m 。 该 建筑底部 平面尺寸 为 68.55m × 68.55m，平面由9个小 筒组成，每个小筒平面尺寸为 22.85m × 22.85m 。束筒的钢柱 柱距均为4.57m，截面采用焊接H 型钢，束筒的钢梁采用焊接工字 截面，而各层楼盖的钢梁跨度为 22.85m，利用第 35 层、第 66 层、 第90 层三个设备层或避难层，沿 9 个子框筒的各榀框架设置一层 楼高的桁架，由于跨度较大，采 用芬克式桁架，截面高度 1.02m ， 间距 4.57m ，形成三道刚性环梁， 提高框筒束抵抗竖向变形的能力， 并在桁架各杆之间可穿越专业管
正放抽空四角锥网架
网架的形式
斜放四角锥பைடு நூலகம்架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
棋盘形四角锥网架
保持正放四角锥网架周边四角锥 不变，中间四角锥间隔抽空，下 弦杆呈正交斜放，上弦杆呈正交 正放。 克服了斜放四角锥网架屋面板类 型多，屋面组织排水较困难的缺 点。
斜放四角锥网架
由三角锥体构成(三种)
2.1 框架体系的特点及其所适用的 建筑类型
• 框架结构体系是骨架承重体系中最常用的 一种，主要承重结构为板、梁、柱，分为 横向框架承重、纵向框架承重、纵横向框 架混合承重几种形式。 • 框架由水平杆件（梁）和竖向构件（柱） 正交或非正交连接所构成，沿房屋的纵向 和横向设置，形成双向抗侧力结构，承受 竖向荷载和任意方向的水平荷载的作用