2010年二级建筑师辅导：结构选型与布置（1）

第一节 结构设计知识要点

优秀的建筑设计应做到艺术、技术和经济性的三位一体,它是建筑师对这三方面知识 充分掌握和创造性应用的产物。建筑师在完成建筑功能、建筑艺术性设计的同时,也应当 兼顾建筑的安全性、适用性、耐久性和经济性,以便建筑设计时其他工种的同事能同自己 良好的衔接。

在建筑技术设计作图中,首先要根据建筑平面布置及房屋层数和高度,选用合理的结构体系,如:砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。其次要合理地确定和布置竖向承重构件和抗侧力构件,这些构件一般包括:承重墙体、柱、框架和支撑等。墙体既是竖向承重构件,又是抗侧力构件,同时又是建筑平面分隔和围护的需要;框架是由梁和柱刚性连接组成的骨架,它能承受建筑物的竖向荷载,同时也能承担水平荷载(如风力、地震作用) ;支撑是作为承担建筑物水平荷载的专用构件,主要用于单层产房、 钢结构和高层建筑中。再次是合理地选择楼(屋)盖体系,楼(屋)盖体系构件包括:楼板(屋面板)、梁系(屋架)。楼板主要功能是沿水平方向分隔建筑中的上下空间,将其承受的建筑使用荷载传递给梁系或直接传给框架梁;使用梁系主要是为了使较大空间的房间传力途径更加合理,梁系中次梁将荷载传递给主梁或框架梁,再传至柱或墙。最后应合理地选择 基础形式,根据不同的结构体系、建筑体型和场地土类别为竖向承重构件选取合理的基础形 式,例如带拉梁或不带拉梁的独立基础、条形基础、箱形基础、役形基础、桩基础等。

下面将主要介绍砌体结构、框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构的结构布置注意事项。

一、砌体结构

砌体结构有着悠久的历史和辉煌的记录,直至今日仍然广泛地应用在各类工业与民用 建筑中。砌体结构有造价低廉、易于取材、建筑舒适度好、建筑能耗低、耐久性好、维护 方便、抗火性能优异、施工设备和方法简单、外观优美等优势;同样也存在着强度低、材 料用量多、自重大、砌筑质量较难保证、震害严重等问题。

(一)砌体结构的承重墙体系

1.横墙承重体系

横墙指横向承重墙体。横墙承重体系指建筑物楼(屋)盖的竖向荷载主要通过短向楼板 或横墙间小梁传给横墙,再经横墙基础传至地基的结构体系。由于横墙是主要承重墙体, 它的间距不能太大,划分房屋开间的宽度一般为3~5m,即横墙间距。横墙承受两侧开间 内由楼(屋)盖传来的竖向荷载和由风或横向水平地震作用产生的水平荷载,假若两侧开间 宽度相同,横墙在竖向荷载作用下基本上处于轴心受压状态,在水平荷载作用下则处于受弯、受剪状态。横墙承重体系建筑物的纵墙不参与承受楼(屋)盖荷载,仅承受自身的重 量,因而在纵墙上可开设较大的门窗洞口;又由于承重横墙较密,建筑物的整体刚性和抗 震性能很好,这些都是横墙承重体系的优点。但是,这种体系在房间使用上很不灵活,室 内空间较小;又由于横墙较密而使建筑材料用量较大,这又是横墙承重体系的缺点。横墙 承重体系适用于宿舍、住宅等建筑物。

2.纵墙承重体系

纵墙指纵向承重墙体。纵墙承重体系指建筑物楼(屋)盖的竖向荷载主要通过长向楼板 或进深梁传给纵墙,再经纵墙基础传至地基的结构体系。在这个体系中,为了保证建筑物 的整体刚性,沿纵墙方向一定长度还需设置少量横墙与纵墙拉结。这样,建筑物的竖向荷 载基本上由纵墙承受,而由风或横向水平地震作用产生的水平荷载则主要通过水平楼(屋)再 传给横墙。由于板、梁在纵墙上的支承点往往并不与纵墙形心线重合,故纵墙一般处于偏心 受压状态,而横墙在水平荷载作用下则处于受剪和受弯状态。纵墙承重体系的横墙间距一般 较大,使得建筑物可以有较大的房间,室内分割也较灵活,这是它的优点;但整个建筑物的 整体刚性不如横向承重体系,在纵墙上开门窗洞口受到限制,这又是它的缺点。纵墙承重体 系适用于教学楼、办公楼、实验室、阅览室、中小型生产厂房、车间、食堂和会议室等。