混合结构体系.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流1.2.3.4. 混合结构体系.精品文档.5. 混合结构体系1.1混合结构体系概述所谓混合结构体系就是同一房屋结构体系中采用两种或两种以上不同材料组成承重结构。目前一般所指是由钢筋混凝土楼(屋)盖和砖墙承重的结构体系（也称砖混结构）。一般用于五层或五层以下的楼房。优点有：（）主要承重结构用砖砌，符合就地取材的原则；（）房屋纵横墙体布置容易满足刚度要求；（）混凝土、钢材主要用于楼屋盖上，造价低。缺点：（）砖砌体强度低，层数受限制；（）抗震性能差；（）施工速度慢。砖混结构的墙体承重方式大体分为四种：横墙承重方案、纵墙承重方案、纵横墙承重方案、内框

2、架承重方案。横墙承重方案，横墙较密，房屋横向刚度大，整体刚度好，外纵墙立面处理方便，可设较大洞口，但横墙较密，房间布置不灵活，适用于宿舍、住宅。纵墙承重方案，房间空间大，房间布置灵活，墙面积小，但房屋横向刚度差，纵墙较厚或要加壁柱，适用于使用上要求有较大空间或隔墙位置可能变化的房屋。纵横墙承重方案，的受力特点是纵横墙共同承重，房间开间和进深能满足使用要求，房屋横向刚度比纵墙承重方案大内框架承重方案的受力特点是外墙和内柱共同承重，这种方案可获得较大的使用空间，但房屋空间刚度差，墙柱易发生不均匀沉降，适用于使用上要求有较大空间的房屋。墙体除注意一般构造要求和满足高厚比要求之外，为了保证房屋的整体性

3、和空间刚度以及防止可能的开裂，在设计方案布置时还须注意以下几点：一）横墙间距小于.倍建筑物宽度。（二）纵墙以尽可能贯通，方便圈梁设置。（三）墙体要适当加设壁柱。当墙厚24cm，而大梁跨度6m时，梁支承处加壁柱，承受吊车荷载的墙体或承受风荷载为主的山墙应加壁柱。（四）由于砖与混凝土线膨胀系数不同，墙体要适当设伸缩缝。现浇钢筋混凝土楼屋盖，有保温层或隔热层的伸缩缝间距为50m，无保温层或隔热层的伸缩缝间距为30m，缝宽 25cm。（五）适当沉降缝，缝宽和层数有关。钢筋混凝土楼盖可分为装配式和现浇式两种。现浇楼盖整体性、耐久性和抗震性较好，灵活性较大，但造价高，施工工期长，施工质量不如预制构件稳定。

4、相对与现浇式而言，装配式节约木材，降低造价，施工进度快，构件质量好，并有利于建筑工业化，故在混合结构房屋中，一般优先采用装配式楼盖。作者：1.2实例工程项目概况n 本工程为陕西某开发有限公司职工宿舍楼。n 该宿舍楼采用砖混结构，现浇钢筋混凝土楼、屋盖。层数六层，结构总高度18.500米。n 建筑物安全等级为二级，类场地，抗震设防分类丙类，地基基础设计等级丙级，建筑使用年限50年。n 抗震设防烈度为7度（0.15g），设计分组第一组。n 基础采用钢筋混凝土条形基础。n 荷载效应：考虑水平地震作用，不考虑竖向地震、风荷载、雪荷载的作用。 1.3实例工程项目结构选型与结构布置分析由于本建筑为5层高的

5、楼房，故采用砖混结构，职工宿舍开间小，采用了横墙承重，横墙较密，房屋横向刚度大，整体刚度好，立面处理方便。6. 框架结构体系2.1框架结构体系概述框架结构体系是由梁和柱刚性连接的骨架结构。它的特点在于“刚节点”。受力性能好；建筑平面布置灵活、易于设置较大房间、使用方便；构件类型少，易于标准化、定型化；可以采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构，有时还可采用现浇柱及预制梁板的半现浇半预制结构；现浇结构的整体性好，抗震性能好，在地震区应优先采用。但它的抗侧刚度低，适用于层以下建筑。如办公楼、餐厅、车间、营业室、教室和实验室等。框架有多种分类方法。按框架构件组成分为梁板式结构和无梁式结构；按

6、施工方法分成现浇整体式框架、装配式框架、班现浇框架、装配整体式框架；按承重结构分为全框架和内框架。框架的布置要遵循以下原则：1. 建筑平面形状和里面体型宜简单、规则，使个部分刚度均匀对称；2. 控制结构的高宽比（一般高宽比为57），减少结构在水平荷载下产生的侧移；3. 房屋中长度宜控制在最大伸缩缝间距内，减少温度裂缝；4. 框架梁宜拉通、对直，框架柱宜上下对中，梁柱轴线宜在同一竖向平面内；5. 尽量统一柱网和层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。2.2实例工程项目概况上海水产供销公司冷库 该厂位于上海杨浦区军工路，东临黄浦江。底层为速冻间，二到四层为冷藏库，五层为冰库，六层为制冰间。2.3

7、实例工程项目结构选型与结构布置分析主库的外包尺寸为34.54*52.54m，层高为（4.61+3.68*3+4.88+6.90）m，柱网6m*6m,建筑面积为10888平方米，共6层。冷库设计一般多采用现浇无梁楼板结构。这种传统做法施工时需要大量木模，同时逐层浇捣施工周期也长，为此提出预制装配式结构。在冷库工程中采用预制装配式结构是个新课题，低温和冷桥是冷库中的主要问题，而装配结构哟许多拼缝是渗冷的关键，为了解决拼缝“跑冷”的问题，选用半预制、半现浇的装配整体式结构。3剪力墙结构体系3.1剪力墙结构体系的概述剪力墙是一种抵抗竖向荷载引起的轴向荷载和风、地震等水平荷载引起的剪切、弯曲作用的结构单

8、元。剪力墙有较强的承载能力，同时也有很好的整体性和空间作用，既是建筑物的承重结构，又是建筑物的维护和分隔结构，但受墙间距的作用，建筑物平面开间布置不灵活。剪力墙结构体系分为剪力墙结构、框支剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构。剪力墙结构是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构。整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力(强度)要求也容易满足，房间内无梁柱外露。但剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求,结构自重往往也较大。适用于较小开间的住宅及旅馆建筑。层数超过25层的房屋宜采用全部剪力墙结构，当层数超过40米时不宜采用。为了在建筑底部做成较大空间

9、，有时将剪力墙底部做成为框架柱，形成框支剪力墙。通常适用40层以下建筑。底层作商店或停车场而需要大空间的旅馆或住宅。为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。 以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构。剪力墙承担大部分的水平荷载，框架以负担竖向荷载为主。比剪力墙结构布置灵活，适用于25层以下的房屋，最高不宜超过30层，通常可应用于 1020 层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。筒体结构适用于30层以上的建筑。3.2工程项目概况亚洲国际大酒店位于广州市最繁华

10、的都市商业中心环市东路，总面积为62500平方米。酒店按五星级酒店标准筹建，客房数目422间，位于25-38层，包括豪华房280间、套房40间、商务房96间、公寓式套房5间、总统套房1间。位于7楼的多功能会议中心一“群英厅”，可容纳800人的酒会或600人的中式宴会，另拥有6间大小不一的会议室，可安排15至80人的会议。位于8楼的宴会厅“亚洲殿”，气派非凡，可容纳800人的酒会或600人的中式宴会，另有7间独立的贵宾房。主楼有33层，高114.5米，平面为“Y”型，按7度地震进行抗震设防。3.3实例工程项目结构选型与结构布置分析它利用中央核心筒和3个端筒作为主框架的4根立柱，沿竖向每大层设置1

11、2根转换大梁，每一翼的4根梁组成本层巨型框架大梁，3肢主框架构成Y型的巨型框架体系，在主框架的每层大梁上建立一个6层高的次梁框架，在每榀此框架的顶层，所有立柱均在第6层框架处终止，为第六层创造出一个全面的无柱大空间，方便了盖楼层使用上的合理布局。4.门式钢架结构体系4.1门式钢架结构体系的概述门式钢架结构体系是梁柱等杆件之间为刚性连接的构件均为刚架单层刚架是直线性杆件组成的具有刚性结点的结构。从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架。从外形分：水平横梁式、折线横梁式。门式刚架杆件较少，制作方便，结构内部空间较大。广泛用于中小跨度的工业厂房、体育馆、礼堂、食堂等建筑上。刚度较差，受荷后产生挠度

12、，用于工业厂房时，吊车起重量不能过大。 4.2实例工程项目概况长春国富门式刚架厂房 4.3实例工程项目结构选型与结构布置分析5.桁架结构体系5.1桁架结构体系概述 桁架是由链杆组成的格够体系，当荷载仅作用在节点上时，杆件仅受轴向力，截面上仅有均匀分布的正应力，是最理想的一种结构形式。它受力性能好（受力均匀，材料利用充分），扩大了梁式结构的适用跨度，桁架可以用多种材料制造：木屋架、钢屋架、钢筋混凝土屋架、钢筋混凝土钢组合结构，它的体型可以多样化，施工方便。桁架的类型按材料可以分为：木屋架、钢屋架、钢筋混凝土屋架、钢筋混凝土钢组合结构、钢-木组合屋架、轻型钢屋架、预应力混凝土屋架。按形状分为：三角

13、形屋架、梯形屋架、弧形屋架、平行弦屋架。15-24米适用于混凝土结构； 18米以下：钢筋混凝土组合屋架；1824米：可选普通钢筋混凝土屋架；18-36米适用于予应力混凝土结构；36米以上适用于钢结构。5.2实例工程项目概况首都速滑馆组合式梭形空间桁架屋盖首都体育速滑馆位于北京西郊首都体育馆的北侧，建筑面积为38000多平方米。馆内设两条400米冰上速滑比赛跑道，一条练习跑道，环形跑道内设有两个标准的冰球场。馆内南侧设9排观摩看台约有1800个座位，北侧三层为运动员用房。速滑馆主体部分为184m，宽为88m，其中直线部分的长度为96m，两端是二个半圆，半径为44m。亚运会期间，速滑馆是一座多功能

14、的球类练习馆，课同时提供6个篮球场、4个排球场和2个手球场。5.3屋盖结构选型和结构布置分析 屋盖系统采用了组合式梭形空间桁架体系，主要由3大部分组成： 中央直线部分的梭形整桁架和两端半圆部分的梭形半桁架。 中央劲性桁架和支撑系统。 主体结构四周的60榀预应力钢筋混凝土钢架。6. 拱结构体系6.1拱结构体系的概述拱是一种以受轴向压力为主的结构。对于砖、石、混凝土、木较适宜，钢拱现有较多应用。拱是有水平推力的结构，所以拱结构的支柱应能可靠的支承水平推力，才能保证它能发挥拱结构的作用。拱的类型按力学结构分，有三铰拱，两铰拱和无铰拱三种。从建筑外形分有半圆拱和抛物拱。拱轴形式的选择，必须根据建筑的要

15、求与结构的合理相结合来考虑。6.2实例工程项目概况法国巴黎国家工业与技术展览中心大厅法国巴黎国家工业与技术展览中心大厅跨度为206m,大厅屋顶每平方米的混凝土厚度仅18cm，蛋壳的厚度与跨度之比为1/100。大厅的材料用量是非常省的，设计师成功的，它的跨度之大是当今世界少有的。6.3实例工程项目选型和结构布置分析大厅平面为三角形，两层之间距离为1.8m。拱身为钢筋混凝土装配整体式薄壁结构，为落地拱。拱脚附近因压力较大，拱璧加厚。传至三个拱脚的推力H由呈三角形布置的预应力拉杆承受，拉杆设置在地下。7. 薄壳结构体系7.1薄壳结构体系概述 薄壳结构是一种薄得不致于产生明显的弯矩应力，但厚度是以承受

16、压力、拉力和剪力的形抵抗结构。所谓“形抵抗结构”就是将材料造成一定的形式从而获得强度去承受荷载的结构。薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是曲面，薄壳的结构效能就是归功于曲面的曲率和几何特征。薄壳的形式很多，诸如球面壳、圆柱壳、双曲扁壳、幕结构、折结构等。薄壳材料省、经济，自重小，为大跨度提供有利条件，曲面多样化，易提供丰富多彩的建筑造型。但体型复杂，现浇时费工费模料，施工不便；板厚太小，隔热效果不够好，长期日晒雨淋易开裂；天棚曲面易引起室内声音反射和混响。7.2实例工程项目概况罗马小体育宫罗马小体育宫是为1960年在罗马举行的奥林匹克运动会修建的练习馆,兼作篮球、网球、拳击等比赛用,建于195

17、61957年。可容6000观众，加活动看台能容8000观众。7.3实例工程项目选型和结构布置分析小体育宫平面为圆形，直径60米，屋顶是一球形穹顶，在结构上与看台脱开。穹顶的上部开一小圆洞，洞上再覆盖一小圆盖，由沿圆周均匀分布的36个“丫”形斜撑承托，把荷载传到埋在地下的一圈地梁上。斜撑中部有一圈白色的钢筋混凝土“腰带”，是附属用房的屋顶，兼作联系梁。球顶下缘由各支点间均分，向上拱起，避免了不利的弯距。8. 网架结构体系8.1网架结构体系概述网架结构是由许多构件按照一定规律组成的网状结构改变了单向平面结构的受力状态，具有各向受力性能，是高次超静定空间结构。它的特点是平面桁架相互交叉结合而成 。网

18、架结构是多向受力的空间结构，跨度大，刚度大，稳定性好；杆件主要承受轴向力，能充分发挥材料的强度；高次超静定，安全度高；结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构；杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装的整体吊装。网架结构按外形分为曲面网架、平面网架。它可以是单层的，也可以是双层的，平板网架都是双层的，壳型网架则有单层、双层、单曲、双曲等各种平面形状。它的应用性很广，不仅适用于中小跨度的工业与民用建筑，而且尤其适用于大跨度的体育馆、展览馆、影剧院、大会堂等屋盖结构。8.2实例工程项目概况广州白云机场飞机库广州白云机场飞机检修库，跨度为80m，面积为13900平

19、方米，其中6300平方米为机库大厅，7600平方米为附楼。根据波音747飞机机身长，机翼宽的特点，机库平面为“凸”字形。根据飞机机身矮机尾高的特点，机库沿高度方向设计成高低跨。8.3实例工程项目选型和结构布置分析 由于屋顶沿高度方向的体型变化，选取了高低整体式折线型网架。这种网架形式解决了复杂体型下的网架空间工作问题，受力合理，节省钢材，造型美观。9. 悬索结构体系9.1悬索结构体系概述悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成。拉索采用由高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或部丝束，边缘构件和下部支承构件则常常为钢筋混凝土结构悬索具有内在的柔韧性和结构灵活性，但不能承受弯曲和扭曲。由于悬索是采用

20、高强度材料制成的，重量都比较轻。由于刚度不够，必须对悬索屋顶进行稳定处理。悬索结构的主要承重构件就是“索”，索网只受轴向拉力，既无弯矩，也无剪力，受力简单。通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，可以最充分地利用钢材的强度。它便于建筑造型，容易适应各种建筑平面。可以创造具有良好物理性能的建筑空间。悬索结构形式很多，如：单层悬索体系、双层悬索体系、鞍形索网、劲性悬索、横向加劲单层索系与索拱体系、组合悬索结构。9.2实例工程项目概况北京工人体育馆北京工人体育馆建筑平面为圆形，能容纳15000观众。比赛大厅直径94m；外围为7.5m宽的环形框架结构，共四层，为休息廊和附属用房。9.3实例工程项目选型和结

21、构布置分析大厅屋顶采用圆形双层悬索结构，由索网、边缘构件和内环三部分。悬索沿径向辐射状布置，索网分上索与下索两层。上索直接承受屋面荷重，并作为稳定索，通过内环将荷载传给下索，并使上下层同时紧张，以增强屋盖刚度。下索为承重索，将整个屋盖悬挂起来。外环为钢筋混凝土环梁，内环呈圆筒形，主要为连接悬索用。10. 薄膜结构体系10.1薄膜结构体系概述薄膜是一块薄到只能产生拉力的材料。薄膜的承载能力只能来源于它的拉应力，虽然薄膜结构式一种双向抵抗结构，但它不能产生明显的平板应力，因为它的厚度相对于它的跨度来说是极小的。这种结构很轻，薄膜应力总是产生在薄膜面内而绝不会是垂直于薄膜的方向内，薄膜作用实质上决定

22、于薄膜形状的几何特征。10.2实例工程项目概况大阪世界博览会美国馆大阪世界博览会美国馆有GEIGER设计10.3实例工程项目选型和结构布置分析 其内部超压力仅为210N/m2,因为屋顶的矢高以及周围的土台坎几乎使整个屋顶都承受风吹力。为了使其稳定，钢丝按边长约6m的斜交网格布置，并锚固于一个140m*80m的带圆角的混凝土矩形薄板受压环上。11. 充气结构体系11.1充气结构体系概述充气结构体系通常分成气承式和气压式两大类。气压式充气结构式在若干充气肋或充气被密闭的空间内保持空气压力，以保证其支承能力的结构。而气承式结构则是靠不断的向壳体内鼓风，在充满气后使其自行支撑的起的一种结构。气承式结构

23、主要用于修建仓储设施和体育馆屋顶，其次是展览馆和建筑安装工地顶盖。气压式充气结构的使用空间无需创造剩余压力，但由于其跨度受到限制，造价高，材料质量要求高，难以做到密封的高度可靠。11.2实例工程项目概况1.水立方水立方位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。总建筑面积65000-80000平方米，其中地下部分的建筑面积不少于15000平方米，长宽高分别为 177m 177m 30m。承担游泳、跳水、花样游泳等比赛，可容纳观众坐席17000座，其中永久观众坐席为6000座。2. 北京市水泥厂气承式膜结构，膜平面投影为矩形，长120 米，宽68米，最大高度为24.2米，室内空间容积为18万立方米。11.3实例工程项目选型和结构布置分析1.“水立方”是世界上最大的充气膜结构工程，由于跨度大和立面的需要，所以除了地面之外，外表都采用了膜结构ETFE材料，膜结构非常轻巧，并具有良好的自洁性，尘土不容易粘在上面，尘土也能随着雨水被排出。2. 膜四周密闭固定于基础上，为保证结构具有足够的刚度，沿长轴在膜上方布置了九道下压索， 索间距为情况下保持室内外压差在千分之三个大气压，恶劣天气下可增大室内外压差鸣谢：欢迎阅读