建筑的结构体系是支撑起建筑物的骨架,它能够承受竖向和侧向的荷载,并确保这些荷载能够安全地传递到地基。砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及筒体结构等,都是我们常见的房屋结构体系。
砌体结构,这种结构体系在上个世纪的城市中广泛存在,如老筒子楼、宿舍和住宅楼等,通常被称为砖混结构。然而,由于砖混结构的局限性,它并不适合建造过高的建筑。这种结构的主要建材包括砖、砂浆、混凝土和钢筋。其中,砖与砂浆共同承担外部荷载,因此,在砌体结构中,砖墙是不能随意拆除的。而混凝土构造柱和圈梁则主要起拉结墙体的作用,它们本身并不承重。
2.框架结构
框架结构是一种由柱子和梁共同支撑上部楼板的建筑体系,其独特之处在于通过柱子与梁的“框架”来抵抗外部的侧向荷载。相较于砌体结构,框架结构的造价通常较高,但它更适用于高度不超过40米的公共建筑。在住宅领域,采用框架结构的相对较少,但某些小型别墅可能会选择这种结构。值得注意的是,在框架结构中,后砌墙仅用于空间分隔,并不承担外部荷载,因此这些砌体是可以自由拆除的。这种灵活性使得框架结构成为对空间要求高的公共建筑的理想选择。
3.剪力墙结构
剪力墙体系是利用建筑物的墙体,包括内墙和外墙,来抵抗水平力的作用。这些墙体通常采用钢筋混凝土制成,其厚度至少为160毫米,且间距通常在3至8米之间。这种结构特别适用于小开间的住宅和旅馆等建筑。
优点:剪力墙结构具有出色的侧向刚度,能够在水平荷载作用下保持较小的侧移,确保建筑物的稳定性。
缺点:然而,这种结构的缺点也显而易见。首先,剪力墙的间距相对较小,限制了建筑平面布置的灵活性,不太适合用于大空间的公共建筑。其次,结构自重相对较大,增加了建筑的成本和负担。
4.框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构是一种结合了框架结构和剪力墙优势的结构形式。它不仅保留了框架结构平面布置的灵活性,提供了大空间的优势,还增强了侧向刚度,能有效抵抗水平荷载。在框架-剪力墙结构中,剪力墙主要负责承受水平荷载,而竖向荷载则主要由框架体系承担。为了优化结构的性能,横向剪力墙应均匀对称地布置在建筑物的端部附近或平面形状变化处,而纵向剪力墙则宜布置在房屋两端附近。
在水平荷载的影响下,剪力墙的变形呈现出弯曲的特点,宛如固定在地基上的悬臂梁,而框架结构则展现出剪切型变形。由于楼盖的水平刚度将框架与剪力墙紧密联系在一起,它们共同形成了协同变形的特性。特别是在高层建筑中,随着水平荷载的逐渐增大,筒体结构的应用也愈发显得重要,它能够有效抵抗和控制水平荷载,确保建筑物的稳定性和安全性。
筒体结构是抵御水平荷载最为有效的结构体系。其受力特性在于,建筑整体宛如一个基础固定的封闭空筒,形似悬臂梁,共同抵抗水平力的作用。
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