建築結構選型是結構設計中確定方案的重要內容,現將主要的結構形式、結構體係,以及屋(樓)蓋、基礎和樓梯的型式做一介紹。
第一節建築結構的分類
建築結構有不同的分類法。主要有按結構所用材料的類別分類和按結構承重體係不同分類兩種方法。
一、按所用材料分類
結構主要使用的材料類別,工程上常稱為結構形式,可分為四類。
1.鋼筋混凝土結構
鋼筋混凝土結構是最主要的一種結構,廣泛用於各類建築工程中。除用於工業與民用建築外,還用於地下、水工、港口、橋梁、隧道等土木工程和國防工程中。
鋼筋混凝土結構的優點如下:
(1)耐久性好,在一般環境下,鋼筋受混凝土保護而不易鏽蝕,且其強度隨時間增長有所提高,故耐久性好,幾乎不需要經常維修和保養。
(2)強度高。和磚木相比,強度較高。在某些情況下可以代替鋼結構,因而能節約鋼材。
(3)耐火性好。混凝土是不良導熱體。遭火災時,鋼筋受混凝土保護不會很快達到軟化而導致結構破壞。其耐火性能比鋼結構好。
(4)可摩性好。根據設計需要可以澆築成各種形狀和尺寸的結構,因而適用於形狀複雜的結構,如空心樓板、空間薄殼等。
(5)整體性好。有利於抗震、抗爆。
(6)易於就地取材。材料用量最多的砂、石,產地普遍,易於就地取材,因而可減少運輸費用,降低造價。
鋼筋混凝土結構的缺點如下:
(1)自重大。這對於建造大跨度結構和高層抗震結構是不利的。
(2)施工比較複雜,工序多,工期長冬季施工和雨季施工困難,需要采取必要的措施以保證工程質量。
(3)抗裂性差。在正常使用時,普通鋼筋混凝土結構往往有縫。這對要求不開裂的結構是很不利的。隨著科學的發展,這些缺點已經或正在逐步得到克服,如采用輕質高強混凝土以減輕結構自重,采用預應力混凝土以提高構件的抗裂性。
2.砌體結構
砌體結構是用磚、砌塊及石料等塊材通過砂漿砌築而成。它是主要建築結構之一,曆史悠久,應用普遍,主要用於六層以下的住宅、辦公樓和教學樓,無吊車或小噸位吊車的單層廠房,以及煙囪、水塔、料倉及小型水池等特種結構。
砌體結構的主要優點是易於就地取材,節約水泥、鋼材和木材,造價低廉,有良好的耐火性和耐久性,有較好的保溫隔熱性能。主要缺點是強度低,自重大,砌築工程量繁重,抗震性能差等,因而限製了它的使用範圍。今後,砌築製品應向高強、多孔、薄壁、大塊、配筋等方向發展。
3.鋼結構
鋼結構是用各種型材通過焊接等連接而成的結構。它有如下特點:
(1)承載能力高而重量輕。
(2)材質均勻,可靠性好。
(3)鋼材的塑性和韌性好。
(4)製造與施工方便鋼結構在工廠裏加工,製作簡便、精度點。構件在現場拚裝或吊裝,施工方便,期短。
(5)鋼材耐熱性好,耐火性差。當溫度超過150t:時需采取防護措施;在500攝氏度以上時,結構完全喪失承載能力。
(6)鋼材易於鏽蝕,維修費用高。
鋼材是理想的建築材料,應用廣泛,造價高,應特別注意節約鋼材。目觭,多用於大跨度結構、重型工業廠房、高聳結構及40層以上的高層建築和薄壁型鋼屋架等輕鋼結構。
4.木結構
木結構是以木材為主製成的結構。其優點是易於就地取材,自重輕,製作簡單,易於施工。木材的缺點是多疵病、易燃、易腐、易蟲蛀等。我國木材產量有限,應注意節約。木材不宜用在重要建築及高溫、潮濕環境中,但在山區、林區和農村中應用普遍。
結構形式的選擇是建築結構設計的重大課題,因此,要根據不同的地區、不同的施工條件、不同的建築要求,在可能的條件下綜合考慮、合理選用,以設計建造出符合“堅固、安全、適用、美觀”的工程。