《房屋建筑学》课程教学 第三篇 常用结构体系所适用的建筑类型.docx

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《房屋建筑学》课程教学第三篇常用结构体系所适用的建筑类型

第3篇常用结构体系所适用的建筑类型

第1章墙承重结构所使用的建筑类型

墙承重结构支承系统——以部分或全部建筑外墙以及若干固定不变的建筑内墙作为垂直支承系统的一种体系                        

 墙承重结构支承系统

　砌体墙承重

钢筋混凝土墙承重系统

墙体材料的来源丰富，施工方便，对建筑平面的适应性强，因此大量应用于低层和多层的民用建筑，特别是住宅、旅馆、学校、幼托、办公用房和一些小型商业用房、工业厂房、诊疗所等

预制装配式的建筑平面相对较为规整，往往以横墙承重居多，使用不够灵活，但能够适应一般的学校、宿舍、旅馆、住宅、办公等建筑的要求；现浇的往往大量应用于高层建筑，特别是高层的办公楼、旅馆、病房、住宅等建筑中

砌体墙承重

●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

砌体墙承重实例

钢筋混凝土墙承重系统

预制装配式钢筋混凝土墙承重体系

板材装配式建筑体系

预制装配式盒子住宅

1967年蒙特利尔世界博览会展出的预制装配式盒子住宅

现浇钢筋混凝土剪力墙体系

第2章 骨架结构支承系统所适用的建筑类型

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          

1、框架结构体系：

   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。

某框架结构档案馆平面图（a）一层平面                                          （b）二层平面  

 某饭店建筑框架呈扇形排列                             某银行建筑框架成角度交叉排列  

框架结构建筑的特点：

由于墙体不用承重，故可以创造开敞的空间，且作为围护分隔的墙体可以根据各个楼层的不同需要设置，无需上下对齐。

钢筋混凝土框架支承的大型体育馆的看台下部室内空间                                          框架结构建筑的围护及分隔墙体的选材及布置

2、框剪、框筒等体系

   框剪体系的建筑物，剪力墙的布置除满足结构方面的需要外，如能与建筑空间的布置相协调，更能发挥框架原有的灵活性。

   框筒等体系的建筑物，筒体在垂直方向的适当变形，可以造成丰富的建筑体型。

    某框剪体系高层旅馆平面                                     框筒结构办公楼核心筒跟随建筑外形作变化

    美国芝加哥西尔斯大厦的束筒框架结构布置及体型变化

3、板柱体系

   板底平整，可降低层高，且内部空间分隔不受梁的影响。

适用于使用荷载合适的商场、图书馆、仓储、多层轻型厂房等。

某装配式板柱体系办公楼平面及施工工艺示意

伞状结构的无梁楼盖的办公建筑

4、单层刚架、拱：

   在结构上属于平面受力体系，可以通过改变排列方式或平面尺寸适应较活泼的建筑平面和体型；还可以结合空间结构屋盖系统覆盖大空间

钢制刚架结构的玻璃暖房

    某刚架结构车站

                                 钢制刚架结构的飞机库

拱券在早期建筑中的应用

美国蒙哥马里体育馆用平行拱支承屋面覆盖圆形平面

墨西哥马达莱纳体育中心体育宫用四道相交的拱支承屋面覆盖接近正方形的平面

法国某大学建筑由不断转变排列角度的落地拱生成

两片刚性拱支撑屋面索网及其边缘构件                             两片交叉拱作为索网边缘构件

拱在体育建筑及展示空间中的应用

5、排架：

   屋架等与柱子之间铰接，能够承受大型的起重设备运行时所产生的动荷载

第3章 空间结构支承系统所适用的建筑类型 

空间结构支承系统——各向受力，可以较为充分地发挥材料的性能，因而结构自重小，是覆盖大型空间的理想结构形式。

可分为：

薄壳、网架、悬索、膜、混合形式          

1、薄壳：

   属于空间薄壁结构，又可分为曲面壳和折板两种。

对建筑而言，结构本身就形成了“面”，而且可以切削。

2、网架 

   由许多杆件按照受力的合理性有规律地排列组合而成，可以分为平板网架和网壳两种。

网架空间整体性好。

平板网架杆件正交、斜交后可以形成不同的平面形状，使用相当灵活。

在需要时结构杆件可以暴露。

网壳相当于格构化的薄壳，但由钢杆件组成的网壳一般比混凝土薄壳的自重要小得多，除了用作大空间的顶盖外，还可以整体化地围合空间

由网架结构覆盖的交通空间

曲面网架的大型展示空间及运动馆

3、悬索

   用高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件以及下部的支承构件，使结构自重极大地减小，而跨度大大增加。

除稳定性相对较差外，是比较理想的大跨屋盖结构形式。

对于建筑而言，由于拉索显示出柔韧的状态，使得结构形式轻巧且具有动感。

屋盖用悬索结构的冰球馆及某世博会展厅

某悬索结构的展示厅

4、膜：

   在本质上也是受拉构件。

像薄壳一样，兼有承重和围护的双重功能。

其张拉力来源于充气或者用桅杆、拱、拉索等构件来将膜绷紧。

由于这些构件灵活的布置形式以及膜本身轻柔的外表，在城市室外空间小品中也常应用。

   可以想象把索网结构的索细化加密，直到交织成一张薄膜。

体育场张拉膜结构顶盖

张拉膜结构

充气膜结构

5、混合形式 ：

   按照建筑设计的要求及材料、结构功能的合理性，以多种形式混合使用

雷诺汽车中心—悬索与屋面钢梁混合使用

上海八万人体育馆—变截面柱、悬臂桁架及张拉膜的混合使用

●各种空间结构类型比起其它平面类型的结构形式来，除了在发挥材料性能、减少结构自重、增加覆盖面积方面的优势外，其形状的富于变化以及支座形式的灵活选用及灵活布置，对建筑空间以及建筑形态的构成无疑都有着积极的意义。

●空间结构支承系统不但适用于各种民用和工业建筑的单体，而且可以应用于建筑物的局部，特别是建筑物体型变化的关节点、各部分交接的连接处以及局部需要大空间的地方。

这些部分要么是垂直承重构件的布置需兼顾被连接部分的结构特征，或者需要局部减少垂直构件的数量以得到较大的使用空间；要么是在建筑方面需要形成较为活跃的元素，希望能够在这个位置上有较为活泼的建筑体型。

●空间结构体系在各种建筑类型上面的应用

拱架支承索网的体育馆                                           商店预制壳体的雨篷

拱架支承索网的体育馆（右）以及网架支承的太阳能收集装置（左）                         张拉膜结构的街头小品

●空间结构体系在建筑物“关节”点及顶层大空间上的应用