一、结构体系的主要类型及特点
-
框架结构
- 特点:由梁和柱组成的框架体系,具有结构简单、传力明确的特点。框架结构可以形成较大的室内空间,布置灵活,适用于多种建筑功能。
- 应用场景:常用于多层和高层建筑,如办公楼、商业建筑等。在工业建筑中也有应用,特别是需要较大空间和灵活布局的车间。
-
门式刚架结构
- 特点:以门式刚架为主要承重结构,屋面和墙面通常采用轻型材料。结构形式简洁,施工速度快,造价相对较低。
- 应用场景:广泛应用于工业厂房、仓库等建筑,尤其是跨度较小、高度较低的建筑。
-
桁架结构
- 特点:由杆件组成的桁架体系,能够跨越较大的跨度。桁架结构的杆件主要承受轴向力,材料利用率高,结构自重较轻。
- 应用场景:常用于大跨度的建筑,如体育场馆、展览馆、火车站等的屋盖结构。
-
网架结构
- 特点:由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连接而成的空间结构。网架结构具有空间刚度大、整体性好、抗震性能优越等特点。
- 应用场景:适用于大跨度、大空间的建筑,如机场航站楼、会展中心等。
-
悬索结构
- 特点:以悬索为主要承重构件,通过钢索的受拉来承受屋面或楼面的荷载。悬索结构具有跨度大、自重轻、造型美观等特点。
- 应用场景:常用于大型体育场馆、展览馆等建筑的屋盖结构,如北京工人体育场的屋盖就采用了悬索结构。
二、选型考虑因素
-
建筑功能需求
- 空间要求:如果建筑需要大跨度、无柱空间,可选择桁架结构、网架结构或悬索结构。如果对空间布局要求灵活,框架结构可能更合适。
- 使用功能:对于工业建筑,要考虑生产工艺对空间、高度、荷载等的要求;对于商业建筑,要考虑人流量、采光、通风等因素。
-
荷载情况
- 竖向荷载:包括结构自重、楼面活荷载、屋面活荷载等。根据荷载大小选择合适的结构体系和构件尺寸。
- 水平荷载:主要有风荷载和地震作用。在高烈度地震区或风荷载较大的地区,应选择抗震性能好、抗风能力强的结构体系,如框架 - 支撑结构、网架结构等。
-
跨度和高度
- 跨度大小:对于小跨度建筑,门式刚架结构和框架结构较为经济;对于大跨度建筑,桁架结构、网架结构和悬索结构更具优势。
- 高度要求:高层建筑通常采用框架 - 核心筒结构或框架 - 支撑结构,以提高结构的抗侧力能力。
-
施工条件
- 施工场地:考虑施工场地的大小、地形地貌等因素。如果场地狭窄,可选择预制程度高、安装方便的结构体系,如门式刚架结构。
- 施工技术:施工单位的技术水平和设备条件也会影响结构选型。如果施工单位对某种结构体系有丰富的施工经验和先进的施工设备,可优先考虑该结构体系。
-
经济成本
- 材料成本:不同的结构体系和钢材规格价格不同,需要进行经济比较。一般来说,门式刚架结构和框架结构的材料成本相对较低。
- 施工成本:施工速度快、人工费用低的结构体系可以降低施工成本。例如,预制装配式结构可以减少现场施工时间和劳动力需求。
-
美观要求
- 建筑造型:某些建筑对造型要求较高,结构选型应与建筑设计相协调。例如,悬索结构和网架结构可以创造出独特的建筑造型。
- 建筑外观:考虑结构的形式、色彩、质感等对建筑外观的影响,选择符合建筑美学要求的结构体系。