建筑的结构形式种类繁多,根据不同的建筑情况和设计目标可以进行合理选择,下面主要介绍常见的八大类建筑结构形式;
一、框架结构
框架结构是建筑中最为常见,也是运用最多的建筑结构形式。
框架结构并不只必发888唯一登录网站常见的钢筋混凝土框架结构,它有各种框架形式。广义来说,框架结构是建筑结构中的一种,指采用钢、混凝土、木材等构件搭建一个“框架”,再在其上覆盖其他建筑材料,形成一个整体的建筑结构。
框架结还分为不同种类型
比如:
1. 钢框架结构:钢框架结构是采用钢筋、钢管、钢板等构件组成框架的一种结构体系。其优点是承载能力强、材料易于加工、施工周期短,适用于高层建筑、体育场馆等大跨度建筑。
2. 混凝土框架结构:混凝土框架结构是采用混凝土构件组成框架的一种结构体系。其优点是韧性好、成本较低,适用于住宅、厂房等建筑,适用的范围也是最广的,同时抗震能力较好。
3. 钢-混凝土框架结构:钢-混凝土框架结构是采用钢筋混凝土构件组成框架的一种结构体系。其优点是钢筋混凝土构件相较于钢构件价格更低,强度更高,适用于高层建筑、桥梁、机场航站楼等大型公共建筑。
4. 木框架结构:木框架结构是采用木材构件组成框架的一种结构体系。其优点是具有自然美感,适用于民居、别墅等建筑。
总的来说
框架结构结构有以下几个优点:
1.轻巧、刚度好:框架结构具有较强的承载能力和刚度,能够支撑较大的荷载,同时,结构重量相对较轻。
2.规模可调:框架结构构件可根据需要灵活搭配拼接,可扩大或缩小建筑规模。
3.施工速度快:由于框架结构构件较为标准化,且工程量大、重复性强,施工速度较快。
4.使用寿命长:框架结构构件一般选用钢、混凝土等高强度材料,使用寿命相对较长,且易于维护。
缺点主要有:
1.对设计要求高:框架结构的承载能力和刚度受材料、连接方式和参数等多种因素影响,对设计提出了较高的要求。
2.需要防火措施:框架结构的构件一般为金属等易导电材料,需采取防火措施。
3..存在腐蚀问题:框架结构构件一般为金属等材料,易受到腐蚀,在设计和施工中需要采取相应的措施。
框架结构适用于各种类型的建筑,尤其适用于高层大型建筑、大跨度跨越的桥梁和大型工业厂房等建筑和设施。由于施工周期短、设备容易安装、适用性广泛等特点,在现代建筑中得到广泛应用。
二、砌体结构
砌体结构是指利用石头、砖块、混凝土块等砌体叠加,建造成建筑物的结构形式。它是建筑结构构造中的一种常见形式,用途十分广泛,可以应用于房屋、公共建筑、农村住房砌体结构的居多,比较适合低层建筑。
之所以农村建房用的比较广泛,是因为砌体结构的材料来源广,基本上就地取材就能用。
比如:砖可以直接用黏土烧制,石材的原料可以是天然石,砌块可以用工业废料矿渣制作,来源方便,价格低廉。且砖、石、砌块具有良好的耐火性和较好的耐久性,使用年限长。
不仅如此,砖墙和砌块墙体能够更好地隔热、保温,节能效果明显。所以它既能充当承重结构,也也能充当围护结构。
而且,砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备,可以节省木材。新砌筑的砌体上即可承受一定荷载可以连续施工。在寒冷地区,冬季可用冻结法砌筑,不需特殊的保温措施。
它的缺点是:
1.施工工期长:砌体结构施工工期长,因为它需要先组装多个砖块,再进行一层一层的叠加,常常需要对墙体进行多次处理。
2.总体重量较大:砌体结构的总体重量较大,因而不适合在某些建筑物较轻的地基上使用。
3.工程成本较高:砌体结构的工程成本相对较高,因为砌体结构的施工需要耗费更多的时间、人力和资金。
4.砌体的强度较低:因而构件的截面尺寸较大,材料用量多,自重大。砌体的抗拉、抗剪强度都很低,因而抗震较差,在使用上受到一定限制;砖、石的抗压强度也不能充分发挥;抗弯能力低。
5.黏土砖需用土制造,在某些地区过多占用农田,影响农业生产。
三、拱形结构
拱形结构是建筑结构中的一种形式,是以弧线为基础,由多个石材、混凝土或金属构件构成的建筑结构类型。
它也是一种能够分担荷载、有较好稳定性、并能够减少结构所需材料的建筑结构类型。
拱形结构的主要优点是:
1. 承载性能强: 拱形结构构成的圆形对于受到压力的情况下,能够将力分散并传递至墙体上,具有很好的承载性能。
2. 可大跨度覆盖: 由于拱形结构的支撑点可以放置在较远的两侧,所以适用于相对较大跨度的覆盖物。
3. 空间利用率高: 拱形结构的设计能够充分利用建筑物内部的空间,因此在使用空间和资源方面能够更加有效地利用。
4. 耐久性好: 拱形结构的材料主要由石材、混凝土、金属等制成,使用寿命很长,在业已建成的时期能够长时间保持稳定。
5. 良好的装饰效果: 拱形结构的外观设计美观大方,可以起到良好的装饰效果,并且能够为建筑物增添艺术感。
缺点是:
1. 难以维修: 如有损坏、老化,拱形结构的维修会非常困难,一旦发生破坏问题,维修成本较高。
2. 施工周期较长: 拱形结构需要进行精细制造和安装,所以建造期较长,需要高端的技术人才。
3. 维护成本大: 由于拱形结构的建筑材料一般较为昂贵,还有的需要耗费比较高的维护成本。
4. 空间利用率低: 由于拱形结构设计不可随意更改,其空间利用率相对较低。
5. 地基要求高: 拱形结构需要一个均匀、坚实和耐重的地基,如果地基不稳定,拱形结构会出现变形或者垮塌。
适用范围:拱形结构适用于一些需要大跨度覆盖或者加大建筑物美观程度的项目,例如室内大型体育场馆、广场上的亭台楼阁、古建筑等。此外,拱形结构经常应用于桥梁、隧道等公共建设中,能够为人们提供更安全、稳定和可靠的道路设施。
四、空间网格结构
空间网格结构是由框架或连结节点构成的三维构造,其主要由三条或三条以上的线性元素组成成形了多边形网格,能够支撑重力荷载并向地面或其他承载构造传递力量。
该结构形式具有设计的空间几何性质,一般需要三维建模软件进行设计和运用。主要结构形式有正四面体、正八面体、正十二面体等多种多边形形式。
空间网格结构优点主要有:
1.稳定性能好:空间网格结构是由多个框架和节点组成,它们有效地将重力荷载分散,并转移到地面或其他承载结构中,稳定性能比其他传统结构更好。
2.适应性强:正是基于网格理论而设计的空间网格结构,使得它在适应复杂形状、大跨度、大空间组织等建筑设计方面有着很强的实用性和适应性。
3.施工速度快:空间网格结构组件标准化,预制好了,可以在较短时间内完成建筑,因此施工速度比传统结构更快。
4.空间使用率高:由于基于三维空间的设计,空间网格结构可以充分利用空间,并减少建筑结构的支柱数量,从而达到更好的空间使用率。
5.抗震性能好:空间网格结构的构成多为钢结构等材料组成,钢结构具有较好的抗震性能,因此空间网格结构在地震等自然灾害中有良好的表现。
缺点主要有:
1.维护成本高:由于空间网格结构所使用的结构材料和建筑设计时间较长,因此其维护成本较高。
2.设计难度大:空间网格结构的设计和计算比传统结构更加复杂,需要更多的时间和能力。
3.制造难度大:由于空间网格结构经常采用大型钢制结构,因此其制造难度以及安装工作与传统结构相比也更加复杂。
4.能量消耗大:空间网格结构往往需要大量的能量和资源进行制造、运输和安装。
5.成本较高:空间网格结构的制造与设计难度大,而其施工和维护成本也较高。
适用范围:那些需要大跨度、大空间组织和形成几何视觉效果的建筑。
例如:体育场馆、公共建筑、汽车展厅、空间艺术馆等场所。同时,空间网格结构也适用于一些需要大内部空间、设计独特、美观的现代建筑。
五、悬索结构
悬索结构是由一些垂直支持缆绳和水平张拉缆绳组成的一种特殊的结构,其典型的例子是大跨度桥梁和大型室内场馆。
悬索结构通过张拉缆钢索来支撑建筑物或桥梁的重量,使之能够穿过较大的空间距离而不受支持的桥墩或者柱子的限制。
悬索结构的基本原理是使用缆绳来抵消重力和集中荷载,使其在适当的混凝土或其他材料的支持下保持稳定状态。
悬索结构的优点:
1. 可大跨度覆盖:悬索结构的支持点可以放置的较远,因此适合于大跨度覆盖的场合,例如大型桥梁和大型会议中心。
2. 空间使用率高:悬索结构的不需要传统结构的柱子或者承重墙进行支撑,相比之下可以节省大量的内部空间,因此空间利用率更高。
3. 构造简单、造价低廉:悬索结构的设计和构造相对简单,可以大大节省制造和施工成本,因此比其他结构类型更具有经济效益。
4. 抗风性能强:悬索结构受到风力和震动等影响时会产生膨胀和振荡,但该结构形式具有非常好的稳固性,可以有效地抵抗风力和地震等自然灾害的影响。
5. 建筑美观:悬索结构设计和外观精美,适用于现代建筑或其他需要视觉冲击的场合,可以为建筑增添艺术感。
悬索结构的缺点:
1. 重量限制:悬索结构不能承受或限制非常大的重量和荷载,它们一般适用于少量集中荷载,而不是均匀的荷载。
2. 维护成本高:由于悬索结构的维护需要大量的劳动力和资金,因此维护成本较高。
3. 设计限制大:悬索结构需要一定的空间来进行设计,而且相对于传统结构,其设计和计算也更加复杂。
4. 温度影响:悬索结构的张紧状态可能受到温度变化的影响,因此在设计和建造时要考虑阳光照射和夜晚气温的影响。
5. 构造强度依赖于张力:悬索结构的稳定性和安全性是依赖于张力的,不保证表面上紧绷的缆绳中间部位能够承受足够的荷载,需要考虑到这个因素。
适用范围:
悬索结构主要适用于需要大跨度覆盖的公共建筑、桥梁、大型会展中心、球场以及其他需要罩阳台、花园或露天游泳池的场所等。同时,悬索结构还可以用于一些特殊的建筑物,如天际线和室外平台。
六、薄壳结构:
薄壳结构是指由较薄的刚性材料(如混凝土、钢板或玻璃钢等)固定在边缘并形成一定空间曲面形状的结构。
这种结构的特点是承受荷载的能力来自于曲面本身的刚度,而非材料的厚度或强度。这种结构具有高度的自稳定性和几何形态稳定性,常用于大型建筑物的屋盖、穹顶和墙壁等构造。
薄壳结构的优点:
1. 空间表现力强:薄壳结构常常可以创造出像浪涛形、穹顶形、拱形等非常流畅、优美的线条,使得建筑表现出更强的现代主义特色和艺术感。
2. 可塑性强:薄壳结构可以通过对曲面形状和尺寸的控制进行设计,使得建筑形态变得更加人性化、更加符合人们的需求。
3. 抗震性好:薄壳结构采用的是优秀的材料,且厚度非常薄,可以降低建筑物重量,并在地震时提高其抗震能力。
4. 节能环保:薄壳结构因结构轻巧,减少建筑材料的浪费,同时采用优质的材料,符合节能环保的目标。
5. 空间可利用性高:薄壳结构不需要柱子扶持,可以有效地利用内部空间,使得建筑物空间利用率更高。
薄壳结构的缺点:
1. 制造和施工难度大:薄壳结构对制造和施工的精度要求高,对加工质量和施工过程中的精度问题都有很高的要求,增加了施工难度和工期。
2. 构造复杂:由于薄壳结构非常依赖其曲面形状来支撑荷载,因此在设计时需要考虑到不同区域的曲率,并制定复杂的构造方法。
3. 无法进一步分隔:由于薄壳结构本身外形比较复杂,不能进一步分割或拆卸,需要长期维护。
4. 成本高昂:由于薄壳结构所采用的材质和制造工艺比较复杂,因此造价比传统结构更高。
5. 设计难度大:薄壳结构的设计和构造比传统结构更加复杂,需要更高水平的专业技能和知识。
适用范围:薄壳结构适用于那些大型建筑物的屋顶、穹顶和墙壁,例如机场、体育馆、展馆、购物中心、音乐厅和公共场所等。这种结构形式通常适用于造型要求高、设计创新的现代建筑。
七、钢结构
钢结构是指以钢材为主要结构材料构建的建筑结构形式。
钢结构具有高强度、轻质、耐久、易于建造和维护等优点,因此在现代建筑设计中被广泛应用。
钢结构的优点:
1. 高强度和韧性:钢具有很高的拉伸强度和韧性,能够承担更大的荷载,增强建筑的稳定性和安全性。
2. 轻型化:钢的比重相对较小,因此相对轻量化,能够降低建筑物的自重,同时使得其能够进行大跨度覆盖。
3. 施工周期短:钢结构的构件线性化,精度高、加工量大、现场组装,工期短,效率高。
4. 耐久性强:钢材不受腐蚀、虫、损坏等自然因素的影响,具有较长的使用寿命和各种恶劣天气环境下的良好表现。
5. 可回收着重:钢可回收利用,是一种对环境影响较小的建筑材料,符合环保要求。
钢结构的缺点:
1. 保温隔热性差:钢材本身的导热性高,因此钢结构的隔热、保温性能不佳,需要进行绝缘处理。
2. 需要表面防腐处理:钢材易受腐蚀,因此需化防止钢材生锈,提高其使用寿命。
3. 能量消耗多:钢结构生产相对比较复杂,消耗的能源也相对较多。
4. 噪音问题:钢结构在受力时产生的噪音比较大,需要进行吸音处理,以减少建筑甚至周边环境的噪音污染。
5. 现场施工安全问题:存在安全隐患的结构部分,需要额外的安全保障措施。
适用范围:钢结构主要适用于需要大跨度和抗震性的建筑物,例如高层建筑、大跨度的桥梁、汽车4S店等,以及部分要求特别严格耐久性和韧性的场所。此外,钢材还可以用于工业厂房、展览馆等场所。
八、复合桁架结构
复合桁架结构是指将钢结构桁架与混凝土构件混合使用而成的桥梁、屋盖框架等工程结构形式。
复合桁架结构结合了混凝土和钢材的优点,既能满足建筑结构的强度和刚度需求,又保证了建筑形态和外观的美观性。
复合桁架结构的优点:
1. 强度高:复合桁架结构由钢材和混凝土组成,具有很高的强度和抗震能力。
2. 轻型化:相比其他结构形式,复合桁架结构的自重较轻,可大幅度减轻建筑物所受重力荷载。
3. 优美外观:由于复合桁架结构的设计可以让结构形态更加简洁、整洁,美观度高。
4. 耐用性高:混凝土和钢材具有较高的耐用性,可保证结构寿命和稳定性。
5. 施工速度快:与传统的钢结构相比,复合桁架结构可以直接进行装配安装,提高施工效率,降低使用成本。
复合桁架结构的缺点:
1. 构造复杂:复合桁架结构的制造和构造更加复杂,需要较高的制造技术和施工经验。
2. 造价相对高:相较于传统的钢结构和混凝土结构,复合桁架结构的制造和施工成本更高。
3. 维护费用高:复合桁架结构的维护成本较高,需要进行定期检测和保养。
4. 难于拆卸:由于复合桁架结构采用了混凝土和钢材进行组合,难以进行分离和拆卸。
5. 环保问题:复合桁架结构生产过程中的能耗比较高,同样存在对环境的一定影响。
适用范围:复合桁架结构适用于那些对建筑外观和造型有较高要求的场所,例如体育场馆、展览馆、文化艺术中心等。此外,复合桁架结构还可用于造型独特、外观要求高的桥梁和景观建筑等场所。