建筑结构的形式对比与研究

建筑结构的形式对比与研究

陈立森1黄展业2

陈立森1黄展业2广西建工五建设计研究院广西柳州市545002

摘要：目前国内应用的结构形式有：框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、混合结构、钢网架、悬索结构等。本文将对常见的建筑结构形式、对比以及对几种典型的建筑结构形式进行举例叙述，从国外发展经验来看，新型钢结构极有可能取代当前的钢筋混凝土结构，成为城市建设的核心建筑，这一研究的分析对于当前结构形式多样化进一步发展具有一定的示范意义。

关键词:建筑结构形式；框架结构；框架剪力墙结构；钢结构；外形设计

1引言

建筑结构通常是建筑物中起着载荷或骨架作用的形式，依据结构受力体系当前应用的结构形式有：框架结构——梁柱刚接而成的受力体系；框架剪力墙结构——现浇板、混凝土墙、混凝土柱；混合结构——砖混或砖木等；钢网架、悬索结构。本文将对常见的建筑结构形式、比较以及对几种典型的建筑结构形式进行举例叙述，这一研究的分析对于当前结构形式多样化进一步发展具有一定的示范意义。

2主要建筑结构的比较分析

2.1主要建筑结构的分析与特点比较

首先对常见的主要的建筑结构形式进行分析：

（一）框架结构，即混凝土梁柱承重，应用于在10层以下或非地震区的高层建筑中。优点是室内空间相对较大，房间隔墙可以随意拆改；缺点是框架尺寸不合理，民宅或7层以上的地震区很难适用。

（二）混砖结构，即砖墙承重，应用于7层以下建筑中。优点：造价低，施工简单快捷。缺点当然是房间大小等构造抗震能力较差，无法应用于复杂形式。

（三）剪力墙结构，即混凝土墙和梁承重，应用于高层普通住宅或复杂的别墅等。优点：抗震力强，房间内没有棱角，缺点：房间不能拆改，混凝土自重、损耗大，总高达不到150m。

（四）框架剪力墙结构，即增加混凝土墙的框架结构，应用于高层商城、办公楼等。优点：抗震于剪力墙结构一样，具备了框架结构具有的多变拆改优点，但缺点也与剪力墙结构一样。

（五）钢结构，即钢梁、柱承重，应用于工业或超高层民用建筑。优点是；自重轻，施工快，可做到500m以上，地震影响小。缺点是：耐火性能差，火灾是其最危险的情况，且钢结构保养困难、保养成本巨大。

（六）组合或混合结构，即有用钢材做柱的框架剪力墙结构等，应用于地标或超高层民用建筑。优点是：自重较小，抗震性能较好，可做到300m以上高度。缺点是：由于具备了钢结构和框架剪力墙结构优点，其缺点较少，优势明显。

2.2几种建筑结构的应用性对比

从抗震能力方面来看，砖混结构比框架结构抗震能力差，框架结构的抗震能力又不如剪力墙结构，但通常这几种结构应用于设计中都有相同特性，即均是刚性结构，然而钢结构不像前面三种结构一样是纯刚性结构，而是一种较为的柔性结构，从抗震角度来看，就是地震产生的摇动由于钢材本身的柔韧性而得到了较好的安全保障。从应用角度来看，砖混结构对应了多层住宅，剪力墙对应了高层住宅，框架结构应用于多层公共建筑，框架剪力墙结构具备多样性优点应用于高层的公共建筑，钢结构特有优点应用于超高层公共建筑（如倒塌的世贸大楼）。

3几种建筑结构举例分析

图1是一种常见的膜结构，是一种张拉式的建筑膜结构。它是通过柱和横杆支撑成型的，也可以称为骨架式索膜结构。它具有膜结构应该有的特点：抗震性能优良，能源利用少，设计优美，自然光利用率高等。该膜结构是由四根柱子和诺干根横杆组成。而主要的两根柱子是变截面的工字钢，工字钢的腹板又有圆形缺口，这样不但可以节省材料，而且整体感觉更轻盈。各个杆件的连接节点主要是刚节点，采用螺栓连接，使膜具有了足够的张力，然而斜、横杆的连接节点为铰结点。柱脚虽然被地面遮盖，但其也是刚接的。整个结构是一个马鞍型，造型简洁美观，受力也较合理。

图1张拉膜结构

图2是一种空间网架结构，设计的是一种穹拱型网架，利用的建筑平面是圆形，网架结构采用的支撑方式为周边支撑加点支撑相结合的形式。该结构的网架杆件节点未采用焊接形式连接，而用的是螺栓球节点，这样结构的安装过程较短，速度效果较好，然而螺栓球节点的加工复杂且施工中使用机械设备的量较大，且由于点支撑的位置和周边支撑的位置过于接近，并不能有效地发挥周边支撑与点支撑结合的优点，导致点支撑处受力比较大，整个结构的挠度也较大。这一结构尽管外形设计相对优美，应用也比较广泛，但也存在一定的缺陷。

图2空间网架结构

图3给出的是一种框架剪力墙结构，从外形可以判断它是框架结构，再结合其高度，又可以断定该结构是框架剪力墙结构。该结构应有有25层以上，使用钢筋混凝土浇筑，属于高层建筑。结构的平面是一个T字形，但是突出部分比较小，应该是平面规则结构。应用的高层框架剪力墙结构，其具有这一结构特征的诸多优点，如大的自由空间、刚度和抗震性能良好，成功利用框架剪力墙这一结构设计，在实际应用当中非常广泛，且造价较低，是一个较为合理的设计。

图3框架剪力墙结构

4小结

当前的应用和上述的建筑形势对比可以看出，新型的钢结构极有可能取代当前的钢筋混凝土结构，成为城市建设的核心设计。但是由于国内钢铁市场发展的现状，这一形势又不如国外那么明显，当前国内应用较多的还依然是砖混和框架剪力墙的结构，然而从社会发展和国外的历史经验可知，钢结构的建筑设计必将成为建筑形式制造的主流。

参考文献

[1]李国胜编著.简明高层钢筋混凝土结构设计手册[M].中国建筑工业出版社,2003

[2]陈廷军,李旭鹏.浅谈高层建筑结构形式与分析[J].才智.2009(08)

[3]陈万滨.具有不规则平面的高层建筑结构选型与设计[J].基建优化.2005(02)

[4]叶浩波.高层建筑结构选型影响因素分析[J].中国高新技术企业.2007(13)