現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)分析

董士星

【摘要】現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)主要分為工業(yè)和民用建筑結(jié)構(gòu)，其對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高意義深遠(yuǎn)。伴隨國(guó)家號(hào)召的建設(shè)節(jié)約型社會(huì)相關(guān)理念的提出，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工優(yōu)化不斷引起相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)各構(gòu)建之間各作用體系的優(yōu)化和改善對(duì)于建筑壽命的改善十分關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)與民用；建筑結(jié)構(gòu)；土木工程；結(jié)構(gòu)分析

隨著現(xiàn)代社會(huì)建筑科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)正如火如荼的展開(kāi)著，人民生活水平也顯示出質(zhì)的飛躍，伴隨產(chǎn)生了人們對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)要求的提升。尤其是最近幾年，建筑結(jié)構(gòu)的安全性、功能性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性更是逐步成為衡量建筑結(jié)構(gòu)綜合素質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)按照不同依據(jù)，如材料、承重結(jié)構(gòu)等，可以分成不同類型。

一、按材質(zhì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類

第一，木結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)。顧名思義，木結(jié)構(gòu)是將木材作為建筑的主要構(gòu)成材料進(jìn)行建筑構(gòu)建。通常，由于木結(jié)構(gòu)建筑具有材料取用簡(jiǎn)單、成本低廉、施工工藝簡(jiǎn)單及防震性較高等特點(diǎn)，因此在部分地區(qū)使用比較廣泛。然而，盡管木結(jié)構(gòu)具有多種優(yōu)點(diǎn)，其弊端也較多，如抗沖侵害能力低、遇火易燃、遇水易腐及結(jié)構(gòu)抗變形低等，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也受到一定的限制。另外，隨著近幾年森林資源的過(guò)多流失，樹(shù)木植被的濫砍濫伐，多地的生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞，因此政府也陸續(xù)采取措施限制木結(jié)構(gòu)建筑的施工，在城市地區(qū)木結(jié)構(gòu)建筑數(shù)量顯著降低，僅在農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)較多。

第二，鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)建筑將鋼作為主要的原料。很多對(duì)強(qiáng)度要求較高的建筑均采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，如奧運(yùn)水立方。通常，由于鋼結(jié)構(gòu)涵蓋質(zhì)地均勻、彈性模量大、強(qiáng)度非常高、塑形強(qiáng)、質(zhì)地均勻及各向同性好等特點(diǎn)，深受施工單位的厚愛(ài)。另外，通過(guò)科學(xué)的理論計(jì)算，其施工建筑可靠性非常高，且在現(xiàn)代化施工建設(shè)設(shè)備的協(xié)助下，施工非常便利，在必要時(shí)候還可以進(jìn)行便捷的拆卸與整修，裝配很靈活，因此在很多工業(yè)廠房、大型公共設(shè)施，如大會(huì)堂、影院及體育館等都應(yīng)用廣泛。另外，鋼結(jié)構(gòu)的重復(fù)利用率高，與我國(guó)節(jié)約型社會(huì)口號(hào)與政策非常相契合，非常符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略。

第三，混凝土建筑結(jié)構(gòu)。混凝土結(jié)構(gòu)按照是否以鋼筋進(jìn)行受力支配可分為素混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。前者是在不內(nèi)置鋼筋的情況下所設(shè)計(jì)而成的，由于未有內(nèi)置鋼筋，便不具備較高的抗拉強(qiáng)度，但其抗壓強(qiáng)度較高。鑒于其上述物理性質(zhì)，素混凝土結(jié)構(gòu)在受壓構(gòu)件的構(gòu)建過(guò)程中頻率較高。然而，素混凝土結(jié)構(gòu)在受到外力破壞過(guò)程中，發(fā)生變性的幾率較大，所以使用率并不高。后者是在內(nèi)置鋼筋的情況下所設(shè)計(jì)而成的，在內(nèi)置鋼筋的基礎(chǔ)上，其抗壓、抗拉性能都有了一定的飛躍。因此相比于素混凝土，這種結(jié)構(gòu)在很多領(lǐng)域中均廣泛使用，尤其在一些承重要求較高的施工工程項(xiàng)目中，如擋土墻等，鋼筋混凝土則發(fā)揮了其自身優(yōu)勢(shì)。初次之外，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較前兩者均有一定的不同，是在內(nèi)置預(yù)應(yīng)力鋼筋后，借助于拉、張力等使其形成一定的壓力耐受結(jié)構(gòu)。這就導(dǎo)致了在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用之前，需要預(yù)先施加一定壓力。相比于前兩者，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能較強(qiáng)，剛度得到了改善。

第四，砌體建筑結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)是通過(guò)砂漿砌筑工藝制造的建筑結(jié)構(gòu)。由于是通過(guò)砂漿燒結(jié)形成的，因此其耐火及持久性較好；鑒于砂漿一般都取自當(dāng)?shù)兀虼顺杀鞠鄬?duì)較低；另外，砌體結(jié)構(gòu)具備較好的隔音、熱、和保溫的優(yōu)良特性；在實(shí)際施工過(guò)程中，操作工藝簡(jiǎn)單，所需的技術(shù)相對(duì)單一，十分容易掌握，因此施工所需的設(shè)備簡(jiǎn)單、便捷。另外，砌體結(jié)構(gòu)由于材料的特點(diǎn)而符合我國(guó)所倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保建筑原則。因此，砌體結(jié)構(gòu)建筑及構(gòu)件在我國(guó)多地較為常見(jiàn)，如煙囪、水池等。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，砌體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度及抗震能力要求較高等方面尚且存在缺陷。

二、按承重結(jié)構(gòu)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類

1.筒體建筑結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)是將鋼筋混凝土墻通過(guò)模擬筒體式樣進(jìn)行構(gòu)建用于房屋承重的結(jié)構(gòu)。通常情況下，筒體結(jié)構(gòu)可以建造成由一根較高的深梁為中心，四周密集分布若干柱子。在單純筒體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，人們還構(gòu)建了復(fù)合式結(jié)構(gòu)，如束筒結(jié)構(gòu)、框-筒結(jié)構(gòu)及筒中植筒等。在高層建筑中，由于筒體結(jié)構(gòu)各向側(cè)移剛度比較大，因此使用較為廣泛。

2.剪刀墻建筑結(jié)構(gòu)

剪刀墻結(jié)構(gòu)以橫向和縱向鋼筋混凝土墻，加之房屋梁板共同構(gòu)成建筑承重結(jié)構(gòu)。鑒于此種結(jié)構(gòu)建筑將墻體作為整個(gè)承重結(jié)構(gòu)，則具有非常大的側(cè)移剛度。因此在高度大的建筑中，如小高層，使用很多。然而，在實(shí)際建筑過(guò)程中，由于房屋的門窗布置等勢(shì)必會(huì)對(duì)建筑產(chǎn)生或多或少的影響，因此尚且不利于保持空間劃分靈活度。

3.框架建筑結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是將立柱、衡量與縱梁作為整體，負(fù)責(zé)建筑承重，并在其基礎(chǔ)上鋪上梁板進(jìn)行樓蓋、屋蓋的構(gòu)建。一般情況下，墻體不作為承重結(jié)構(gòu)，這是由于墻體在框架結(jié)構(gòu)中被設(shè)置于立柱之間。這種結(jié)構(gòu)能夠保證建筑的空間布局靈活性。用戶能夠根據(jù)自身需求進(jìn)行空間的分隔，十分人性化。另外，其構(gòu)建過(guò)程比較簡(jiǎn)單。因此，無(wú)論在鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑中均廣泛應(yīng)用。最為主要的是框架結(jié)構(gòu)能夠保證建筑整體性強(qiáng)度，抗震性和耐沖擊性都較強(qiáng)。但抗水平側(cè)移能力較低，因此多用于建設(shè)高度較小的建筑。

4.其他建筑結(jié)構(gòu)

無(wú)論是民用還是工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)，其所包含的種類遠(yuǎn)不止上述幾種。除卻以上介紹的外，部分使用率較低的結(jié)構(gòu)也同樣存在。如懸索結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)在跨度較大的建筑中作用較為突出。其中，懸索結(jié)構(gòu)涵蓋于鋼結(jié)構(gòu)之中，殼體結(jié)構(gòu)主要包含于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中。另外，以磚、木為主要承重構(gòu)件的磚木結(jié)構(gòu)，如木質(zhì)房架、木柱等，以竹等構(gòu)建的竹結(jié)構(gòu)，還有磚拱結(jié)構(gòu)與典型的窯洞結(jié)構(gòu)也因地方特點(diǎn)而存在。

總結(jié)：

現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)所涉及的領(lǐng)域多為承重結(jié)構(gòu)及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。設(shè)計(jì)者、施工者在進(jìn)行設(shè)計(jì)施工之前，需要根據(jù)實(shí)際情況，如建筑性能要求、造價(jià)、層數(shù)和施工條件等對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。保證房屋使用者實(shí)際意愿的實(shí)現(xiàn)，如要求耐久性、抗震性及安全性等。建筑結(jié)構(gòu)分為民用建筑結(jié)構(gòu)和公用建筑結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)建筑功能的主要手段之一。本文主要從按照材質(zhì)和承重結(jié)構(gòu)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，前者包含木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土及砌體結(jié)構(gòu)，后者涵蓋筒體、剪刀墻、框架及其他結(jié)構(gòu)，以期為建筑行業(yè)同行提供一定借鑒。

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