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淺談建築結構

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【論文摘要】:文章透過對比鋼結構和混凝土結構介紹,闡述了新型、高效應力結構體系將在我國二十一世紀大規模基本建設中發揮越來越大的作用。 
  
  一、前言 
   
  鋼結構和混凝土結構是建築工程中最常用的2種結構形式。鋼結構和混凝土結構各有所長,前者具有重量輕、強度高、延性好、施工速度快、建築物內部淨空氣大等優點,而後者剛度大、耗鋼量少、材料費省、防火性能好。綜合利用這兩種結構的優點爲高層以建築的發展開闢了一條新途徑。統計分析表明,高層建築採用鋼——混凝土混合結構和用鋼量約爲鋼結構的70%,而施工速度與全鋼結構相當於,在綜合考慮施工週期、結構佔用使用面積等因素後,混合結構的綜合經濟指標優於全鋼結構和混凝土結構的綜合經濟指標。 
  最近建設部和國家冶金工業局在頒佈的《建築用鋼技術政策》中,將鋼——混凝土混合結構列爲要大力推廣的建築新技術,可以預見,混合結構在高層辦公樓、學校、醫院及住宅等建築中將有較廣泛的應用。 
   
  二、索張拉結構 
   
  索張拉結構基本受力構件有三類:受壓構件、受彎構件和受拉構件。 
  對於受壓構件,當構件長細比較大時,由於構件會發生整體失穩,構件的作用不能充分發揮。對於受彎構件,由於構件截面應力不均勻,截面邊緣的最 大應力往往控制構件的設計,使得構件材料不能充分發揮作用。只有受拉構件,截面的應力均勻,不會發生整體失穩,如利用高強鋼索做成受拉構件,能最大限度地 發揮受拉構件的作用,提高結構的經濟性。 
  在結構體系中巧妙利用張拉構件,結合少數剛性受壓構件,可構成受力合理的高效張拉結構體系,不僅承載力高、剛度大,且能使各種材料的強度均得到很好的發揮。 
   
  三、索穹頂結構 
   
  索穹頂結構實際上是一處特殊的索-膜結構,是近幾年才發展起來的一種結構效率極高的張力集成體系。其外形類似於穹頂,而主要的構件是鋼索,由 始終處於張力狀態的索段構成穹頂,利用膜材作爲屋面,因此被命名爲索穹頂。由於整個結構除少數幾根壓桿外都處於張力狀態,所以充分發揮了鋼索的`強度,只要 能避免柔性結構可能發生的結構鬆弛,索穹頂結構便無彈性失穩之虞,所以,這種結構重量極輕,安裝方便,可具有新穎的造型,經濟合理,被成功地應用於一些大 跨度和超大跨度的結構。 
   
  四、膜結構 
   
  膜結構是張力結構體系的一種,它以具有優良性能的柔軟織物爲膜材,由膜內的空氣壓力支承膜面(充氣式膜結構或所承式膜結構),或利用鋼索或風 性支承結構向膜內預施加張力(張力膜結構),從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大空間的結構體系。膜結構採用的薄膜的材料,大多采用塗層織物薄膜,分爲兩部 分,內部爲基材織物,主要決定膜材的力學性質,提供材料的抗拉強度、抗撕裂強度等;外層爲塗層,主要解決膜材的物理性質,提供材料的耐火、耐久性及防水、 自潔性等,常用膜材一般爲聚酯織物塗敷氯乙烯塗層膜材、玻璃纖維織物塗敷聚四氟乙烯塗層或有機硅樹酯塗層膜材。膜材並接的結構接縫多采用熱焊,非結構接縫 採用縫合。 
  膜結構具有如下特點:造型活潑優美,富有時代氣息;自重輕,適合大跨度的建築,充分利用自然光,減少能源消耗;價格相對低廉,施工速度快;結構抗震性能好。 
  充氣膜結構有單層、雙層、氣肋式三種形式,充氣膜結構一般需要長期不間斷地能源供應,在低拱度大跨度建築中的單層膜結構必須是封閉的空間,以保持一定氣壓差。在氣候惡劣的地方,空氣膜結構的維護有一定的困難,不少建築曾遭意外的漏氣而下癟。 

淺談建築結構

五、高效預應力結構體系 
   
  高效預應力結構是指用高強度材料、現代設計方法和先進的施工工藝建築起來的預應力結構,是當今技術最先進、用途最廣、最有發展前途的一種建築 結構型式之一。目前,世界上幾乎所有的高大精尖的土木建築結構都採用了高效預應力技術,如,大型公共建築、大跨重載工業建築、高層建築、大中跨度橋樑、大 型特種結構、電視塔、核電站安全殼、海洋平臺等幾乎全部採用了這一技術。 
  近年來,高效預應力技術在我國發展迅速,已制定專門的預應力結構設計、施工規程、工程中應用的預應力結構體系也很豐富。典型工程實例有:面 積最大的單體預應力工程是首都國際機場新航站樓工程,每層建築面積約8.8萬平方米,總建築面積約35平方米,在混凝土板、牆、框架、柱以及鋼屋架、鋼樑 和鋼管網架中大量採用了預應力技術;柱網最大的預應力工程是深圳車港工程,標準層平面尺寸 159×103.5米,標準柱網16×25米,總建築面積9.5萬平方米;最在的預應力鋼桁架工程是北京西站主站房工程,該預應力鋼桁架跨度45米,桁架 上承40米高的中式門樓,門樓總重5400餘噸;層數最多的預應力工程是廣東國際大夏主樓,總計63層;高度最高的預應力工程是青島中銀大廈,總高度 241米,58層,等等因篇幅所限,文章重點介紹首都國際機場新航站樓工程和北京西客站主站房工程。 
  首都國際機場新航站樓工程全面採用了高效預應力技術,僅無粘結預應力筋量就達4000餘噸堪稱本世紀國內最大的預應力工程之一。新航站樓的 基礎爲整體預應力平板片筏基礎,上部結構採用了預應力框架、剪力牆體系和預應力板柱、剪力牆體系,部分屋面採用了預應力空間焊接鋼管屋架。 
  可以預計,隨着高性能預應力材料(高強混凝土、高強預應力筋、新型纖維塑料筋等)的推廣應用以及結構設計理論和設計的不斷髮展,新型、高效應力結構體系將在我國二十一世紀大規模基本建設中發揮越來越大的作用。 
  綜合全文可知,建築工程是一個整體,但是對建設工程中每個細節等要具體分析,根據實際情況施工。

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