房屋結(jié)構(gòu)總體系的方案分析(完整版)
【正文】 抗橫載、活荷載和風(fēng)荷載的總要求。圖46 復(fù)雜形式和使用要求可以通過分解簡化在討論并說明了應(yīng)用整體方法分析結(jié)構(gòu)的概念和邏輯關(guān)系之后，本章的其余幾節(jié)將討論四個應(yīng)用實例。顯然，在非對稱的復(fù)雜形式的設(shè)計中，還需要解決其它問題。這種可能性是存在的。在總體系階段，主要是判斷和估計各種方案中，滿足空間和結(jié)構(gòu)要求的各分體系之間是否能實現(xiàn)整體的相互作用關(guān)系。在方案階段，試圖將建筑物作為一個整體提出一個最佳的空間方案和結(jié)構(gòu)方案時，整體思路的價值是很顯著的。當(dāng)把基本的結(jié)構(gòu)分體系看作是總體系的方案組成部分時，對于各個單獨構(gòu)件來說，只是它們的平面布置才對總的整體性假定具有關(guān)鍵性的影響。這就是說，要認(rèn)識到應(yīng)到從大處著眼，才能使復(fù)雜的設(shè)計問題得到較為完善的解決。只有需要驗證方案可行性時，才會對結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件的截面進(jìn)行受力驗算。因為這樣，設(shè)計者才能掌握結(jié)構(gòu)體系的組成和力學(xué)性態(tài)，從而形成整體結(jié)構(gòu)方案。當(dāng)設(shè)計者對對結(jié)構(gòu)組成的空間整體和傳力路線有了清晰理解以后，就可以進(jìn)一步考慮子結(jié)構(gòu)的構(gòu)成與傳力問題。以上過程體現(xiàn)在以下幾個設(shè)計階段：（1）方案設(shè)計階段：設(shè)計者注意力集中在結(jié)構(gòu)的空間整體概念，由整體建筑結(jié)構(gòu)的三維分析中得出整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的承載能力。建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體方案要求重視利用大空間分割的、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的以及各種設(shè)備單元的部件來作為基本結(jié)構(gòu)分體系的可能性；應(yīng)該著眼于把外墻、內(nèi)墻、屋蓋、樓蓋等部件的使用功能確定為既是空間分割的部件，又是結(jié)構(gòu)分體系（照片41，圖41）。事實上，這個階段的主要問題是應(yīng)該怎樣才能把空間形式方案中的主要部件看作是能起基本結(jié)構(gòu)分體系作用的。同時還要看到，整體考慮也適用于單個分體系設(shè)計。因此，為了達(dá)到最優(yōu)設(shè)計，需要在總體系和分體系設(shè)計階段有反饋過程。由于旅館房間排列成行，橫向分割墻是連續(xù)的，可以將墻設(shè)計成平面拱結(jié)構(gòu)體系。注意，即使是單個形式的建筑，其內(nèi)部也可能是非對稱的。這些例子中所采用的形式都是比較簡單的，有單層、兩層、12層的以及15層的建筑；類型有單跨單層的大空間以及分成小間的高層辦公樓和高層公寓，還有一幢兩層的車庫。有關(guān)計算荷載的具體方法將在第5章討論，目前采用如下荷載：假設(shè)屋頂橫載（DL）、,包括柱、板壁以及任何附屬在墻內(nèi)的其它構(gòu)件重量。但真正結(jié)構(gòu)的整體性是由一系列的剛架形成的，每榀剛架由兩側(cè)的柱和兩根帶坡度的屋面大梁所組成。為了保持建筑物作為整體在恒載和風(fēng)荷載作用下的靜力平衡，基礎(chǔ)上必然產(chǎn)生豎向荷載和水平荷載的反力。圖411 山墻上的水平力傳至基礎(chǔ)圖412 各剛架的受荷投影面積決定剛架上的荷載（a）端剛架和中間剛架的受荷面積；（b）作用在中間剛架上的荷載和反力（抗傾覆力偶未示出）作用在縱墻和屋頂上的水平荷載，必須由建筑物的兩道橫向山墻或者由剛架抵抗。還應(yīng)當(dāng)注意到，由于恒載的作用，剛架梁柱節(jié)點處將受到大約324kN=。當(dāng)然，樓板還必須承受大梁之間的豎向荷載，產(chǎn)生彎曲，但這只是一個局部設(shè)計問題。如果假設(shè)總的地震作用為總重量的10%，那么每個樓層將作用有662kN的地震力（圖415a）。水平荷載的傳遞方式可以有好幾種。在本例中，水平力是通過起水平隔板作用的樓板傳遞的。在本例中。圖419 用荷載面積法得到的構(gòu)件上的近似荷載值圖420 核心筒方案承受水平荷載的整體分析反之，如果假定橫向18m跨度的框架能承受全部水平力，而不需要核心筒，那么可以近似地求得柱的總壓力或總拉力（C或T），大致由每側(cè)的9根柱平均分擔(dān)：3583 / 9=398KN/每根柱，比每根柱所受的恒載要小得多。因此，由筒和樓層結(jié)構(gòu)A、B和C共同作用形成剛性框架體系，以承擔(dān)地震作用。2．抵抗力臂為21m+3m=24m，井筒的內(nèi)力（C或T），一邊向上，一邊向下。但即使全部彎矩都由底部承受，略微超過一點筒寬度3m的三分點。最好是把墻加厚，如加到450mm，或是增大筒的尺寸。3904kN是很小的。在方案分析階段，還忽略中間各層較薄樓板的框架作用。如進(jìn)行更詳細(xì)的比較，能夠說明框架與核心筒組合方案是最經(jīng)濟(jì)的，尤其是考慮到核心筒能抵抗局部的樓層剪力和減小樓層位移。圖418 核心筒、樓蓋隔板和柱的相互作用在圖420的計算中。水平隔板地具體作用與所假定的那些抗側(cè)力構(gòu)件有關(guān)。18根外柱承受大部分豎向荷載，但不能承受側(cè)向力。因此，如能把基礎(chǔ)設(shè)計得再大些，譬如說為18m長，則偏心荷載將落在基礎(chǔ)的核心點eb=1/ 39=3m之內(nèi)，
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