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土木工程毕业设计论文文献综述-框架结构的特点及发展史

框架结构的特点及发展史

  1.中国建筑的发展史
中国建筑艺术是世界建筑史上延续时间最长、分布地域最广、有着特殊风格和建构体系的造型艺术。古老的中国建筑体系大约发端于距今8000年前的新石器时期。当时,原始文明的星火遍布中华大地,仰韶、龙山、河姆渡等文化创造的木骨泥墙、木结构榫卯、地面式建筑、干栏式建筑等建筑技术和样式,为一个伟大的建筑体系播下了种子。夏代和商代是这个体系的萌芽期,两代不仅出现了壁垒森严的城市和建于夯土台上的大殿,中国传统建筑的基本空间构成要素——廊院也产生了。到了周代和春秋战国时期,中国古代建筑体系已初步形成。周代建筑布局对称严谨,此后历代宫殿、坛庙、住宅、方格网城市等建筑群体的布局原则基本遵从周制。这一时期的建筑还追求高大、华丽和宏伟,瓦、砖、斗拱、高台建筑也出现了。
秦代和汉代是中国建筑艺术发展的第一个高峰。两代建筑体制宏伟,博大雄浑。不论阿房宫、始皇陵、万里长城、汉长安城、建章宫……的实体今天是否还存在,其影响早已深深烙印在中国人的心底。经过魏晋南北朝的过渡,隋唐两代开始对外来文化进一步兼收并蓄。文化的繁盛,国力的强大,使唐代成为中国历史上最辉煌的封建王朝。尤其是在公元7世纪中晚期至8世纪中期的盛唐,中国建筑艺术的发展达到了顶峰。至于晚唐、五代和宋、辽、金、元的建筑,则上续盛唐之余脉,下启不同之风格。其中尤以宋代建筑最为杰出,它以自己的“醇和秀美”逐步替代了唐代建筑的“雄健深沉”。
进入延续600余年的明、清大一统时期之后,中国渐趋保守,和世界潮流相悖的价值取向,使包括建筑艺术在内的中华文明不可避免的趋向没落。但落日依然辉煌,明代的长城、南京城、北京城和北京紫禁城,清代的圆明园、颐和园、避暑山庄和天坛,都是中国建筑的瑰宝。不过,到了清末,中国传统建筑终因不能适应现代工业和生活的需要、不能满足国人求新求奇的精神需求,而逐步被西方的舶来品替代了。
然而,一种延续了几千年的文化是不可能轻易消失的。古老的传统如何在现代获得新生?这始终是近百年来困扰中国建筑学界的大难题。于是自20世纪30年代始,就有朱启钤等创办营造学社,梁思成、刘敦桢等开展对中国古建筑的考察。一批批有识之士不计个人得失,毅然投身到研究、保护和光大祖国的传统建筑艺术这一既艰辛又寂寞的事业中来。
2.现有结构形式的发展、分类与特点
由于生产力迅速的发展,国民经济的提高,在满足日益增长的物质文化需要的前提下,人们对生活水平的提高也在进一步的发展。建筑业在国内乃至世界各地都是很热门的专业市场,竞争力也是相当的厉害。从世界各地崛起的建筑物外貌上看,千姿百态,各显神通;从建筑物的功能上看,满足人们的需求的基础上,更达的开拓建筑的功能以及作用,与环境、科技、城市、文化艺术相结合的无不美妙。建筑物分类的方法很多,安使用功能分为民用建筑、工业建筑、农业建筑;按建筑层数分为底层建筑、多层建筑、高层建筑;按承重结构的材料分为木结构建筑、砖(或石)结构建筑、钢筋混凝土结构建筑、钢结构建筑、混合结构建筑。
3.框架结构的特点
框架结构是由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。框架结构具有平面布置灵活,易于设置较大空间,使用方便等有点。但框架的侧向刚度较小,抵抗水平荷载的能力较差,一般非抗震设防区,其高度不宜超过70m。框架结构场用于办公楼、旅店、学校、商店和住宅等建筑。做一个框架结构设计,首先应考虑框架结构的布置问题,结构布置的是否合理,对结构的安全性、适用性、经济性影响很大,因此,结构设计者应根据房屋的高度、荷载情况以及建筑的使用和造型等要求,确定一个合理的结构布置方案。首先,结构平面形状和立面体型宜简单、规则,使各部分刚度均匀对称,减少结构产生扭转的可能性;其次,尽量统一柱网及层高,减少构件种类规格,简化设计及施工;再次,提高结构总体刚度,以减少水平荷载作用下的侧移,非地震区房屋高宽比不宜超过5;最后,应考虑地基不均匀沉降、温度变化和混凝土收缩等影响。
4.框架结构与其他结构的比较与优缺点
框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。
木结构建筑具有自重轻、构造简单、施工方便等有点,但木材易腐,易燃、又因我国森林资源缺少,现已很少采用;砖(或石)结构建筑便于就地取材,能节约钢材,水泥和降低造价,但其自重大;钢筋混凝土结构建筑坚固耐久、防火和可塑性强等优点,故应用广泛,而钢筋混凝土结构按承重结构的形式分为框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、底部大空间剪力墙结构、筒体结构;钢结构力学性能好,便于制作和安装,工期短,结构自重轻,我国近年来高层、大跨度建筑的崛起,钢结构的应用趋势正在迅速增长。
框架-剪力墙结构,出称为框剪结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。框剪结构的变形是剪弯型。众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。水平荷载主要由剪力墙来承受。从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。
5.框架结构体系选择的因素及适用范围
1考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。
2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。
3框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则(结构设计原则)。
4非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑(7度区以下)。
5框架结构由于其抗侧刚度较差,因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度(0.15g)设防区,对于一般民用建筑,层数不宜超过7层,总高度不宜超过28米。在8度(0.3g)设防区,层数不宜超过5层,总高度不宜超过20米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求,但是不经济。
6.选择钢筋混凝土框架结构目的和意义
以上所述的几种结构形式中,我们不难看出几种结构都有其自身的优点,但也存在缺陷。同上三者比较框架一般由梁、板、柱所组成。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑的内外墙处理十分灵活,应用范围很广。框架结构的楼板大多采用现浇钢筋混凝土板,框架间的填充墙多采用轻质砌体墙,费用适中,满足使用要求,施工难度不高。这些优点和功能要求,选择浇钢筋混凝土框架结构比较符合本次设计的要求!也从中学习到了设计的程序,更加巩固自己的专业知识。

 

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