建築結構設計的精髓是什麼（建築結構有哪些）

2023-09-18 04:00:13

建築物要承受自然界或人為施加的各種荷載或作用，建築結構就是這些荷載或作用的支承者，它要確保建築物在這些作用力的施加下不破壞、不倒塌，並且持久地保持良好的使用狀態。

建築物的建築結構不一致，承受的壓力和用途也不一樣。如框架結構，多用於10層以下建築，而大跨度空間結構，多用於體育館、遊泳館。在日常中，我們一般按照建築所用材料和承重體系，把建築結構劃分為兩大類。

1.按照所用材料不同，分為混凝土結構、鋼結構、砌體結構和木結構。

1）混凝土結構。

混凝土結構是以混凝土為主要建築材料的結構，包括素混凝土結構、鋼筋混凝土結構和預應力混凝土結構。

2）砌體結構

砌體結構是由塊體(如磚、石和混凝土砌塊)及砂漿經砌築而成的結構，大量用於居住建築和多層民用房屋(如辦公樓、教學樓、商店、旅館等)中，並以磚砌體的應用最為廣泛。

3）鋼結構

鋼結構是以鋼材為主製作的結構，主要用於大跨度的建築屋蓋(如體育館、劇院等)、吊車噸位很大或跨度很大的工業廠房骨架和吊車梁，以及超高層建築的房屋骨架等。

4）木結構

木結構是以木材為主製作的結構，但由於受自然條件的限制，我國木材相當缺乏，僅在山區、林區和農村有一定的採用，具體應用於單層結構。

2.按結構承重體系的不同，分為牆承重結構、排架結構、框架結構、剪力牆結構、框架—剪力牆結構、筒體結構、大跨度空間結構。

1）牆承重結構

用牆體來承受由屋頂、樓板傳來的荷載的建築，稱為牆承重受力建築。如磚混結構的住宅、辦公樓、宿舍等，適用於多層建築。

2）排架結構

採用柱和屋架構成的排架作為其承重骨架，外牆起圍護作用，單層廠房是其典型。

3）框架結構

以柱、梁、板組成的空間結構體系作為骨架的建築。常見的框架結構多為鋼筋混凝土建造，多用於10層以下建築。

4）剪力牆結構

剪力牆結構的樓板與牆體均為現澆或預製鋼筋混凝土結構，多被用於高層住宅樓和公寓建築。

5）框架—剪力牆結構

在框架結構中設置部分剪力牆，使框架和剪力牆兩者結合起來，共同抵抗水平荷載的空間結構，充分發揮了剪力牆和框架各自的優點，因此在高層建築中採用框架—剪力牆結構比框架結構更經濟合理。

6）筒體結構

筒體結構是採用鋼筋混凝土牆圍成側向剛度很大的筒體，其受力特點與一個固定於基礎上的筒形懸臂構件相似。常見有框架內單筒結構、單筒外移式框架外單筒結構、框架外筒結構、筒中筒結構和成組筒結構。

7）大跨度空間結構

該類建築往往中間沒有柱子，而通過網架等空間結構把荷重傳到建築四周的牆、柱上去，如體育館、遊泳館、大劇場等。

建築結構在正常使用、正常維護的條件下，結構構件具有足夠的耐久性能，能保持建築的各項功能直至達到設計使用年限。

在不發生材料的嚴重鏽蝕、腐蝕、風化等現象或構件的保護層過薄、出現過寬裂縫等現象的情況下，耐久性取決於結構所處環境及設計使用年限。

因此，在建築設計時，我們需要對建築結構進行分析，以此來計算建築物正常使用極限狀態和建築結構使用年限。

目前，市面上能進行結構計算分析的BIM軟體不多，功能最為齊全的要數Bentley的鋼結構計算分析軟體STAAD.Pro 。

STAAD.Pro 是一個全面集成的有限元分析和設計解決方案，用於分析受靜力載荷、動力響應、土壤結構相互作用或風力、地震及移動載荷影響的幾乎所有結構類型。

下面，我們一起來看下，STAAD.Pro 能完成哪些設計和結構分析：

1.分析重力和橫向載荷

為各種載荷條件設計和分析簡單或複雜結構，包括由重力引起的載荷（如恆載和活載）、跨越條件以及包括風力和地震在內的橫向載荷。

2.遵循抗震要求

根據相關建築規範設計和詳細設計抗震系統，生成抗震載荷。在設計元素和設計框架及更大的結構系統（如果適用）時考慮這些作用力。在按比例分配和詳細設計元素時，遵循所選設計規範的延展性要求。

3.設計和分析結構模型

快速為整個結構建模，包括甲板、板、板緣和開口、梁、柱、牆、支架、擴展和連續基腳及承臺。高效自動執行多個費時的設計和分析任務，並生成文檔已就緒的實用系統和組件設計。

4.藉助有限元進行設計和分析

使用我們最先進的有限元分析來準確高效地完成整個建築結構的分析、設計和製圖。使用我們的快速求解器減少或消除等待結果的時間。

5.設計梁、柱和牆

優化或分析梁、柱和牆的重力和橫向載荷，以快速獲得安全經濟的設計。充滿自信地生成符合美國標準以及許多國際設計規格和建築規範的設計。

6.檢查冷彎型截面設計

使用綜合的冷彎型截面庫設計輕型鋼構件，無需使用單獨的專用應用程式。

7.設計抗側力框架

對斜撐框架和抗彎框架執行抗震和風力建築規範檢查。為您的結構項目快速獲取安全可靠的設計。

8.國際標準的設計

在您的產品設計中，使用廣泛的國際標準與規格，擴展您的業務實踐，利用全球的設計機會。受益於國際標準的廣泛支持，充滿信心的完成您的設計。

9.生成設計載荷和載荷組合

使用內置載荷生成器將規範要求的風力和抗震載荷應用於結構中。基於結構幾何圖形、批量和選定建築規範條款，自動計算相關載荷參數，而無需單獨手動計算。使用載荷組合生成器將這些橫向載荷工況與重力和其他類型的負荷組合起來。

10.導入在 DXF 中創建的截面圖形狀

快速導入在 DXF 工程圖中詳細設計的以公制或英制自定義的截面剖面圖。或者使用簡單的關鍵尺寸或從一系列標準庫中選取的標準來定義常規形狀。

11.集成板筏和基礎設計

使用集成在分析主模型中的專業應用程式設計板筏和基礎。創建設計計算和鋼筋工程圖。使用 ISM 添加 BIM 模型中的設計信息。

12.集成鋼結構結點設計

在單一集成的環境中設計鋼結構結點。直接從三維分析中將焊點形態、構件尺寸和合力傳輸到鋼結構結點設計應用程式中。這樣可以實現高效的信息復用並減少因結構變化造成的返工量。

13.生成截面屬性報告

快速計算截面屬性並輕鬆生成自定義截面圖的詳細報告。

14.生成結構設計文檔

自動生成結構設計文檔，包括用於傳遞設計意圖的必要平面圖和立面圖。對三維模型所作的更改會在文檔中自動更新。

15.共享結構模型

將結構模型幾何圖形和設計結果從一個應用程式傳輸到另一個應用程式，並同步未來變化。快速共享結構模型、工程圖和信息以供整個團隊查看。

16.充分利用國際通用標準截面配置文件

使用豐富的國際通用標準的截面配置文件庫（不另外收費）完成結構模型。充分利用全球性的設計機會。

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