城乡规划建筑结构基础知识

（一）低层、多层建筑结构选型

低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。

1.砖混结构

砖混结构是混合结构的一种，是采用砖墙来承重，钢筋混凝土梁柱板等构件构成的混合结构体系。适合开间进深较小，房间面积小，多层或低层的建筑。从结构的承重体系来看，大体分为三种：纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。

（1）纵向承重体系。纵向承重体系荷载的主要传递路线是：板—梁—纵墙—基础—地基。其特点是：

1）纵墙是主要承重墙，横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求，它的间距可以比较长。这种承重体系房间的空间较大，有利于使用上的灵活布置。纵墙承受的荷载较大，纵墙上开门、开窗的大小和位置都要受到一定限制。

2）相对于横向承重体系，楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。

3）纵向承重体系适用于教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。

（2）横向承重体系。横向承重体系荷载的主要传递路线是：板—横墙—基础—地基。其特点是：

1）横墙是主要承重墙，纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。

2）横墙间距短，房屋的空间刚度很大，整体性很好。对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降，比纵墙承重体系有利得多。

3）楼盖做法比较简单、施工比较方便，材料用量较少，墙体材料用量相对较多。

横向承重体系，由于横墙间距密，房间大小固定，适用于宿舍、住宅等居住性建筑。

（3）内框架承重体系。内框架承重体系的外墙和框架柱都是主要承重构件。其荷载的主要传递路线是：板—梁—外纵墙—外纵墙基础—地基或者是板—梁—柱—柱基础—地基。其特点是：

1）墙和柱都是主要承重构件，使用上可以有较大的空间。

2）缺点：房屋的空间刚度较差；结构容易产生不均匀变形。

3）柱和墙的材料不同，施工方法不同，施工麻烦。

内框架承重体系多用于教学楼、旅馆、商店、多层工业厂房等建筑。

2.框架结构

钢筋混凝土框架结构在多层建筑和工业建筑中应用非常广泛。框架结构能形成较大的室内空间，房间分隔灵活，便于使用；工艺布置灵活性大，便于设备布置；该结构抗震性能优越，具有较好的结构延性等优点。

框架结构的体系是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成。由主梁、柱与基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁联系起来，形成一个空间结构体系，墙体不起承重作用。

3.排架结构

排架结构是相对简单的大跨度结构，一般为单层建筑物。应用排架结构最为常见的建筑物是单层工业厂房，但是在许多民用建筑中，如影剧院、菜市场、仓库等也可以采用排架结构。排架结构属于平面超静定结构，但与框架相比，超静定次数较少，手工计算较为容易。排架计算一般采用剪力分配法，是力学中位移法的一种。排架结构由三个主要部分组成：形成跨度的屋面结构、竖向支撑结构、基础结构。

（二）大跨度建筑结构选型

1.平面体系大跨度空间结构

使用平面结构体系可获得理想的大空间建筑物。

（1）单层刚架。结构制作方便，横梁为折线形的门式刚架受力性能良好。门式刚架跨度已经做到76m。

（2）拱式结构。拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力。结构特别适用于体育馆、展览馆、散装仓库等建筑。跨度比较适宜的应用为40～60m。

（3）简支梁结构。适用于跨度在18m以下的屋盖。

（4）屋架（即排架结构的主要构件）。屋架的受力特点为节点荷载，所有杆件只受拉力和压力。屋架是由杆件组成的结构体系，在节点荷载作用下，杆件只产生轴向力。使用量最大的预应力混凝土屋架跨度为24～36m。

2.空间结构体系

空间结构体系包括网架、薄壳、折板、悬索等结构形式。

（1）网架结构。网架是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构，是多次超静定空间结构。其优点是：①整体性强，稳定性好，空间刚度大，抗震性能好；②节约材料；③适合工厂化生产，可地面拼装、整体吊装。

（2）薄壳。薄壳常用于屋盖结构，特别适用于展览馆、俱乐部、机库、仓库等。壳体适用于多种平面。薄壳结构的曲面通常以其中面为准，其平分壳板厚度的曲面称之为中面。薄壳结构的曲面形式有：①旋转曲面，由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而形成的曲面称为旋转曲面，如球形曲面、旋转抛物面、椭球面、旋转双曲面。②平移曲面，由一竖向曲母线沿另一竖向曲导线平移所形成的曲面称平移曲面。在工程中常见的椭圆抛物面双曲扁壳就是平移曲面。③直纹曲面，一段直线的两端各沿两条固定曲线移动形成的曲面叫直纹曲面。扭壳、拋物面壳、筒壳、柱状面壳等均是直纹曲面。

（3）折板。折板结构是一种类似于筒壳的薄壁空间体系。它也是由边梁、横隔以及薄板组成。空间工作原理也类似筒壳，折板跨度可达27m。

（4）悬索。悬索屋盖结构就是为了解决其他各种结构形式的材料用量大、结构复杂、施工困难、造价很高等不合理现象，适应大跨度需要而产生并发展起来的一种结构形式。悬索结构由索网、边缘构件、下部支承结构组成，悬索只能单向受力，承受与其垂度方向一致的作用力。

（三）高层建筑结构

高层建筑的结构特点如下：

1.高度高

《民用建筑设计统一标准》GB 50352—2019中规定：建筑高度大于27.0m的住宅建筑和建筑高度大于24.0m的非单层公共建筑，且高度不大于100.0m的，为高层民用建筑；建筑高度大于100.0m为超高层建筑。

2.荷载大

高度100m左右的建筑，底部单柱竖向轴力往往达10000～30000kN。地震作用产生的水平力、风荷载产生的水平力，不单数值大，而且作用高度高，使建筑底部产生很大的弯矩与倾覆力矩。

3.技术要求高

高层建筑体形高耸与荷载大带来的问题是多方面的。例如：需要采用轻质材料，特别是轻质的新型墙体材料以减轻自重；需要采用高强度的结构材料，如钢结构、型钢混凝土结构。在混凝土结构中，受力较大的部位（如底部各层的柱），可采用C40、C50级的混凝土甚至采用更高强度的混凝土。采用各类抗侧力、抗侧向拉移性能优良的结构体系。在结构计算上，除计算理论复杂之外，构件的轴向变形研究、动力特性研究以及结构延性、构造连接等都较一般建筑结构有特殊要求。

历年真题

1.下列关于承重体系的说法，错误的是（　）。［2019-7］

A.纵向承重体系适用于使用上要求有较大空间的房屋，如图书馆、工业厂房等

B.横向承重体系的荷载主要传递路线是：板—横墙—基础—地基

C.内框架承重体系施工工序简单

D.框架结构体系中墙体不起承重作用

【答案】C

【解析】内框架承重体系由于柱和墙的材料不同，施工方法不同，给施工工序的搭接带来麻烦，施工工序相对复杂。

2.下列关于砖混结构的表述，哪项是错误的？（　）［2018-5］

A.使用最早、最广泛的一种建筑结构形式

B.经济适用，有利于因地制宜和就地取材

C.常用于体育馆、高层商住等建筑的建造

D.包括内框架承重、横向承重与纵向承重三种承重体系

【答案】C

【解析】砖混结构常用于多层或低层的建筑，体育馆为大跨度建筑结构，体育馆、高层商住等建筑不应采用砖混结构。

3.下列关于砖混结构纵向承重体系的荷载传递路线的表述，哪项是正确的？（　）［2018-6］

A.板—纵墙—梁—基础—地基　B.板—梁—纵墙—基础—地基

C.纵墙—板—梁—地基—基础　D.梁—板—纵墙—地基—基础

【答案】B(www.xing528.com)

【解析】砖混结构纵向体系荷载的主要传递路线为：板—梁—纵墙—基础—地基。

4.下列关于结构受力特点的表述，哪项是错误的？（　）［2018-7］

A.网架的杆件主要承受轴力　B.悬索主要承受其垂度方向的拉力

C.拱结构的主要内力是轴向压力　D.屋架的杆件只受弯矩和拉力

【答案】D

【解析】屋架的特点为节点受力，所有杆件只受拉力和压力。

5.在砖混建筑横向承重体系中，荷载的主要传递路线是（　）。［2017-9］

A.屋顶—板—横墙—基础　B.屋顶—板—横墙—地基

C.板—横墙—基础—地基　D.板—梁—横墙—基础

【答案】C

【解析】在砖混建筑横向承重体系中，荷载的主要传递路线是板—横墙—基础—地基。

6.下列哪项不属于建筑的空间结构体系？（　）［2014-9］

A.折板结构　B.薄壳结构　C.简支结构　D.悬索结构

【答案】C

【解析】空间结构体系包括网架、薄壳、折板、悬索等结构形式。

7.内框架承重体系荷载的主要传递路线是（　）。［2013-9］

A.屋顶—板—梁—柱—基础—地基　B.地基—基础—柱—梁—板

C.地基—基础—外纵墙—梁—板　D.板—梁—外纵墙—基础—地基

【答案】D

【解析】内框架承重体系的外墙和框架柱都是主要承重构件。其荷载的主要传递路线是：①板—梁—外纵墙—基础—地基；②板—梁—柱—柱基础—地基。

8.下列哪项不属于大跨度建筑结构？（　）［2013-10］

A.单层钢架　B.拱式结构　C.旋转曲面　D.框架结构

【答案】D

【解析】大跨度建筑结构包括：平面体系大跨度空间结构（单层钢架、拱式结构、简支梁结构、屋架）、空间结构体系（网架、薄壳、折板、悬索），旋转曲面属薄壳结构的一种。

9.低层、多层建筑常用的结构形式不包括（　）。［2012-12］

A.砖混　B.框架　C.排架　D.框筒

【答案】D

【解析】低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。

10.下列关于内框架承重体系的特点，哪些是正确的？（　）［2012-84］

A.墙和柱都是主要承重构件　B.结构容易产生不均匀变形

C.施工工序搭接方便　D.房屋的刚度较差

E.在使用上便于提供较大的空间

【答案】ABDE

【解析】由于柱和墙的材料不同，施工方法不同，内框架承重体系给施工工序的搭接带来一定麻烦，C选项错误。

11.下列关于砖混结构横向承重体系特点的表述，下列哪项是正确的？（　）［2011-11］

A.横墙起将围护、隔断和纵墙连成整体的作用

B.横墙的设置间距可以比较大

C.不利于调整地基的不均匀沉降

D.房屋的空间刚度比纵向承重体系好

【答案】D

【解析】砖混结构横向承重体系的特点：横墙是主要承重墙，纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。由于横墙间距很短（一般为3～4.5m），每一开间有一道横墙，又有纵墙在纵向拉结，因此房屋的空间刚度很大，整体性很好，这种承重体系对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降比纵墙承重体系有利得多。

12.下列关于框架结构的表述，错误的是（　）。［2011-86］

A.墙体不起承重作用　B.抗震性能较好

C.结构延性差　D.属于空间结构体系

E.承重构件包括楼板、梁、柱三种

【答案】CE

【解析】框架结构工艺布置灵活，抗震结构良好，具有良好的结构延性。框架结构的体系由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。

13.下列关于拱式结构的说法正确的是（　）。［2010-3］

A.拱是一种较早为人类开发的结构体系，广泛应用于房屋建筑和桥梁工程中

B.拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向拉力，因此这种结构应特别注意拱脚基础的处理

C.这种结构的跨度在20～40m之间比较适宜

D.这种结构特别不适用于建筑体育馆、展览馆、散装仓库

【答案】A

【解析】拱是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力，因此对这种结构应特别注意拱脚基础的处理。这种结构特别适用于体育馆、展览馆、散装仓库等建筑，比较适宜的跨度应为40～60m。

14.有关砖混结构，下列叙述不正确的是（　）。［2010-4］

A.墙体的承重体系中，纵向承重体系荷载的主要传递路线是：板—梁—纵墙—基础—地基

B.墙体的承重体系中，横向承重体系荷载的主要传递路线是：板—横墙—基础—地基

C.内框架承重体系中，只有框架柱是主要承重构件，墙不是主要承重构件

D.纵向承重体系相对于横向承重体系，楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少

【答案】C

【解析】内框架承重体系的外墙和框架柱都是主要承重构件。C选项错误。