[分享]图解“钢筋混凝土结构”知识要点

时间: 2020-07-29 11:05 阅读: 次大中小

转自微博用户：清水Fair-Face

钢筋混凝土是建筑师在工作当中接触到的最多的结构材料，工程中也常简称为钢筋砼（tong），由钢筋和混凝土组合而成：

钢筋：完美的抗拉性能，恐惧水和空气，火烧变软；

混凝土：优质的抗压性能，隔水隔气隔热，成分多样，性能多样；

优势劣势的互补使得两种材料成为结构上的绝佳拍档，也是建筑舞台上经久不衰的偶像组合：

19世纪中期，钢筋混凝土组合出道，最早用于花盆、公路护栏等器物上，表现优异；
登上建筑舞台后，因其在力学性能、耐久性等方面的综合成绩优异，迅速找准了发展道路，席卷市场；
混凝土通过不断改变组成成分实现防水、保温、防辐射等不同功能的变换——组合的技能不断强化，发展道路拓宽，逐渐成为建筑界的流量与实力担当。
在二战灾后重建的大量刚需面前，在柯布西耶、路易斯·康等建筑大V的应用和推广下，“钢筋混凝土组合”在建筑界的地位已然举足轻重，深深的影响了新世纪的建筑风格，和设计圈几代人的创作理念。

根据抗震、抗风、抗形变、抗地球引力等多种力学要求，以及建筑空间布局需要，钢筋与混凝土的组合有如下多种代表作品：

1框架结构

2剪力墙结构

3框剪结构

4筒体结构

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_2

钢筋混凝土组合也是技术作图考试的结构题目中常常出现的考察点（上图中蓝色年份）。

框架结构：2011,2013-2019
剪力墙结构：2005
框剪结构：2008,2012
筒体结构：2006

近7年结构题目考察的都是钢筋混凝土，我们虽然不能断定下一年仍会考，但是可以肯定，在未来的考试中，钢筋混凝土出现几率仍然很高。

与深知钢筋和混凝土二者的个人特色和技能量化的结构工程师不同，建筑师只需要知道这个组合的“整体特点”即可，下面是四种结构的知识要点整理。

（一）框架结构

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_3

下面通过一组抽象示意图来帮助大家读懂钢筋混凝土框架结构。

注：图片右侧文字中灰色字理解即可，①②③为需要记住的知识点。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_4

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_5

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_6

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_7

在这四种构件中，结构受力的传递顺序为：

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_8

钢筋混凝土框架结构的要素非常简单，能够适应很多种不同空间需要。所以考点主要集中在空间类型的变化上。依据题目要求，进行梁柱的合理布局，是解题的关键。

此外，需要注意的是，虽然上面的知识卡是几种构件依次出现的，但实际上，这些构件通常是统一支模，一起浇筑的（如下图所示）这样使得结构的整体性更好，抗震能力更强。

建设活动中，也有采用预制楼板等材料的情况，可以加快建设速度，但是结构整体性就会表现较差，如今使用较少。

图片来自百度百科 | 侵删图片来自百度百科 | 侵删

（二）剪力墙结构

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_9

剪力墙结构是钢筋混凝土组合的另一个“代表作品”，利用墙体承受建筑的水平作用和竖向作用，柱子这样的线状构件转变为墙体这样的面状构件。相比柱子，剪力墙（也叫承重墙）的优势是更好的抗侧向力作用，抗震性能和整体性都优于框架结构。

图片来自网络 | 侵删图片来自网络 | 侵删

两种结构的差别可以参考上面的两个桌子，两个桌子分别靠“柱”和“墙”来支撑，根据经验，当我们横向推撞桌子的时候，明显是右图中靠“墙”支撑的桌子扭转、晃动的程度更小，也就是说右图桌子的刚度更大，整体性更好。以小见大，这也是剪力墙结构的抗侧力性能优于框架结构的原因之一。

相应知识点：

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_10

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_11

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_12

（三）框架-剪力墙结构

框架结构和剪力墙结构的特点是：

框架结构：空间灵活，刚度小，抗震性差
剪力墙结构：刚度大，抗震性好，空间封闭

如果在框架结构当中，加入一些剪力墙，柱子主要应对重力，剪力墙用于对抗侧向力，这样既保证了空间灵活性，又能提升建筑的整体性——框架-剪力墙结构综合了两者的优点，弱化了二者的缺点，因此，很多民用建筑都采用这种结构形式。

框剪结构与框架结构和剪力墙结构包含的构件相同，相关知识点不再重复，只有一个新增考察要点：剪力墙的布置。对于这个要点，电力版真题书和一些参考资料上都做了很多表述，我们将其浓缩为如下6个记忆点：

1不宜过多

框剪结构，在框架结构中加入剪力墙，而非在剪力墙结构中加入柱，所以柱子才是主角，剪力墙数量不宜过多。

2间距不宜过大
剪力墙之间的间距大小跟抗震需求有关，作图题目会给出具体要求。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_13

3中心对称

剪力墙保证横轴两侧和纵轴两侧均匀布置——也就是基本做到中心对称。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_14

4双向布置，纵横相连

有抗震需求时（应用剪力墙的题目一般都有此需求），剪力墙布置要保证两个方向都有，且最好做到纵横相连，形成“T、L、[”形状。

我们仍旧用桌子举例，当桌面由单一方向的桌板支撑时，可以很好地抵抗这个方向的侧向力，但是当水平力是垂直于桌板而来时，桌子依旧会产生很大形变。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_15

5刚度中心

剪力墙布置中，要保证建筑的刚度中心和质量中心接近，最好重叠（两个中心题目都会给出，定性分析即可，无需计算）。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_16

继续从桌子的角度看，极端情况是“桌腿”分布在一边，“桌板”分布在另一边，桌子的刚度中心会明显偏向于桌板多的一侧，而桌子的质量中心仍在中间。此时如果摇晃桌子，则桌腿一侧的形变会明显强于桌板一侧，放在建筑中，会因桌子形变不均匀，造成破坏。

这种情况的解决方法是：

1在剪力墙上开洞；
2对侧增加剪力墙。

6结合楼电梯间布置

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_17

框剪结构中的剪力墙多与楼电梯间结合布置，好处是：

1楼电梯间所需空间小，灵活性要求低；

2剪力墙弥补了楼板的缺失，挽回整体性；

3交通空间更坚固，提高疏散安全度。

（四）筒体结构

在高层建筑中，将垂直交通和管井等辅助房间布置在建筑中部，墙体采用钢筋混凝土剪力墙，就成了“核心筒”，它不但能够承重，还具有优良的抵抗侧向力的作用。

核心筒与不同外围结构组合就成了如下两种筒体结构。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_18

核心筒+框架=框架-核心筒
核心筒+外筒=筒中筒

（筒中筒具有很好的力学性能，是目前为止钢筋混凝土结构中能够建成高度最高的类型）

需要记忆的知识都都整理在如下两张知识卡片中，未提到的部分均根据题目要求设置。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_19

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_20

筒体结构要记忆的知识点很少，需要更多的临场分析，所以我们通过一道例题来帮助学习。

2006年结构作图——筒中筒结构布置

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_21

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_22

题目并不复杂，主要考察外筒柱、内筒连梁、内外筒连系梁和角柱的概念，我们根据任务要求依次解答：

1布置外筒柱

题目中要求外筒柱距不大于4000mm的前提下达到最大，柱子宽1400mm，则通过计算可得，外筒柱间距3900mm，横轴9跨，纵轴8跨。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_23

计算过程：

横轴：

直线段长度 42500-3000×2=36500

两端柱子轴线间距 36500-700×2=35100

最少跨数 35100÷4000=8.775

横轴跨数取大于8.775的最小整数9

柱距为 35100÷9=3900

纵轴：

直线段长度 38600-3000×2=32600

两端柱子轴线间距 32600-700×2=31200
纵轴跨数为 31200÷3900=8跨
（刚好是整数，验证了3900的正确性，出题人多么严谨）

2布置外筒裙梁

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_24

3&4布置内筒连梁及剪力墙
下图中红色部分的剪力墙和连梁是可以确定的，题目已经用粗线墙体疯狂暗示，按图例标出就好。

蓝色部分答案不唯一，总要求是左右上下对称，图中是增加剪力墙最少的画法，多加不扣分（但选择题要求按最少量判断）

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_25

5&6布置内外筒间的梁和角柱
对外筒来说，角柱截面应大于中柱，所以角部几乎不能开窗，角柱直接填实；

内筒角柱设置在核心筒四角；

用梁将外筒柱和内筒连接起来。

图解“钢筋混凝土结构”知识要点_26

选择题与墨线部分本文不再详述。

这篇文章对“钢筋”和“混凝土”这对建筑舞台上经久不衰组合进行了介绍：

组合名称：钢筋混凝土（别称钢筋砼，英文名reinforced concrete）
组合成员：钢筋、混凝土
职业：结构材料（偶尔做装饰材料）
标签：流量、实力
出道日期：19世纪中期
代表作品：框架结构、剪力墙结构、框剪结构、筒体结构

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（一）框架结构

（二）剪力墙结构

（三）框架-剪力墙结构

（四）筒体结构

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