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钢筋混凝土是建筑师在工作当中接触到的.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,.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:
框架结构
剪力墙结构
框剪结构
筒体结构
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
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。
在这四种构件中,结构受力的传递顺序为:
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。
(二)剪力墙结构
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。
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。