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9建筑中使用的不同类型的支撑(住宅和商业)

不同类型的房屋支撑的拼贴画。

你有没有想过:建筑是如何屹立不倒,抵抗时间和天气的力量的?好吧,我们有答案给你,它是振奋人心的!

一个结构中有许多隐藏的部分,它们赋予了它力量和完整性,没有它们,它们就会倒塌。从建筑物到桥梁,支撑系统是任何结构的次要但必不可少的部分。支撑系统包括木材或钢组件,有助于均匀分配负载,增加结构的安全性。

对于桥梁,支撑系统在施工过程中起到稳定主梁的作用,有助于荷载效应的分布,并对受压法兰或弦提供约束,否则它们将自由横向屈曲。

虽然传统的房屋框架可以支撑屋顶和地板的重量,但它无法抵抗风、地震或其他力量引起的侧向应力。支撑要求由《国际住宅规范》规定,并已被大多数建筑规范法律所采用。它是建造任何结构的必要组成部分,有许多不同的类型。

主要有两种类型的结构需要支撑:桥梁和建筑物。两者之间,类型不同。在这两个类别中,根据建筑规范,可以使用工程支撑或规定性支撑。工程支撑是结构工程师根据具体工程的需要而设计的一种体系。

屋架

规范支撑是根据建造者或开发商的经验选择的系统,它比工程系统更简单,更灵活。一般来说,在地震活动频繁的地区或暴露在风速超过110英里/小时的建筑物中,需要一个工程系统。

此外,可以使用临时或永久支撑:临时支撑使用金属杆、电缆、木框架或预先设计的支撑组件,以保持结构在施工期间的稳定。一旦安装了永久支撑,这些物品就会被移除。

临时支撑系统的主要目的是保证施工期间工人和公众的安全。永久支撑可以安装在施工期间的任何时间点,旨在保持居住者和公众的安全在建筑的生命周期。

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建筑:住宅

房屋屋面施工截面

对于大多数住宅建筑,木材被用于结构,所以也使用木材支撑。一些更大的工业或企业建筑使用钢材,在这种情况下,支撑也会是钢的。即使对于你的家,咨询工程师是至关重要的,以确保你选择了正确的支撑类型,并满足建筑规范/结构要求。

在进行支撑系统设计时,建筑高度会影响建筑的稳定性。用精心设计的钢材建造的八层或八层以下的建筑物可以被认为是稳定的结构.更高的建筑需要混凝土或支撑的钢芯来保持稳定。

越来越多的建筑问题和视觉冲击必须解决,领先的建筑师参与设计美观的支撑系统。

1.支撑

施工水平支撑

水平,意味着从一边跑到另一边,与垂直支撑串联。每层楼的支撑(在水平平面)提供荷载路径,将水平力传递到垂直支撑平面。水平支撑需要在每个楼层,然而,地板系统本身可以提供足够的阻力。屋顶可能需要支撑。

2.竖向支撑

施工垂直支撑

垂直,即从上到下运行,是支撑系统的另一半与水平支撑。柱线之间的支撑(在垂直平面)提供荷载路径,将水平力传递到地面。框架建筑需要至少三个平面的垂直支撑来支撑平面上的两个方向,并抵抗垂直轴上的扭转。

3.硬质泡沫支撑

施工用硬质泡沫支撑

现在,对于许多住宅建筑来说,所需要的只是刚性泡沫支撑;最常用的支撑外墙的方法之一。使用这种系统,框架钉被至少1英寸厚,4英尺宽的泡沫隔热板覆盖。除了支撑结构,刚性泡沫支撑实际上在同一时间隔热的建筑!

特别是对于世界北部地区的建筑来说,这是一个真正的优势。它也可以帮助阻止声音通过墙壁传播!泡沫支撑只能用于一层或两层的建筑,而且是相当劳动密集型的。

4.结构板

住宅建筑用结构护套

结构护套不使用梁,而是使用薄板作为支撑。他们依靠OSB或胶合板为框架系统提供横向支撑。这些木板被钉在常规的框架构件上,并被防潮屏障和外部壁板或饰面覆盖。

这些木板比较结实,而且有弹性,可以用来支撑,这是完美的。它们可以安装在任何方向,尺寸通常不受限制。结构纤维板可用于增加强度和绝缘。

5.干墙衬板

石膏板覆盖住宅建筑

干墙板过去被称为石膏板,这就是为什么这种方法也/经常被称为石膏护套。这是从内部支撑房屋的一种流行方法。而不是使用传统的3/8英寸干墙,更厚的1/2英寸板用于提供结构支撑和横向强度。

主要的区别是,不是在建筑的外部安装支撑,而是在框架的内部安装干墙。然后将这些板材完成并涂漆,以提供正常的墙壁外观。该系统消除了外部护套的需求,有助于降低项目成本。

建筑:商业

大多数较大尺寸的商业建筑使用金属和混凝土,并根据建筑物的高度将使用以下方法之一的支撑。你可能听说过一些摩天大楼在风中摇摆的现象。除了重力的垂直力,摩天大楼还必须应对风的水平力。

大多数摩天大楼可以像摇晃的树一样,向任意一个方向移动几英尺,而不会破坏其结构的完整性。为了防止这些建筑物严重摇晃,工程师们必须在建筑物的中心建造特别坚固的核心。

在帝国大厦(Empire State Building)、克莱斯勒大厦(Chrysler Building)和那个时代的其他摩天大楼中,中央电梯井周围的区域都由坚固的钢桁架加固,并由对角线梁支撑。最近的大多数建筑都有一个或多个混凝土核心建在建筑的中心。一些建筑已经使用了先进的风补偿阻尼器。

例如,纽约的花旗公司中心就使用了一种调谐质量阻尼器.在这个复杂的系统中,油压系统将一个重达400吨的混凝土在顶楼上来回推动,将整个建筑的重量从一边转移到另一边。

所以,在这一点上,我们已经达到了建筑的高度,有更先进的技术,而不仅仅是支撑系统,以确保它们的安全,并让里面的人舒适。然而,支撑仍然是建筑的核心原则。以下是与钢梁一起使用的主要支撑类型:

1.单一的对角线

施工时采用单对角支撑

捆扎,或三角剖分,是通过在结构框架的矩形区域插入对角结构构件,帮助稳定框架而形成的。如果使用一个支撑,它必须足够抗拉伸和压缩。这是一种比较简单的支撑方法,但如果操作得当,也能起到同样的效果。

2.十字支撑

建筑和构筑物的交叉支撑

当两个对角线成员相互交叉时,这被称为交叉支撑,或x支撑。这些支撑需要抗张力,每个支撑都要抵抗水平力。这种支撑可以用钢索。必须小心,以使外部交叉支撑不冲突的位置和窗户的用途。

交叉支撑在某些情况下也有可能使楼板梁弯曲。然而,在建筑物的外立面,它也会干扰窗户开口的位置和功能。

工程师Fazlur Khan设计的一些摩天大楼,如1969年的约翰·汉考克中心(John Hancock Center),有一个独特的x支撑外观,既可以从高层结构中获得更高的性能,也可以在建筑师需要的情况下打开内部平面图(和可用的地板空间)。

3.K-Bracing

施工用k形支撑

通常情况下,k形支撑连接到中等高度的柱子上,因此更灵活地围绕窗户工作,通常会减少楼板梁的弯曲。然而,k形支撑可能会在压缩支撑屈曲的情况下导致柱破坏,因此不鼓励在地震易发地区使用。

4.V-Bracing

建筑结构v形支撑

在v型支撑风格中,两个对角线元素被框成v型,从水平元素的顶部两个角向下延伸,并在较低水平元素的中心连接。当V形倒立时,也称为V形支撑,V形中的两个元素在一个上水平元素的中心相遇。

两种体系均能显著降低压缩支撑的屈曲能力,使其小于拉伸支撑的抗拉屈服能力。这意味着当支撑达到其抵抗能力时,负荷必须在水平构件的弯曲中被抵抗。

建筑的建造和支撑方式通常是我们在日常生活中不会考虑的。然而,它确实是我们社会的支柱,也是我们生活的方式。拥有坚固的建筑,能够承受各种因素和时间的考验是至关重要的。

从工程师到建筑师,再到建造者,在幕后有很多人参与了让建筑物站立起来的工作。纵观历史,对于简单的小屋来说,相互堆叠的大木梁或石头足以创造一个居住的结构。随着时间的推移,我们的标准不断提高,我们还发明了一些系统,使我们的建筑更省油,有隔热。

目前,迪拜的哈利法塔(Burj Khalifa)是世界上最高的建筑,总高度为829米。哈利法塔的建筑面积为33万平方米3.(431,600立方英尺/天)的混凝土和55,000吨(61,000短吨;54000长吨)的钢筋,施工花费了2200万工时。

该结构体系可以被描述为“支撑核心”,由高性能混凝土墙结构组成。每一个机翼都通过一个六边形的中心核心或六边形的枢纽来支撑其他的机翼。这个中心核心提供了结构的抗扭性,类似于一个封闭的管道或轴。

走廊墙壁从中心核心延伸到每个翼的末端,以加厚的锤头墙终止。这些走廊墙和锤头墙的行为类似于梁的网和翼缘,以抵抗风剪和力矩。外围柱和平板楼板结构完成了系统。

虽然大多数建筑不需要执行这种精心的规划,但支撑始终是建筑结构中非常宝贵的一部分,尽管它是无形的,但我们不能没有它。

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