建筑結(jié)構(gòu)選型實(shí)例分析

1、建筑結(jié)構(gòu)選型實(shí)例分析建筑結(jié)構(gòu)選型大作業(yè)12- 城規(guī)、程睿（）第一章懸挑結(jié)構(gòu)：現(xiàn)代MOMA1. 工程概況：當(dāng)代 MOMA 位于東直門(mén)迎賓國(guó)道北側(cè)，擁有首都北京的地標(biāo)優(yōu)勢(shì),項(xiàng)目規(guī)劃建筑面積 22 萬(wàn)平方米，其中住宅為萬(wàn)平方米，配套商業(yè)面積達(dá)萬(wàn)平方米，包括多廳藝術(shù)影院，畫(huà)廊，圖書(shū)館等文化展覽設(shè)施，還包括了精品酒店，國(guó)際幼兒園，頂級(jí)餐飲，頂級(jí)俱樂(lè)部及健身房、游泳池、網(wǎng)球館等生活設(shè)施與體育休閑設(shè)施。當(dāng)代 MOMA 由紐約的哥倫比亞大學(xué)教授Steven Holl 設(shè)計(jì)，項(xiàng)目規(guī)劃概念是BEIJING LINKED HYBRID ，在建筑藝術(shù)方面實(shí)現(xiàn)了世界的唯一，更加充分的發(fā)掘城市空間的價(jià)值，將城市空間從平面

2、、豎向的聯(lián)系進(jìn)一步發(fā)展為立體的城市空間。當(dāng)代 MOMA 也是當(dāng)代置業(yè)科技主題地產(chǎn)的延續(xù)與發(fā)展，在萬(wàn)國(guó)城Moma 實(shí)現(xiàn)高舒適度、微能耗的基礎(chǔ)上，將大規(guī)模使用可再生的綠色能源。從可持續(xù)的觀點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)代 MOMA 適當(dāng)?shù)母呙芏龋◤?qiáng)度）開(kāi)發(fā)利用土地與大規(guī)模使用可再生的綠色能源是大城市發(fā)展的方向，是真正“節(jié)能省地型”的項(xiàng)目。在當(dāng)代 MOMA 的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，更多考慮了未來(lái)城市的生活模式，引入了復(fù)合功能的概念，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放功能的城市社區(qū)，在這里不單是居住功能，而且能夠和諧的工作，娛樂(lè)、休閑消費(fèi)、交通，作為一個(gè)匯集精品商業(yè)與國(guó)際文化的開(kāi)放社區(qū)，充滿生氣與活力，將創(chuàng)造更和諧的國(guó)際化生活氛圍，不僅為社區(qū)創(chuàng)造更舒適的環(huán)

3、境，更多的交往機(jī)會(huì)，也將完善城市區(qū)域功能，為北京的城市形象，為北京奧運(yùn)會(huì)增添光彩。項(xiàng)目計(jì)劃 2005 年初開(kāi)始建設(shè)，在2008 年奧運(yùn)會(huì)之前建成使用。2. 結(jié)構(gòu)形式：為減輕自重，梁柱采用 H 型鋼，并且設(shè)置了受拉的鋼斜撐，提高懸挑結(jié)構(gòu)的剛度和承載力為承受懸挑部分重力荷載產(chǎn)生的傾覆力矩，在懸挑部分增設(shè)鋼斜撐，將傾覆力矩傳遞到塔樓上；在塔樓相應(yīng)的部位增設(shè)鋼管斜撐。使塔樓整體承受傾覆力矩。在塔樓內(nèi)除設(shè)置核心筒外。還設(shè)置了十字型剪力墻，提高塔樓整體的剛度和抗傾覆能力。長(zhǎng)懸挑是本工程主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一，目前主體結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件采用了中震不屈服的性能目標(biāo)，對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)這樣更加重要的部分，設(shè)計(jì)中采用了中震彈性設(shè)計(jì)

4、的更高的性能目標(biāo)，即懸挑部分的構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)，按中震彈性地震力（水平地震和豎向地震）與豎向荷載進(jìn)行組合，考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)，材料強(qiáng)度取設(shè)計(jì)值。經(jīng)中震彈性設(shè)計(jì)驗(yàn)算，懸挑部位構(gòu)件的應(yīng)力比基本上都控制在0 9 以下。3. 施工情況：物業(yè)公司：第一物業(yè)服務(wù)有限公司建筑面積： 220000 平方米綠化率：34%使用率：80%容積率：建設(shè)規(guī)模：地上 21 層、地下兩層建筑形式：框筒結(jié)構(gòu)，連廊及懸挑部分為鋼結(jié)構(gòu)第二章桁架結(jié)構(gòu)：中國(guó)國(guó)家大劇院1. 工程概況：中國(guó)國(guó)家大劇院位于北京市中心天安門(mén)廣場(chǎng)西，人民大會(huì)堂西側(cè)，西長(zhǎng)安街以南，由國(guó)家大劇院主體建筑及南北兩側(cè)的水下長(zhǎng)廊、地下停車(chē)場(chǎng)、人工湖、綠地組成，總占地面積萬(wàn)平方

5、米，總建筑面積約萬(wàn)平方米，其中主體建筑萬(wàn)中國(guó)國(guó)家大劇院標(biāo)志平方米，地下附屬設(shè)施6 萬(wàn)平方米。2. 結(jié)構(gòu)形式：桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，桁架通常也被稱作屋架。當(dāng)涉及大跨度或重荷載時(shí)，用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)的桁架通常稱作屋架，桁架要比梁更經(jīng)濟(jì)。桁架，是由一些細(xì)長(zhǎng)直桿按適當(dāng)方式分別在兩端連接而成的幾何形狀不變的結(jié)構(gòu)。桁架按其材料可分為木桁架、鋼筋混凝土桁架、鋼桁架。國(guó)家大劇院殼體外形是半個(gè)超級(jí)橢球體，其長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為，短軸長(zhǎng)度為，高度為。其內(nèi)部主要布置有一個(gè)容納 2416 人的戲劇廳、一個(gè)容

6、納 2017 人的音樂(lè)廳、一個(gè)容納 1040 人的劇場(chǎng)。國(guó)家大劇院殼體鋼結(jié)構(gòu)主要由148根沿橢球面均勻垂直布置的平面桁架、11840根水平布置的環(huán)向系桿、對(duì)稱布置的四塊平面斜撐及頂部結(jié)構(gòu)組成，也就是說(shuō)國(guó)家大劇院是以眾多桁架組成的殼體結(jié)構(gòu)。殼體總用鋼量約 6760t ，主要鋼材材質(zhì)為 Q345D 鋼。平面桁架按照是否外露分為長(zhǎng)軸桁架和短軸桁架，短軸桁架區(qū)域的屋面采用玻璃形式，為外露構(gòu)件，采用厚度為60mm鋼板條作為桁架的弦桿和腹桿，共 46根I,總重量約為 2050t ；長(zhǎng)軸桁架區(qū)域的屋面采用鈦合金板形式，為隱蔽構(gòu)件，其弦桿和腹桿均為H型鋼截面，共102根I,總重量約為2100t。水平布置的環(huán)向

7、系桿采用140、194等規(guī)格的鋼管，通過(guò)兩端的半球與平面桁架連接。平面斜撐布置在長(zhǎng)軸區(qū)域，截面均采用 H 型鋼截面。頂部結(jié)構(gòu)由鋼管環(huán)梁、箱形梁、頂部短軸桁架、頂部長(zhǎng)軸桁架、連系桿組成，鋼管環(huán)梁的規(guī)格為X 26,頂部短軸桁架、頂部長(zhǎng)軸桁架、連系桿與下部結(jié)構(gòu)近似，總重量約為 1050t 。第三章剛架結(jié)構(gòu)：國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）1. 工程概況：所在地：中國(guó)北京，設(shè)計(jì)師：雅克赫爾佐格和皮埃爾德梅隆。國(guó)家體育場(chǎng)俗稱鳥(niǎo)巢，位于北京奧林匹克公園中心區(qū)南部，為 2008 年第 29 屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)的主體育場(chǎng)。工程總占地面積 21公頃，建筑面積258,000 m2 0場(chǎng)內(nèi)觀眾坐席約為91000 個(gè)，其中臨時(shí)坐席約

8、 11000 個(gè)。國(guó)家體育場(chǎng)，被譽(yù)為“第四代體育館”的偉大建筑，見(jiàn)證的不僅僅是人類(lèi)21世紀(jì)在建筑與人居環(huán)境領(lǐng)域的不懈追求，也見(jiàn)證著中國(guó)這個(gè)東方文明古國(guó)不斷走向開(kāi)放的歷史進(jìn)程。 其設(shè)計(jì)新穎，配套設(shè)施完備，象征意義深遠(yuǎn)。2. 結(jié)構(gòu)形式：鋼架結(jié)構(gòu)是指梁柱之間為剛性連接的結(jié)構(gòu)。在豎向荷載作用下，由于柱對(duì)梁的約束作用減小了梁跨中的彎矩和撓度。在水平荷載作用下，由于梁對(duì)柱子的約束作用減少了柱內(nèi)的彎矩和側(cè)向變?yōu)?。鋼架結(jié)構(gòu)的承載力的剛度很大。國(guó)家體育場(chǎng)屋頂鋼結(jié)構(gòu)上覆蓋了雙層膜結(jié)構(gòu)，即固定于鋼結(jié)構(gòu)上弦之間的透明的上層ETFE膜和固定于鋼結(jié)構(gòu)下弦之下及內(nèi)環(huán)側(cè)壁的半透明的下層PTFE聲學(xué)吊頂?！傍B(niǎo)巢”外形結(jié)構(gòu)主要由

9、巨大的門(mén)式鋼架組成，共有 24 根桁架柱，主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥(niǎo)巢”結(jié)構(gòu)。看臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)為地下1 層，地上 7 層的鋼筋混凝土框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)體系。3. 施工情況：國(guó)家體育場(chǎng)工程為特級(jí)體育建筑，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100 年，耐火等級(jí)為一級(jí),抗震設(shè)防烈度8 度,地下工程防水等級(jí)1 級(jí)。工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長(zhǎng)333 米、東西寬 294 米的，高 69 米。鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為萬(wàn)噸，混凝土看臺(tái)分為上、中、下三層，。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺(tái)上部完全脫開(kāi)，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎(chǔ)則坐在一個(gè)相連的基礎(chǔ)底板上。第四章：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)：“嶺南明珠”體育館1. 工程概況：“

10、嶺南明珠”體育館位于廣東省佛山市禪城區(qū)季華五路（電視塔北側(cè)），毗鄰規(guī)劃中的城市景觀軸，占地，總建筑面積約 75182m2（ 其中地下室建筑面積約23640m2 ，地上建筑面積約 51612m2 。項(xiàng)目包括擁有6000 個(gè)座位的綜合體育館以及附屬體育館、全民健身廣場(chǎng)、地下停車(chē)場(chǎng)等。主體建筑結(jié)構(gòu)體系由一個(gè)主館和兩個(gè)副館（訓(xùn)練館和大眾館）組成，主體育館直徑為，建筑高度為，地上 4 層；訓(xùn)練館和大眾館直徑為，建筑高度約。主館與副館通過(guò)3 個(gè)穹頂連為一體，優(yōu)美的圓弧外形如同一顆熠熠生輝的明珠。作為佛山市的標(biāo)志性建筑，該體育館自 2005 年建成以來(lái)，承擔(dān)了廣東省第12 屆運(yùn)動(dòng)會(huì)的閉幕式及籃球、體操比賽等

11、重大文體活動(dòng)。2. 結(jié)構(gòu)形式：體育館整個(gè)屋面采用連續(xù)的穹頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，與以往的穹頂結(jié)構(gòu)不同的是：引進(jìn)了斗拱的概念，強(qiáng)調(diào)了水平環(huán)的作用。在力學(xué)合理性方面，將以往穹頂結(jié)構(gòu)是拱的旋轉(zhuǎn)體這種考慮方法，改變?yōu)樗江h(huán)的集結(jié)體。穹頂?shù)纳习氩繛閴嚎s環(huán)，下部為張力環(huán)，水平環(huán)采用 H 型鋼組成的空間三角形鋼桁架，具有足夠剛度，水平環(huán)桁架通過(guò)層間立柱和外斜桿，逐層疊加形成一個(gè)牢固的穹頂。層間立柱由 H 型鋼和圓鋼管組成，外斜桿采用圓鋼管，鋼材均采用 Q345B 鋼。主館由 15 層水平環(huán)構(gòu)成，兩副館分別由 10 層水平環(huán)構(gòu)成，三個(gè)場(chǎng)館三層以上通過(guò)多層水平環(huán)層層疊加，收聚成三個(gè)上部相互獨(dú)立的空間穹頂，下部三層通過(guò)中間連

12、廊連為一體。鋼屋蓋的投影面積為 34330m2 ，用鋼量為 6838t ，約 197kg/m2 。結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)雜，有22000 根桿件， 6000 多個(gè)節(jié)點(diǎn)，而且多根桿件從空間不同角度匯交，節(jié)點(diǎn)型式多樣，對(duì)制作、加工、定位、安裝提出了很高的要求。3. 施工情況：本工程主體鋼結(jié)構(gòu)的桿件數(shù)量達(dá)22000 多根，節(jié)點(diǎn)數(shù)量5000 多個(gè)。考慮工程獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，大部分節(jié)點(diǎn)采用 H 型鋼直接交匯節(jié)點(diǎn)或板節(jié)點(diǎn)，部分采用了鑄鋼節(jié)點(diǎn)。主體結(jié)構(gòu)總用鋼量為 12500t ，附屬結(jié)構(gòu)重約 1400t 。在工程中大量采用的 H 型鋼直接交匯節(jié)點(diǎn)構(gòu)造非常新穎，如 5 、 6 根平面加空間扭曲的 H 型鋼構(gòu)件直接交匯的節(jié)點(diǎn)

13、做法等，在國(guó)內(nèi)外同類(lèi)工程中尚屬罕見(jiàn)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)數(shù)量繁多，構(gòu)造復(fù)雜，加工制作難度大，是本工程深化設(shè)計(jì)與鋼結(jié)構(gòu)制作的最大特點(diǎn)。第五章框架結(jié)構(gòu)：薩伏伊別墅1. 工程概況：薩伏伊別墅是現(xiàn)代主義建筑的經(jīng)典作品之一，位于巴黎近郊的普瓦西(Poissy),由現(xiàn) 代建筑大師勒柯布西耶于1928年設(shè)計(jì)，1930年建成，使用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。這幢白房子表面看來(lái)平淡無(wú)奇，簡(jiǎn)單的柏拉圖形體和平整的白色粉刷的外墻，簡(jiǎn)單到幾乎沒(méi)有任何多余裝飾的程度，“唯一的可以稱為裝飾部件的是橫向長(zhǎng)窗，這是為了能最大限度地讓光線射入?！彼_伏伊別墅是勒?柯布西耶純粹主義的杰作，是一個(gè)完美的功能主義作品，甚至是勒?柯布西耶的作品中最能

14、體現(xiàn)其建筑觀點(diǎn)的作品之一。別墅在設(shè)計(jì)之初，柯布西耶原本的意圖是用這種簡(jiǎn)約的、工業(yè)化的方法去建造大量低造價(jià)的平民住宅，沒(méi)想到老百姓還沒(méi)來(lái)得及接受，卻讓有億萬(wàn)家產(chǎn)的年輕的薩伏伊女士相中，于是成就了一件偉大的作品，它所表現(xiàn)出的現(xiàn)代建筑原則影響了半個(gè)多世紀(jì)的建筑走向。2. 結(jié)構(gòu)形式：薩伏伊別墅是一個(gè)完美的功能美學(xué)作品，其基地是位于普瓦西的一片的開(kāi)闊地帶，中心略微隆起。地段為 12 英畝，宅基為矩形，長(zhǎng)約米，寬 20 米，共三層。底層(柱托的架空層)三面透空，由支柱架起，內(nèi)有門(mén)廳，車(chē)庫(kù)和仆人用房，是由弧形玻璃窗所包圍的開(kāi)敞結(jié)構(gòu)。二層有起居室、臥室、廚房、餐室、屋頂花園和一個(gè)半開(kāi)敞的休息空間。三層為主臥室

15、和屋頂花園，各層之間以螺旋形的樓梯和折形的坡道相聯(lián)，建筑室內(nèi)外都沒(méi)有裝飾線腳，用了一些曲線形墻體以增加變化。該建筑采用了鋼筋混泥土框架結(jié)構(gòu)，平面和空間布局靈活空間相互穿插，內(nèi)外彼此貫通，它外觀輕巧，空間通透，裝修簡(jiǎn)潔，與造型沉重、空間封閉、裝修繁瑣的古典豪宅形成了強(qiáng)烈對(duì)比。受力分析：荷載傳給樓板，再傳給次梁、主梁、柱、基礎(chǔ)、地基。此種結(jié)構(gòu)受力體系由梁、柱組成，用以承受豎向荷載是有利的，但是在承受水平荷載方面能力有限，因此僅僅適用于房屋高度不大，層數(shù)不多的建筑。薩伏伊別墅是一個(gè)著名的代表作?？虏嘉饕慕ㄖO(shè)計(jì)充分發(fā)揮了框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，由于墻體不再承重，可以設(shè)計(jì)大的橫向長(zhǎng)窗，他的有些設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)不被人

16、們接3. 施工情況：受，許多設(shè)計(jì)被否決，但這些結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)形式在以后被其他建筑師推廣應(yīng)用，如逐層退后的公寓，懸索結(jié)構(gòu)的展覽館等，他在建筑設(shè)計(jì)的許多方面都是一位先行者，對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生了非常廣泛的影響。第六章拱結(jié)構(gòu)：俄羅斯風(fēng)景橋( Zhivopisng Bridge )1. 工程概況：風(fēng)景橋( Zhivopisng Bridge )是俄羅斯首都莫斯科克雷拉茨科耶區(qū)橫跨莫斯科河(Moskva River )的一座公路斜拉橋，全長(zhǎng)1460m ，其中主橋長(zhǎng)，寬37m ；跨河鋼拱橋塔高 105m ，拱跨 182m ，斜拉索 78 根，拱頂下部建有圓形觀景臺(tái)和餐廳；橋面至水面高 30m 。風(fēng)景橋于 200

17、7 年 12 月建成通車(chē)。這座橋的獨(dú)特之處在于構(gòu)思的巧妙。為了避免道路與附近的地鐵、公園、抽水站等公共設(shè)施的干擾，在地形地物受限的情況下，充分利用了河道上的空間，將橋梁架設(shè)在河道中心線上，在平面上橋梁與河流重疊。2. 結(jié)構(gòu)形式：俄羅斯風(fēng)景橋利用剛架拱橫向布置巧妙地將橋墩基礎(chǔ)設(shè)置在兩岸岸邊，這樣既能保證橋墩的生根，又能使橋下河流暢通無(wú)阻，真是巧奪天工的設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)就是它的斜拉索體系。橋梁主跨為等截面的鋼箱梁，鋼箱梁被由剛架拱上的斜拉索牽引支撐，梁塔(剛架拱)完全分離，形成全浮懸狀態(tài)，在 78 根拉索下組成了空間曲線索面的對(duì)稱性斜拉橋。這種體系如果單就主梁的全浮懸狀態(tài)來(lái)說(shuō)，其抗震能力是很高的，當(dāng)然

18、，全橋的抗震水平還依賴于作為斜拉橋的主塔剛架拱的穩(wěn)定能力?？此苾蓚€(gè)毫無(wú)搭界的單一結(jié)構(gòu)，一個(gè)是拱結(jié)構(gòu)，一個(gè)是梁結(jié)構(gòu)，它們通過(guò)斜拉索的連接使風(fēng)景橋形成了一座獨(dú)特的斜拉橋，這種由簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的橋梁很值得我們橋梁工程師學(xué)習(xí)與借鑒?？紤]觀光的需要，橋梁主跨正上方利用剛架拱的支撐設(shè)置了類(lèi)似于太空艙的圓形旋轉(zhuǎn)餐廳。第七章懸索結(jié)構(gòu)：美國(guó)華盛頓 DULLES 機(jī)場(chǎng)1 .工程概況：美國(guó)華盛頓 DULLES 機(jī)場(chǎng)，是現(xiàn)代主義者芬蘭建筑師Eero Saarinen 設(shè)計(jì)，1962 年建造的。屋蓋為平行布置的懸索結(jié)構(gòu)。華盛頓杜勒斯國(guó)際機(jī)場(chǎng)得名于1888年一一1959年時(shí)，美國(guó)當(dāng)時(shí)的國(guó)務(wù)卿約翰福斯特杜勒

19、斯。華盛頓杜勒斯國(guó) 際機(jī)場(chǎng)位于華盛頓市區(qū)以西約 43 千米處，是美國(guó)聯(lián)合航空公司的主要樞紐。2 .結(jié)構(gòu)形式：懸索按受力狀態(tài)分成平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)主要在一個(gè)平面內(nèi)受力的平面結(jié)構(gòu)，多用于懸索橋和架空管道。按結(jié)構(gòu)形式分為：?jiǎn)螌討宜鹘Y(jié)構(gòu)?？捎米鋈崾綉宜鳂?，也可用于屋蓋，結(jié)構(gòu)剛度較小，在可變荷載作用下變形較大，宜在索上鋪設(shè)重屋面。加勁式單層懸索結(jié)構(gòu)。通過(guò)在索下面若干吊桿吊有加勁桁架（或 加勁梁），以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度。雙層懸索結(jié)構(gòu)。具上索與下索曲率相反，并通過(guò) 其間的受拉斜腹桿中施加預(yù)應(yīng)力而具有較好的剛度?？臻g懸索結(jié)構(gòu)是一種處于空間受力狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，多用于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中。按結(jié)構(gòu)形式分為：圓形單層懸

20、索結(jié)構(gòu)。用于圓形平面的屋蓋，其索按輻射狀布置，整個(gè)屋面形成下凹的旋轉(zhuǎn)曲面。各根索的外端固定于周邊的鋼筋混凝土圈梁上，內(nèi)端固定于圓心附近的拉環(huán)上。當(dāng)圓心處允許設(shè)柱時(shí)，可形成傘形懸索結(jié)構(gòu)。圓形雙層懸索結(jié)構(gòu)。其外形與上述結(jié)構(gòu)類(lèi)似，只是有上下兩層索，從而可以有不同布置形式的預(yù)應(yīng)力拉桿以增強(qiáng)剛度。中國(guó)北京工人體育館直徑94 米的比賽大廳屋蓋即采用了這種結(jié)構(gòu)形式（圖 2 ）。其圓心附近的拉環(huán)除承受環(huán)向拉力外，在豎直方向還承受壓力。雙向正交索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由互相正交的兩組索組成。下凹的一組為承重索,上凸的一組為穩(wěn)定索,兩組索形成負(fù)高斯曲率的曲面。對(duì)其中一組索施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，另一組索也同時(shí)獲得預(yù)應(yīng)力的效果。通過(guò)施加預(yù)

21、應(yīng)力，可使兩組索在屋面荷載作用下始終貼緊，且獲得良好的剛度。這種索網(wǎng)可用于橢圓平面、矩形平面、菱形平面（圖3 ）或其他平面的屋蓋。意大利米蘭體育館屋蓋采用了圓形平面的馬鞍形索網(wǎng)結(jié)構(gòu),直徑140 米，是目前世界上最大的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。中國(guó)浙江省人民體育館屋蓋采用80 乂 6坪橢圓平面的馬鞍形索網(wǎng)，其索端固定于一個(gè)空間曲梁上。為了減小曲梁內(nèi)的彎矩，在索網(wǎng)下還設(shè)置了一層水平拉索。DULLES 機(jī)場(chǎng)的柱子是向外傾斜的。索拉緊外傾的柱子，在自重和屋面載荷下自然下垂成懸鏈狀。在柱子之間，有傾斜的梁板，這個(gè)板狀梁傾斜方向是沿著索的方向的。其外側(cè)形成屋檐的形狀。內(nèi)側(cè)承受屋面索的拉力。第八章薄壁空間結(jié)構(gòu)：悉尼歌劇院（

22、 Sydney Opera House ）1. 工程概況：地理位置：澳大利亞悉尼市貝尼朗岬角 歌劇院規(guī)模：悉尼歌劇院整個(gè)建筑占地公頃，長(zhǎng)183 米，寬 118 米，高 67 米，相當(dāng)于20 層樓的高度設(shè)計(jì)師：約恩 ?伍重( Jorn Utzon )悉尼歌劇院， Sydney Opera House ，位于澳大利亞新南威爾士州的首府悉尼市貝尼朗岬角。這座綜合性的藝術(shù)中心，在現(xiàn)代建筑史上被認(rèn)為是巨型雕塑式的典型作品，也是澳大利亞的象征性標(biāo)志。悉尼歌劇院不僅是悉尼藝術(shù)文化的殿堂，更是悉尼的靈魂，清晨、黃昏或星空，不論徒步緩行或出海遨游，悉尼歌劇院隨時(shí)為游客展現(xiàn)不同多樣的迷人風(fēng)采。音樂(lè)廳是悉尼歌劇院最

23、大的廳堂，共可容納 2679 名觀眾，通常用於舉辦交響樂(lè)、室內(nèi)樂(lè)、歌劇、舞蹈、合唱、流行樂(lè)、爵士樂(lè)等多種表演。此音樂(lè)廳最特別之處，就是位於音樂(lè)廳正前方，由澳洲藝術(shù)家Ronald Sharp 所設(shè)計(jì)建造的大管風(fēng)琴(Grand Organ) ，號(hào)稱是全世界最大的機(jī)械木連桿風(fēng)琴(Mechanical trackeraction organ) ，由 10,500 個(gè)風(fēng)管組成，此外，整個(gè)音樂(lè)廳建材使用均為澳洲木材，忠實(shí)呈現(xiàn)澳州自有的風(fēng)格。2. 結(jié)構(gòu)分析：悉尼歌劇院的外觀為三組巨大的殼片，聳立在南北長(zhǎng) 186 米、東西最寬處為97 米的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基座上。第一組殼片在地段西側(cè),四對(duì)殼片成串排列三對(duì)

24、朝北 ,一對(duì)朝南,內(nèi)部是大音樂(lè)廳。第二組在地段東側(cè)，與第一組大致平行,形式相同而規(guī)模略歌劇廳。第三組在它們的西南方，規(guī)模最小，由兩對(duì)殼片組成 ,里面是餐廳。其他房間都巧妙地布置在基座內(nèi)。整個(gè)建筑群的入口在南端,有寬 97 米的大臺(tái)階。車(chē)輛入口和停車(chē)場(chǎng)設(shè)在大臺(tái)階下面。其受力特點(diǎn)為強(qiáng)度高，剛度大，用料省，自重輕，覆蓋大面積；曲面多樣活，造型多變，曲線優(yōu)美，表現(xiàn)力強(qiáng)。薄殼結(jié)構(gòu)是一種薄得不至于產(chǎn)生明顯彎曲應(yīng)力，但厚度可以承受軸力和剪力的形抵抗結(jié)構(gòu)形抵抗結(jié)構(gòu)即將材料造成一定的形狀從而獲得一定強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)(薄紙卷起即可抗彎)，獲得此種能力靠的不是用料的增加、而是適當(dāng)?shù)男问健?. 施工情況：悉尼歌劇院的

25、外型猶如即將乘風(fēng)出海的白色風(fēng)帆，與周?chē)吧嘤吵扇?。悉尼歌劇院是?0 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始構(gòu)思興建， 1955 年起公開(kāi)徵求世界各地的設(shè)計(jì)作品，至1956年共有32個(gè)國(guó)家233個(gè)作品參選，彳爰來(lái)丹麥建筑師約恩？伍重的設(shè)計(jì)屏雀中選，共耗時(shí)16 年、斥資 1200 萬(wàn)澳幣完成建造，為了籌措經(jīng)費(fèi)，除了募集基金外，澳洲政府還曾於 1959 年發(fā)行悉尼歌劇院彩券。 每年在悉尼歌劇院舉行的表演大約 3000 場(chǎng)，約二百萬(wàn)觀眾前往共襄盛舉，是全界最大的表演藝術(shù)中心之一。歌劇院白色屋頂是由一百多萬(wàn)片瑞典陶瓦鋪成，并經(jīng)過(guò)特殊處理，因此不怕海風(fēng)的侵襲，屋頂下方就是悉尼歌劇院的兩大表演場(chǎng)所一音樂(lè)廳(Concert

26、 Hall)和歌劇院 (Opera Theater) 。第九章膜結(jié)構(gòu)：世博軸1. 工程概況：2010 年上海世博會(huì)世博軸及地下綜合體工程，位于世博會(huì)浦東園區(qū)核心，索膜頂棚覆蓋了標(biāo)高平臺(tái)層的大部分空間，起到遮陽(yáng)擋雨的功能，滿足大量人流安全、舒適地從地上出入園、等候、安檢、票檢、休憩餐飲的需要。膜面結(jié)構(gòu)造型輕盈優(yōu)雅，與通透挺拔的陽(yáng)光谷渾然天成。2. 結(jié)構(gòu)形式：索膜頂棚采用連續(xù)的張拉式索膜結(jié)構(gòu)體系,總長(zhǎng)度約840m, 最大跨度約 97m,膜面總投影面積約 61000m2, 展開(kāi)總面積約 65000m2, 單塊膜最大展開(kāi)面積約1800m2,膜面單元一般呈三角形。膜材采用A級(jí)PTFE膜。索膜結(jié)構(gòu)邊索單跨

27、最大約 80m ，脊索最大跨度約為 115m ，為跨度柔性結(jié)構(gòu)。膜頂主要由承重作用的脊索、邊索和穩(wěn)定作用的張拉膜構(gòu)成， 1 根邊索、 2 根脊索和膜形成了三角形為頂面的倒錐臺(tái)狀，膜面為雙向曲面，膜焊縫主要沿經(jīng)向放射形布置。整個(gè)膜頂支承于外桅桿、內(nèi)桅桿及陽(yáng)光谷鋼結(jié)構(gòu)上。索膜結(jié)構(gòu)的最高點(diǎn)由 26 組外桅桿和背索、部分陽(yáng)光谷的連接點(diǎn)構(gòu)成,最低點(diǎn)由19 組內(nèi)桅桿下拉點(diǎn)、 5 組外桅桿和背索、部分陽(yáng)光谷的連接點(diǎn)構(gòu)成。外桅桿一般高度為 35m, 緊鄰中間 4 個(gè)陽(yáng)光谷均有1 根較低的外桅桿(高度為17m), 陽(yáng)光谷SV5、 SV6 之間外桅桿高度為 38m 。下拉點(diǎn)處,膜在 18m 或 21m 標(biāo)高處固定在下拉鋼環(huán)上(鋼環(huán)直徑5m), 鋼環(huán)支承于內(nèi)桅桿。 內(nèi)桅桿的增設(shè),主要控制風(fēng)荷載作用下膜下拉處的水平位移及向下