建筑結構選型案例分析

1、1混合結構體系混合結構體系概述混合結構是指承重的主要構件是用鋼筋混凝土和磚木建造的。如一幢房屋的梁是用鋼筋混凝土制成，以磚墻為承重墻，或者梁是用木材建造，柱是用鋼筋混 凝土建造。由兩種或兩種以上不同材料的承重結構所共同組成的結構體系均為混 合結構?；旌辖Y構，又可以說是磚混結構.雖然也用鋼筋澆柱 梁，但墻體具是承重 功能，不能亂拆.特點：質量較框架略差，質量較好，壽命較長.造價略低，適合6層以下，橫向剛度 大，整體性好，但平面靈活性差。分類：型鋼柱+混凝土梁+混凝土筒歸入混凝土結構型鋼柱/鋼管混凝土 +鋼梁+混凝土筒歸入型鋼框架混凝土核心筒結構 實例工程項目概況金茂大廈（JinMaoTowe。，

2、又稱金茂大樓，位于上海浦東新區(qū)黃浦江畔的陸 家嘴金融貿易區(qū)，樓高米，是上海目前第 2高的摩天大樓（截至2008年）、中國 大陸第3高樓、世界第8高樓。大廈于1994年開工，1999年建成，有地上88 層,若再加上尖塔的樓層共有 93層，地下3層，樓面面積27萬8,707平方米， 有多達130部電梯與555間客房，現已成為上海的一座地標，是集現代化辦公樓、 五星級酒店、會展中心、娛樂、商場等設施于一體，融匯中國塔型風格與西方建 筑技術的多功能型摩天大樓，由著名的美國芝加哥SOM設計事務所的設計師Adrian Smith設計。因為中國人喜歡塔所以中國才把金茂大廈設計成這樣。實例工程項目結構選型與結

3、構布置分析上內簡其結構體系為巨型型鋼混凝土翼柱+內筒混合結構體系。這種混合結構體系 的巨型型鋼混凝土柱和鋼筋混凝土內筒通過剛性大梁構成一個整體的抗側力體 系，而且其抗側力體系的力矩很大，效率很高。這種體系還可提供較大的使用空 問，其外圍洞口可以做得很大。2框架結構體系框架結構體系概述框架結構是利用梁柱組成的縱、橫向框架，同時承受豎向荷載及水平荷載的純框架結構。其主要優(yōu)點是建筑平面布置靈活，能夠較大程度地滿足建筑使用的 要求。但框架結構的側移剛度小，水平作用下抵抗變形的能力較差， 在強震下結 構頂點水平位移與層間相對水平位移都較大。為了同時滿足承載能力和側移剛度 的要求，柱子截面往往很大，很不經

4、濟，也減少了使用面積。所以在地震區(qū)的框 架結構不宜太高。分類:房屋的框架按跨數分有單跨、多跨；按層數分有單層、多層；按立面構成 分有對稱、不對稱；按所用材料分有鋼框架、鋼筋混凝土框架、預應力混凝土框 架、膠合木結構框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。應用范圍：框架鋼結構常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途 的建筑物中，如劇場、商場、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車 場、輕工業(yè)車間等。實例工程項目概況南京電信局鼓樓多媒體綜合樓位于南京市鼓樓市民廣場北側，東鄰安仁街 12m、北距大鐘亭路12m、西側緊貼原有五層通信機房。基地面積 2340平方米， 建筑物占地面積2000平方米

5、。主樓地下二層、地上三十一層，層高四至六米不 等，地面以上結構高度140. 5mo使用功能分布為：地下二層為設備用房，地下 一層為平戰(zhàn)結合六級人防（平時作為汽車庫）：地上一至四層為電信新產品展示超 市，五層為空中花園，七至十八層為通訊機房及配套輔助設備用房， 二十一至二 十九層為辦公用房及計算機中心， 十二、十九、三十層為全省目前最大的專用電 視電話會議室，六、十三、二十層為輔助設備及防火避難層。建筑面積約3. 6萬平方米。裙樓使用功能略。主、裙樓之間設縫形成兩個獨立的結構單元，主樓 采用巨型框架結構體系、裙樓采用普通鋼筋混凝土結構體系。tAlffClS實例工程項目結構選型與結構布置分析樓層平

6、面為規(guī)則的長方形，尺寸為 29. 7mx30. 2m（x棗y）;基礎埋置深度 14. 2m（約H/IO）,結構高寬比4. 73;四角設置四個大小相同的鋼筋混凝土筒 體（7. 6mx5. 6m）,內置電梯、疏散樓梯、衛(wèi)生間及設備管井；簡體之間一般樓 蓋為普通鋼筋混凝土有梁樓蓋、桁架層樓蓋為鋼骨混凝土有梁樓蓋。3剪力墻結構體系剪力墻結構體系概述剪力墻結構是利用建筑物的縱、橫墻體承受豎向荷載及水平荷載的結構?？v、 橫墻體也可兼作為維護墻或分隔房間墻。鋼筋混凝土墻板能承受豎向和水平力， 它的是側向剛度大，空間整體性好，房間內不外露梁、柱棱角，便于室內布置， 方便使用。具缺點是剪力墻間距小，建筑平面布置

7、不靈活，不適合于要求大空間 的公共建筑。剪力墻間距一般為 38m,適用于小開間住宅、旅館等建筑，在 30m范圍內都適用。剪力墻結構形式是高層住宅采用最為廣泛的一種結構形式。實例工程項目概況西爾斯大廈(Sears Tower)是位于美國伊利 諾伊州芝加哥的一幢摩天大樓，用作辦公樓， SOM建筑設計事務所為當時世界上最大的零售 商西爾斯百貨公司設計。樓高米，共地上 108 層，地下3層，總建筑面積418, 000平方米， 底部平面 鄧，由9個米見方的正方形組成。曾 一度是世界上最高的大樓，它由著名的SOM建 筑師事務所設計，整個施工工期不到兩年半時 問，工程于1974年竣工。實例工程項目結構選型與

8、結構布置分析(應附建筑結構平面布置方案圖)整幢大廈被當作一個懸挑的束筒空間結構，離地面越遠剪力越小，大廈頂部由風壓引起的振動也明顯減輕。所有的塔樓寬度相同，但高度不一。大廈外面的 黑色環(huán)帶巧妙地遮蓋了服務性設施區(qū)。大廈采用由鋼框架構成的成束筒結構體 系，外部用黑鋁和鍍層玻璃幕墻圍護。其外形的特點是逐漸上收的，即 150 層為9個寬度為米的方形筒組成的正方形平面；5166層截去一對對角方筒單 元；6790層再截去另一對對角方筒單元，形成十字形；91110層由兩個方筒 單元直升到頂。4桁架結構體系桁架結構體系概述桁架結構是由直桿在端部相互連接而成的以抗彎為主的格構式結構，一般由上弦桿、腹桿（豎桿和

9、斜腹桿）組成。桁架結構受力合理，計算簡單，施工方便, 適應性強，對支座沒有橫向推力，因此在工程中得到廣泛的應用。在房屋建筑中， 桁架常用作為屋蓋承重結構，稱為屋架。目前在工業(yè)廠房結構中常見的屋架就是 典型的桁架。如今，桁架結構已經有多種多樣的形式，不局限于屋架，在一些大 跨度結構、高層建筑、橋梁中都有非常廣泛的應用。實例工程項目概況上海大劇院占地11528平方米，建筑總面積為70000平方米，建筑總高度40 米。整個建筑地下2層，地面6層.頂部2層，共計10層。劇院內共有三個劇場： 一個1800座位的大劇場，用于上演芭蕾、歌劇和交響樂；一個550座位的中劇場適 合地方戲曲和室內樂的演出；還有一

10、個250座位的小劇場可以進行話劇和歌舞表 演。除此以外，大劇院的輔助設施還包才S八樓屋頂的宴會廳，底層的文化展示廳和 馬克西姆咖啡廳，以及能停納170余輛小汽車的地下車庫。上海大劇院這座用音符串織而成的水晶宮殿，是一座融新技術、新工藝、新材料于一體的藝術殿堂。實例工程項目結構選型與結構布置分析建筑平面采用中國建筑的傳統布局手法， 環(huán)繞的觀眾廳和舞臺組成“井”字 形劃分。前部布置寬敞、華麗的大廳，后部為表演及專業(yè)技術活動產地，大劇院 包含1800座大劇場，600座及300座中、小劇場，可進行歌劇。芭蕾。交響樂 等各種演出。5拱結構體系拱結構體系概述1）拱的定義拱：主要承受軸向壓力并由兩端推力維

11、持平衡的曲線或折線形構件2）拱的受力特點與適用范圍：拱式結構的主要內力為軸向壓力，可利 用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的 拱式結構。不過拱結構支座（拱腳）會 產生水平推力，跨度大時這個推力也大 由于拱式結構受力合理，在建筑和橋梁 中被廣泛應用。它適用于體育館、展覽 館等建筑中。3）拱的類型：按照結構的組成和支承方式，拱可分為三校拱、兩較拱和無錢拱。工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結構，拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。 解 決這個問題非常重要，通常可采用下列措施: 推力由拉桿承受；推力由兩側框架承受。實例工程項目概況北海機場新航站樓是一輕型大跨輕鋼 屋蓋結構，坐落在廣西壯族自治區(qū)北海

12、市。 屋蓋結構為主、次鋼拱體系（截面形式為 工字形），主拱截面高和翼緣寬度沿長度均 勻變化。69m的等邊三角形組成一梯形，梯形實例工程項目結構選型與結構布置分析 從平面上看，主拱結構由五個邊長為平面長度為207m,寬度為。每個三角形由三個半徑為的圓形60°角相交而形成的拱形傘狀體。鈉桁架屋面 明他玻璃幕墻6薄殼結構體系薄殼結構體系概述薄殼結構采用鋼筋混凝土，其殼體內主要承受以壓力為主的薄膜應力， 且薄 膜應力沿殼體厚度方向均勻分布， 故材料強度能得到充分發(fā)揮；此外，殼體為曲 面，處于空間受力狀態(tài)，各向剛度均較大，故其厚度往往很小6mx 6m的鋼筋混凝土雙向板，最小厚度需 130mm；

13、 35mx 35m的雙向扁殼屋蓋，殼板厚度僅 需 80mm。優(yōu)點：強度高，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，表現力強。因此適用于展覽廳，食堂，劇院，天文館，廠房，飛機庫 等缺點：體型多為曲線、復雜多變，費工費模板，施工難度大；殼壁薄，保溫隔熱 性能差，耐久性較差；某些殼體易產生回音。所以不適用于對音響效果要求高的 大會堂、體育館、影劇院等實例工程項目概況天津博物館占地面積約3萬平方米，共分為三層，從外面看建筑設計整體就 像一只正在展翅高飛的天鵝。據介紹，天津博物館是本市規(guī)模最大、種類最為齊 全的博物館，也將是本市文物精品的大薈萃。館中的主要展品將是來自歷史博

14、物 館和藝術博物館兩座博物館中館藏珍品的集合，共有青銅器、玉器、名人字畫等珍貴文物數十萬件，其中大部分是國家一二級文物，有一些甚至是我國僅存、很 少跟觀眾見面的珍品。實例工程項目結構選型與結構布置分析該博物館結構設計的基礎，源于天鵝骨架結構，借助其結構的合理性和可實 施性，通過以表現天鵝展翅高飛的翼部大跨度網殼體結構，實現了用最少的材料， 建造最大的使用空間的思想。7網架結構體系網架結構體系概述網架結構指由多根桿件按照一定的網格形式通過節(jié)點連結而成的空間結構， 可分為平板網架和曲面網架兩種，平板網架又可分為交叉桁架體系和角錐體系兩 類。其中平板網架采用較多，其優(yōu)點：空間受力體系，桿件主要承受軸

15、向力，受 力合理，節(jié)省材料；整體性好，剛度大，穩(wěn)定，抗震性能好，可懸掛吊車；桿件 類型較少，適于工業(yè)化生產?？捎米黧w育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱網架結構距車間等建筑的屋蓋。 缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數量較多，制作安裝較平面結構復雜。網架結構的安裝方法可分為高 空拼裝和整體安裝兩類。實例工程項目概況清江游泳館位于湖北省巴東縣水布婭水庫生活區(qū)內， 游泳館屋蓋采用“建科” 鋁網架技術，屋面采用彩色夾芯板保溫屋面，局部為輕質采光頂。鋁網架長38m, 寬，為單曲率弧形網架，展開面積為，支承在鋼結構柱頂上。實例工程項目結構選型與結構布置分析（應附建筑結構平面布置方案圖）清

16、江游泳館的結構特點是，除與房屋連接的地方外都是玻璃幕墻， 網架側面 也是玻璃幕墻，玻璃幕墻的重量是 通過鋼連梁傳遞給鋼柱，再通過鋼 柱傳遞給基礎。山墻D軸和E軸的 鋼柱只承受水平風荷載，作用相當 于抗風柱，上端通過連梁和鍍鋅螺 栓與網架下弦球相連。C軸的鋼柱 在有房屋的位置與房屋的鋼筋混凝 土柱拉接，設計時鋼結構梁柱與屋 蓋鋁網架同時計算，共同工作。該 鋁網架共分425個節(jié)點（鋁球的直 徑從90140mm）, 1583根桿件（長度從1800-3289mm）和16個鍍鋅鋼支座。8懸索結構體系懸索結構體系概述由一系列高強度鋼索組成的一種張力 結構，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大 的跨度懸索為軸心受

17、拉構件，能充分利用 鋼材的強度形體多樣化，能適應各種平面 形狀和外形輪廓的要求。 懸索結構的形式： 單層懸索體系 預應力雙層懸索體系 勁性懸索，預應力橫向加勁單層體系 預應力索拱體系 組合懸索體系實例工程項目概況美國北卡羅來納州Raleigh體育館，1953年建成，跨度，高，建筑面積6500m2 , 是世界上最早的現代懸索屋蓋。實例工程項目結構選型與結構布置分析為世界上第一個現代化房屋懸索結構，采用以兩個斜放的拋物線拱為邊緣構 件的鞍形正交索網。9薄膜結構體系薄膜結構體系概述薄膜結構是由優(yōu)質高強薄膜材料和加強構件組成的一種空間結構，薄膜既承受膜面的內力，作為結構的一部分，又可擋風、防雨，起維護

18、作用，同時還可采 光以節(jié)省室內照明的能源。膜材本身的受彎剛度幾乎為零，但通過不同的支撐體 系使薄膜承受張力，而形成具有一定剛度的穩(wěn)定曲面，薄膜結構的建筑造型是結 合結構構造的布局而閂然產生的，力的平衡狀態(tài)直接被表現在結構的形狀上， 這 就使薄膜結構成為一種建筑與結構自然有機體結合的新型大跨度建筑。優(yōu)點：形式多樣化，由拉索和骨架支承的膜結構的曲面可為任意形狀，自然曲線構成的大跨度空間藝術表現力強自重輕，抗震性能好，施工速度快；可充分利用自然光，節(jié)能環(huán)保；造型活潑優(yōu) 美、富有時代氣息缺點：剛度差，抗風性能差，施工問題多，技術水平跟不上，節(jié)點處理問題多， 國內在風力下撕裂破壞發(fā)生多。實例工程項目概況

19、國家體育場為特級體育建筑，大型體育場館。主體結構設計使用年限100年，耐火等級為一級，抗震設防裂度8度，地下工程防水等級1級。工程主體建 筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長333米、體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢” 結構，鋼結構總用鋼量為萬噸，混凝土看臺分為上、中、下三層，看臺混凝土結 構為地下1層，地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系。鋼結構與混凝土 看臺上部完全脫開，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎則坐在一個相連的基礎 底板上。國家體育場屋頂鋼結構上覆蓋了雙層膜結構，即固定于鋼結構上弦之間 的透明的上層ETFEM和固定于鋼結構下弦之下及內環(huán)側壁的半透明的下層PTFE聲學吊頂。實例工程項目結構選型與結構布置分析24根鋼柱等距布置，主桁架高度1 ,主要桿件截面為 X的箱形斷面。主 鋼架平面外的穩(wěn)定由與其相交的次結構保證。10充氣結構體系充氣結構體系概述充氣結構，又名"充氣膜結構”，是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空 氣后而形成房屋的結構。充氣式結構又可分為氣承式膜結構（ Air-supported Membrane Structure）和氣脹式膜結構（或叫氣肋式膜結構）（Inflated MembraneStructure） 0氣承式膜結構（索膜結構）是通過壓力控制系統向