工程建筑結(jié)構(gòu)選型案例分析報(bào)告

1、 .DOC資料. 1 混合結(jié)構(gòu)體系1.1混合結(jié)構(gòu)體系概述混合結(jié)構(gòu)是指承重的主要構(gòu)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(jié)構(gòu)所共同組成的結(jié)構(gòu)體系均為混合結(jié)構(gòu)。混合結(jié)構(gòu),又可以說是磚混結(jié)構(gòu).雖然也用鋼筋澆柱梁,但墻體具是承重功能,不能亂拆. 特點(diǎn)：質(zhì)量較框架略差,質(zhì)量較好,壽命較長(zhǎng).造價(jià)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)1.2 實(shí)例工程項(xiàng)目概況金茂大廈（J

2、inMaoTower），又稱金茂大樓，位于上海 HYPERLINK /view/34708.htm t _blank 浦東新區(qū)黃浦江畔的陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，樓高420.5米，是上海目前第2高的 HYPERLINK /view/129827.htm t _blank 摩天大樓（截至2008年）、 HYPERLINK /view/327945.htm t _blank 中國(guó)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(dá)130部電梯與555間客房，現(xiàn)已成為上海的一座地標(biāo)，是集現(xiàn)代化辦公樓、五

3、星級(jí)酒店、會(huì)展中心、娛樂、商場(chǎng)等設(shè)施于一體，融匯中國(guó)塔型風(fēng)格與西方建筑技術(shù)的多功能型摩天大樓，由著名的美國(guó) HYPERLINK /view/36045.htm t _blank 芝加哥SOM設(shè)計(jì)事務(wù)所的 HYPERLINK /view/282148.htm t _blank 設(shè)計(jì)師Adrian Smith設(shè)計(jì)。因?yàn)橹袊?guó)人喜歡塔所以中國(guó)才把金茂大廈設(shè)計(jì)成這樣。1.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析 其結(jié)構(gòu)體系為巨型型鋼混凝土翼柱+ 內(nèi)筒混合結(jié)構(gòu)體系。這種混合結(jié)構(gòu)體系的巨型型鋼混凝土柱和鋼筋混凝土內(nèi)筒通過剛性大梁構(gòu)成一個(gè)整體的抗側(cè)力體系, 而且其抗側(cè)力體系的力矩很大, 效率很高。這種體系還可提

4、供較大的使用空間, 其外圍洞口可以做得很大。2框架結(jié)構(gòu)體系2.1框架結(jié)構(gòu)體系概述 框架結(jié)構(gòu)是利用梁柱組成的縱、橫向框架，同時(shí)承受豎向荷載及水平荷載的純框架結(jié)構(gòu)。其主要優(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度小，水平作用下抵抗變形的能力較差，在強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)水平位移與層間相對(duì)水平位移都較大。為了同時(shí)滿足承載能力和側(cè)移剛度的要求，柱子截面往往很大，很不經(jīng)濟(jì)，也減少了使用面積。所以在地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)不宜太高。分類:房屋的框架按跨數(shù)分有單跨、多跨；按層數(shù)分有單層、多層；按立面構(gòu)成分有對(duì)稱、不對(duì)稱；按所用材料分有鋼框架、鋼筋混凝土框架、預(yù)應(yīng)力混凝土框架、膠合木結(jié)構(gòu)框

5、架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。應(yīng)用范圍:框架鋼結(jié)構(gòu)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(chǎng)、商場(chǎng)、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機(jī)庫(kù)、停車場(chǎng)、輕工業(yè)車間等。2.2 實(shí)例工程項(xiàng)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(chǎng)北側(cè)，東鄰安仁街12m、北距大鐘亭路12m、西側(cè)緊貼原有五層通信機(jī)房。基地面積2340平方米，建筑物占地面積2000平方米。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(jié)構(gòu)高度1405m。使用功能分布為：地下二層為設(shè)備用房，地下一層為平戰(zhàn)結(jié)合六級(jí)人防(平時(shí)作為汽車庫(kù))：地上一至四層為電信新產(chǎn)品展示超市，五層為空中花園，七至十八層

6、為通訊機(jī)房及配套輔助設(shè)備用房，二十一至二十九層為辦公用房及計(jì)算機(jī)中心，十二、十九、三十層為全省目前最大的專用電視電話會(huì)議室，六、十三、二十層為輔助設(shè)備及防火避難層。建筑面積約36萬平方米。裙樓使用功能略。主、裙樓之間設(shè)縫形成兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，主樓采用巨型框架結(jié)構(gòu)體系、裙樓采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。2.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析樓層平面為規(guī)則的長(zhǎng)方形，尺寸為297mx302m(x棗y)；基礎(chǔ)埋置深度142m(約HIO)，結(jié)構(gòu)高寬比473；四角設(shè)置四個(gè)大小相同的鋼筋混凝土筒體(76mx56m)，內(nèi)置電梯、疏散樓梯、衛(wèi)生間及設(shè)備管井；簡(jiǎn)體之間一般樓蓋為普通鋼筋混凝土有梁樓蓋、桁架層樓

7、蓋為鋼骨混凝土有梁樓蓋。3剪力墻結(jié)構(gòu)體系3.1剪力墻結(jié)構(gòu)體系概述剪力墻結(jié)構(gòu)是利用建筑物的縱、橫墻體承受豎向荷載及水平荷載的結(jié)構(gòu)?？v、橫墻體也可兼作為維護(hù)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(cè)向剛度大，空間整體性好，房間內(nèi)不外露梁、柱棱角，便于室內(nèi)布置，方便使用。其缺點(diǎn)是剪力墻間距小，建筑平面布置不靈活，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(nèi)都適用。剪力墻結(jié)構(gòu)形式是高層住宅采用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。3.2 實(shí)例工程項(xiàng)目概況 HYPERLINK /view/14486.htm t _blank 西爾斯大廈(Sears

8、 Tower) 是位于美國(guó)伊利諾伊州 HYPERLINK /view/36045.htm t _blank 芝加哥的一幢 HYPERLINK /view/129827.htm t _blank 摩天大樓，用作 HYPERLINK /view/277736.htm t _blank 辦公樓， HYPERLINK /view/59087.htm t _blank SOM建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所為當(dāng)時(shí)世界上最大的零售商西爾斯百貨公司設(shè)計(jì)。樓高442.3米，共地上108層，地下3層， HYPERLINK /view/140360.htm t _blank 總建筑面積418，000平方米，底部平面68.768.7

9、米，由9個(gè)22.9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(wù)所設(shè)計(jì)，整個(gè)施工工期不到兩年半時(shí)間，工程于1974年竣工。3.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析（應(yīng)附建筑結(jié)構(gòu)平面布置方案圖）整幢大廈被當(dāng)作一個(gè)懸挑的束筒空間結(jié)構(gòu)，離地面越遠(yuǎn)剪力越小，大廈頂部由風(fēng)壓引起的振動(dòng)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(wù)性設(shè)施區(qū)。大廈采用由 HYPERLINK /view/1296239.htm t _blank 鋼框架構(gòu)成的成束筒結(jié)構(gòu)體系，外部用黑鋁和鍍層 HYPERLINK /view/90927.htm t _blank 玻璃幕墻

10、圍護(hù)。其外形的特點(diǎn)是逐漸上收的，即150層為9個(gè)寬度為23.86米的方形筒組成的正方形平面；5166層截去一對(duì)對(duì)角方筒單元；6790層再截去另一對(duì)對(duì)角方筒單元，形成十字形；91110層由兩個(gè)方筒單元直升到頂。4桁架結(jié)構(gòu)體系4.1桁架結(jié)構(gòu)體系概述桁架結(jié)構(gòu)是由直桿在端部相互連接而成的以抗彎為主的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，一般由上弦桿、腹桿（豎桿和斜腹桿）組成。桁架結(jié)構(gòu)受力合理，計(jì)算簡(jiǎn)單，施工方便，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)支座沒有橫向推力，因此在工程中得到廣泛的應(yīng)用。在房屋建筑中，桁架常用作為屋蓋承重結(jié)構(gòu)，稱為屋架。目前在工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中常見的屋架就是典型的桁架。如今，桁架結(jié)構(gòu)已經(jīng)有多種多樣的形式，不局限于屋架，在一些大跨度結(jié)

11、構(gòu)、高層建筑、橋梁中都有非常廣泛的應(yīng)用。4.2 實(shí)例工程項(xiàng)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(gè)建筑地下2層,地面6層.頂部2層,共計(jì)10層。 劇院內(nèi)共有三個(gè)劇場(chǎng):一個(gè)1800座位的大劇場(chǎng),用于上演芭蕾、歌劇和交響樂;一個(gè)550座位的中劇場(chǎng)適合地方戲曲和室內(nèi)樂的演出;還有一個(gè)250座位的小劇場(chǎng)可以進(jìn)行話劇和歌舞表演。 除此以外,大劇院的輔助設(shè)施還包括八樓屋頂?shù)难鐣?huì)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(kù)。 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(shù)、新工藝、新材料于一體的藝術(shù)殿堂。4.3 實(shí)例工程

12、項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析建筑平面采用中國(guó)建筑的傳統(tǒng)布局手法，環(huán)繞的觀眾廳和舞臺(tái)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(shù)活動(dòng)產(chǎn)地，大劇院包含1800座大劇場(chǎng)，600座及300座中、小劇場(chǎng)，可進(jìn)行歌劇。芭蕾。交響樂等各種演出。5拱結(jié)構(gòu)體系5.1拱結(jié)構(gòu)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持平衡的曲線或折線形構(gòu)件2)拱的受力特點(diǎn)與適用范圍：拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)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(jié)構(gòu)。不過拱結(jié)構(gòu) HYPERLINK /v289626.htm?ch=ch.bk.innerlink t _blank 支座（拱腳）會(huì)產(chǎn)生水平推力，

13、跨度大時(shí)這個(gè)推力也大。 由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。3)拱的類型：按照結(jié)構(gòu)的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。解決這個(gè)問題非常重要，通?？刹捎孟铝写胧和屏τ衫瓧U承受；推力由兩側(cè)框架承受。5.2 實(shí)例工程項(xiàng)目概況北海機(jī)場(chǎng)新航站樓是一輕型大跨輕鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，坐落在廣西壯族自治區(qū)北海市。屋蓋結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度均勻變化。5.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析從平面上看，主拱結(jié)構(gòu)由五個(gè)邊長(zhǎng)為 69m的等邊三

14、角形組成一梯形，梯形平面長(zhǎng)度為 207m，寬度為 59.7m。每個(gè)三角形由三個(gè)半徑為 36.944m的圓形60角相交而形成的拱形傘狀體。6薄殼結(jié)構(gòu)體系6.1薄殼結(jié)構(gòu)體系概述薄殼結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，其殼體內(nèi)主要承受以壓力為主的薄膜應(yīng)力，且薄膜應(yīng)力沿殼體厚度方向均勻分布，故材料強(qiáng)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 6m6m的鋼筋混凝土雙向板，最小厚度需130mm；35m35m的雙向扁殼屋蓋，殼板厚度僅需80mm。優(yōu)點(diǎn)：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)。因此適用于展覽廳，食堂，劇院，天文館，廠房，

15、飛機(jī)庫(kù)等缺點(diǎn)：體型多為曲線、復(fù)雜多變，費(fèi)工費(fèi)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(chǎn)生回音。所以不適用于對(duì)音響效果要求高的大會(huì)堂、體育館、影劇院等6.2 實(shí)例工程項(xiàng)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(shè)計(jì)整體就像一只正在展翅高飛的天鵝。據(jù)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物館和藝術(shù)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(shù)十萬件，其中大部分是國(guó)家一二級(jí)文物，有一些甚至是我國(guó)僅存、很少跟觀眾見面的珍品。6.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置

16、分析該博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，源于天鵝骨架結(jié)構(gòu)，借助其結(jié)構(gòu)的合理性和可實(shí)施性，通過以表現(xiàn)天鵝展翅高飛的翼部大跨度網(wǎng)殼體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了用最少的材料，建造最大的使用空間的思想。7網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系7.1網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系概述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)指由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)，可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種，平板網(wǎng)架又可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。其中平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點(diǎn)：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，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(chǎn)。可用作體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)距車間等建筑的

17、屋蓋。缺點(diǎn)是匯交于節(jié)點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的安裝方法可分為高空拼裝和整體安裝兩類。7.2 實(shí)例工程項(xiàng)目概況清江游泳館位于湖北省巴東縣水布埡水庫(kù)生活區(qū)內(nèi)，游泳館屋蓋采用“建科”鋁網(wǎng)架技術(shù)，屋面采用彩色夾芯板保溫屋面，局部為輕質(zhì)采光頂。鋁網(wǎng)架長(zhǎng)38m，寬23.226m，為單曲率弧形網(wǎng)架，展開面積為943.5m2，支承在鋼結(jié)構(gòu)柱頂上。7.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析（應(yīng)附建筑結(jié)構(gòu)平面布置方案圖）清江游泳館的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，除與房屋連接的地方外都是玻璃幕墻，網(wǎng)架側(cè)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(chǔ)。山墻D軸和E軸的鋼柱只承受水

18、平風(fēng)荷載，作用相當(dāng)于抗風(fēng)柱，上端通過連梁和鍍鋅螺栓與網(wǎng)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(shè)計(jì)時(shí)鋼結(jié)構(gòu)梁柱與屋蓋鋁網(wǎng)架同時(shí)計(jì)算，共同工作。該鋁網(wǎng)架共分425個(gè)節(jié)點(diǎn)（鋁球的直徑從90140mm），1583根桿件（長(zhǎng)度從1800-3289mm）和16個(gè)鍍鋅鋼支座。8懸索結(jié)構(gòu)體系8.1懸索結(jié)構(gòu)體系概述由一系列高強(qiáng)度鋼索組成的一種張力結(jié)構(gòu)，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大的跨度懸索為軸心受拉構(gòu)件，能充分利用鋼材的強(qiáng)度形體多樣化，能適應(yīng)各種平面形狀和外形輪廓的要求。懸索結(jié)構(gòu)的形式：?jiǎn)螌討宜黧w系預(yù)應(yīng)力雙層懸索體系勁性懸索，預(yù)應(yīng)力橫向加勁單層體系預(yù)應(yīng)力索拱體系組合懸索體系8.2 實(shí)

19、例工程項(xiàng)目概況美國(guó)北卡羅來納州Raleigh體育館，1953年建成，跨度91.5m,高31.24m,建筑面積6500m2 ，是世界上最早的現(xiàn)代懸索屋蓋。8.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析為世界上第一個(gè)現(xiàn)代化房屋懸索結(jié)構(gòu),采用以兩個(gè)斜放的拋物線拱為邊緣構(gòu)件的鞍形正交索網(wǎng)。9薄膜結(jié)構(gòu)體系9.1薄膜結(jié)構(gòu)體系概述薄膜結(jié)構(gòu)是由優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)薄膜材料和加強(qiáng)構(gòu)件組成的一種空間結(jié)構(gòu)，薄膜既承受膜面的內(nèi)力，作為結(jié)構(gòu)的一部分，又可擋風(fēng)、防雨，起維護(hù)作用，同時(shí)還可采光以節(jié)省室內(nèi)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(jié)構(gòu)的建筑造型是結(jié)合結(jié)構(gòu)構(gòu)造

20、的布局而閂然產(chǎn)生的，力的平衡狀態(tài)直接被表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的形狀上，這就使薄膜結(jié)構(gòu)成為一種建筑與結(jié)構(gòu)自然有機(jī)體結(jié)合的新型大跨度建筑。優(yōu)點(diǎn)：形式多樣化，由拉索和骨架支承的膜結(jié)構(gòu)的曲面可為任意形狀，自然曲線構(gòu)成的大跨度空間藝術(shù)表現(xiàn)力強(qiáng)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(shí)代氣息缺點(diǎn)：剛度差，抗風(fēng)性能差，施工問題多，技術(shù)水平跟不上，節(jié)點(diǎn)處理問題多，國(guó)內(nèi)在風(fēng)力下撕裂破壞發(fā)生多。9.2 實(shí)例工程項(xiàng)目概況國(guó)家體育場(chǎng)為特級(jí)體育建筑，大型體育場(chǎng)館。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)防裂度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、

21、體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬噸，混凝土看臺(tái)分為上、中、下三層，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。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺(tái)上部完全脫開，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。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。9.3 實(shí)例工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析24根鋼柱等距布置，主桁架高度1 2.5m， 主要桿件截面為1.2m 1.2m的箱形斷面。主鋼架平面外的穩(wěn)定由與其相交的次結(jié)構(gòu)保證。10充氣結(jié)構(gòu)體系10.1充氣結(jié)構(gòu)體系概述充氣結(jié)構(gòu)，又名充氣膜結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)。充氣式結(jié)構(gòu)又可分為氣承式膜結(jié)構(gòu)（Air-supported Membrane Structure）和氣脹