建筑結構選型緒論

建筑結構選型2016年8~10月1、張建榮主編：建筑結構選型（第二版），

中國建工出版社，20142、計學閏等編著：結構概念和體系，高等

教育出版社，20093、王湛主編：建筑結構選型，華南理工大

學出版社，20154、陳朝暉編著：建筑力學與結構選型，中

國建工出版社，2013參考資料1、緒論2、梁式結構3、桁架結構4、大跨建筑結構5、多高層建筑的體型與結構布置6、多層建筑結構選型7、高層建筑結構選型8、建筑結構的表現(xiàn)形式課程內(nèi)容

一、緒論1.1.建筑物設計概述1.1.1.建筑設計構成與分工1.1.2.結構設計與建筑設計的關系1.1.3.建筑設計應具備的結構知識1.2.建筑結構體系的設計概念1.2.1.建筑物的抗力與外界作用1.2.2.結構分體系的設計概念1.3建筑結構選型的基本原則1.3.1功能性與結構設計的統(tǒng)一性1.3.2建筑結構選型的原則1.1.建筑物設計概述1.1.1.建筑物設計構成與分工建筑物設計工作分為建筑設計、結構設計和設備電氣等設計三大部分，分別由建筑師、結構工程師和設備工程師、電氣工程師以及給排水工程師來完成各部分的工作。1、建筑設計建筑是建筑工程師運用其想象力和藝術創(chuàng)造力創(chuàng)作的空間環(huán)境作品。它主要包括建筑物的空間功能布局、造型等方面。

建筑設計可分為建筑構思創(chuàng)意、初步設計、施工圖制造等幾個方面。2、結構設計結構設計則是由結構工程師按照建筑構思（建筑設計方案）所完成的、能滿足建筑功能要求的建筑物承重骨架

。其主要工作是將建筑師的創(chuàng)意從構成、營造等方面變成可實施的“行動方案”。

結構設計一般由：結構選型、結構分析、結構設計和結構施工圖制作幾部分組成。3、設備設備是指建筑物內(nèi)保證人們生產(chǎn)和生活的有關裝置。如給水排水設備、供熱通風裝置、供電照明（強電）以及通訊網(wǎng)絡和樓宇安全（弱電）等。這部分工作由設備工程師（設備工程師電氣工程師和給排水工程師等）們所完成。

設計者必須以空間形式組織建筑物的功能性質(zhì)以滿足使用者的三種要求：

1.與活動有關的（使用的）

2.物質(zhì)的（構造的）

3.象征的（感受的）

成功的建筑物設計應是建筑、結構和設備三者巧妙的、有機的結合，缺一不可。本課程主要討論建筑設計所涉及的建筑結構選型方面的問題。1.1.2.結構設計與建筑設計的關系

1、建筑物的建筑與結構屬性

建筑物具有兩個方面的特質(zhì)：一是它的外在特質(zhì)，即使用性和美學要求；二是它的內(nèi)在特質(zhì)，即安全性、適用性和耐久性。就結構整體系統(tǒng)而言，前者取決于建筑，是結構與建筑及環(huán)境的整體化，這是結構整體化的非結構性含義，即結構總體系的外延性。后者則取決于結構，是結構體系內(nèi)部的整體性，即結構總體系的本體性。

通常，建筑師重視結構的外延性，而結構工程師則更加重視結構的本體性。2、建筑師與結構工程師的關系：

就建筑結構的整體性來說，建筑物的總體型式、功能和實現(xiàn)它的方法是一個整體，通過建筑師和結構師的共同努力，創(chuàng)作出既能滿足各項預期功能要求，而又受力合理、經(jīng)濟、可建造的建筑。這兩方面緊密結合在一起，缺一不可。所以兩者是和諧統(tǒng)一的，創(chuàng)造美妙精巧的建筑物有賴與二者的合作和努力。

用一句話來概括二者的關系：

建筑師更感性，而結構師更理性。這就是說，建筑師注重形象構思，而結構師更注重實施。（1）建筑設計必須符合自然界的基本法則：a、建筑師的創(chuàng)意離不開基本的物理原理；b、建筑師的方案設計必須基于可實現(xiàn)性。c、建筑師還必須考慮方案有沒有超出營造

師預算的造價。3、建筑師應具有的結構知識創(chuàng)意離不開基本的物理原理（2）建筑師應具有的結構知識：a、

了解結構系統(tǒng)在保證建筑物的可靠性、經(jīng)濟性、使用上

的舒適性以及建筑體型美觀等方面的重要意義，理解各

類結構體系與建筑形式間的相互關系；b、理解幾種典型結構體系的受力與構造特征即一般建筑結

構在各種作用影響下的受力狀態(tài)和主要構造要求；c、有能力在建筑設計中進行正確和合理的結構選型；d、有能力利用簡化方法對常用結構構件進行初步估算，以

滿足方案和擴初設計的要，并能在整個設計過程中和結

構工程師進行密切合作。（3）方案設計可實現(xiàn)性、經(jīng)濟性

矗立在新南威爾士州首府悉尼市貝朗岬角上的歌劇院是澳大利亞表演藝術中心，又稱海中歌劇院，三面環(huán)海，南端與市內(nèi)植物園和政府大廈遙遙相望。其造型新穎奇特，外形宛如一組揚帆出海的船隊，也像一枚枚屹立在海灘上的大貝殼，與周圍的海上景色渾然一體，富有詩意，被譽為一件杰出的藝術品，成為悉尼的標志。

反例：悉尼歌劇院

它是丹麥建筑師耶爾恩·烏特松設計，1959年破土動工，耗資1億多澳元，1973年落成。整個建筑占地1．84公頃，長183米，寬118米，高67米，相當于20層樓高。門前大臺階，寬90米，桃紅色花崗巖鋪面，據(jù)說是當今世界上最大的室外臺階。主體建筑采用貝殼結構，由2194塊每塊重15．3噸彎曲形混凝土預制件拼成10塊貝形尖頂殼。外表覆蓋著105塊白色和奶油色的瓷磚。音樂廳、歌劇廳連同休息廳并排而立，建在巨型花崗巖基坐上，各由4塊巍峨的大殼頂組成，其中3塊殼頂面海依抱，1塊背海屹立，遠看好似兩艘巨型帆船，片片白帆迎風飄揚。休息室設在殼體開口處，配有大片玻璃墻面，由2000多塊高4米，寬2．5米玻璃鑲成。出現(xiàn)的問題：1.建造時，結構設計無法計算。2.歷時14年，建設費用大大超過預算。1.2.建筑結構體系的概念設計

概念設計是運用人的思維和判斷力，從客觀上決定結構設計的基本問題。不僅僅要分析總體布置上的大原則，也要顧及到關鍵部位的細節(jié)。1.2.1.建筑物的抗力與外界作用

建筑結構在安全上要符合承載和耐久的要求。表現(xiàn)為能夠抵御自然的和人為的作用力（前者如：地球引力、風力、氣溫變化、地震作用，后者如振動、爆炸等），能使建筑物耐久使用，并在突發(fā)偶然事故時，保持整體穩(wěn)定。這也是建筑結構之所以存在的根本原因。1、外界蒜作用恒載窮：建日筑材去料重瓦等使用荷蛙載：活件荷載其他：厲雪荷載雙、風荷浪載、地松震荷載鉤、積灰搞荷載、四土荷載挽、水荷貪載等外界作鮮用：豎先向荷載外界作虛用：以框呈架計遞算簡告圖說蟻明如烘下：外界夫作用損：水循平荷色載（還風）地下室抵受到的巧土壓力還、水壓鞭力2、結構木上的水覆平荷載騾估算a、水平柿地震作孤用估算水平地卡震仆水平地噸震分建掀筑物剖塔面車水平膠地震作蜂用剪力分福布攤作沫用力分島布節(jié)合涼力的近壞似取法2、結構泛上的水政平荷載劃估算b、風句荷載扶作用點估算由地舞場風閘速、嚼建筑凈物體股型、速建筑物高度顛及其立呆面形狀蹈、受風何面積以及考笑慮風的蹄動力效鵝應的風它振系數(shù)等確醉定。估算建領筑形式懸上的總強作用力運（如水察平力）3、抗嶼力影響煉因素騾：建筑蘇材料建筑剛把度建筑株體型基礎形逃式高寬攤比與傘抗傾遠覆關端系建筑晉物承棟載力絮與剛維度結構桿整體載系可笑劃分濁為若明干結貌構分律體系奪，每從個分芳體系晚又可放以是策局部榮的整纖體結攪構。待盡管引結構易是由拒許多祝分體淘系以麥及構貫件組盒成的偉，而蚊構件莫的不動同組柳合又呀可派嚴生出屈許多置新構童件或迅新的原分體稅系，卻但從迷力的態(tài)傳遞翁關系撲看，鹿這些功分體稅系或晉構件頂總可茄以劃裙歸為譜基本豬的水走平分仰體系臉和豎哪向分凱體系閉，基鋤礎也羽可以抬作為蠟一個衛(wèi)特殊哥的基激本分雖體系默。1.2礦.2.結構淋分體零系的法設計泛概念1、水平逝分體怕系結構的萍水平分洪體系是嗓指結構絲式總體系惰中由軸線或濱大尺梨寸方翻向為陪水平腸方向吃的構扒件構幅成的深分體系部分桶。結構水特平分體劈燕系的作煮用：在邁豎直方門向通過構件晚的彎踩曲來趴承受玻屋面和和樓眠面的謎豎向巾荷載災，并將其霧傳遞岡給豎港向結智構分桃體系南；同謹時，鐮在水煤平方向起驗隔板慨和支尿承豎功向構漸件的上作用雹，具籌有維顛持豎向分體劇系穩(wěn)定技的作用爪。a.平板式分體系b.梁板分體系2、豎向分羞體系結構的灰豎向分洋體系是只指結構那總體系召中以豎向構件扒為主體易而組成道的分體他系，它淘是使建孕筑物有足夠韻的空間詠滿足使父用功能深的必要追保障。結構榆豎向恩分體巨系的洪作用饞：一研是在損豎直喇方向承受由滿水平分鄙體系傳喘來的全逐部荷載銹，并將揀他們傳遞畫至基餡礎；控另一庭方面仔是在亭水平主方向叢抵抗遇，諸如風丑、地現(xiàn)震作困用等雪的水做平荷挖載作桂用。相對于羨水平分姨體系，休豎向分捎體系承戴受更為復雜擠的荷流載作再用。a.框架式分體系b.墻式豎向食分體系b.墻式豎向漏分體系板、旋淺梁酬、墻醋梁和掉墻板壞的傳停力關環(huán)系變初化b.墻式豎向分體系框支呈剪力膛墻體臨系b.墻式豎向分體系單片遞結構蒸受力贊整進體結老構變?nèi)孕慰蚣芗艮k力墻體痛系3、筒體豎辱向結構俯分體系將墻菠板圍辭合成促相對現(xiàn)封閉壞的環(huán)拼結構百就構壤成一個筒體帆結構，股它相當漏于豎向化放置的鑄箱型懸蝕臂梁，它恢除了岔承受宿自重土和其桐他豎攏向荷制載以冷外，問還要承受裂不同包方向海的水瀉平荷師載作絕用。筒體神的側(cè)羞向剛艷度在票各個洗方向紀均一絮致，禁主要作為高辱層建筑洽的豎向器結構分妹體系。筒體促結構實腹父筒罩框筒峰桁效架筒烤筒征中筒筒體結灰構筒體結構筒體結紹構豎向牽和水平蘿分體系墻相互作嚼用筒體隨結構筒式和蓮框架式脫空間結撈構筒式和女框架式競空間結蝕構筒式枕和框甜架式磚空間績結構4、拱和懸握索結構懸體系建筑某結構柜中還危有一離種分竄體系羊，兼減具水堪平和豎向分僑體系的染傳力機紛制，這霜類體系工的顯著盡幾何特征是于結構的竭對稱軸菌（面）參為曲線我（面）陜，這就是栗拱（紹殼體可）和拾懸索驗（膜幟）。a.拱結構體系b.懸索結構體系a.三角形b.梯形c.索多跌邊形d.懸鏈倘線e.拋物癢線f.橢圓b.懸索結構體系懸索撇結構蛾的受蒸力分慶析b.懸索結構體系索式憶結構敬的變勺形b.懸索結構體系索網(wǎng)形烘式的懸膏索結構b.懸索結構體系雙曲醋雙層垮拉索夢結構雄體系增加棗懸索斤結構搏的重億力荷滾載5、空間威結構群體系如果荷繩載傳遞綱的方式盆為向四世周傳遞弦，而不是單勵一的緒線性富途徑更，對瓶應的鉤結構濟體系嗎就是空間結構?？臻g焦結構可需以理解卡為對自蒙然的模荷擬，如殼體兵來源銳于對夫貝殼擔、蛋稿殼等獎的模攜擬，瓶而網(wǎng)階架和格構訴式結甲構形遙式則寬是蜂央巢和鹽動物循骨架咐結構膠概念的建筑及實現(xiàn)。a.殼結構體系a.球面b.橢圓拋場物面c.柱筒面d.雙曲落拋物持面e.菱形童平面f.組合平焰面a.殼結構體系通過旋轉(zhuǎn)平移形成的雙曲拱殼雙曲拱嬌殼中環(huán)田箍的作匪用a.殼結構體系b.空間網(wǎng)架結娘構體系網(wǎng)架沾是由膨許多幣短直燙桿按架照某魄種規(guī)販律的幾財何圖持形，浙通過芳接點軌連接膚起來慨的網(wǎng)私狀結構；思也可以卻將其視春為格構門化的板宗，即將板厚居度加大漁，然后用進行格喪構化處錯理。網(wǎng)架宏結構世按外前形可帳分為陰平板告網(wǎng)架阻和殼形揚網(wǎng)架質(zhì)，可榆以是托單層架，也旗可以悟是多匪層。平諒板網(wǎng)啦架一賊般是飯雙層迎的，緣瑞而雙技層網(wǎng)尼架有上下蜓弦之分默。殼形夸網(wǎng)架有憑單層、雁雙層、單倒曲等絞各種櫻形狀闊。b.空間網(wǎng)架殘結構體系b.空間網(wǎng)架結闊構體系b.空間網(wǎng)架結兄構體系b.空間網(wǎng)架結炕構體系筒殼的望傳力特沈性筒殼糕在橫洗向的紙作用幼與拱熔相似翼，橫銳向殼山面內(nèi)竭產(chǎn)生剃壓力吸；在域縱向模則發(fā)陜揮著留梁的諒作用辰，將平上部票豎向盼荷載象通過摸縱向慕梁的傲作用異傳給洽橫隔饅。筒潤殼兼受具拱鞭和梁去的傳心力特黎性，燦是橫躁向拱跨和縱仇向梁手的結格合。6、基礎體譽系各種參建筑閥結構沾最終共都將妖通過篩基礎刊將荷化載傳給地晶基。榆基礎薯的作徹用就墳是改截變上跌部結雅構的踐荷載向地基億傳遞的愁應力分監(jiān)布形式五，減小如應力強武度。常用的溉基礎形郵式有柱虎下獨立縣基礎、露條形基礎、思樁基感礎、銳筏板索基礎曠和箱攜型基溜礎等板。墻下蓄條形順基礎a.條形基策礎柱下交屠叉基礎b.柱下獨莖立基礎a.柱下獨擦立臺階姻式基礎b.柱下獨唉立錐形值基礎c.杯形漆基礎c.樁基礎d.筏板與伏箱型基淺礎筏板基鬼礎辟箱宰型基礎1.鋒3建筑結稱構選型字的基本旨原則1.換3.1功能性四與結構閣設計的陵統(tǒng)一性建筑孩的功露能：啊建造路建筑表的目位的和欄使用右要求見。建筑功騰能性：乘（1）滿茶足使座用要尼求；格（2）美顧觀結構既府是實現(xiàn)煌某種空恥間形式稈的手段趴，有時防又往往對空間予形式產(chǎn)臂生制約映。首先：翠不同的撕功能要把求都需講要一定雕的結構捎形式來提供產(chǎn)相應燙的空涼間形滿式。其次，鄰結構形旋式的選嶼擇符合檔審美要半。另外，銷結構的律空間和希形式反宿過來也敞會對空尺間的功能和仆審美做產(chǎn)生脖促進訂作用孕。1.乞3.弦1功能性講與結構遇設計的押統(tǒng)一性既然建耀筑結構渾是實現(xiàn)粗建筑空抗間、功養(yǎng)能的必須手勁段，那至么找出片哪些結譯構的平砍面與剖沃面對適應濤特定的順建筑空鍛間形式皆是最有老利的，次充分發(fā)揮鏈出各種芹結構形盞式的優(yōu)睜越性將賞是十分灘必要的。1.3雜.2建筑騎結構擇選型系的原籠則1、基本宜原則（1）、適導應建筑氏功能的然要求；（2）、滿事足建筑弊造型的蹲需求；（3）、紛考慮牌材料對特性延和施與工技在術條灘件；（4）、追丟求與結享構類型必匹配的犯合理造叛價。2、合理詢構筑荷付載傳遞耕路徑結構的禍基本功晌能是承恐受荷載粘，并將螺之傳遞到下一絹級支撐型體系上畫。結合破建筑結亡構選型督，合理地構差筑荷載饞傳遞路奏徑十分勁重要。荷載耗的有雷效快靜捷傳給遞要配求所章構筑那的荷事載傳遞路徑拋是連續(xù)屬的。3、選擇犬合理的壞建筑結士構方案建筑復結構涌選型坑為荷疫載的諸傳遞坦路徑黑選擇稿合理客的幾觀何形欲式。在結戚構選艘型及走設計寫中，視始終揭貫徹午著整強體與淚局部名之間酷的轉(zhuǎn)敵換。結構挎的整犬體化南是在璃建筑虎設計深的初破步階查段，驢忽略誼具體病的結構斷形式響，將赤建筑籠結構值視為女一個及或者冒幾個重主要晝實體皮結構趨，以確定它數(shù)所承受意的總荷弱載與所犁需要的浴總體抵改抗能力唱。然后住將實體結蝴構分捆解成