《建筑結(jié)構(gòu)選型總》課件

建筑結(jié)構(gòu)選型總論建筑設(shè)計中,正確選擇結(jié)構(gòu)方案是關(guān)鍵。綜合考慮建筑特點、環(huán)境條件和經(jīng)濟因素,合理確定結(jié)構(gòu)體系,是實現(xiàn)高質(zhì)量建筑的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)深入了解建筑結(jié)構(gòu)類型全面掌握常見建筑結(jié)構(gòu)體系的特點和適用范圍。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)選型的原理了解影響結(jié)構(gòu)選型的各種因素及其權(quán)重。提高結(jié)構(gòu)選型的能力培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實際情況獨立進行結(jié)構(gòu)選型的能力。掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求了解結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震、防火、抗風(fēng)等關(guān)鍵要素。建筑結(jié)構(gòu)的基本類型框架結(jié)構(gòu)由柱、梁組成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng),承重能力強,適用于大跨度建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)由承重墻體和梁板組成的剛性結(jié)構(gòu),抗震性能優(yōu)秀,適用于中高層建筑。筒形結(jié)構(gòu)由外圍連續(xù)的筒體墻和內(nèi)部柱梁組成的整體結(jié)構(gòu),適用于高層建筑。空間桁架結(jié)構(gòu)由三維交錯的桁架組成的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu),適用于大跨度屋頂和體育館。建筑結(jié)構(gòu)的承重原理1力的傳遞建筑結(jié)構(gòu)承重的基本原理是通過結(jié)構(gòu)材料將建筑自重和外加荷載傳遞至地基，最終以地基承受為依托。2受力分析對各部位的受力狀態(tài)進行分析,包括軸力、剪力、彎矩等,合理設(shè)計尺寸和配筋來滿足承載力要求。3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性合理控制結(jié)構(gòu)的形狀尺寸、材料強度等,確保結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定,不會發(fā)生傾斜、坍塌等情況。影響建筑結(jié)構(gòu)選型的主要因素場地條件場地地質(zhì)、地形、水文等特征會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的選型,需要謹慎評估。建筑功能不同的使用功能對建筑結(jié)構(gòu)的承重、剛度等性能要求各有不同。建筑規(guī)模建筑體量的大小會影響結(jié)構(gòu)形式的選擇,大型建筑往往需要特殊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。材料性能結(jié)構(gòu)材料的強度、剛度、耐久性等特性,直接決定了可選的結(jié)構(gòu)體系。場地條件對結(jié)構(gòu)選型的影響地形與坡度建筑位置的地形起伏和坡度會影響基礎(chǔ)形式的選擇,高低差較大的場地可能需要采用樁基或懸挑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。地質(zhì)條件場地的地質(zhì)條件,如軟土地基、泥炭地等,會要求選用適合的基礎(chǔ)形式,如加強樁基或換填基礎(chǔ)。環(huán)境因素建筑所在地區(qū)的環(huán)境條件,如地震、風(fēng)荷載、溫度變化等,也會影響結(jié)構(gòu)形式的選擇。交通條件建筑場地的交通條件會影響材料運輸和施工工藝,從而影響結(jié)構(gòu)形式的選擇。建筑功能對結(jié)構(gòu)選型的影響1負荷特性不同建筑功能對應(yīng)的荷載特點會影響結(jié)構(gòu)類型的選擇。如住宅樓和辦公樓的活載差異。2空間要求建筑功能決定了內(nèi)部空間布局,涉及到柱網(wǎng)距、通高等參數(shù),從而影響結(jié)構(gòu)方案。3設(shè)備布置不同功能的建筑往往有特殊的設(shè)備布置需求,這可能會影響結(jié)構(gòu)形式的選擇。4審美要求有些建筑類型有特殊的造型美學(xué)要求,這會促使選擇更加合適的結(jié)構(gòu)體系。建筑規(guī)模對結(jié)構(gòu)選型的影響高層建筑對于高層建筑而言，其自身龐大的體量會給結(jié)構(gòu)選型帶來挑戰(zhàn)。需要考慮抗風(fēng)抗震性能、基礎(chǔ)負重能力等因素。小型建筑小型住宅建筑通常結(jié)構(gòu)相對簡單,可以采用較為經(jīng)濟實用的結(jié)構(gòu)形式,但也需要考慮使用功能和美觀要求。大跨度建筑對于大跨度建筑,如體育場館和展覽中心,其結(jié)構(gòu)形式需要特別謹慎選擇,以應(yīng)對承重和變形的挑戰(zhàn)。材料選擇對結(jié)構(gòu)選型的影響鋼結(jié)構(gòu)鋼材強度高、重量輕。適用于跨度大、高層建筑,可進行預(yù)制裝配。但耐腐蝕性差,隔熱性能差?；炷两Y(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)成本較低,施工簡單,耐久性好。但施工需要現(xiàn)場澆筑,不便于預(yù)制。木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)環(huán)保節(jié)能,加工比較簡單。但抗震、抗火性能較差,需要特殊防護措施。復(fù)合材料復(fù)合材料可以結(jié)合不同材料的優(yōu)點,如碳纖維增強塑料。適用于特殊應(yīng)用,但成本較高。施工工藝對結(jié)構(gòu)選型的影響施工可行性選擇的建筑結(jié)構(gòu)需要考慮現(xiàn)場施工的可行性,包括基礎(chǔ)工程、主體結(jié)構(gòu)搭建以及后續(xù)裝修等工藝要求。某些特殊結(jié)構(gòu)可能需要投入更多的人力和機械資源。安全可靠性選擇的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)必須能夠在施工階段提供足夠的安全保障,例如抗震性能、材料強度等,確保施工過程中的人員安全和工程質(zhì)量。施工周期結(jié)構(gòu)選型還需要考慮施工周期的長短,選擇更加快速高效的施工工藝,有利于縮短整體建設(shè)進度。成本控制施工工藝的復(fù)雜程度直接影響建筑成本,需要在技術(shù)要求和經(jīng)濟成本之間找到平衡點。經(jīng)濟因素對結(jié)構(gòu)選型的影響1成本分析全面評估建筑結(jié)構(gòu)的材料、施工及后期維護成本,確保選擇最具經(jīng)濟性的方案。2耐久性選擇適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件、可長期保持良好性能的結(jié)構(gòu)類型,降低后期維修費用。3投資回報考慮建筑使用壽命和運營效率,選擇有助于提升項目整體經(jīng)濟效益的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。4融資能力根據(jù)項目資金情況,選擇符合預(yù)算范圍的結(jié)構(gòu)方案,確保建設(shè)計劃按時完成?；旌辖Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)的應(yīng)用混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是將不同類型的結(jié)構(gòu)體系有機結(jié)合在一起,發(fā)揮各自的優(yōu)勢。這樣可以充分利用不同結(jié)構(gòu)形式的特性,提高整體的抗震、抗風(fēng)以及承載能力。常見的混合結(jié)構(gòu)有框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-筒體結(jié)構(gòu)、框架-斜拉索結(jié)構(gòu)等。適當(dāng)?shù)幕旌鲜褂貌煌Y(jié)構(gòu)形式,可以為復(fù)雜的建筑形態(tài)提供最優(yōu)的結(jié)構(gòu)解決方案?？蚣芙Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由柱、梁等線性構(gòu)件組成,具有以下特點:受力簡單明確,承擔(dān)主要的豎向荷載,具有良好的承載能力。構(gòu)件連接方式靈活,可適應(yīng)不同的空間布置需求。整體抗震性能優(yōu)良,具有一定的變形能力。施工方便,可實現(xiàn)工廠化預(yù)制和裝配化施工。框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點框架剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是將框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種建筑結(jié)構(gòu)類型。它具有以下主要特點:抗震性能優(yōu)良,能夠有效抑制地震產(chǎn)生的破壞。剛度大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強,能夠抵抗大風(fēng)等外部荷載。節(jié)省鋼筋用量,結(jié)構(gòu)整體造價相對較低。施工便捷,適用于中高層建筑。筒中筒結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點筒中筒結(jié)構(gòu)是一種高層建筑的結(jié)構(gòu)形式,它由內(nèi)外兩個結(jié)構(gòu)筒體組成。外筒體主要承擔(dān)水平荷載,內(nèi)筒體主要承擔(dān)豎向荷載。這種結(jié)構(gòu)形式可以在有限的空間內(nèi)實現(xiàn)大跨度、大開間的布局,提高了使用效率。筒中筒結(jié)構(gòu)還具有抗震性能好、剛度高、施工簡便等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于高層建筑設(shè)計。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和合理材料選擇是實現(xiàn)筒中筒結(jié)構(gòu)高性能的關(guān)鍵。管殼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點管殼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是一種由薄殼體組成的空間結(jié)構(gòu)體系。它能夠形成流暢優(yōu)美的造型,展現(xiàn)出獨特的視覺張力。這種結(jié)構(gòu)善于承受高度集中的荷載,結(jié)構(gòu)效率高,材料利用率優(yōu)秀。同時,管殼結(jié)構(gòu)體系具有良好的抗震性能和抗風(fēng)性。斜拉索結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點斜拉索結(jié)構(gòu)由主結(jié)構(gòu)和斜拉索組成,斜拉索既起支撐作用,又能承擔(dān)部分重荷載。此結(jié)構(gòu)具有剛度高、荷載承載能力強、跨度大、造型美觀等優(yōu)點,適用于大跨度橋梁、屋蓋等領(lǐng)域。其主要特點包括:受力合理,充分利用材料強度結(jié)構(gòu)受力簡單,布局靈活有較好的抗震性能和抗風(fēng)性能施工便捷,維修方便懸索結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點受力簡單懸索結(jié)構(gòu)主要由索纜和塔柱組成,受力相對簡單,易于設(shè)計和分析。視覺效果優(yōu)美懸索橋梁造型優(yōu)雅,與環(huán)境融為一體,成為城市地標(biāo)和景觀亮點。施工便捷懸索結(jié)構(gòu)施工相對簡單,無需大型模板和腳手架,能快速完工。雙層空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點立體網(wǎng)格系統(tǒng)由多個單層網(wǎng)格構(gòu)成的空間網(wǎng)格系統(tǒng),呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的三維空間形態(tài)。獨特的受力機理雙層網(wǎng)格系統(tǒng)借助上下層網(wǎng)格的相互作用,形成了獨特的受力傳遞機制。廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域這種結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于大跨度、大空間的公共建筑,如體育場館、會展中心等。張拉膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點張拉膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是一種采用柔性薄膜材料作為承重構(gòu)件的輕質(zhì)高效建筑結(jié)構(gòu)。它具有材料消耗少、安裝快捷、造型自由等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于體育場館、機場等大跨度建筑。通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)使薄膜膜面保持優(yōu)美的拱形,實現(xiàn)了輕巧而又堅固的支撐效果。基礎(chǔ)類型對結(jié)構(gòu)選型的影響地基類型地基的承載能力和沉降特性直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的選型。巖石地基適合剛性結(jié)構(gòu),軟土地基則需要選擇具有良好抗沉降性能的柔性結(jié)構(gòu)。場地地形坡地、丘陵等復(fù)雜地形會限制建筑形式的選擇,需要選用能夠更好適應(yīng)地形的結(jié)構(gòu)體系。基礎(chǔ)深度當(dāng)?shù)鼗裆钶^大時,需要選用承重性能更強的基礎(chǔ)形式,如柱樁基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。水文地質(zhì)條件強地下水位可能會影響基礎(chǔ)形式的選擇,需要采取防滲漏措施或選用抗浮性能更強的基礎(chǔ)?？拐鹪O(shè)計對結(jié)構(gòu)選型的要求地震荷載分析建筑抗震設(shè)計需要根據(jù)所在地的地震強度和建筑物的重要程度進行地震荷載分析,從而確定合理的結(jié)構(gòu)體系。強度與剛度要求抗震結(jié)構(gòu)必須具備足夠的強度和剛度,以承受地震作用時產(chǎn)生的內(nèi)力和變形。結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的選擇要滿足相應(yīng)的強度和剛度標(biāo)準(zhǔn)。延性設(shè)計在地震作用下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有良好的延性,能夠承受大變形而不會發(fā)生脆性破壞。這要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計中加強抗震性能?？箖A覆穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有良好的抗傾覆穩(wěn)定性,在地震作用下不會發(fā)生整體傾倒。這與結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式等因素有關(guān)。防火設(shè)計對結(jié)構(gòu)選型的要求防火性能建筑結(jié)構(gòu)必須具備良好的抗火性能,以確保建筑物在火災(zāi)發(fā)生時能夠保持一定的穩(wěn)定性和安全性。疏散要求結(jié)構(gòu)設(shè)計還需滿足緊急疏散的需求,確保人員可以及時安全地撤離。通道設(shè)計和樓梯等需專門考慮。消防需求建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)滿足消防救援的要求,如預(yù)留消防通道、設(shè)置耐火分隔等,確保消防人員能順利開展救援工作?？癸L(fēng)設(shè)計對結(jié)構(gòu)選型的要求結(jié)構(gòu)強度建筑物必須具有足夠的結(jié)構(gòu)強度以抵御各向風(fēng)力的作用,確保整體穩(wěn)定性和安全性。形狀優(yōu)化建筑物的外形需要盡量簡潔流線,減小風(fēng)力阻力,提高抗風(fēng)性能。連接緊固建筑物各構(gòu)件之間的連接必須可靠牢固,以應(yīng)對強風(fēng)作用下的振動和載荷變化。節(jié)點設(shè)計重點關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點,采用合理的構(gòu)造措施,確保整體抗風(fēng)穩(wěn)定性。工程實例分析1民居建筑傳統(tǒng)民居建筑的結(jié)構(gòu)體系2高層建筑超高層建筑的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新3大跨度工程大型體育場館的結(jié)構(gòu)設(shè)計4特殊結(jié)構(gòu)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系的工程實踐通過分析具有代表性的工程案例,深入探討不同類型建筑的結(jié)構(gòu)體系特點。從民居建筑的傳統(tǒng)做法,到高層建筑的最新創(chuàng)新,再到大跨度體育場館和特殊結(jié)構(gòu)形式,全面展示建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的多樣性和復(fù)雜性。這有助于我們更好地理解結(jié)構(gòu)選型的決策過程和關(guān)鍵因素。結(jié)構(gòu)選型的總體思路1全面評估建筑需求充分了解建筑的功能、規(guī)模、材料、施工等各方面因素,為結(jié)構(gòu)選型奠定基礎(chǔ)。2分析場地條件仔細評估場地的地質(zhì)特性、環(huán)境條件等,選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。3考慮抗震防火需求根據(jù)建筑物的重要程度和所在地區(qū)的抗震、防火要求,確定結(jié)構(gòu)承載力。4權(quán)衡經(jīng)濟與美學(xué)在滿足建筑需求的前提下,兼顧成本、施工難度和美觀效果的平衡。結(jié)構(gòu)選型中的注意事項1全面性考慮在選擇建筑結(jié)構(gòu)時,需要綜合評估各種因素,包括場地條件、建筑功能、材料特性和施工工藝等。2經(jīng)濟性平衡在滿足技術(shù)要求的前提下,應(yīng)充分考慮成本因素,選擇經(jīng)濟、環(huán)保且易于施工的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。3結(jié)構(gòu)安全性確保結(jié)構(gòu)能夠承受各種荷載作用,達到抗震、抗風(fēng)等設(shè)計指標(biāo),確保建筑安全。4施工可行性選擇的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)考慮現(xiàn)場情況,確保施工方案可行,提高工程質(zhì)量和效率。結(jié)構(gòu)設(shè)計師的職責(zé)和要求設(shè)計職責(zé)負責(zé)分析項目要求、制定合理的結(jié)構(gòu)方案、繪制詳細的結(jié)構(gòu)圖紙、編制計算書和構(gòu)造說明。核查要求確保設(shè)計符合國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、滿足建筑功能、滿足安全耐久等多方面要求。合作精神與建筑師、施工單位等密切配合,解決施工中的各種問題,確保工程順利實施。專業(yè)素質(zhì)不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù),提高自身設(shè)計水平,滿足建筑行業(yè)不斷發(fā)展的需求。結(jié)構(gòu)選型的未來發(fā)展趨勢數(shù)字技術(shù)革新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計正加速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型,利用虛擬仿真、BIM建模等技術(shù)提升設(shè)計效率和質(zhì)量。這將使結(jié)構(gòu)選型更加智能化、可視化?？沙掷m(xù)理念綠色環(huán)保和節(jié)能減排將更多地影響結(jié)構(gòu)選型,鼓勵使用可再生材料和減少碳排放。未來結(jié)構(gòu)設(shè)計將更注重資源節(jié)約和環(huán)境友好。創(chuàng)新材料新型結(jié)構(gòu)材料如高強鋼、復(fù)合