建筑結(jié)構(gòu)選型案例分析

1、1混合結(jié)構(gòu)體系混合結(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)?；旌辖Y(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：質(zhì)量較框架略差，質(zhì)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(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) 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(mào)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(xiàn)已成為上海的一座地標，是集現(xiàn)代化辦公樓、 五星級酒店、會展中心、娛樂、商場等設(shè)施于一體，融匯中國塔型風格與西方建 筑技術(shù)的多功能型摩天大樓，由著名的美國芝加哥SOM設(shè)計事務(wù)所的設(shè)計師Adrian Smith設(shè)計。因為中國人喜歡塔所以中國才把金茂大廈設(shè)計成這樣。實例工程項目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)

3、構(gòu)布置分析上內(nèi)簡其結(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。這種體系還可提供較大的使用空 問，其外圍洞口可以做得很大。2框架結(jié)構(gòu)體系框架結(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， 在強震下結(jié) 構(gòu)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(cè)移剛度 的要求，柱子截面往往很大，很不經(jīng)

4、濟，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 分有對稱、不對稱；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、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(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(jié)構(gòu)高度140. 5mo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)合六級人防（平時作為汽車庫）：地上一至四層為電信新產(chǎn)品展示超 市，五層為空中花園，七至十八層為通訊機房及配套輔助設(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(shè)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(shè)縫形成兩個獨立的結(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。tAlffClS實例工程項目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)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(chǔ)埋置深度 14. 2m（約H/IO）,結(jié)構(gòu)高寬比4. 73;四角設(shè)置四個大小相同的鋼筋混凝土筒 體（7. 6mx5. 6m）,內(nèi)置電梯、疏散樓梯、衛(wèi)生間及設(shè)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(jié)構(gòu)體系剪力墻結(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。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(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。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(shè)計事務(wù)所為當時世界上最大的零售 商西爾斯百貨公司設(shè)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(wù)所設(shè)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(jié)構(gòu)選型與

8、結(jié)構(gòu)布置分析(應(yīng)附建筑結(jié)構(gòu)平面布置方案圖)整幢大廈被當作一個懸挑的束筒空間結(jié)構(gòu)，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(wù)性設(shè)施區(qū)。大廈采用由鋼框架構(gòu)成的成束筒結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系桁架結(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

9、斜腹桿）組成。桁架結(jié)構(gòu)受力合理，計算簡單，施工方便, 適應(yīng)性強，對支座沒有橫向推力，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)構(gòu)、高層建筑、橋梁中都有非常廣泛的應(yīng)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(nèi)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(nèi)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(shè)施還包才S八樓屋頂?shù)难鐣d，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(shù)、新工藝、新材料于一體的藝術(shù)殿堂。實例工程項目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析建筑平面采用中國建筑的傳統(tǒng)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(shù)活動產(chǎn)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(jié)構(gòu)體系拱結(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

11、持平衡的曲線或折線形構(gòu)件2）拱的受力特點與適用范圍：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)支座（拱腳）會 產(chǎn)生水平推力，跨度大時這個推力也大 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(jié)構(gòu)，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?？刹捎孟铝写胧? 推力由拉桿承受；推力由兩側(cè)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(jié)構(gòu)，坐落在廣西壯族自治區(qū)北海

12、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(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(jié)構(gòu)體系薄殼結(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(xiàn)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(fù)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(chǎn)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(shè)計整體就 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

14、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(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析該博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(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 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：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(chǎn)。可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱網(wǎng)架結(jié)構(gòu)距車間等建筑的屋蓋。 缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(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。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(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38m, 寬，為單曲率弧形網(wǎng)架，展開面積為，支承在鋼結(jié)構(gòu)柱頂上。實例工程項目結(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

16、江游泳館的結(jié)構(gòu)特點是，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(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)計時鋼結(jié)構(gòu)梁柱與屋 蓋鋁網(wǎng)架同時計算，共同工作。該 鋁網(wǎng)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(jié)構(gòu)體系懸索結(jié)構(gòu)體系概述由一系列高強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

17、拉構(gòu)件，能充分利用 鋼材的強度形體多樣化，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： 單層懸索體系 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(xiàn)代懸索屋蓋。實例工程項目結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置分析為世界上第一個現(xiàn)代化房屋懸索結(jié)構(gòu)，采用以兩個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)體系薄膜結(jié)構(gòu)體系概述薄膜結(jié)構(gòu)是由優(yōu)質(zhì)高強薄膜材料和加強構(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、防雨，起維護

18、作用，同時還可采 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)自然有機體結(jié)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(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(shù)水平跟不上，節(jié)點處理問題多， 國內(nèi)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(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限100年，耐火等級為一級，抗震設(shè)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(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)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(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)則坐在一個相連的基礎(chǔ) 底板上。國家體育場屋頂鋼結(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ETFEM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聲學吊頂。實例工程項目結(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 ,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(jié)構(gòu)保證。10充氣結(jié)構(gòu)體系充氣結(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）和氣脹式膜結(jié)構(gòu)（或叫氣肋式膜結(jié)構(gòu)）（Inflated MembraneStructure） 0氣承式膜結(jié)構(gòu)（索膜結(jié)構(gòu)）是通過壓力控制系統(tǒng)向