常用結(jié)構(gòu)體系案例分析分解

1、結(jié)構(gòu)選型期末考核姓 名： 學(xué) 號： 年級專業(yè)： 09建筑學(xué) 所在院系： 土木工程與建筑系 任課教師： 提交日期： 2012 年 12 月 27 日目錄一、 框架結(jié)構(gòu)體系1二、 門式剛架結(jié)構(gòu)體系4三、 拱結(jié)構(gòu)體系6四、 薄殼結(jié)構(gòu)體系8五、 膜結(jié)構(gòu)體系10六、 高層賓館結(jié)構(gòu)選型選擇及論證12七、 高層賓館結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)平面圖13八、 高層賓館結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖19一、 框架結(jié)構(gòu)體系指整棟結(jié)構(gòu)都是由梁、柱組成的框架來承受豎向荷載和側(cè)向荷載的結(jié)構(gòu)體系。工程實(shí)例南京電信局鼓樓多媒體綜合樓工程工程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

2、通信機(jī)房?；孛娣e2340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140.5m。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(shí)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(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(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。 1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)

3、構(gòu)布置1、結(jié)構(gòu)平面布置樓層平面為規(guī)則的長方形，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(圖2)。2、結(jié)構(gòu)豎向布置沿豎向由四角筒與四道桁架層形成巨型框架結(jié)構(gòu)稱為主結(jié)構(gòu)或一級結(jié)構(gòu)，各道桁架之間五至九層框架結(jié)構(gòu)為次結(jié)構(gòu)或二級結(jié)構(gòu)(圖3)；次結(jié)構(gòu)承受各自范圍樓面垂直載荷及所在位置水平力作用，并將之傳遞給主結(jié)構(gòu)；主結(jié)構(gòu)承受全部豎向及水平作用。主、次結(jié)構(gòu)受力明確，傳力途徑合理、簡明。主結(jié)構(gòu)構(gòu)件的

4、選型與設(shè)計(jì)l、四角筒選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軸壓比控制在O。6以內(nèi)，并在筒體四角內(nèi)設(shè)置“十字形”鋼柱，以增加其延性。2、桁架承受次結(jié)構(gòu)傳來的巨大豎向荷載，要求其腹桿布置合理、受力直接。結(jié)合樓面交通功能要求，采用圖5所示的結(jié)構(gòu)形式(圖中剖面詳圖8)：邊區(qū)兩根斜腹桿中，內(nèi)斜腹桿為壓桿，承受次結(jié)構(gòu)傳來的大部分垂直荷載：外斜腹桿為拉桿與中部斜腹桿共同承受次結(jié)構(gòu)傳來的少部分垂贏荷載，水平力作用下中部斜腹桿受力拉、壓交替。計(jì)算結(jié)果表明若 2選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，桿件截面尺寸及配筋量均較大，邊節(jié)點(diǎn)區(qū)構(gòu)件縱筋多向立體交匯(水平、豎向、斜向)，現(xiàn)場施工無法穿筋及澆搗混凝土。經(jīng)分析比較，選用鋼骨混凝±構(gòu)件，內(nèi)

5、置“工字形”鋼骨，降低節(jié)點(diǎn)處理難度，方便現(xiàn)場施工。3、鋼骨混凝土桁架與四角簡內(nèi)“十字型”鋼柱連接，形成鋼骨混凝土巨型框架，確保主結(jié)構(gòu)受力安全，并使其延性得以提高。 3一、 門式剛架結(jié)構(gòu)體系門式剛架為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，該類結(jié)構(gòu)的上部主構(gòu)架包括剛架斜梁、剛架柱、支撐、檁條、系桿、山墻骨架等。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)具有受力簡單、傳力路徑明確、構(gòu)件制作快捷、便于工廠化加工、施工周期短等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)及文化娛樂公共設(shè)施等工業(yè)與民用建筑中。門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)起源于美國，經(jīng)歷了近百年的發(fā)展，目前已成為設(shè)計(jì)、制作與施工標(biāo)準(zhǔn)相對完善的一種結(jié)構(gòu)體系。工程實(shí)例某門式鋼架結(jié)構(gòu)廠房工程概況本工程為

6、排架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房制安，由金工車間和機(jī)電車間組成，總建筑面積約M2 (標(biāo)書建筑面積約19975 M2)，基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)予埋螺栓的形式。主體結(jié)構(gòu)為門式鋼結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)為0.52mm鍍鋅壓型彩板，彩板墻以下采用粘土空心磚砌筑，屋面為0.6mm天藍(lán)鍍鋁鋅彩板及緊貼保溫層鋁箔安裝不銹鋼絲網(wǎng)，主車間地面為150厚C20混凝土地坪。 4性能特點(diǎn)門式剛架除了具有傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度、降低柱頂彎矩及柱腳反力的優(yōu)點(diǎn)外，還具有一些自身的特點(diǎn)： （1） 較傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力門式剛架預(yù)應(yīng)力效果更明顯、具有更大的承載能力 施加預(yù)應(yīng)力后，不難從剛架內(nèi)力圖（圖3）上看出，不僅鋼拉索對柱頂產(chǎn)生向內(nèi)的拉力，同時(shí)與傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力結(jié)

7、構(gòu)比較撐竿還對剛架產(chǎn)生向上的頂力。向上的頂力能夠抵消很大一部分豎向外荷載，因此施加了預(yù)應(yīng)力后的索支撐門式剛架承受外荷載后，梁柱中最終彎矩減小甚至反號。 預(yù)應(yīng)力鋼索和撐竿的內(nèi)力隨著外荷載的施加而變化，在起控制作用的豎向荷載作用下鋼索和撐竿的內(nèi)力有顯著增加，對整個(gè)剛架承受更大的外荷載起到很大作用。 （2） 較傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力門式剛架結(jié)構(gòu)具有更大的結(jié)構(gòu)剛度 拉索不僅僅給結(jié)構(gòu)施加了預(yù)應(yīng)力，而且成為剛架橫梁的下弦桿，無疑較傳統(tǒng)采用的緊貼剛架梁下弦布置預(yù)應(yīng)力索的方式具有更大的結(jié)構(gòu)剛度。此外，在豎向荷載作用下，索支承剛架的撐竿和鋼拉索分別對剛架梁和柱起到彈性支撐的作用，增強(qiáng)了剛架特別是梁的剛度。 （3）避免剛架梁

8、在平面內(nèi)失穩(wěn) 對于一般屋面坡度較小的實(shí)腹剛架來說，剛架橫梁的軸向力較小，所以設(shè)計(jì)時(shí)不需驗(yàn)算橫梁的平面內(nèi)穩(wěn)定承載力，而橫梁的平面外的穩(wěn)定性則靠檁條和隅撐來保證。預(yù)應(yīng)力門式剛架中的橫梁面外穩(wěn)定性同樣靠檁條和隅撐來保證，但其面內(nèi)的力學(xué)性能與一般剛架不同。5三、拱結(jié)構(gòu)體系拱結(jié)構(gòu)比桁架結(jié)構(gòu)具有更大的力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。在外荷作用下，拱主要產(chǎn)生壓力，使構(gòu)件擺脫了彎曲變形。如用抗壓性能較好的材料（如磚石或鋼筋混凝土）去做拱，正好發(fā)揮材料的性能。不過拱結(jié)構(gòu)支座(拱腳)會(huì)產(chǎn)生水平推力，跨度大時(shí)這個(gè)推力也大，要對付這個(gè)推力仍是一樁麻煩而有耗費(fèi)材料的事。由于拱結(jié)構(gòu)的這個(gè)缺點(diǎn)，在實(shí)際工程應(yīng)用上，桁架結(jié)構(gòu)還是比拱結(jié)構(gòu)用的普遍。工

9、程實(shí)例東京Tama藝術(shù)大學(xué)圖書館工程概況Tama Art University Library在東京郊區(qū)，位于一個(gè)公園后面，略微傾斜的斜坡上。由于目前Tama藝術(shù)大學(xué)的自助餐廳是唯一一個(gè)學(xué)生和學(xué)校職員共享的場所，Toyo Ito的設(shè)計(jì)首要訴求就是考慮如何讓圖書館為所有人提供一個(gè)開放的公共空間。 6性能特點(diǎn)拱形用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土做成，這些拱形結(jié)構(gòu)互相交匯，這樣可以讓拱形的底部非常苗條，而頂部可以撐住二層的重量，這些拱形的跨度從1.8米到16米不等，但厚度是統(tǒng)一的200mm。這樣設(shè)計(jì)的好處是不僅可以使拱形結(jié)構(gòu)看上去更加輕巧纖細(xì)，而且混凝土所特有的質(zhì)地更能表現(xiàn)出堅(jiān)固的感覺，同時(shí)加上鋼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特點(diǎn)，可

10、以很好的承受二層的重量，既輕巧又穩(wěn)固，并且可以增大室內(nèi)空間的使用效率。建筑整體所有結(jié)構(gòu)都是由大小不一的拱形結(jié)構(gòu)作為建筑的骨架，暴露的拱洞與混凝土拱特殊的質(zhì)感成為建筑的外立面風(fēng)格，大片通透的玻璃形成通透的視覺感受，而混凝土給人敦厚堅(jiān)固的感受，但是拱形結(jié)構(gòu)的特殊處理，又使結(jié)構(gòu)看上去輕盈通透，這與設(shè)計(jì)者想創(chuàng)造一種開放的空間的初衷一致，整體中既有對比又有統(tǒng)一。拱式結(jié)構(gòu)可以根據(jù)平面的需要交叉布置，構(gòu)成圓形平面或者其他正多邊形平面。拱為平面受壓或壓彎結(jié)構(gòu)，因此必須設(shè)置橫向支撐并通過檁條或大型屋面板體系來保證拱在軸線平面外的受壓穩(wěn)定性。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的縱向剛度，應(yīng)設(shè)置縱向支撐與橫向支撐形成整體。拱支撐系統(tǒng)的布

11、置原則與單層剛架結(jié)構(gòu)類似。 7四、 薄殼結(jié)構(gòu)體系殼體結(jié)構(gòu)一般是指由兩個(gè)幾何曲面構(gòu)成的空間薄壁結(jié)構(gòu)。工程實(shí)例美國麻省理工學(xué)院禮堂工程概況麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology，?？s寫為MIT)是美國一所綜合性私立大學(xué)，它位于麻薩諸塞州的劍橋(cambridge)小鎮(zhèn)的查爾斯河(charles River)，蔓延約一英里。查爾斯河(Charles Rivet)將其與波士頓的后灣區(qū)(Back Bay)隔開。屋頂為球面薄殼，三角落地。薄殼曲面由1/8球面構(gòu)成，從球面上切割出來的，平面形狀為曲面三角形。薄殼的三個(gè)邊為向上卷起的邊梁，并通過它講殼面荷載傳至

12、三個(gè)支座。支座為鉸接。 8性能特點(diǎn)殼體結(jié)構(gòu)具有十分良好的承載性能，能以很小的厚度承受相當(dāng)大的荷載。殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度主要是利用了其幾何形狀的合理性，以材料直接受壓來代替彎曲內(nèi)力，從而充分發(fā)揮材料的潛力。因此殼體結(jié)構(gòu)是一種強(qiáng)度高、剛度大、材料省的即經(jīng)濟(jì)又合理的結(jié)構(gòu)形式。 除以上幾種空間結(jié)構(gòu)外，尚有組合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、管桁結(jié)構(gòu)、張弦梁結(jié)構(gòu)、點(diǎn)連接玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)、索穹頂結(jié)構(gòu)等幾種常用空間結(jié)構(gòu)，都有自身的特點(diǎn)和實(shí)用范圍。比如點(diǎn)連接式玻璃幕墻支承結(jié)構(gòu)能利用玻璃的透明特性追求建筑物內(nèi)外空間的溝通和融合，人們可以透過玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅起到支承作用，而且

13、具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)功能；索穹頂結(jié)構(gòu)則完全體現(xiàn)了FULLER關(guān)于“壓桿的孤島存在于拉桿的海洋中”的思想，是由連續(xù)的拉索和不連續(xù)的壓桿組成的一各受力合理、結(jié)構(gòu)效率極高的結(jié)構(gòu)體系。 9五、 膜結(jié)構(gòu)體系膜結(jié)構(gòu)(Membrane)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式，是由多種高強(qiáng)薄膜材料(PVC或Teflon)及加強(qiáng)構(gòu)件（鋼架、鋼柱或鋼索）通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力以形成某種空間形狀，作為覆蓋結(jié)構(gòu)，并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式。膜結(jié)構(gòu)可分為充氣膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)兩大類。充氣膜結(jié)構(gòu)是靠室內(nèi)不斷充氣，使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差（一般在1030水柱之間）,室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布

14、受到一定的向上的浮力，從而實(shí)現(xiàn)較大的跨度。張拉摸結(jié)構(gòu)則通過柱及鋼架支承或鋼索張拉成型，其造型非常優(yōu)美靈活。膜結(jié)構(gòu)體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結(jié)構(gòu)、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點(diǎn)等組成。工程實(shí)例上海八萬人體育場看臺(tái)罩棚張拉膜結(jié)構(gòu)工程工程概況上海體育場占地面積19萬平方米，建筑面積17萬平方米，配套綠化面積7.7 萬平方米，整個(gè)建筑呈直徑300米圓型，總標(biāo)高70余米。體育場中央是一個(gè)105×68米、南北向的標(biāo)準(zhǔn)足球場，鋪設(shè)從美國引進(jìn)優(yōu)良品種的四季常綠草坪;圍繞球場的是意大利蒙多公司制造的9根塑膠跑道；場地上配備各種大型體育比賽所用的門類齊全的運(yùn)動(dòng)器材。在三層環(huán)形看臺(tái)之間，設(shè)置了

15、103套豪華包廂,包廂的正立面為落地玻璃,門外有20座專席。設(shè)施先進(jìn)，并設(shè)有近1600個(gè)停車泊位。場內(nèi)設(shè)有符合國際標(biāo)準(zhǔn)的、四季常綠的足球場和塑膠田徑比賽場地。并配置了多功能草坪保護(hù)板供舉辦不同規(guī)模的大型文藝演出和商業(yè)推廣活動(dòng)使用。 上海體育場擁有具有500個(gè)座位的主席臺(tái)、300個(gè)座位的記者席和100套豪華包廂，可容納5.6萬名觀眾觀看體育比賽以及4.3萬名觀眾觀看大型文藝演出。 10性能特點(diǎn)用于膜結(jié)構(gòu)中的高強(qiáng)度柔韌薄膜稱膜材，它是一種耐久用、高強(qiáng)度的涂層織物，由織物和涂層復(fù)合而成，具有質(zhì)地柔韌、厚度小、重量輕、透光性好的特點(diǎn)。對自然光吸收和透射能力、阻燃，具有良好的耐久、防火、氣密等特性；表面

16、經(jīng)過氟素處理或二氧化鈦處理的膜材料抗老化性能好，具有較高的自清潔性能。 建筑造型優(yōu)美膜結(jié)構(gòu)建筑是21世紀(jì)最具代表性與充滿前途的建筑形式。它打破了純直線建筑風(fēng)格的模式，以其獨(dú)有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給人以耳目一新的感覺，同時(shí)給建筑設(shè)計(jì)師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間。 具有良好的環(huán)保性、透光性、自清潔性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層、或二氧化鈦涂層，具有較好的隔熱效果，對太陽熱能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，傳熱13%，而透光率卻在20%以上，經(jīng)過10年的太陽光直接照射，其輝度仍能保留70%。 適合覆蓋大跨度空間膜結(jié)構(gòu)中所使用的膜材料每平方壹公

17、斤左右，由于自重輕，加上鋼索、鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度材料的采用，與受力體系簡潔合理力大部分以軸力傳遞，故使膜結(jié)構(gòu)適合跨越大空間而形成開闊的無柱大跨度結(jié)構(gòu)體系。 防火性與抗震性膜結(jié)構(gòu)建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高溫性，故能很好的滿足防火要求。由于結(jié)構(gòu)自重輕，又為柔性結(jié)構(gòu)且有較大變形能力，故抗震性能好。 工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的鋼結(jié)構(gòu)、鋼索均在工廠加工制作，現(xiàn)場只需組裝，施工簡便，故施工周期比傳統(tǒng)建筑短。 11六、 高層賓館結(jié)構(gòu)選型選擇及論證結(jié)構(gòu)型式的選擇現(xiàn)代建筑中，多層及高層建筑常用的結(jié)構(gòu)體系大體劃分有：混合結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)（包括框-剪結(jié)構(gòu)、全剪結(jié)構(gòu)和簡式結(jié)構(gòu)）等三種。在本任務(wù)

18、中，選擇框-剪結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)選型的論證一個(gè)好的結(jié)構(gòu)型式的選擇，不僅要考慮建筑上的作用功能，結(jié)構(gòu)上的安全合理，施工上的可能條件，也要考慮造價(jià)上的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藝術(shù)上的造型美觀。在當(dāng)今世界上，從技術(shù)觀點(diǎn)看，幾乎任何結(jié)構(gòu)都是可能建造起來，但從結(jié)構(gòu)效益角度看，重要的問題“應(yīng)不應(yīng)該這樣造？”，而不是“可不可能這樣造？”。從材料和勞動(dòng)力價(jià)格比值的影響上來考慮，選擇框-剪結(jié)構(gòu)符合當(dāng)前國情，追求經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)房屋層數(shù)更多或高寬比更大時(shí)，骨架式框架結(jié)構(gòu)的梁、柱截面將增大到不經(jīng)濟(jì)甚至不合理的地步，這時(shí)，水平荷載對框架的威脅很嚴(yán)重，不僅使到框架的彎矩會(huì)很大，而且，柱子的負(fù)擔(dān)的軸向力和剪力也很大，尤其是底層柱子的軸向力和剪力更是大得驚人。從力的平衡關(guān)系看，因?yàn)榉课莺芨撸胶奢d產(chǎn)生的傾覆力偶將很大，反過來看，由于房屋寬度相對很小，柱子要抵抗這個(gè)傾覆力偶就很吃力，柱子以很有限的截面尺寸去承擔(dān)那么大的軸向力和剪力就顯得不容易對付。所有這時(shí)，應(yīng)該對高層建筑從提高抗側(cè)力剛度方面著手，而來提高抗側(cè)力剛度的有效措施，就是在房屋中設(shè)置一些強(qiáng)片剪力墻。這強(qiáng)片在水平力作用下的工作就如懸臂的深梁。由于深梁的抗彎慣性矩大，換言之，扛側(cè)力剛度就大大的提高了，同時(shí)，從這塊大截面墻片的受剪效能看，它的抗剪能力比框架強(qiáng)得多?？蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)由于是以框架體系為主體，以剪力墻為輔助補(bǔ)救框