建筑體系與選型

建筑結(jié)構(gòu)體系與選型2021/5/91問(wèn)題

不同高度的住宅為什么有的是磚混結(jié)構(gòu)，有的是剪力墻結(jié)構(gòu)？同是多層，為什么還有框架和砌體不同的結(jié)構(gòu)形式呢？面對(duì)紛繁復(fù)雜的建筑形式，如何判定結(jié)構(gòu)類型？建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)選型如何配合運(yùn)用呢？？2021/5/92紙上談兵的建筑設(shè)計(jì)師英國(guó)設(shè)計(jì)師扎哈·哈迪德2004年榮獲普利茲建筑獎(jiǎng)，并且獲得多個(gè)世界頂尖級(jí)的建筑設(shè)計(jì)競(jìng)賽殊榮，可是她的作品卻鮮有建成！作品不能使內(nèi)部功能充分合理滿足，甚至造型缺乏結(jié)構(gòu)的合理性！2021/5/93未建成大師日本設(shè)計(jì)師磯崎新日本建筑師磯崎新，又稱“未建成大師”，他有很多極富靈感的作品，因結(jié)構(gòu)上的無(wú)法實(shí)現(xiàn)而多年沉寂在圖紙中。曾一度在建筑界銷聲匿跡，他在1960年設(shè)計(jì)的作品“空中之城”由于受結(jié)構(gòu)的原因，至今仍然是個(gè)空中樓閣。2021/5/942000年建成的卡塔爾國(guó)家圖書(shū)館似乎圓了磯崎新“空中城市”的夢(mèng)想，但是無(wú)論從建筑高度上，還是從建筑結(jié)構(gòu)和造型上來(lái)分析，都會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩者存在很大的差別。所以，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，“空中城市”方案依然是一個(gè)未建成建筑。空中城市卡塔爾國(guó)家圖書(shū)館2021/5/95造型與結(jié)構(gòu)統(tǒng)一之美西班牙建筑師圣地亞哥·卡拉特拉瓦畢業(yè)于西班牙巴倫西亞建筑與城市設(shè)計(jì)專業(yè)，并在瑞士蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院獲得結(jié)構(gòu)工程博士學(xué)位。擁有建筑師和結(jié)構(gòu)師雙重身份的他，認(rèn)為，建筑的美態(tài)能夠用力學(xué)的工程設(shè)計(jì)表達(dá)出來(lái)，而大自然之中的形態(tài)美，同樣有著驚人的力學(xué)效果。2021/5/96法國(guó)里昂TGV車站法國(guó)里昂TGV車站西班牙里斯本車站美國(guó)密爾沃基美術(shù)館2021/5/97建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型，并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架。建筑結(jié)構(gòu)的定義建筑供人們生產(chǎn)、生活或從事其他活動(dòng)的場(chǎng)所房屋、樓房?jī)蓚€(gè)特質(zhì)外在特質(zhì)—美觀內(nèi)在特質(zhì)—安全適用耐久工業(yè)建筑民用建筑2021/5/98建筑結(jié)構(gòu)是建筑三大構(gòu)成要素中建筑技術(shù)的組成內(nèi)容，是保證房屋安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的形式是為了滿足建筑功能要求，為創(chuàng)造建筑的美而服務(wù)。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)是兩個(gè)既相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系的專業(yè)工種。建筑結(jié)構(gòu)是解決堅(jiān)固問(wèn)題，處于服務(wù)地位，由注冊(cè)結(jié)構(gòu)師完成；建筑設(shè)計(jì)是解決功能、適用和美觀的問(wèn)題，處于先行與主導(dǎo)地位，由注冊(cè)建筑師完成。建筑設(shè)計(jì)必須和建筑結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，只有真正符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的可行性，富有建筑的個(gè)性。建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系2021/5/99在建筑設(shè)計(jì)中，空間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案，即結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則：（1）建筑的功能

對(duì)于有些公共建筑，其功能有視聽(tīng)要求，如：體育館為保證較好的觀看視覺(jué)效果，比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu)；大型超市為滿足購(gòu)物的需要，室內(nèi)空間具有流動(dòng)性和靈活性，所以應(yīng)采用框架結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)選型的原則剪力墻結(jié)構(gòu)：高層住宅樓框支剪力墻結(jié)構(gòu)：商住樓2021/5/910（2）建筑的造型對(duì)于建筑造型復(fù)雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型，要按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫，形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。（3）建筑結(jié)構(gòu)的自身優(yōu)勢(shì)每種結(jié)構(gòu)形式都有各自的特點(diǎn)和不足，有其各自的適用范圍，所以要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的具體情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型。（4）考慮材料和施工的條件由于材料和施工技術(shù)的不同，其結(jié)構(gòu)形式也不同。例如：砌體結(jié)構(gòu)所用材料多為就地取材，施工簡(jiǎn)單，適用于低層、多層建筑。當(dāng)鋼材供應(yīng)緊缺或鋼材加工、施工技術(shù)不完善時(shí)，不可大量采用鋼結(jié)構(gòu)。（5）盡可能降低造價(jià)當(dāng)幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設(shè)計(jì)條件時(shí)，經(jīng)濟(jì)條件就是決定因素，盡量采用能降低工程造價(jià)的結(jié)構(gòu)形式。

2021/5/911現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)體系建筑形式低多層高層超高層砌體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框架剪力墻框支框剪筒體大跨剛架桁架拱薄壁網(wǎng)架（殼）懸索薄膜2021/5/912內(nèi)容提要大跨度建筑結(jié)構(gòu)體系1多高層建筑結(jié)構(gòu)體系22021/5/913大跨度建筑結(jié)構(gòu)體系桁架結(jié)構(gòu)剛架結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)薄壁空間結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)構(gòu)其他大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式2021/5/914桁架結(jié)構(gòu)1、桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及適用范圍桁架結(jié)構(gòu)是由桿件組成的一種格構(gòu)式結(jié)構(gòu)體系，桁架結(jié)構(gòu)主要由上弦桿、下弦桿和腹桿三部分組成，腹桿有斜腹桿和豎腹桿之分。桁架結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力為軸向的拉力或壓力，一般上弦桿受壓、下弦桿受拉，內(nèi)力分布均勻，對(duì)支座沒(méi)有橫向推力，因此，該體系材料強(qiáng)度能充分利用，適用的建筑跨度也較大。傳統(tǒng)的桁架形式是木屋架，現(xiàn)代建筑多采用鋼桁架、輕型鋼桁架、鋼筋混凝土桁架以及鋼筋混凝土—鋼組合桁架等，廣泛應(yīng)用于大跨度建筑的屋蓋、樓蓋及圍護(hù)部分。當(dāng)跨度大于36M時(shí)，選用鋼桁架；當(dāng)跨度小于36m或濕度大于75%時(shí)，或當(dāng)建筑用于有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，選用鋼筋混凝土桁架。2021/5/9152021/5/9162、桁架結(jié)構(gòu)基本形式桁架由于是格構(gòu)式體系，所以組合靈活，受力合理。桁架可以組成矩形、三角形、梯形、拱形和無(wú)斜腹桿式多種結(jié)構(gòu)形式，因此形成單坡、雙坡、單跨、多跨多種建筑造型。2021/5/9172021/5/918廣州中山紀(jì)念堂屋蓋結(jié)構(gòu)昆明世博園主會(huì)場(chǎng)—立體桁架2021/5/919剛架結(jié)構(gòu)1、剛架結(jié)構(gòu)的點(diǎn)及適用范圍剛架結(jié)構(gòu)是指橫梁和柱以整體連接方式構(gòu)成的一種門式結(jié)構(gòu)。梁和柱是剛性節(jié)點(diǎn)。在豎向荷載作用下，柱對(duì)梁有約束作用，能減少梁的跨中彎矩；在水平荷載作用下，梁對(duì)柱有約束作用，能減少柱內(nèi)的彎矩；鉸接處彎矩為零，所以斷面最小，因此，柱斷面多呈上大下小形式，立柱為里直外斜或外直里斜。2021/5/920剛架結(jié)構(gòu)由于橫梁向上傾斜，使結(jié)構(gòu)下部空間增大，更便于空間利用。橫梁使屋頂形成折線形，使建筑外輪廓更加豐富。因此多用于較大空間的廠房、火車站候車站臺(tái)以及飛機(jī)庫(kù)等。2021/5/921湛江火車站站臺(tái)2021/5/9222、剛架結(jié)構(gòu)的形式根據(jù)剛架結(jié)構(gòu)使用的材料可以將剛架分為鋼剛架和鋼筋混凝土剛架。鋼剛架鋼剛架有實(shí)腹式和格構(gòu)式之分。實(shí)腹式剛架適用的建筑跨度一般不大，常做成兩鉸式結(jié)構(gòu)。這種剛架的結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常外露，外形美觀，富有力量感，制作和安裝也較方便。實(shí)腹式鋼剛架通常采用的材料是型鋼，焊接工作量少，并能節(jié)約材料。例如前面湛江火車站就屬于實(shí)腹式鋼剛架。2021/5/923格構(gòu)式鋼剛架如圖所示，適用的范圍較廣，并且具有剛度大、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)。2021/5/924鋼筋混凝土剛架鋼筋混凝土剛架一般適用于跨度不大于18m，檐高不超過(guò)10m的建筑，有吊車設(shè)置時(shí)，吊車起重量不大于100KN。鋼筋混凝土剛架截面形式通常有矩形和工字型。鋼筋混凝土剛架梁柱連接轉(zhuǎn)角處，彎矩較大，應(yīng)力集中，通常采用的處理方法有加腋的形式和圓弧過(guò)渡。為了節(jié)省材料，減輕自重，鋼筋混凝土剛架的桿件常做成空心或?qū)U件留洞。2021/5/925嘉興火車站站臺(tái)2021/5/9262021/5/927拱結(jié)構(gòu)1、拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及適用范圍拱是古代大跨度建筑及橋梁的主要結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)時(shí)主要使用的材料是磚石，現(xiàn)代拱結(jié)構(gòu)使用的材料主要是鋼筋混凝土拱和鋼拱。拱呈曲面形狀，在豎向荷載（自重、屋面板等）作用下，拱內(nèi)彎矩值降低到最小限度，主要內(nèi)力為軸向壓力。拱比同樣跨度的梁結(jié)構(gòu)斷面小，能跨越較大的空間。拱應(yīng)用的范圍較廣，商場(chǎng)、會(huì)展中心、體育館、大劇院、貨倉(cāng)等各類大型建筑及其局部造型，都有拱豐富多彩的身影。如圖所示：2021/5/928河南體育中心上海磁懸浮列車車站2021/5/9292、拱結(jié)構(gòu)的形式按照拱的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，可以將拱分為無(wú)鉸拱、兩鉸拱和三鉸拱。無(wú)鉸拱無(wú)鉸拱又稱落地拱，落地拱直接與地面固接，結(jié)構(gòu)整體性好，內(nèi)力分布均勻，無(wú)鉸拱對(duì)支座要求較高，支座的沉降會(huì)引起很大的內(nèi)力，易對(duì)拱造成破壞。2021/5/930兩鉸拱有些拱沒(méi)有直接落地，而是由墻或框架支撐，這樣的拱多為兩鉸拱。兩鉸拱與無(wú)鉸拱相比，建筑造型更加豐富，層高更高，內(nèi)部空間組織靈活。2021/5/931三鉸拱有些下部由框架或墻支撐的拱建筑，拱的上部需要靈活的開(kāi)敞和閉合，拱的上部多為焊接。這樣形式的拱稱為三鉸拱。三鉸拱在溫度變化、彈性壓縮、支座沉降等因素影響下不會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力，不過(guò)，其整體剛度差，抗震性能也較差。西安秦俑博物館2021/5/932薄壁空間結(jié)構(gòu)1、薄壁空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2021/5/9331、薄壁空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2021/5/934薄壁空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)薄壁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，剛度大，自重輕，厚度?。榭缍鹊膸装俜种唬?，是經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式。薄殼結(jié)構(gòu)多以現(xiàn)場(chǎng)施工澆筑的形式出現(xiàn)，施工較為復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面也較為繁瑣。適用范圍薄殼結(jié)構(gòu)的適用范圍很廣，可覆蓋各種平面形狀的建筑物屋蓋。2021/5/935曲面形式薄壁結(jié)構(gòu)中曲面的幾何形狀，按其形成的特點(diǎn)可以分為幾類：旋轉(zhuǎn)曲面、平移曲面、直紋曲面。旋轉(zhuǎn)曲面2021/5/936平移曲面直紋曲面2021/5/937北京天文館北京天文館建于1955年，總建筑面積約為7000平方米。天文館頂蓋是直徑25m的半球形圓頂結(jié)構(gòu)。2021/5/938金貝爾博物館金貝爾博物館位于美國(guó)德克薩斯州，建于1972年。建筑利用長(zhǎng)筒殼屋頂?shù)奶攸c(diǎn)，將若干個(gè)筒殼連續(xù)排列，塑造了簡(jiǎn)潔、規(guī)則、優(yōu)美的建筑外形。2021/5/939同濟(jì)大學(xué)大禮堂同濟(jì)大學(xué)大禮堂位于四平路校區(qū)，建成于1962年，建筑面積3600平方米。建筑端頭入口處的屋蓋及沿建筑長(zhǎng)度方向的上部窗戶均采用了平行折板的形式。2021/5/940格拉加尼亞修道院教堂格拉加尼亞修道院教堂位于印度新德里，建于1980年~1986年，該建筑是印度國(guó)花—蓮花的一種前所未有的表現(xiàn)形式。由鋼筋混凝土橢圓拋物面殼體來(lái)完成的一片片花瓣，含苞待放，使建筑充滿生機(jī)和活力。2021/5/941悉尼歌劇院由丹麥設(shè)計(jì)師伍重設(shè)計(jì)的悉尼歌劇院，建成于1973年，全部建筑長(zhǎng)達(dá)183M,寬118m，最高點(diǎn)距水面67m。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的拋物面殼，塑造出如貝、如帆的靈動(dòng)造型。2021/5/942網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系及其形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)通常分為交叉桁架體系和角錐體系兩大類。交叉桁架體系由兩向或三向相互交叉的平面桁架組成，根據(jù)桁架交叉的角度和數(shù)量不同，可以形成多種交叉桁架體系；角錐體系網(wǎng)架指由桿件做成的角錐體空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，根據(jù)椎體單元形式的不同，又可以形成多種角錐形式。目前，由于交叉桁架體系的制作和施工較為容易，所以應(yīng)用的范圍較為廣泛。角錐體系與交叉桁架體系相比，剛度大，在受力方面更具優(yōu)勢(shì)，因此，也具有潛在的競(jìng)爭(zhēng)能力。2021/5/943交叉桁架體系交叉桁架體系網(wǎng)架由一片片平面桁架相互交叉組合而成。每片桁架的上下弦桿及腹桿均在同一垂直平面內(nèi)。根據(jù)桁架交叉的角度不同以及交叉桁架的數(shù)量不同，又可分為四種形式：兩向正交正放、兩向正交斜放、兩向斜交斜放、三向交叉。（1）兩向正交正放兩向正交正放交叉桁架體系網(wǎng)架由兩個(gè)方向的平面桁架交叉而成，彼此交角為90度。兩個(gè)方向的桁架分別平行與建筑平面的邊線。這種網(wǎng)架適用于50m左右中等跨度的正方形建筑平面。2021/5/9442021/5/945（2）兩向正交斜放兩向正交斜放網(wǎng)架也是有兩個(gè)方向的平面桁架交叉而成，交角也是90度，但是，這種王家的特點(diǎn)是兩個(gè)方向的桁架與建筑平面邊線的交角均為45度。這種網(wǎng)架形式主要用于長(zhǎng)條形平面。2021/5/946（3）兩向斜交斜放

由于建筑物的使用功能或建筑立面要求，有時(shí)建筑干面中兩相鄰邊的柱距不等，因而相互交叉桁架的交角不能保持90度，成為其他某一角度，百且兩個(gè)方向的桁架與建筑平面邊線也形成了一角度，這種網(wǎng)架稱為兩向斜交斜放網(wǎng)架。2021/5/947（4）三向交叉

三向交叉網(wǎng)架一般是由三個(gè)方向的干面桁架相互交叉而成，其夾角互為60度，故上下弦桿在平面中組成三角形，三向交叉網(wǎng)架比兩向網(wǎng)架的空間剛度大，桿件內(nèi)力均勻，故適合在大跨度工程中采用，特別適用于三角形、梯形、正六邊形、多邊形及圓形平面的建筑中，其造型也比二向網(wǎng)架美觀，但三向交叉網(wǎng)架桿件種類多，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，在中小跨度中應(yīng)用是不經(jīng)濟(jì)的。2021/5/948網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承方式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承方式不同，形成的建筑造型也各不相同。網(wǎng)架常用的支承方式有：周邊支承、三邊支承、點(diǎn)支承、周邊支承和點(diǎn)支承結(jié)合等。周邊支承當(dāng)平面網(wǎng)架跨度不大時(shí)，網(wǎng)架一般支承在四周圈梁或邊梁上，并由墻或柱支承。這種支承方式的特點(diǎn)是網(wǎng)格劃分自由、受力均勻、門窗開(kāi)設(shè)位置不受限制。適用于中小跨度建筑。2021/5/949三邊支承當(dāng)矩形建筑物的一個(gè)邊軸線上因生產(chǎn)的需要必碩設(shè)計(jì)成開(kāi)敞的大門和通道，或者因建筑功能的要求某一邊不宜布置承重構(gòu)件時(shí)，四邊形網(wǎng)架只有三個(gè)邊上可設(shè)置支座節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)邊則為自由邊，這種支承方式的網(wǎng)架在飛機(jī)制造廠或造船廠等的裝配修理車間；飛機(jī)庫(kù)；景劇院觀從廳及有擴(kuò)建可能的建筑物中常被采用。2021/5/950深圳華夏藝術(shù)中心2021/5/951點(diǎn)支承

點(diǎn)支承網(wǎng)架的支座可布置在四個(gè)或多個(gè)支承柱上，前者為四點(diǎn)支承網(wǎng)架，后者為多點(diǎn)支承網(wǎng)架。支承點(diǎn)都對(duì)稱布置，井在周邊設(shè)置懸臂段，以平衡一部分跨中彎矩，減少跨中撓度；點(diǎn)支承網(wǎng)架適用于體育館／展覽廳等大跨度公共建筑中，以及收費(fèi)站／加油站小型建筑中也有應(yīng)用。2021/5/952周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合

周邊支承與點(diǎn)支承相結(jié)合的網(wǎng)架支承方式如圖所示，安放在周邊支承的基礎(chǔ)上，在建筑物內(nèi)部增設(shè)中間支承點(diǎn)，這樣便縮短了網(wǎng)架的跨度，可有效減小網(wǎng)架桿件的內(nèi)力和網(wǎng)架的撓度，井達(dá)到節(jié)約鋼村的目的。這種支承方式適用于大柱網(wǎng)工業(yè)廠房／倉(cāng)庫(kù)展覽廳等建筑。2021/5/953網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)既有網(wǎng)狀的殼體結(jié)構(gòu)，又有曲面狀的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。兼有薄殼結(jié)構(gòu)和平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)可采用的材料有木、鋼、鋁合金、塑料、玻璃鋼、鋼筋混凝土等，常用的材料主要有鋼和混凝土。鋼筋混凝土網(wǎng)殼常采用單層，以采用預(yù)制裝配整體式安裝形式為主，適用跨度主要在60m以下。鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用較為廣泛，鋼材常采用鋼管、工字鋼、角鋼等，具有重量輕、強(qiáng)度高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工便捷等突出優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形成的建筑造型豐富、生動(dòng)，可塑性強(qiáng)，適用于多種平面形式，能滿足大中小各類跨度的需要，廣泛應(yīng)用在體育館、展覽館、歌劇院等大中型公共建筑的屋蓋及墻體部分。2021/5/954網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)2、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按曲面形式可分為單曲面和雙曲面兩種。單曲面網(wǎng)殼常采用的是筒網(wǎng)殼，雙曲面網(wǎng)殼常采用的是球殼和扭網(wǎng)殼。另外，也可采用其他曲面形成的扁網(wǎng)殼及由各種曲面經(jīng)切割組合后的網(wǎng)殼形式。2021/5/9552021/5/9562021/5/9572021/5/958筒網(wǎng)殼河南體育中心2021/5/959球網(wǎng)殼鎮(zhèn)江巨蛋，曾是江蘇省的標(biāo)志性?shī)蕵?lè)建筑，現(xiàn)已拆除。2021/5/960國(guó)家大劇院2021/5/961扭曲殼結(jié)構(gòu)北京石景山體育館2021/5/962臺(tái)灣東海大學(xué)魯斯教堂2021/5/963薄膜結(jié)構(gòu)1、薄膜結(jié)構(gòu)概述薄膜結(jié)構(gòu)是一種古老的結(jié)構(gòu)型式、其造型在自然界中十分常見(jiàn)、如肥皂泡，蝙蝠翼，蜘蛛網(wǎng)等。在日常生活中也有許多應(yīng)用薄膜結(jié)構(gòu)的實(shí)例、如氣球，游泳救生圈，傘，帆，風(fēng)箏，帳篷等、受力性能是十分明確的。作為建筑物屋蓋結(jié)構(gòu)、帳篷是最為古老的空間張力結(jié)構(gòu)、最早的帳篷是用獸皮或由羊毛織成、后來(lái)則是用棉或其他天然織物制作而成、薄殼結(jié)構(gòu)建筑與薄膜結(jié)構(gòu)與我們傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)體系是完全不同的。薄膜結(jié)構(gòu)是建筑與結(jié)構(gòu)中一種結(jié)構(gòu)體系、薄膜既承受膜面的內(nèi)力、作為結(jié)構(gòu)的一部分，又可防雨，擋風(fēng)、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(guò)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)造的布局而自然產(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2021/5/9642、薄膜結(jié)構(gòu)的類型充氣膜結(jié)構(gòu)充氣式膜結(jié)構(gòu)又稱空氣薄膜結(jié)構(gòu)，依靠送風(fēng)系統(tǒng)向室內(nèi)充氣以頂升膜面構(gòu)成屋蓋空間。根據(jù)鼓風(fēng)形式不同又可細(xì)分為氣承式、氣壓式和混合式。氣壓式氣壓式薄膜結(jié)構(gòu)是指在若干充氣肋和充氣被的空間內(nèi)保持空氣氣壓，以保證其支撐能力的結(jié)構(gòu)。工作原理與輪胎相似。該種薄膜結(jié)構(gòu)既可以直接落地，獨(dú)立構(gòu)成建筑空間；也可以擱置在承重墻或框架柱等構(gòu)件上，構(gòu)成更為豐富的建筑造型。2021/5/9652021/5/966氣承式氣承式薄膜結(jié)構(gòu)的原理是通過(guò)不斷的向薄膜殼體內(nèi)鼓風(fēng)，在較高的室內(nèi)空氣氣壓作用下使其自行承起，以承受自重和外荷載。工作原理和熱氣球相似。為了融雪和室內(nèi)保溫，有時(shí)向氣囊內(nèi)直接輸送暖空氣。這種薄膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工快、跨度大、價(jià)格低廉?；旌鲜交旌鲜奖∧そY(jié)構(gòu)，改進(jìn)了氣承式薄膜結(jié)構(gòu)和氣壓式薄膜結(jié)構(gòu)的不足?；旌鲜奖∧そY(jié)構(gòu)目前常見(jiàn)的有兩種形式：第一種將氣壓式和氣承式結(jié)構(gòu)混合，相互彌補(bǔ)其局限性。第二種是將充氣結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在建筑造型上更加豐富多彩。2021/5/967懸掛薄膜結(jié)構(gòu)懸掛薄膜結(jié)構(gòu)又稱為帳篷式或張拉式薄膜結(jié)構(gòu)，它的原理和帳篷相似。采用桅桿、拱、拉索等支承結(jié)構(gòu)將薄膜張掛起來(lái)，利用柔性索向膜面施加張力將膜繃緊，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。2021/5/9682021/5/969骨架支撐薄膜結(jié)構(gòu)骨架支撐結(jié)構(gòu)是利用拱、剛架、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)等剛性骨架來(lái)支承薄膜的結(jié)構(gòu)形式。這種薄膜結(jié)構(gòu)的膜材并不作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件。骨架式膜結(jié)構(gòu)的骨架體系自平衡，膜體僅為覆蓋層。2021/5/9702021/5/971鳥(niǎo)巢結(jié)構(gòu)采用輻射狀門式鋼桁架組合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)表面覆蓋雙層膜，外層用來(lái)?yè)跤瓴⒂凶詽嵐δ?，?nèi)層是有利于吸音的PTFE膜。2021/5/972韓國(guó)釜山體育場(chǎng)2021/5/973其他大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式其他大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式包括混合空間結(jié)構(gòu)、斜拉混合結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)等?；旌峡臻g結(jié)構(gòu)混合空間結(jié)構(gòu)是指將剛架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、拱式結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等不同形式的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)合理組合，形成的空間結(jié)構(gòu)形式?；旌峡臻g結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了各種結(jié)構(gòu)以及各種材料的特長(zhǎng)，彌補(bǔ)了單一大跨結(jié)構(gòu)受力或材料上面的不足。混合空間結(jié)構(gòu)形成的建筑造型更加豐富多彩，適用的建筑功能也更為廣泛。2021/5/974北京朝陽(yáng)體育館——懸索、拱、交叉索網(wǎng)混合空間結(jié)構(gòu)2021/5/975斜拉混合結(jié)構(gòu)利用斜拉索可以組成各種斜拉混合結(jié)構(gòu)。斜拉索最早應(yīng)用于斜拉橋的設(shè)計(jì)中，借助斜拉索將橋體結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到橋塔上，然后，再有橋塔將荷載傳遞給基礎(chǔ)。法國(guó)諾曼底大橋2021/5/976蘇通長(zhǎng)江大橋2021/5/977蘇通長(zhǎng)江大橋美國(guó)密爾沃基美術(shù)館2021/5/978懸挑結(jié)構(gòu)指的是將梁、板、桁架等構(gòu)件從制作處向外作遠(yuǎn)距離延伸，構(gòu)成無(wú)視線阻礙的空間結(jié)構(gòu)形式。在懸挑結(jié)構(gòu)中，可以借助斜拉索增加懸臂構(gòu)件的約束，提高結(jié)構(gòu)的安全度。懸挑結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是建筑懸挑部分下部不出現(xiàn)承重的墻或梁柱，視野開(kāi)闊、空間開(kāi)放，往往形成建筑的灰空間，常用作建筑的挑檐、陽(yáng)臺(tái)、體育場(chǎng)的看臺(tái)頂棚、屋蓋的遮陽(yáng)棚等。深圳寶安機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓2021/5/979上海市規(guī)劃展覽館2021/5/980上海市規(guī)劃展覽館國(guó)家館2021/5/981多高層建筑結(jié)構(gòu)體系砌體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)純剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)框支剪力墻結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)超高層結(jié)構(gòu)的其他形式2021/5/982砌體結(jié)構(gòu)的概念砌體結(jié)構(gòu)一般是指采用鋼筋混凝土樓（屋）蓋和磚或其他塊體（如混凝土砌塊）砌筑的承重墻組成的結(jié)構(gòu)體系，也稱墻承重結(jié)構(gòu)體系。砌體結(jié)構(gòu)2021/5/983砌體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)砌體結(jié)構(gòu)的墻體具有承重和圍護(hù)的雙重作用，所用材料便于就地取材，施工較簡(jiǎn)單，施工進(jìn)度快，技術(shù)要求低，施工設(shè)備簡(jiǎn)單。由于砌體抗拉抗剪強(qiáng)度低，因此砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能差，一般不超過(guò)七層，故一般適用于多層住宅、辦公樓、學(xué)校、小型庭院等。砌體結(jié)構(gòu)一般不適用于高層建筑及需要大空間的建筑。由于墻體承重，在其上開(kāi)設(shè)門窗受到限制，建筑立面效果顯得厚實(shí)。2021/5/984砌體結(jié)構(gòu)承重方案

①橫墻承重方案樓層的荷載通過(guò)板、梁傳至橫墻，橫墻作為主要的承重豎向構(gòu)件，縱墻僅起維護(hù)、分隔、自承重及形成整體的作用。橫墻承重方案具有橫墻布置較密、橫向剛度大、整體性好的特點(diǎn)，但房間布置的靈活性差。橫墻承重適用于橫墻較多的建筑，如住宅、宿舍等。

橫墻承重方案2021/5/985②縱墻承重方案

樓層的荷載通過(guò)板、梁傳至縱墻，橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房屋剛度和整體性的要求，其間距較大?？v墻承重方案具有平面布置靈活、房間空間可以較大的特點(diǎn)，但縱墻受力集中，房屋剛度較差。縱墻承重適用于教室、商店、閱覽室等。③縱橫墻承重方案

根據(jù)房間功能要求的空間尺寸，可采取縱橫墻同時(shí)承重的方案。縱橫墻承重方案具有平面布置靈活、房屋雙向剛度較好的特點(diǎn)?？v橫墻承重適用于房間尺寸及布局變化較多的建筑，如面積較大的住宅、醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)樓等。2021/5/986縱墻承重方案2021/5/987縱橫墻承重方案2021/5/988④內(nèi)框架承重方案

外圍用外墻承重，內(nèi)部用梁、柱承重的結(jié)構(gòu)為內(nèi)框架承重方案。其特點(diǎn)是以柱代替內(nèi)承重墻，優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部空間大，梁的跨度較縱墻承重體系??；缺點(diǎn)是外部磚墻和內(nèi)部鋼筋混凝土柱差別較大，房屋不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力較大，整體剛度較差。一般適用于多層工業(yè)、商業(yè)和文教用房等建筑，或僅用于建筑的底層（門面），或底層框架結(jié)構(gòu)、上部磚混結(jié)構(gòu)縱橫墻承重方案2021/5/989與結(jié)構(gòu)選型有關(guān)的構(gòu)造要求橫墻間距小些，可使結(jié)構(gòu)整體性和空間剛度較好，還可防止地基不均勻沉降引起的墻體開(kāi)裂縱墻宜貫通，可利于防止墻體開(kāi)裂，且易于設(shè)置圈梁梁跨度較大時(shí)，其支承處應(yīng)加設(shè)壁柱適當(dāng)設(shè)置伸縮縫和沉降縫，可預(yù)防和減少墻體開(kāi)裂房屋平、立面布置規(guī)則，房屋質(zhì)量分布和剛度變化均勻，限制房屋的高度、層高和高寬比，設(shè)置防震縫，選用配筋砌體，設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱，可提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能2021/5/990框架結(jié)構(gòu)定義

由梁、板、柱構(gòu)件通過(guò)剛節(jié)點(diǎn)連接而成的結(jié)構(gòu)稱為框架當(dāng)整個(gè)結(jié)構(gòu)單元所有的豎向和水平作用完全由框架承擔(dān)時(shí)，該結(jié)構(gòu)體系成為框架結(jié)構(gòu)體系。有鋼筋混凝土框架、鋼框架和混合結(jié)構(gòu)框架三類。2021/5/9912021/5/992框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：①建筑平面布置靈活，分隔方便；②整體性、抗震性能好，設(shè)計(jì)合理時(shí)結(jié)構(gòu)具有較好的塑性變形能力；③外墻采用輕質(zhì)填充材料時(shí)，結(jié)構(gòu)自重小。缺點(diǎn)是：側(cè)向剛度小，抵抗側(cè)向變形能力差。正是這一點(diǎn)，限制了框架結(jié)構(gòu)的建造高度。2021/5/993按構(gòu)件組成劃分

有梁板式結(jié)構(gòu)（由梁、板、柱三種基本構(gòu)件組成的骨架結(jié)構(gòu)）和無(wú)梁式結(jié)構(gòu)（由板和柱子組成的骨架結(jié)構(gòu)）兩種類型。

按框架的施工方法劃分

①現(xiàn)澆整體式框架框架全部構(gòu)件均在現(xiàn)場(chǎng)澆注成整體，具有整體性和抗震性能好、構(gòu)件尺寸不受標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件限制的特點(diǎn)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的類型2021/5/994②裝配式框架框架全部構(gòu)件采用預(yù)制裝配，具有可加快施工進(jìn)度、提供建筑工業(yè)化程度的特點(diǎn)，但節(jié)點(diǎn)構(gòu)造剛性差，抗震性差。③半現(xiàn)澆框架梁、柱現(xiàn)澆，樓板預(yù)制或現(xiàn)澆，預(yù)制梁板，具有梁柱整體性好、可節(jié)約模板的特點(diǎn)。④裝配整體或框架預(yù)制梁、柱，裝配時(shí)通過(guò)局部現(xiàn)澆混凝土使構(gòu)件連接成整體，結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性介于現(xiàn)澆和裝配式構(gòu)件之間，保證了節(jié)點(diǎn)的剛度，比全現(xiàn)澆節(jié)省模板，加快了施工進(jìn)度，但增加了后澆混凝土的工序。2021/5/995北京民族飯店，建于1959年，高12層，是新中國(guó)第一座全裝配式框架結(jié)構(gòu)2021/5/996框架結(jié)構(gòu)的平面布置方式①民用建筑的柱網(wǎng)及層高

民用建筑的類型多，功能要求各不相同，因此柱網(wǎng)和層高的變化也大，但對(duì)于一般民用建筑可以做到定型化。柱網(wǎng)一般以300mm為模數(shù)，如住宅、旅館的框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)尺寸，柱距可采用6.3m、6.6m和6.9m，跨度可采用4.8m、5.1m、6.0m、6.6m和6.9m，層高為3.0m、3.3m、3.6m、3.9m和4.2m。②工業(yè)建筑的柱網(wǎng)及層高

工業(yè)建筑的柱網(wǎng)布置可分為內(nèi)廊式和跨度組合式兩種，如圖6.6所示。內(nèi)廊式柱網(wǎng)的常用尺寸：柱距為6.0m，跨度一般采用6.0m、6.6m和6.9m，走廊寬一般為2.4m、2.7m和3.0m。跨度組合式柱網(wǎng)的常用尺寸：柱網(wǎng)采用6.0m，跨度采用6.0m、7.5m、9.0m和12m。層高一般為3.6m、3.9m、4.5m、4.8m和5.4m。2021/5/997框架柱網(wǎng)布置簡(jiǎn)單、規(guī)則、整齊，對(duì)結(jié)構(gòu)是非常有利的，經(jīng)濟(jì)效果也好。但有些建筑平面采用周邊復(fù)雜的形式來(lái)表示建筑藝術(shù)的效果，這就出現(xiàn)了在復(fù)雜的建筑平面形式上力求簡(jiǎn)單的柱網(wǎng)布置的協(xié)調(diào)問(wèn)題。①橫向框架承重布置

這種布置以橫向框架作為主要承重框架，橫向的梁為框架主梁，縱向的梁為連系梁，由于主梁沿橫向布置，橫向框架有利于提高建筑物的橫向抗側(cè)剛度。不足之處是，當(dāng)建筑物內(nèi)部空間劃分需跨越多個(gè)主梁時(shí)，內(nèi)部空間頂部不夠美觀。2021/5/998②縱向框架承重布置

這種布置以縱向框架作為主要承重框架，縱向的梁為框架主梁，橫向的梁為連系梁，有利于樓層凈高的有效利用，同時(shí)房間的劃分比較靈活，但橫向剛度差，不適用于地震區(qū)。2021/5/999③縱橫向框架承重

當(dāng)房屋平面為正方形（或接近正方形）或房屋有抗震設(shè)防要求時(shí)，兩個(gè)方向的受力相差較小，此時(shí)兩個(gè)方向的框架都應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，故應(yīng)采用縱橫兩個(gè)方向的框架作為主要承重框架，這種布置適用于地震區(qū)。也稱空間框架體系。2021/5/9100框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)平面布置舉例2021/5/9101框架結(jié)構(gòu)平面布置2021/5/9102適用范圍

高抗震烈度地區(qū)不宜使用按《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議》

設(shè)防烈度現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)裝配結(jié)構(gòu)

9度25米不用

8度45米25米

7度55米35米

6度60米50米非震區(qū)60米50米鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)≤20層鋼結(jié)構(gòu)≤30層多用于住宅樓，辦公樓，教學(xué)樓，綜合樓。2021/5/9103

剪力墻是一種抵抗豎向荷載引起的軸向作用和風(fēng)、地震等水平荷載引起的剪切、彎曲作用的結(jié)構(gòu)單元。剪力墻的作用

①剪力墻是建筑物的承重墻，同時(shí)也是圍護(hù)墻和分隔墻，因此，剪力墻的布置必須滿足建筑平面布置和結(jié)構(gòu)布置的要求。②剪力墻有較強(qiáng)的承載能力，同時(shí)也具有很好的整體性和空間作用，因此，剪力墻作為抗側(cè)力構(gòu)件用于高層建筑。③受剪力墻間距的限制，建筑物的平面開(kāi)間布置不靈活，所以用于旅館、公寓住宅等建筑較為適宜。④剪力墻結(jié)構(gòu)的樓蓋結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土平板，可不設(shè)梁，這樣可節(jié)約層高。

純剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻的概念和作用2021/5/91042021/5/9105純剪力墻結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)：側(cè)向剛度大缺點(diǎn)：布置受限制廣州白云賓館33層，112.45米，剪力墻結(jié)構(gòu)，1976年建成，國(guó)內(nèi)首棟百米高層。3600400080008000660003000360003000660008000800040003600700007850785023002021/5/9106北京國(guó)際飯店1987年建成，27層，底層層高5m，標(biāo)準(zhǔn)值層層高2.9m，總高度104m，剪力墻厚度為200~600mm。2021/5/9107純剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍

由于純剪力墻結(jié)構(gòu)全部由縱橫墻體組成，其剛度比框架－剪力墻結(jié)構(gòu)更好，對(duì)于40層以下的高層住宅、高層旅館、公寓十分通用。純剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑物高寬比不宜大于6，其高度要考慮抗震要求，地震區(qū)7度設(shè)防時(shí)為139m左右，8度設(shè)防時(shí)為120m左右，9度設(shè)防時(shí)為70m左右。

2021/5/9108框架剪力墻結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間布置靈活，而整體性不足；剪力墻結(jié)構(gòu)整體性較強(qiáng)，而內(nèi)部空間布置不夠靈活。能否將兩者的有點(diǎn)加以綜合運(yùn)用呢？在框架結(jié)構(gòu)中適當(dāng)布置能抵抗水平作用的剪力墻，并使框架柱、樓板有可靠的連接而形成的結(jié)構(gòu)成為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。。在框剪體系中，豎向荷載由框架柱和剪力墻承擔(dān)；水平作用由剪力墻承擔(dān)。它綜合了框架、剪力墻的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部布置靈活，承受水平作用的能力也較強(qiáng)，廣泛用于高層辦公樓、賓館、商場(chǎng)、商住樓等。2021/5/9109

框架－剪力墻結(jié)構(gòu)2021/5/9110

框架剪力墻結(jié)構(gòu)2021/5/9111

框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置典型平面2021/5/9112北京飯店新樓2021/5/9113結(jié)構(gòu)類型設(shè)防烈度6度7度8度9度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：框架—剪力結(jié)構(gòu)：框架—剪力墻220220200140框剪結(jié)構(gòu)體系最高限高（m）適用范圍2021/5/9114在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻的布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①剪力墻以對(duì)稱布置為好，可減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。這一點(diǎn)在地震區(qū)尤為重要；②剪力墻應(yīng)上下貫通，使結(jié)構(gòu)剛度連續(xù)而且變化均勻；③剪力墻宜布置成筒體，建筑層數(shù)較少時(shí)，也應(yīng)將剪力墻布置成T型、L型、I型等。便于剪力墻更好地發(fā)揮作用；④剪力墻應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)的外圍，可以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭作用。但是考慮溫度應(yīng)力的影響和樓板平面內(nèi)的變形，剪力墻的間距不應(yīng)過(guò)大。結(jié)構(gòu)布置2021/5/9115上海華亭賓館地上29層，底下一層，總高90M?？偨ㄖ娣e達(dá)到8萬(wàn)平方米。2021/5/9116框支剪力墻結(jié)構(gòu)隨著建筑領(lǐng)域的發(fā)展壯大，綜合性高層建筑日益增多。許多綜合性高層建筑的上部為塔樓，作為客房、住宅，下部為裙房，設(shè)置商場(chǎng)、銀行、飯店等。若采用框架結(jié)構(gòu)，則高度受限；若采用純剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)，則無(wú)法保證下部空間的靈活性。根據(jù)這種需要，產(chǎn)生了框支剪力墻結(jié)構(gòu)