建筑结构选型实例与设计报告格式.doc

建筑结构选型实例分析及设计报告班级：建筑学113班 学号：2011012359 姓名： 蔡雷目 录第一部分：结构实例分析一、引言3二、框架结构4三、剪力墙结构、框剪结构6四、超高层建筑7五、桁架结构9六、拱结构11七、网架结构/大跨度屋盖 13八、悬索结构15九、膜结构16第二部分：展览馆结构选型设计一、xxxx3二、xxxx4第一部分：结构实例分析一. 引言 一件值得称道建筑作品，匠心独运设计，新颖别致外观，经济合理结构，往往给人留下深刻印象，通常用“秀外慧中”来形容才貌双全人，其实一个优秀建筑又何尝不是“秀外”及“慧中”结合体呢。“秀外”指优美外形与怡人空间环境，“慧中”指完美结构体系，在这个“百花齐放，百家争鸣”建筑行业里，只有不断创新求进才不会被淘汰，而建筑每一次外部造型突破，内部空间变革，往往都需要在结构体系上下大功夫，花大智慧，因为能及新颖独特建筑外型匹配一定是不同凡响结构设计。二. 框架结构1. 概述 框架结构一般由竖直柱与水平横梁所组成，梁柱交结处一般为刚性连接。框架结构一般都是受到竖直荷载与水平荷载共同作用。其主要特点是：布局灵活，不靠墙承重，使用方便，可以获得相对较大使用空间；但抗侧刚度小，侧移大，抗震与抗风能力较差，对于支座不均匀沉降比较敏感。 框架结构按框架构件组成可以划分为梁板式结构与无梁式结构；按框架施工方法可以划分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架与装配整体式框架；按承重结构可以划分为纯框架与内框架。框架结构适用于民用住宅、办公楼、旅馆、饭店、医院、大型商业建筑等，亦可用于工业车间等建筑。2. 实例分析广州合景金融大厦（1） 、工程概括广州合景金融大厦位于广州市天河区珠江新城J1-6地块，主楼地上41层，屋顶标高为178m（未计向上延伸至198m外墙构架）；地下室5层，埋深22.16m。总建筑面积为108000m2，其中地下28660m2。五层以下为商业用途，五层以上均为办公用途。地下五层为停车库及设备用房，其中地下四五层兼作五级人防地下室。（2）、结构型式及特点广州合景金融大厦采用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系。结构方案控制原则：刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构稳定性与安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定抗侧刚度，可继续工作。通过设置部分偏心支撑，在支撑及柱之间或支撑及支撑之间形成耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。高出屋面幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振与在地震作用下耗能作用。广州合景金融大厦框架柱采用圆钢管混凝土：柱、支撑体系采用跨层、形矩形钢管支撑，层内人字形及V字形热轧或焊接正放H型钢支撑，框架梁采用烘轧或焊接H型钢及闭口型或缩口型压型钢板组合楼板组合形式。利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架土要承担竖向荷栽。钢柱及钢梁节点，钢支撑及钢骨连接点均采用刚性连接，主次梁节点为铰接。三、剪力墙结构、框-剪结构 剪力墙结构，是利用建筑物外墙与永久性内隔墙位置布置混凝土承重墙结构。其主要特点是：抗侧刚度大，侧移小，抗震性能好；室内墙面平整，结构自重大，平面布置不灵活，不容易形成大空间。 剪力墙结构常用于高层住宅与旅游建筑中。2. 实例分析广州白天鹅宾馆（1） 、工程概述白天鹅斌光坐落在广州闹市中世外桃源-榕荫如盖，历史悠久沙面岛南边，濒临三江汇聚白鹅潭。宾馆独特庭院式设计及四周幽雅环境融为一体，一条专用引桥把宾馆及市中心联系起来，实为商人下榻最佳之处。（2） 、结构分析剪力墙构造：剪力墙是主要承重构件，在水平荷载及垂直荷载作用下，未出现拉应力。剪力墙为变截面，墙厚沿高度由下往上递减，8层为一段，分四个断面。3、框-剪结构概述框-剪力墙结构体系是由框架与剪力墙共同作为承重结构受力体系。是两种体系结合，吸取了各自长处，既有布置灵活、使用方便特点，又具有良好抗侧力性能。框-剪结构中剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。4、 实例分析深圳发展中心大厦（1） 工程概述深圳发展中心大厦建于1990年，总层数43层，建筑面积75889m2，是一幢集酒店、办公、商业与娱乐等多功能为一体超高层大厦。外型独特，表达出特区所具有活力。（2） 结构分析深圳发展中心大厦，采用了框架-剪力墙体系。剪力墙负担大部分水平荷载，框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽其能。四、 超高层建筑1、 概述筒结构是由框-剪结构及全剪结构演变发展而来。剪力墙集中到房屋内部或外部形成封闭筒体，筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂封闭箱。筒结构包括筒中筒结构、框架-核心筒结构、框筒-框架结构、多重筒结构、成束筒结构及多筒体结构。一般适用于高层与超高层建筑。2、实例分析希尔斯大厦（1） 、工程概述西尔斯大厦(Sears Tower) 是位于美国伊利诺伊州芝加哥一幢摩天大楼，用作办公楼，SOM建筑设计事务所为当时世界上最大零售商西尔斯百货公司设计。楼高442.3米，共地上108层，地下3层，总建筑面积×68.7米，由9个22.9米见方正方形组成。（2） 结构形式及特点西尔斯大厦高达443米，其平面由九个22.9米见方组成竖筒，底层平面就是一个68.7米见方大筒了。大厦外形是逐渐上收，九个竖筒分别截止在不同高度上，1到50层由九个竖筒组成正方形平面，51到66层截去3对角两个坚筒，67到90层截去了另一组对角两个竖筒组成一个十字形平面，91层到110层截去三个边形竖筒，只剩两个竖筒直达顶点。 整幢大厦被当作一个悬挑束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起振动也明显减轻。顶部设计风压为305千克力米2，设计允许位移（振动时允许产生振幅）为建筑总高度1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为460毫米。 五、 桁架结构1、 概述桁架结构是由直杆在端部相互连接而成以抗弯为主格构式结构。桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强，对支座没有横向推力；但结构高度大，平面桁架侧向刚度小，为了保证桁架平面外稳定性，通常需要设置支撑系统。 桁架结构按外形不同可分为三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线形屋架、平行弦屋架；按腹杆布置不同可分为三角形腹杆系、带竖杆三角形腹杆系、半斜腹杆系、组合腹系；按其几何组成方式可分为简单桁架、联合桁架与复杂桁架按是否存在水平推力可分为无推力梁式桁架与有推力拱式桁架；按材料不同可分为木屋架、钢-木组合屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架与钢-混凝土组合屋架。桁架结构在民用建筑、工业建筑、公共建筑、娱乐设施、施工设备、公路桥梁等领域应用广泛。2、 实例分析上海大剧院（1） 、工程概述上海大剧院是以观演为重要内容公共建筑，包括演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。运用高科技手段及新材料营造自身形象，表达了四个世纪以来剧院建设成就，并将载入中国传统文明及建筑文明史册。（2） 、结构分析大剧院屋盖既是覆盖整个大剧院下部结构屋顶，又是一承重结构，别具一格发挥着双重功能。为了达到建筑及结构完美统一，结合本工程建筑特点，采用了巨型框架这一新型结构体系，它具有侧向刚度较大，给建筑提供大开间与大高度室内空间，能满足建筑多功能要求。六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱，承担着上部结构全部竖向荷载、风载以及地震荷载，两纵向主桁架及十二横向月牙桁架形成主框架梁，承担着全部钢屋盖竖向荷载，并将这传至电梯筒体，钢屋盖内部三层楼面结构形成巨型结构次框架部分。六、 拱结构1、概述拱结构是以受轴向压力为主结构，是使构件摆脱弯曲变形一种突破性发展。拱结构一个显著特点是产生水平力，而且及跨度有关系，跨度越大，其水平力越大。按支撑方式分类，拱可分为三铰拱、二铰拱与无铰拱。拱在建筑中应用广泛，如桥、屋顶、窗洞、门洞、水坝、体育馆等大量采用拱结构。2、 实例分析清华大学综合体育中心（1） 、工程概述清华大学综合体育中心是一座集体育比赛、办公、会议、教学练习、电视转播等于一体综合性多功能建筑。本工程地上三层（二层以上建筑平面为椭圆形），檐高15m，屋顶拱高29m。首层建筑面积8584 m2 ，总建筑面积12547.85m2。中心部分为比赛场地，周围设贵宾室、新闻用房、裁判室与运动员休息室等；（2） 、结构分析本体育中心大跨度变截面圆弧形落地无铰拱用于支撑两拱间采光屋顶、球面形屋顶结构与屋面以及各种吊重。拱采用现浇钢筋混凝土结构, 截面为箱形截面。拱脚地基基础采用全套管跟进成桩工艺钻孔灌注桩桩基, 承担拱脚传来水平推力、竖向力与弯矩等。两拱之间布置拱间联系桁架与上、下翼缘平面剪刀支撑, 确保拱侧向稳定。拱及体育中心其它结构即框架结构为相对独立承重体系。进行结构分析时, 考虑到拱及框架结构联系比较弱, 所以按拱与两拱间支撑体系及框架结构分别单独进行计算。七、 网架结构、大跨度屋顶1、 概述网架结构是一种新型结构形式，它是由许多杆件按照一定规律组成网状结构。网架都是双层结构，可分为交叉桁架体系与角锥体系两类。网架结构平面布置灵活，空间造型美观，便于建筑造型处理与装饰、装修，能适应不同跨度、不同平面形状、不同支撑条件、不同功能需要建筑物。特别是在大、中跨度层盖结构中，网架结构更显示出其优越性，被大量应用于大型体育建筑、公共建筑、工业建筑中。2. 案例分析首都体育馆（1） 、工程概述面积约为54,600平方米，毗邻奥林匹克饭店。这座体育馆占地七公顷，总建筑面积四万平方米，东西长一百二十二米，南北宽一百零七米。馆内有一万八千个观众席，是北京市最大现代化体育馆。 这座体育馆设有比赛大厅一个，练习馆三个，观众休息厅六个。比赛大厅比赛场长八十八米，宽四十米。可进行乒乓球、羽毛球、排球、篮球、体操等多样比赛，比赛场内地板可以移动撤走，放水结冰后，可进行滑冰、冰球、花式溜冰等冰上体育比赛。（2） 结构分析平板网架最引人瞩目空间结构仍是六七十年代就已崭露头角并得到持续发展与广泛应用平板网架，从1964年至1997年国内已有大约8000幢大大小小建筑采用这类结构，广泛用于大型体育馆建筑、展览中心、影剧院、商场、航站楼、候车厅、工厂、仓库、电视塔，甚至食堂、门廊等，总覆盖面积约900万m2，年增长约80万m2。网架在工业厂房中应用在70年代末就开始研究，80年代初在唐山(丰润)机车车辆厂总装车间(约5万m2)与唐山齿轮联合厂房(165万m2)等开始采用，但大量应用还是在80年代后期与90年代规模之大为国际上少见。网架结构，改变了常规屋盖体系，柱网加大 ，有利于工艺灵活布置，一个车间面积往往达几万m2.八、 悬索结构1、 概述悬索结构由受拉索、边缘构件与下部支撑构建所组成。它以一系列受拉索作为主要承重构件。其主要特点是，索只能拉，使钢材强度得到充分利用；施工方便，适用性强，建筑造型优美，适用于大跨度结构，通过构建合理布置，能实现荷载合理传递，抗风能力是设计时关键环节。根据组成方法与受力特点，可分为单层悬索体系、预应力双层悬索体系、预应力鞍形索网等。悬索结构主要用于飞机库、体育馆、展览馆、杂技场等大跨度公共建筑与某些大跨度工业厂房中。2. 工程概述矮寨特大悬索大桥（1） 、工程概述桥型方案 矮寨大桥效果图为钢桁加劲梁单跨悬索桥，全1073.65m，悬索桥主跨为1176m。该桥跨越矮寨大峡谷，主跨居世界第14、亚洲第8。工程计划投入7.2亿元，占吉茶高速公路计划总投资15。目前正在建设之中。（2） 结构分析矮寨大桥索塔主跨1176m，加劲梁长1000.5m。吉首岸无索区长95m，主梁通过部分路基及隧道相连； 茶洞岸无索区长109.5m，主梁直接及隧道连接。 结合两岸地形及地质条件，采用塔梁分离式悬索桥结构体系减小了主梁长度，最大限度减少了对山体开挖，节省了投资；实现了桥梁结构及自然景观完美融合。由于选用了塔梁分离式悬索桥结构，钢桁梁长度小于主塔中心距，主缆存在无吊索区，会出现吊索卸载应力为零情况，且钢桁梁转角位移大，钢桁梁上、下弦应力超标，需对钢桁梁作特殊设计。设计采用是增加竖向锚固拉索方案，设竖向锚固拉索，通过预应力岩锚将其锚固于岩石上。九、 膜结构1、 概述膜结构也叫织物结构，是20世纪种业发展起来一种全新建筑结构形式，用多种高强薄膜材料及辅助结构通过一定方式使其内部产生一定预张应力，并形成应力控制下某种空间形态，作为覆盖结构或建筑物主体，而且有足够刚度以抵御外部荷载作用一种空间结构形式。其特点如下：自重轻，造型优美，富有时代气息，减少能源消耗，施工速度快，经济效益明显，使用安全可靠，容易做成可拆卸结构，易于运输，使用范围广，受气候影响小。膜结构可分为充气式膜结构、张拉式膜结构与骨架式膜结构。目前，国内外已修建了各种膜结构建筑。如，大型体育设施、娱乐中心、展览馆、音乐厅、候车厅与大型集会场所、超级市场及酒店中厅、飞机库、停车场、仓库、建筑小品等。2、 案例分析世博轴 阳光谷（1） 、工程概述在世博会倒计时300天之际，上海世博园区里“大动脉”世博轴已初现风采。在这条长约1000米、宽约100米大道上，错落有致地分布着6个极具视觉冲击力倒锥形钢结构，它们有一个温暖名字，叫“阳光谷”顾名思义就是让自然光洒落“谷底”。 阳光谷用索膜结构是世界罕见，巨大白色膜布有7万多平方米，最大一块有1700平方米；缆索重达700吨，最粗一根直径155毫米；玻璃幕墙用了3万多片超白片玻璃，总面积达3.15万平方米；钢结构总重量超过4500吨，焊缝就长达34公里。它绝对是中国第一、世界罕见索膜结构建筑。（2） 、结构分析阳光谷基本构建采用了方形钢管而不是圆管，几根方管交汇于同一点，被称为“节点”，阳光谷外表网状形态就是由大小不一“节点”连接而成，而每个阳光谷大概有3000个“节点”，这些“节点”可以算出来却无法在图纸上画出来。 而顶上膜结构采用了国际上强度最高膜材，其设计张拉力每米达5吨，由于世博轴平台上没有柱子，膜材要靠31根外桅杆、19根内桅杆以及817根钢索来拉住，而且要拉力均匀。同时，由于阳光谷大小、形状不尽相同，拉索节点位置也不一样，带来了拉索方位与角度变化，需要在施工中一一解决。第二部分：展览馆结构选型设计一、 结构选择在高教园区展览馆设计中，我选择了两向正交正放网架。这种网架有两个方向平面桁架交叉而成，其夹角为90°，故称为正交。两个方向桁架分别平行于建筑平面边线，故称为正放。因为网架结构平面布置灵活，空间造型美观，便于建筑造型处理与装饰装修，所以我选择这种结构来出处理我展览馆主展厅。二、展览馆一层平面图： 主展厅第 16 页