建筑结构选型案例课程作业.docx
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1、建筑 结构 报告课程建筑1002班号|建筑结构是指在建筑物(包括 构筑物)中,由建筑材料做成 用来承受各种荷载或者作用, 以起骨架作用的空间受力体 系。建筑结构因所用的建筑材料不 同,可分为混凝土结构、砌体 结构、钢结构、轻型钢结构、 木结构和组合结构等。案例一、南京工业大学江浦校区体育场看台雨棚案例二、紫峰大厦 | GREENLAND SQUARE ZIFENG TOWER案例三、南京南站| NANJING SOUTH RAILWAY STATION案例四、国家大居!J院| NATIONAL CENTRE FOR THE PERFORMING ARTS课程名称建筑结构选型学生姓名班级学号建筑
2、1002班 邮箱地址H指导教师 杨小山案例五、中央电视台新大楼案例简介案例名称:南京南站(Nanjing South Railway Station )兴建时间:2008年01月10日启用时间:2011年06月28日车站等级:特 等站车站性质:枢纽站、区间站、技检站直属 单位:上海铁路局车站地位:国家铁道枢纽站 、亚洲第一大火车站、亚洲第一大高铁站铁路干线:京沪高速铁路、沪汉蓉高速铁路、沿 江高速铁路、宁杭高铁、宁通高铁、 宁安城际铁路、宁合城际铁路、宁启 城际铁路、宁安城际铁路车站地址:南京市,雨花台区邮政编码: 210005 客运业务:办理旅客乘降;行李、包裹 托运案例简介案例名称:南京南
3、站(Nanjing South Railway Station )兴建时间:2008年01月10日启用时间:2011年06月28日车站等级:特 等站车站性质:枢纽站、区间站、技检站直属 单位:上海铁路局车站地位:国家铁道枢纽站 、亚洲第一大火车站、亚洲第一大高铁站铁路干线:京沪高速铁路、沪汉蓉高速铁路、沿 江高速铁路、宁杭高铁、宁通高铁、 宁安城际铁路、宁合城际铁路、宁启 城际铁路、宁安城际铁路车站地址:南京市,雨花台区邮政编码: 210005 客运业务:办理旅客乘降;行李、包裹 托运南京南站由京沪站场、沪汉蓉宁杭站场及宁安城际 站场组成,共计15台28线;采用上进下出的进 出站模式,站台位于
4、12.4m ,最高聚集人数为 8000人/小时:站房地下二层为南京市地铁1号、 3号线站台层,地下一层为地铁站厅层、预留商业 用房和设备用房,层高9.6m ,首层为车站出站厅 、换乘厅,层高12.4m , 2层南北两端为车站站房, 中间为高架站台,主要用于火车停靠及旅客上下车 使用。层高10m , 3层为候车大厅,层高27 600m ,其中东、西两层设置6m高的商业夹层, 站房总建筑面积约28万m2 ,檐口高度为 48.376m ,屋面最局点标局为58.30mo承轨层结构设计1、建桥合一框架结构体系的优势南京南站地上二层结构为承轨层(建筑专业称站台层),站台层为附属架空夹 层,其上所有楼面荷载
5、与列车荷载均传递给承轨层结构。该楼层主要用于列 车停靠和旅客上下火车,属于典型的建桥(特指站房建筑与铁路桥梁)合一健 筑,本所吉构需要同时满足民用建筑设计相关规幅口铁路桥涵设计相关规范的 基本要求。目前,国内建桥合一高架站房采用的结构体系多为线式桥梁结 构上托站房结构,桥梁结构承托列车荷载及相关水平力和上部结构传递的竖 向荷载和水平荷载,桥梁分析采用铁路桥梁的相关设计规范;上部结构分析时假定结构柱嵌固在桥梁结构上,上部结构作为一个独立 的建筑物进行分析,采用民用建筑设计的相关规范。将桥梁结构与桥上站 房结构统一建模分析作为桥梁结构与站房结构设计的辅助手段。线式桥梁结构+站房结构这种建桥合一高架
6、站房结构体系,存在以下足:站 房设计中未完全考虑桥梁不同线路上荷载变化对站房结构的影响。有可能遗 漏站房设计中的不利工况组合。由于桥梁结构为单向线性结构,桥梁之间 的联系为简支可变位橡胶支座,桥梁的抗扭刚度小,桥梁上多承托双线轨 道,为防止列车荷载对桥梁产生的扭转效应,桥梁柱在垂直于轨道方向截 面尺寸较大。由于高架站房桥梁下部空间多为站房的出站层,过大的柱截 面对旅客产生较大的压抑感,占用了较大的建筑面积,影响出站层的使用 效率。鉴于线式桥梁结构+站房结构这种建桥合一高架站房结构体系的不 足,南京南站采用了高架站房框架结构体系,承轨层结构采用整表达浇框 架结构,站台柱与上部站房柱结合在一起,增
7、加了承轨层的整体刚度,防止承轨层双方向刚度相差悬殊问题。通过将承轨层与站房结构整体分 析,防止了对承轨层和站房结构可能存在的不利工况的组合;承轨层采用框 架结构,有效减小了柱截面,防止了桥梁柱对旅客的不利影响,增大了出站 厅的使用面积。2、承轨层结构设计要点由于温度变化和混凝土收缩的影响,各层结构都 会产生伸长和收缩变形,轨道方向的温度变形很小,造成在垂直于轨道方 向主站房的变形与桥梁的变形不同步,两者之间的变形差影响轨道的平顺度 要求。为满足轨道专业的要求,减少主站房首层楼板在垂直于轨道方向上的 温度变形,结合列车正线桥于到发站脱离的因素,在平行于轨道方向将首层 楼板分成七局部,即首层为七个
8、独立的结构体。本结构层的主要承重构件 为钢骨混凝土梁,钢骨横断面为工字型钢梁。选用该种承重结构主要基于 以下两方面原因:word文档可自由复制编辑本层框架梁所连之竖向构件为钢管混凝土柱,混凝土梁增设钢骨使得框 架梁、柱节点易于连接,节点的受力性能也更为稳定。基于前述的荷载量级较大、变形要求严苛的设计标准,钢骨混凝土梁无 论是在承载能力、整体刚度还是在抗震延性的特殊要求方面都要比传统的钢 筋混凝土梁有较大优势。候车层结构设计南京南站高架候车层(地上三层)楼面结构尺度超大,南北向395m ,东西向 156m。为减小楼层因温度荷载产生的变形及应力。本工程中采用桁架 132.75x156(m)x 10
9、7.5x156(m)和 154.75x156(m)。本层南北向最大跨 度43m ,东西向最大跨度24m,结构形式采用的是双向布置的钢结构桁 架,桁架矢高达2.9mo其既作为候车层楼面的承重结构,同时又充分发挥 其矢高和中空优势,为设备专业提供了既隐蔽又宽敞的布置空间,最终实 现了各专业各取所需、协调设计的良好效果。屋面结构设计1、屋面网架设计南京南站屋面结构的最大跨度为72m ,最大悬挑长度38.8m ,南北向最大 长度约450m ,东西向最大长度约210m ,属长悬挑,大跨度,超长平屋 面结构。从平安性、可靠性、经济性及施工易行性等各方面综合考虑,本工 程选用了国内较为常用的空间网架结构体系
10、。对本工程而言,风荷载、雪 荷 载及温度场的分布是影响屋面设计的重要因素。首先确定了屋面的体型系数, 通过对屋盖结构进行风致振动分析,求得屋面各部位的风振系数,从而得到屋 面各点的风荷载,并以此为依据进行屋面设计;根据南京地区的气候变化, 考虑屋面做法和室内环境对网架工作环境温度的影响,采用cfd技术进行数 值模拟,求出网架结构在极值工作下的温度场分布,为合理确定 屋面的合 拢温度和温度梯度提供依据。2、斗拱节点设计本工程中,南北两排钢管混凝土柱与屋面网架采用钢斗拱的 形式进行连接。作为中国传统建筑的重要元素,斗拱设计突出表现了南京这 一六朝古都的深厚文化底蕴(图27)。而作为重要的受力节点,
11、屋面结构的竖 向荷载、滑动支座水平摩擦力及大震下钢管混凝土柱的剪力效应均要通过钢 斗拱进行传递,此处构造独特,传力复杂,是结构设计难点、重点之一 o基于该处节点在结构受力体系中的重要性和复杂性,本工程中,采用了有 限元分析结合节点模型试验的方法对其进行设计。有限元分析模型,分别针 对各典型荷载工况进行了线弹性和非线性极限承载力计算;考虑了施工过程 极端情形下节点的受力状态,保证其在安装过程直至最后参与整体受力全过 程的平安与稳定;细致分析了加载偏心与构件初始缺陷对节点受力性能的影响。 有限元模型分析及缩尺模型试验的结果均说明,该斗拱节点的受力性能良好, 具有较好的延性,较大的冗余度和较强的应力
12、重分布能力,实现 了建筑外观 与结构受力的完美结合。word文档可自由复制编辑小结建桥合一高架站房采用整体框架结构体系,能够消除由于桥梁结构和站房 结构互为边界、各自独立计算而产生的系统误差,承轨层横轨向刚度较桥 梁 结构明显加强,是值得推广的一种结构体系。建桥合一结构体系设计应同 时满足民用建筑设计规凝口铁路桥涵设计规范的要求。两个领域的荷载分类、 工况组合、设计方法均有较大区别。设计过程需对各复杂工况考虑缜密,保 证结构平安。网架作为大跨度屋面的支撑结构,从经济性,平安性和施工 易行性角度考虑是合适的。随着国民经济水平的提高,对于重大工程中的 大跨度、大悬挑屋面结构,应适当考虑超越规范要求
13、的荷载分布。桁架层 分缝处牛腿节点、支撑屋面的钢斗拱节点整体受力性能良好,具有较大的 冗余度和应力重分布能力,能够保证传力通畅、结构平安。国家大居!I院 | national centre for the performing arts11.8916.510.5611.8916.510.56国家大剧院位于人民大会堂西侧,北至西长安街,南面、西面均为居民区 ;总占地面积约20万m2。由北侧建筑(地下停车场)、中心建筑(加U 院主体建筑)和南侧建筑(地下主机房)三局部构成。word文档可自由复制编辑国家大剧院是以众多桁架组成的壳体结构。壳体钢结构主要由148根沿椭 球面均匀垂直布置的平面桁架、11
14、840根水平布置的环向系杆、对称布置 的四块平面斜撑及顶部结构组成。壳体外形是半个超级椭球体,其长轴长 度为212.20m ,短轴长度为143.64m ,高度为46.285m。其内部主要布 置有一个容纳2416人的戏剧厅、一个容纳2017人的音乐厅、一个容纳 1040人的剧场。国家大剧院正立面钢结构屋架平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架,短轴桁架区域的屋面采 用玻璃形式,为外露构件,采用厚度为60mm钢板条作为桁架的弦杆和腹 杆,共46根,总重量约为2050t ;长轴桁架区域的屋面采用钛合金板形式, 为隐蔽构件,其弦杆和腹杆均为H型钢截面,共102相,总重量约为 2100to水平布置的
15、环向系杆采用140-0194等规格的钢管,通过两端 的半球与平面桁架连接。平面斜撑布置在长轴区域,截面均采用H型钢截 面。顶部结构由钢管环梁、箱形梁、顶部短轴桁架、顶部长轴桁架 、连系杆组成,钢管环梁的规格为1117.6x26,顶部短轴桁架、顶部长 轴桁架、连系杆与下部结构近似,总重量约为1050t。结构特点大剧院主体建筑顶环梁通长采用钢管,中间矩形框采 用矩形箱型梁。整个顶环梁长约60m ,宽约38m。顶环梁半圆区内搁栅 呈放射状分布;矩形框内南北向搁栅采用60mm钢板梁,东西向采用cp 194钢管,搁栅呈网格状分布。整个顶环梁总重约700t。梁架分为A类(短轴梁架)、B (长轴梁架)A类梁
16、架采用60mm厚钢板 制作,B类梁架采用上下翼缘不等的焊接H型钢。A类梁架共46根,B 类梁架共102根。斜撑及连杆均采用钢管;短轴梁架之间连杆节点采用铸 钢节点连接,长轴梁架连杆采用钢套筒连接。结构特点:1、该壳体为一超大型空间结构,结构体量大。整个结构待壳体 完全形成后,方为稳定的空间结构,所以保证施工阶段的结构稳定至关重 要;2、该壳体为非正椭圆球体,且壳体内外两球面的椭圆方程并不一样,因 而施工中平面、空间定位测量的难度颇大;3、壳体的主要结构体一梁架(尤其是短轴梁架,侧向厚度仅为60mm )平面外刚度极差,因而构件的起扳、搬运、起吊难度颇大;4、梁架呈中心对称辐射状布置,因而每种同类
17、构件最多只有四件,对构 件的制作放样及安装顺序要求颇高。word文档可自由复制编辑钢壳体及其安装方法概述国家大剧院钢壳体为超大型空间钢结构。其 长轴为212.24m ,短轴为143.64m ,竖轴为45.35mo整个结构完全形 成后为稳定的壳体结构。国家大剧院钢壳体由顶环梁、梁架、斜撑杆及环向 连杆组成。顶环梁为椭圆59形,长轴约为60m ,短轴为38m ,自重500t左右。梁架又分长轴梁架 与短轴梁架,总共有148相,最大桶的自重约45t。钢构件预先加工成整 件或单元件,在场外进行预拼装后,运送至现场,在现场进行组装。长、 短轴梁架分成三段安装。在安装过程中,采取设置必要的下部支撑与支架 等
18、一系列措施,来保证安装过程中壳体结构的平安。梁架的投影长度最长 达76m ,必须采用多点支撑,由于梁架吊装时一分为三,所以梁架安装时, 除二端有支承外,中间还必须设置二道支撑。场内支撑面为高低不一的建筑 屋顶和地下室顶盖,安装过程的支撑结构就落在钢筋混凝土屋面上 o出于布置灵活、方便施工、可拆卸、重复利用材料等方面考虑,最终选 择用螺栓球网架结构作为国家大剧院巨型钢壳体施工支撑体系。“、结国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶,是世界上最 深的建筑,拥有亚洲最大的管风琴。它像的蛋一样,整体简洁而富有美感 ,但又不乏活力,仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观,同时又 彰显出北京这个
19、古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或 情感,而是对社会秩序的解释,建筑也总是超越功能的,是建筑的形式给 人们以经验,赋予城市以结构。中央电视台新大楼2008工程概述word文档可自由复制编辑中央电视台新台址地处北京市朝阳区东三环中路东,在北京市中央商务区 (CBD)规划范围内。用地面积19万m2 ,总建筑面积约60万m2 ,包括 CCTV主楼、电视文化中心以及服务楼三个单体。CCTV主楼由两座塔楼 、裙房及基座组成,地下三层。地上总建筑面积40万m2。两座塔楼呈双 向6。倾斜,分别为51层和44层,在37层处通过14层高的L形悬臂结 构连为一体。结构屋面高度234m ,最大悬挑长
20、度75m。裙房为9层, 与塔楼连为一体。5CCTV新台址主楼是由9层裙房、3层地下室、两座斜塔楼(地上各为52 层和49层)和连接两塔楼顶部的14层L形大悬臂组成,整体形成一个不规 那么空间门式结构体系具有塔楼倾斜、空间连体及大悬臂的构成佛 。总建筑面积47万m2,用钢量达1215万t,是世界上单体用钢量最大的 建筑。两塔楼双向倾斜6。,高度分别为234m和194m。悬臂结构从两塔楼的16212m标高位置(37层)处伸出,悬挑长度分别为671165m和 751165m,平均高56m ,总重量达1148万t,由37、38层转换桁架及框筒 结构支承。本工程采用桩-筏基础,筏板最厚达13155m。上
21、部结构由核心筒、 内柱及外框筒组成。内部结构垂直布置,以承受竖向荷载为主。外框筒由分 布在裙房、塔楼及悬臂四周的柱、梁和斜向支撑组成,是结构的主要抗侧力 体系,其中梁、支撑和大局部柱为钢结构,而局部柱采用带空腔的高含钢率 SRC柱,且在外框筒SRC柱、斜向支撑和梁相交处,形成巨大的米字形交 叉节点。结构型式及特点CCTV主楼采用钢支撑筒体结构体系。带斜撑的钢结构外筒体提供结构 的整体刚度,局部钢结构外筒体外表延续至筒体内部,以加强塔楼角部及 保持钢结构外筒体作用的连续性。外筒体由水平边梁、外柱及斜支撑组成, 筒体在两个平面都倾斜6。外筒框架柱采用钢柱、型钢混凝土柱。斜支撑 截面尺寸及分布根据受
22、力需要而变化。外筒体由两层高的三角形模块 构成, 即每隔两层柱、边薪口支撑交于一点,因而楼面结构也分为刚性层和非刚 性层包括塔楼在内,所有心筒及内柱都是竖直的,它们与外筒 柱一起作用, 为刚性层之间的楼板提供稳定性。塔楼的核心筒为钢框架结构体系,核心筒 体横向布置一定数量的柱间支撑,而纵向主要依靠抗弯框架的作用。核心筒 内两个楼层平面之间的侧向约束可以保证两刚性层楼板之间楼层的侧向稳 定,并将有关荷载传递下去。塔楼内设置了一系列的转换桁架以支承由于垂 直内筒与倾斜外柱之间的跨距加大而增加的内柱 o这些转换桁架将柱的荷载传递到核心筒和外部筒体上,通常布置于机电 层。两塔楼之间悬臂局部的底下两层也
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