结构选型大作业(各种结构建筑实例分析).pdf

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1、结构选型大作业结构选型大作业0909 城规城规一、砖混结构一、砖混结构工程名称：麻省理工学院学生宿舍贝克大楼工程概况：所 在 地：美国波士顿设 计 师：阿尔瓦阿尔托时间：19471948地点：麻省理工学院楼层高度：七层（1946 年，阿尔托接受委托在临近 查尔斯河繁华的海岸线的地方设计一栋学生宿舍楼。他希望使宿舍尽可能多的房间面向太阳和河流，而不是面向聚集的车流，所以解决这一问题的方案就是把宿舍楼设计成蜿蜒曲折的形式，形成一种倾斜着流动的风景。西面主要是一些次要的空间，例如公用房间、走廊以及位于大厅一层入口处以扇形方式向外发散的楼梯。为了避免走廊的光线昏暗，他将小卖部和自助餐厅的高度降低了一些

2、。宿舍的表面用的是粗糙的红色石砖，而低矮的餐厅部分使用的是灰色大理石。西面是一个常青藤缠绕的藤架和一座大型露天花园。这座有着红色石砖墙、外形蜿蜒曲折的宿舍楼，跟其他建筑相比是那么与众不同，从而成为一座标志性建筑。这种北欧浪漫主义的建筑手法使得当时的国际先锋派大为震惊。同时这种理性主义原则下的反理性形式，体现了阿尔托对现代主义独裁专断的否定。希契柯克称它有“表现主义”倾向。因当时建筑材料仍受管制，只好用砖砌承重墙，高七层，平面作弯来弯去的蛇形，这样就可使宿舍每人都能看窗外的查里斯河风景，同时，曲线布置也可以冲散一般宿舍特有的单调冷漠气氛。）结构形式分析结构形式：砖砌承重墙受力特点：砖墙既是承重结

3、构，又是围护结构。墙体、基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构施工方案：（平面图）建筑结构特点：建筑平面灵活，使用方便，结构构件巧妙转化为精致的装饰。二、框架结构二、框架结构工程名称：萨伏伊别墅(the Villa Savoye)工程概况：萨伏伊别墅是现代主义建筑的经典作品之一，位于巴黎近郊的普瓦西（Poissy），由现经典别墅设计案例代建筑大师勒柯布西耶于1928 年设计，1930 年建成，使用钢筋混凝土框架结构。这幢白房子表面看来平淡无奇，简单的柏拉图形体和平整的白色粉刷的外墙，简单到几乎没有任何多余装饰的程度，“唯一的可以称为装饰部件的是

4、横向长窗，这是为了能最大限度地让光线射入。”萨伏伊别墅是勒柯布西耶纯粹主义的杰作，是一个完美的功能主义作品，甚至是勒柯布西耶的作品中最能体现其建筑观点的作品之一。别墅在设计之初，柯布西耶原本的意图是用这种简约的、工业化的方法去建造大量低造价的平民住宅，没想到老百姓还没来得及接受，却让有亿万家产的年轻的萨伏伊女士相中，于是成就了一件伟大的作品，它所表现出的现代建筑原则影响了半个多世纪的建筑走向。结构形式分析：结构形式：萨伏伊别墅是一个完美的功能美学作品，其基地是位于普瓦西的一片的开阔地带，中心略微隆起。地段为12英亩，宅基为矩形，长约22.5 米，宽 20 米，共三层。底层（柱托的架空层）三面透

5、空，由支柱架起，内有门厅，车库和仆人用房，是由弧形玻璃窗所包围的开敞结构。二层有起居室、卧室、厨房、餐室、屋顶花园和一个半开敞的休息空间。三层为主卧室和屋顶花园，各层之间以螺旋形的楼梯和折形的坡道相联，建筑室内外都没有装饰线脚，用了一些曲线形墙体以增加变化。该建筑采用了钢筋混泥土框架结构，平面和空间布局灵活由，空间相互穿插，内外彼此贯通，它外观轻巧，空间通透，装修简洁，与造型沉重、空间封闭、装修繁琐的古典豪宅形成了强烈对比。受力特点：荷载传给楼板，再传给次梁、主梁、柱、基础、地基。此种结构受力体系由梁、柱组成，用以承受竖向荷载是有利的，但是在承受水平荷载方面能力有限，因此仅仅适用于房屋高度不大

6、，层数不多的建筑。、施工方案（平立面图）五、结构特色萨伏伊别墅是一个著名的代表作。柯布西耶的建筑设计充分发挥了框架结构的特点，由于墙体不再承重，可以设计大的横向长窗，他的有些设计当时不被人们接受，许多设计被否决，但这些结构和设计形式在以后被其他建筑师推广应用，如逐层退后的公寓，悬索结构的展览馆等，他在建筑设计的许多方面都是一位先行者，对现代建筑设计产生了非常广泛的影响。三、桁架结构工程名称：日本兵库县 Slowtecture M 网球馆工程概况：地 点：日本兵库县设计单位：远藤修平建筑师学会（Endo Shuhei ArchitectInstitute）合作单位：堀江亘（Wataru Hori

7、e）项目年份：2008 年占地面积：1124000 平米建筑面积：16168 平方米大型室内复合功能场地该建筑可作为应对未来灾难的紧急避难所之用。救济工作需要巨大的空间以应付紧急事件中可预估的和不可预估的情形。根据阪神大地震学到的经验，兵库县已经准备了应付各种灾难的措施。经过改良的场地和 Miki Disaster Management Park Beans Dome 一样，都可作为应急工作的大本营。该建筑的最初是作为运动场地而设计的，因此现在建筑里面的巨大空间作为网球场使用。建筑内有9 个网球场，其中包括一个 1500 座位的中央网球场。通常情况下，当一个带有很多座椅的建筑被建设时，就要牵涉

8、到不少法律法规，因此在建设过程也就遇到了重重困难。在带穹顶体育馆中间，中央网球场陷入地下6米深以符合法规。虽然体育馆平常是座位网球场使用，当是遇到紧急情况时，卡车可以驶入体育馆内，帐篷被搭建，供难民和营救队使用。虽然这是室内场地，但是同时从尺寸和所有权来看，也可作为室外空间加以使用。4 个大型出口可供卡车进出，另外在体育馆进口和后院也有出入通道。外墙可调节室内环境屋顶和墙壁的连续面被植被和人工土壤覆盖，土壤中掺有由日本柳杉皮和柏树皮。带有 10 多种植物种子的土壤洒在各斜面上，斜面的最大角度为 70 度。开始的时候，仅仅只是一些黑色土壤。半年后，土壤中的植物开始生长了。在建筑的南面，植物最高覆

9、盖到20 米的高处。北面因为直射光较少，植物最高只到4 米处。这样的植被温室所引起的隔离效果很明显。在最热的夏季，体育馆外温度达到40 度的时候，体育馆内大约才 30 度。一般来说，大型室内场所即使在白天也需要人工照明。在这里，则通过 3 个大型的天窗来减少人工照明光线的能量消耗，以保证室内所需的照明度。天窗的玻璃上贴有遮荫层，用来减少太阳直接照射所提高的温度，另外，安装的天窗孔可进行重力通风。结构形式分析结构形式：结构体系为钢桁架由钢杆件组成，施工方便，可整体吊装，亦可高空拼装受力特点：受力合理，结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力施工方案（平立面图）四、门式钢架结构（单四、门式钢架结构（单层

10、钢架结构）层钢架结构）工程名称：国家体育场（鸟巢）外形结构外形结构工程概况：所 在 地：中国北京设 计 师：雅克赫尔佐格和皮埃尔德梅隆国家体育场俗称鸟巢，位于北京奥林匹克公园中心区南部，为 2008年第 29 届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积 21 公顷，建筑面积 258,000。场内观众坐席约为 91000个，其中临时坐席约11000 个。国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度 8 度,地下工程防水等级 1 级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333 米、东西宽294 米的，高69 米。钢结构总用钢量为 4.2 万吨，混凝土看台

11、分为上、中、下三层，。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层 ETFE 膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE 声学吊顶。国家体育场，被誉为“第四代体育馆”的伟大建筑，见证的不仅仅是人类 21 世纪在建筑与人居环境领域的不懈追求，也见证着中国这个东方文明古国不断走向开放的历史进程。其设计新颖，配套设施完备，象征意义深远。、结构形式分析结构形式：“鸟巢鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有 24 根桁架柱，主体钢结

12、构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构。看台混凝土结构为地下 1 层，地上 7 层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。受力特点:钢架结构是指梁柱之间为刚性连接的结构。在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用减小了梁跨中的弯矩和挠度。在水平荷载作用下，由于梁对柱子的约束作用减少了柱内的弯矩和侧向变为。钢架结构的承载力的刚度很大。施工方案（平面图）五、拱式结构五、拱式结构工程名称：卢浦大桥卢浦大桥工程概况：2000 年 10 月开工建设的卢浦大桥北起浦西鲁班 路，穿 越 黄 浦 江，南 至 浦 东 济 阳 路，全长 8.7 公里，是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大的拱形桥。大桥主桥

13、为全钢结构，大桥全长3900 米，其中主桥长750 米，宽 28.75 米，采用一跨过江，由于主跨直径达550 米，居世界同类桥梁之首，被誉为“世界第一钢拱桥”。主桥按6 车道设计，引桥按六车道、四车道设计，设计航道净空为 46 米，通航净宽为 340 米。主拱截面世界最大，为 9 米高，5 米宽，桥下可通过 7 万吨级的轮船。它也 是 世 界 上 首 座 完 全 采 用 焊 接 工 艺 连 接 的 大 型 拱 桥。工程总投资 20 多亿元，2003 年 6 月 28 日建成通车。2007 年 5 月 1 日卢浦大桥上首次亮灯。结构形式分析：结构形式：钢结构拱桥。它是主要受轴向力为主的结构受力

14、特点：拱在竖向荷载下，两端支承处产生竖向反力和水平推力，使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩拱结构的材料利用率高，可充分利用抗压强度较高而抗拉强度差的圬工材料（石材、砖、混凝土）来建造拱桥，现在多采用钢筋混凝土、钢材、钢管混凝土等来建造拱结构桥梁和民用建筑拱的形式多种多样，有利于丰富建筑外形，不仅适用于大跨度结构（桥梁），也适用于中小跨度的房屋建筑（展览馆、体育馆、商场等公共建筑物和商业建筑物）六、薄壁空间结构六、薄壁空间结构工程名称:悉尼歌剧院悉尼歌剧院工程概况：英文名称：Sydney Opera House地理位置：澳大利亚悉尼市贝尼朗岬角歌剧院规模：悉尼歌剧院整个建筑占地1.84 公

15、顷，长 183 米，宽 118米，高 67 米，相当于 20 层楼的高度设计师：约恩伍重（Jorn Utzon）悉尼歌剧院，Sydney Opera House，位于澳大利亚新南威尔士州的首府悉尼市贝尼朗岬角。这座综合性的艺术中心，在现代建筑史上被认为是巨型雕塑式的典型作品，也是澳大利亚的象征性标志悉尼歌剧院。悉尼歌剧院不仅是悉尼艺术文化的殿堂，更是悉尼的灵魂，清晨、黄昏或星空，不论徒步缓行或出海遨游，悉尼歌剧院随时为游客展现不同多样的迷人风采。悉尼歌剧院的外型犹如即将乘风出海的白色风帆，与周围景色相映成趣。悉尼歌剧院是从 20 世纪 50 年代开始构思兴建，1955 年起公开徵求世界各地的设

16、计作品，至 1956 年共有 32 个国家 233 个作品参选，後来丹麦建筑师约恩伍重的设计屏雀中选，共耗时16 年、斥资 1200 万澳币完成建造，为了筹措经费，除了募集基金外，澳洲政府还曾於 1959 年发行悉尼歌剧院彩券。每年在悉尼歌剧院举行的表演大约 3000 场，约二百万观众前往共襄盛举，是全界最大的表演艺术中心之一。歌剧院白色屋顶是由一百多万片瑞典陶瓦铺成，并经过特殊处理，因此不怕海风的侵袭，屋顶下方就是悉尼歌剧院的两大表演场所 音乐厅(Concert Hall)和歌剧院(Opera Theater)。音乐厅是悉尼歌剧院最大的厅堂，共可容纳 2679 名观众，通常用於举办交响乐、室

17、内乐、歌剧、舞蹈、合唱、流行乐、爵士乐等多种表演。此音乐厅最特别之处，就是位於音乐厅正前方，由澳洲艺术家 Ronald Sharp 所设计建造的大管风琴(Grand Organ)，号称是全世界最大的机械木连杆风琴(Mechanical tracker action organ)，由 10,500 个风管组成，此外，整个音乐厅建材使用均为澳洲木材，忠实呈现澳州自有的风格。建筑形势分析：结构形式：悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片，耸立在南北长 186 米、东西最宽处为 97 米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。第一组壳片在地段西侧,四对壳片成串排列,三对朝北,一对朝南,内部是大音乐厅。第二组在地段东侧

18、，与第一组大致平行,形式相同而规模略歌剧厅。第三组在它们的西南方，规模最小，由两对壳片组成,里面是餐厅。其他房间都巧妙地布置在基座内。整个建筑群的入口在南端,有宽 97 米的大台阶。车辆入口和停车场设在大台阶下面受力特点：强度高，刚度大，用料省，自重轻，覆盖大面积；曲面多样活，造型多变，曲线优美，表现力强薄壳结构是一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但厚度可以承受轴力和剪力的形抵抗结构形抵抗结构即将材料造成一定的形状从而获得一定强度和刚度的结构（薄纸卷起即可抗弯），获得此种能力靠的不是用料的增加、而是适当的形式施工方案（平立面）：七、网架结构七、网架结构工程名称：中国金融信息大厦中国金融信息大厦工

19、程概况：所 在 地：中国 上海设计时间：2009 年建筑面积：60000 平方米设计强调形态与功能的高度统一，建筑形体饱满、圆润。宛如“水滴”的建筑平面通过严谨的几体形体演化，层层收分、变化，形成独一无二的中国金融信息大厦。人们从城市不同区域可以领略到其细腻而富于变化之独特视觉效果，大厦与东方明珠塔交相呼应，构成上海最为独特的城市风景线。结构形式分析结构形式：由菱形结构网架编织而成的建筑外表皮晶莹剔透、富于变化，产生钻石般的光影效果。由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构受力特点：网架结构是高次超静定结构体系。板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点

20、上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。也可采用简化计算法，诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算。施工方案：网架结构的施工安装方法分两类：一类是在地面拼装的整体顶升法、整体提升法和整体吊装法；另一类是高空就位的散装、分条分块就位组装和高空滑移就位组装等方法八、网壳结构八、网壳结构工程名称：南通体育会展中心体育厂工程南通体育会展中心体育厂工程工程概况：中国-江苏-南通体育场工程位于南通市城市中轴线（工农南路）东侧，北接南通

21、未来的商业居住中心中央商务区，东邻南通大学城，南看狼山风景区，建筑面积 48565 平方米，总投资概算 4.1亿元人民币。体育场作为2006年江苏省十六届运动会主会场，目前已成为体现南通市社会事业快速发展的标志性精品工程。具备20000 固定座位和 2000 活动座位，拥有目前国内第一座可开闭式屋盖和标准体育场及附属足球、田径训练场.体育场的建设充分体现了“以商养体、体商结合”的设计理念，整体建筑造型新颖，轮廓线飘逸流畅，具有时代性、标志性及地方性，是一座具有苏中地方特色，全国一流的体育场馆，是 新 世 纪 南 通 城 市 建 设 中 的 一 项 标 志 性 工 程南通体育场为目前国内第一个采

22、用活动开启式屋盖的体育场，造型别致，构造复杂。结构形式分：结构形式：钢结构屋盖分两部分：固定屋盖和活动屋盖。屋盖的几何形状为球冠，固定屋盖采用拱支网壳，网壳为单层网壳。固定屋盖中的主拱、副拱、斜拱和内圈桁架的上弦轴线的节点位于半径为 204m 的球面上，主拱、副拱、斜拱和内圈桁架的下弦轴线节点位于半径为200m 的球面上。活动屋盖采用由移动台车多点支撑的多跨单层网壳，其单层网壳杆件轴线节点位于半径为 206.8m 的球面上，台车的轨道位于固定屋盖的主拱上弦上，钢结构总量约 13000T。体育场开闭顶结构是目前国际上最复杂的开闭顶结构之一，其空间钢结构支承和球面六轨四点牵引技术属国际前沿科研课题

23、我体育场开闭顶系统结构包括上部活动屋盖、支承拱架、固定屋架以及机械驱动系统，总重量达到 10000吨，拱架最大跨度 280 米，相当于 4 个足球场的宽度，开闭顶最高点高达 50 多米，相当于 14 层楼的高度。两片活动屋盖总计 2200 吨，相当于 60 架波音 737 或1250 辆桑塔纳的重量总和。受力特点：网壳结构的杆件主要承受轴力，结构内力分布比较均匀，应力峰值较小，因此可以充分发挥材料强度作用。九、悬索结构九、悬索结构工程名称：代代木综合体育馆屋顶代代木综合体育馆屋顶工程概况：所 在 地：日本-东京设计师：丹下健三日本建筑大师丹下健三设计的代代木体育馆是 60 年代的技术进步的象征

24、，它脱离了传统的结构和造型，被誉为划时代的作品。代代木国立室内综合体育馆的整体构成、内部空间以及结构形式，展示出丹下健三杰出的创造力、想象力和对日本文化的独到理解，它是由奥林匹克运动会游泳比赛馆、室内球技馆及其他设施组成的大型综合体育设施。该体育馆包括一座游泳馆和一座球类馆，1964 年落成，是为 1964 年东京奥运会而建的。两座会馆建筑都采用悬索结构，游泳馆的平面如两个错置的新月型，球类馆平面如蜗牛形。代代木体育馆采用新型结构，然而又被认为具有日本独特的造型风格，因而受到广泛赞誉。结构形式分析：结构形式：采用高张力缆索为主体的悬索屋顶结构，创造出带有紧张感、力动感的大型内部空间。结构稳定型

25、较差，单根悬索是一种几何可变结构。受力特点：悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗外荷载的作用，对于抗拉性能较好的钢材来讲，悬索是一种理想的结构形式。施工方案：（平立面图）十、薄膜结构十、薄膜结构工程名称：英国雷诺汽车公司产品配送公司屋顶工程概况：所 在 地：英国-斯文登设 计 师：诺曼福斯特建造地点：斯文登，英国建筑面积：25000平方米这一建筑是福斯特的典型作品之一，在当时的雷诺公司广告宣传中鼓噪一时。雷诺公司的这座建筑位于英国斯文登西部一块不规则的斜坡地皮上，用地面积大约 6.5 公顷。公司所有相关设施都安置在建筑的整个棚架结构之下，其整体结构都由 24 米24 米见方的标准模块单元组成，内部空

26、间高 7.5 米，而悬挑结构顶点则高达 9.5 米，帐篷式的建筑主体悬挂在 16 米高的钢结构柱之上。建筑整体应用了 42 个这种单元模块，为雷诺公司提供了仓储库、产品配送中心、地区办公室、汽车展厅、销售及售后服务培训学校、工作车间、餐厅和入口挑棚等一应俱全的相关设施。结构形式分析：结构形式：屋顶是连续的增强 PVC 薄膜，在每根柱子周围透明玻璃板形成透空屋顶，不仅满足了室内的自然光线采集，同时能看到外部的桅杆和悬索结构。受力分析：薄膜结构是建筑与结构合一的一种结构体系，薄膜既承受膜面的受力，作为结构一部分，起维护作用，膜本身受刚度几乎为零，但通过不同的支撑体系使膜结构承受张力。膜的受力为单纯

27、受拉，只承受沿膜面的张力。它是跨度重量比最大的一种结构形式。施工方案（平立面图）：十一、高层建筑结构十一、高层建筑结构工程名称：马来西亚国家石油双子塔马来西亚国家石油双子塔工程概况：所 在 地：美国-吉隆坡设 计 师：西萨佩里石油双子塔坐落于吉隆坡市中心占地超过 100 英亩的KLCC规划区的 西北角。国家石油双子塔是国际性的设计，整栋大楼的格局采用传统回教建筑常见的几何造型，大多是四方形和圆形。石油双子塔占地 341763 平方英尺，包括了办公大楼、公共设施以及会议中心等。大楼中有一所可容纳 850 个座位的国际会议中心，一个原油探勘信息中心，一座专门收藏石油、石化业及相关产业信息的图书馆，

28、此外还有一所艺廊，间接地增添了一些文艺的气息。还有著名的“天空之桥”，是通往吉隆坡现代化繁荣的标志。结构形式分析：结构形式：每座塔楼平面为 50m 直径的圆形，高 88 层，筒中筒结构。内筒由 23m23m 的钢筋混凝土电梯间井筒组成，外筒由一圈钢筋混凝土大圆柱组成。内外筒之间采用压形钢板现浇楼板，并设有加强层。受力分析：高轧制钢梁支托的金属板，钢筋混凝土，结构受力较稳定，多种受力。施工方案（平立面）十二、特种结构十二、特种结构工程名称：国家大剧院国家大剧院工程概况：所 在 地：中国-北京中国国家大剧院位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，由国家大剧院主体建筑及南北两侧的水下长廊、地下停车场、

29、人工湖、绿地组成，总占地面积 11.89 万平方米，总建筑面积约 16.5 万平方米，其中主体建筑 10.5 万平方米，地下附属设施 6 万平方米。总投资额 26.88 亿人民币。主体建筑由外部围护钢结构壳体和内部 2416 个坐席的歌剧院、2017个坐席的音乐厅、1040 个坐席的戏剧院、公共大厅及配套用房组成。用钢量 6000 多 t。外部围护钢结构壳体呈半椭球形，其平面投影东西方向长轴长度为 212.20 米，南北方向短轴长度为 143.64 米，建筑物高度为 46.285 米，基础埋深的最深部分达到-32.5 米。椭球形屋面主要采用钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙。椭球壳体外环绕人工

30、湖，湖面面积达 35500 平方米，各种通道和入口都设在水面下。国家大剧院高46.68米，比人民大会堂略低3.32米。但其实际高度要比人民大会堂高很多，因为国家大剧院地下的高度有 10 层楼那么高，其 60的建 筑 在 地 下。2008年 完 工设 计：PaulAndreuandADP。结构形式分析：结构形式：外部围护钢结构壳体受力分析：国家大剧院钢网壳采用在施工阶段和使用阶段结构边界约束不同的设计方法,这种方法具有结构内力分布均匀合理且结构自重轻的优点。采用强迫位移法计算策略,对国家大剧院变边界约束钢网壳结构进行静力分析和非线性整体稳定性分析,为设计提供可靠的计算依据,并通过对传统常值约束边界和变约束边界结构的分析比较,说明变边界约束结构的特点,证明用于变边界约束结构分析的强迫位移法计算策略有效。施工方案（平立面图）;