建筑技術(shù)概論建筑結(jié)構(gòu)和選型分類講解

1、 建筑技術(shù)概論建筑結(jié)構(gòu)和選型分類講解 1.結(jié)構(gòu)與荷載 2.多層建筑結(jié)構(gòu)選型 3.高層建筑結(jié)構(gòu)選型 4.大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型1.結(jié)構(gòu)與荷載1.1 結(jié)構(gòu)的承重方式1）砌體結(jié)構(gòu)： 磚混結(jié)構(gòu)、砌塊結(jié)構(gòu) 適用于多層建筑2）現(xiàn)澆墻結(jié)構(gòu)：剪力墻結(jié)構(gòu)、大模板結(jié)構(gòu) 適用于高層建筑3）預(yù)制墻板結(jié)構(gòu)：大板結(jié)構(gòu) 適用于裝配式建筑1.1.1 墻承重結(jié)構(gòu)1.1 結(jié)構(gòu)的承重方式1）框架結(jié)構(gòu)：板柱框架、梁板柱框架 適用于多層、高層建筑2）排架結(jié)構(gòu)：木排架、鋼砼排架、鋼排架 適用于單層建筑3）支撐結(jié)構(gòu)：鋼支撐 適用于高層、超高層建筑1.1.2 骨架承重結(jié)構(gòu)1.1 結(jié)構(gòu)的承重方式1.1.3 空間結(jié)構(gòu)1.2 荷載1）豎向荷載 永久荷

2、載（恒載）：結(jié)構(gòu)自重 可變荷載（活載）：人、家具、雪2）水平荷載 風(fēng)荷載： 地震作用：1.3 荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用荷 載結(jié) 構(gòu)內(nèi)力變形失穩(wěn)強(qiáng) 度剛 度穩(wěn)定性桿件節(jié)點(diǎn)支座2.多層建筑結(jié)構(gòu)選型2.1 小空間墻支體系1）建筑空間特點(diǎn) 建筑空間小，布置不靈活2）結(jié)構(gòu)承重方式 磚混結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、裝配式大板結(jié)構(gòu)3）選型要點(diǎn) 體型比例：高寬比34、長(zhǎng)寬比4、高度18M、層數(shù)6 平面形狀：規(guī)則 墻體布置：橫墻承重 加強(qiáng)整體性：圈梁、構(gòu)造柱 樓梯間不宜在盡端和轉(zhuǎn)角2.2 大空間柱支體系1）建筑空間特點(diǎn) 建筑空間大，布置靈活2）結(jié)構(gòu)承重方式 框架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、其他柱支承結(jié)構(gòu)3）選型要點(diǎn) 體型比例：高寬比34、長(zhǎng)寬

3、比4 平面形狀：規(guī)則對(duì)稱，柱網(wǎng)610m 結(jié)構(gòu)布置：橫向承重，雙向承重 2.3 底層框架體系1）建筑空間特點(diǎn) 底部大空間商業(yè)，上部小空間居住 功能-上靜下動(dòng)；空間-上小下大； 結(jié)構(gòu)-上剛下柔；設(shè)備-上密下疏2）結(jié)構(gòu)承重方式 下部框架 + 上部磚混3）選型要點(diǎn) 體型比例：總高度18m，總層數(shù)6 柱網(wǎng)選擇：住宅35m，商業(yè)610m，車庫(kù)8m 結(jié)構(gòu)布置：底層抗震墻間距18m 4）轉(zhuǎn)換層設(shè)置 板式轉(zhuǎn)換、梁板式轉(zhuǎn)換、箱體轉(zhuǎn)換3.高層建筑結(jié)構(gòu)選型3.1 框架體系1）建筑空間特點(diǎn) 建筑空間大，布置靈活2）結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成 梁柱框架 板柱框架 3）適用范圍 高抗震烈度地區(qū)不宜使用； 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)20層； 鋼結(jié)構(gòu)

4、30層 多用于住宅樓，辦公樓，教學(xué)樓，綜合樓。 印第安納廣場(chǎng)大廈 美國(guó)修斯頓，地上29層，高121米， 平面尺寸，柱網(wǎng)3.2 剪力墻體系1）建筑空間特點(diǎn) 建筑空間小，室內(nèi)整潔，無梁柱暴露2）結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成 全現(xiàn)澆剪力墻 內(nèi)澆外砌 內(nèi)澆外掛 3）剪力墻布置原則 剪力墻間距：宜采取68米。 承重墻沿樓層平面各主要軸線方向布置。 同方向承重墻在平面上盡量對(duì)齊，且墻體寬度相等。 墻體豎向布置：均勻?qū)R，貫通漸變4）適用范圍多用于以小空間為主的建筑，如：住宅、旅館高度：9度80m；8度110m；7度140m； 6度、非震150m層數(shù)：鋼筋砼35層3.3 框架剪力墻體系1）建筑空間特點(diǎn) 框 架：提供大空間，

5、建筑布置靈活。 剪力墻：間距較密，空間小，建筑布置不靈活。2）體系構(gòu)成特點(diǎn) 在同層：框架 + 剪力墻 框架: 結(jié)構(gòu)延性好，主要承擔(dān)豎向荷載。但抗推剛度小。 剪力墻：抗推剛度大，承載力高，承擔(dān)大部分水平荷載。3）剪力墻布置原則 按照“分散 均勻 周邊 對(duì)稱”四準(zhǔn)則布置 抗震墻的數(shù)量要適當(dāng) 沿結(jié)構(gòu)平面主軸線方向布置3.3 框架剪力墻體系4）剪力墻平面布置 每個(gè)方向沿兩條以上相距較遠(yuǎn)的軸線設(shè)置抗震墻 抗震墻的設(shè)置部位：a豎向荷載較大處 b平面形狀變化或樓蓋水平剛度劇變處 c樓梯電梯間及樓板較大洞口兩側(cè) 抗震墻應(yīng)避開需要開大洞口的墻體位置 在獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元端部，抗震墻距外墻8米 防震縫兩側(cè)不宜設(shè)成對(duì)的抗

6、震墻 抗震墻宜用 L T H 口 形 抗震墻的間距： 樓蓋類別 非抗震 6度 7度 8度 9度 LL/B LL/B LL/B LL/B 現(xiàn)澆 60 5 50 4 40 3 30 2 裝配整體 50 3.5 40 3 30 2.5 - -3.3 框架剪力墻體系5）適用范圍 用于各類高層辦公、商業(yè)、教學(xué)、科研、綜合樓 高度： 9區(qū)50m 8區(qū)90m 7區(qū)120m 6、非震區(qū)130m 層數(shù)： 一般1520層 廣東中山市國(guó)際酒店 地上19層，高米3.4 框支剪力墻體系1）建筑空間特點(diǎn) 底部框 架：提供大空間，建筑布置靈活。 上部剪力墻：間距較密，空間小，建筑布置不靈活。2）體系構(gòu)成特點(diǎn) 底部框架 +

7、上部剪力墻 3）設(shè)計(jì)要點(diǎn) 落地墻布置：集中在結(jié)構(gòu)獨(dú)立單元兩端，封閉成筒體 落地墻間距：6度 7度 L30米， 8度 L24米， 托墻框架數(shù)量：非震區(qū) 全部橫向豎構(gòu)件的 2/3。 地震區(qū) 60米，大跨度 1）古典大跨結(jié)構(gòu)（2000多年前文藝復(fù)興） 特征： “磚石結(jié)構(gòu)” 從梁到三角璇 梁：受彎，磚石不宜 拱：受壓，發(fā)揮材料特性 從筒拱到交叉拱 筒 拱：墻承重，平面狹長(zhǎng) 交叉拱：柱承重，空間貫通 從交叉拱到拱肋結(jié)構(gòu) 交叉拱：屋面自重較大 拱 肋：結(jié)構(gòu)高直輕巧 從穹窿結(jié)構(gòu)到帆拱 穹隆：圓形平面 帆拱：方形平面圖-1 大跨度建筑的發(fā)展過程2）平面大跨結(jié)構(gòu)（19世紀(jì)后半葉二戰(zhàn)） 特征：“桁架、剛架、拱結(jié)構(gòu)

8、” 從梁到桁架 從梁到剛架 從梁到拱圖-2 3）新型大跨結(jié)構(gòu)（二戰(zhàn)） 特征：“薄殼、懸索、網(wǎng)架” 雞蛋殼薄壁結(jié)構(gòu) 蜘蛛網(wǎng)懸索結(jié)構(gòu) 蜜蜂巢網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖-34.2 拱結(jié)構(gòu) 1）拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 拱是一種推力結(jié)構(gòu)：在豎向荷載下產(chǎn)生水平推力 拱是一種無矩結(jié)構(gòu)：通過合理拱軸可使桿件無彎矩 拱可充分利用材料抗壓強(qiáng)度，斷面小、跨度大 2）拱結(jié)構(gòu)的形式 按受力： 三鉸拱；兩鉸拱； 無鉸拱 按外形： 雙折線型；圓弧線型 拋物線型4.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 1）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的型式 平板網(wǎng)架 a.交叉桁架體系 b.角錐體系 曲面網(wǎng)架 a.球面網(wǎng)殼 b.柱面網(wǎng)殼 c.雙曲面網(wǎng)殼 結(jié)構(gòu)材料：木、鋼砼、鋼、組合式 2）網(wǎng)架支承方式 四邊支承

9、：四邊設(shè)圈梁，支于列柱 柱支承：四點(diǎn)或多點(diǎn)柱支承 三邊支承：三邊支于柱、自由邊加托梁、邊桁架、拱4.4 薄殼結(jié)構(gòu) 1）薄殼定義 曲面厚度/曲率半徑 1/20 建筑工程結(jié)構(gòu)中常為1/501/100 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 受力主要是面內(nèi)力（薄膜內(nèi)力） 可覆蓋大空間而不設(shè)柱 自重輕，剛度大，整體性好，利于抗震 節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)效果好 造型美觀，活波新穎 3）薄殼結(jié)構(gòu)組成 殼面：柱面、球面、雙曲面 支承構(gòu)件：邊梁、橫隔、拱、桁架、 密柱曲梁 4）結(jié)構(gòu)類型 筒殼：跨度30米，矢高1/101/15跨度 球面殼：跨度60100米，矢高1/81/4跨度 雙曲扁殼：跨度3060米，矢高1/61/5跨度 雙曲拋物面殼：跨度

10、3060米，矢高1/81/5跨度 自由曲面殼：自由山丘型、低壓薄膜型、懸掛布型4.5 懸索結(jié)構(gòu) 1）結(jié)構(gòu)組成 索網(wǎng)：鋼索 支承結(jié)構(gòu)：砼梁、柱、拱 2）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 跨度大，空間靈活 利用鋼索受拉、砼受壓，自重輕，節(jié)省材料 施工方便 造型新穎，適用性廣 由于風(fēng)力作用而容易失穩(wěn) 3）適用范圍 跨度：60150米； 形狀：方形、矩形、圓形、橢圓形平面 4）結(jié)構(gòu)形式 單層單曲面索 雙層單曲面索 輪輻式索 鞍形索網(wǎng) 5）支承處理 斜向牽索 對(duì)稱斜撐 對(duì)稱斜拱 封閉環(huán)梁 豎拱扁梁懸索結(jié)構(gòu)實(shí)例4.6 薄膜結(jié)構(gòu) 1）支撐薄膜結(jié)構(gòu) 2）充氣薄膜結(jié)構(gòu) 附圖砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆墻結(jié)構(gòu)預(yù)制墻板結(jié)構(gòu) 厚板轉(zhuǎn)換 梁板轉(zhuǎn)換 箱體轉(zhuǎn)換

11、重慶三優(yōu)大廈三號(hào)樓重慶三優(yōu)大廈2,3號(hào)樓框托墻體系轉(zhuǎn)換層-懸挑式框托墻體系轉(zhuǎn)換層-柱承式框托墻體系轉(zhuǎn)換層-梁承式南京金陵飯店 青島保險(xiǎn)公司地上39層，高108米 地下2層，地上19層，高米 紐約世界貿(mào)易中心大樓 2001 年 9 月 11 日 世界第四高度的紐約世貿(mào)大樓 紐約世界貿(mào)易中心與世界金融中心全景南樓北樓ABCD世界貿(mào)易中心大樓，位于曼哈頓市區(qū)南端，雄踞紐約海港旁世界貿(mào)易中心總平面圖由紐約和新澤西州港務(wù)局 集資興建日本山崎實(shí)設(shè)計(jì)1966年開工1973年竣工是由 5 幢建筑組成的綜合體主樓呈雙塔形塔柱邊寬米服務(wù)核心區(qū)42x42米標(biāo)準(zhǔn)層高米世界貿(mào)易中心鋼結(jié)構(gòu)用鋼 78000 噸樓外圍有密柱

12、鋼框筒墻面由鋁板和玻璃組成辦公面積 84萬平方米可容納 5萬人辦公 2萬人就餐底層 47層 78層設(shè)商業(yè)服務(wù)大廳第107層了望廳,方圓可及72公里樓內(nèi)有104部電梯，地下6層,與裙房地下室連成一片有可供停車2000輛的車庫(kù)世界金融中心 33-50層，西薩 佩里世貿(mào)大樓結(jié)構(gòu)性能主體結(jié)構(gòu)為鋼框筒（筒中筒）體系外圈為密柱深梁型框筒，由240根鋼柱組成，柱距米內(nèi)部核心區(qū)為47根鋼柱組成的框架，以承受重力荷載，并在施工過程中支承起重設(shè)備?？蛲仓?采用450 x450方管柱，從上到下截面不變，只變壁厚。窗裙梁 截面高度1320?？蛲擦⒚骈_洞率為 24%.核心區(qū)一般框架柱采用 450 x450的方管。為了增

13、強(qiáng)框筒的豎向抗剪剛度，減小框筒的剪力滯后效應(yīng)利用每隔32層的設(shè)備層，沿框筒各設(shè)置一道 7米高的鋼板圈梁。結(jié)構(gòu)分析：基本周期 10s. 極大飛速下頂點(diǎn)側(cè)移 米。 自建成以來記錄到陣風(fēng)作用下最大頂點(diǎn)側(cè)移 米， 結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移角僅 1/890。世界貿(mào)易中心主體結(jié)構(gòu)布置 （外筒240根柱，內(nèi)框架47根柱）世界貿(mào)易中心主體結(jié)構(gòu)布置 （外筒240根柱，內(nèi)框架47根柱）2001年9月11日20:45撞擊世貿(mào)中心的美航飛機(jī)2001年9月11日20:45世貿(mào)中心北樓頂部被撞載有92位乘客的美航11次航班2001年9月11日21:03 載有65位乘客的美聯(lián)航175次航班撞擊世貿(mào)中心南樓 滿載10余噸燃油的飛機(jī)從大廈

14、中部穿過2001.9.11. 22:05 南樓倒塌 （北京時(shí)間） 22:28 北樓倒塌美國(guó)五角大樓坐落在華盛頓附近波托馬克河畔的阿靈頓鎮(zhèn) 1943年1月15日建成設(shè)計(jì)：伯格斯特龍 造價(jià)：8700萬美元 1947年9月，美國(guó)第33任總統(tǒng)杜魯門建立國(guó)防部開始在此辦公。樓內(nèi)除國(guó)防部機(jī)關(guān)外，還包括參謀長(zhǎng)聯(lián)席會(huì)議和陸 海 空總部。 五角大樓交通四通八達(dá)，有通向停車場(chǎng)的高速公路網(wǎng)，直升停機(jī)坪，地鐵車站。 樓內(nèi)有150部電梯，13部升降機(jī)，19部自動(dòng)樓梯。2001.9.11. 21:43 載有64位乘客的美航飛機(jī)撞擊五角大樓筒體體系類型外框筒 + 內(nèi)框架外框筒 + 內(nèi)墻筒外框筒 + 內(nèi)框筒殼牌大樓結(jié)構(gòu)平面美

15、國(guó)修斯頓1971年SOS -4層+52層 蘭州工貿(mào)大廈 地上21層，地下2層，高93米，標(biāo)準(zhǔn)層高米 深圳北方大廈 地上25層，地下1層，高米，標(biāo)準(zhǔn)層高米多筒-框架體系：芯筒加端筒多筒-框架體系：芯筒加角筒 西爾斯大廈芝加哥1974年110層442米束筒結(jié)構(gòu) 西爾斯大廈結(jié)構(gòu)特征9個(gè)子框筒底邊長(zhǎng) 米高寬比 子筒 米框架柱距 米在35、66、90層的設(shè)備層沿內(nèi)外框架各設(shè)一層樓高的桁架圈梁底層柱 1070 x609x102頂層柱 990 x305x25總用鋼 76000噸單位 161kg/m2 結(jié)構(gòu)平面與軸力分布芝加哥OMM大廈 邁阿密東南金融中心69層，L形，3個(gè)框筒 53層，222米，梯形豎筒挑托

16、體系 豎筒 挑梁 次框架同濟(jì)大學(xué)圖書館地上12層 地下2層 高50米 層高米 筒壁300450 挑梁400 x1150豎筒懸掛體系 豎筒 懸掛件 吊桿 慕尼黑BMW辦公大樓 22層，四個(gè)花瓣形樓面由四根預(yù)應(yīng)力砼吊桿掛在懸挑支架上古典大跨結(jié)構(gòu) 從梁到三角璇 從筒拱到交叉拱 從交叉拱到拱肋結(jié)構(gòu) 從穹隆到帆拱梁三角拱筒拱筒拱交叉拱交叉拱實(shí)例羅馬卡瑞卡拉浴場(chǎng)交叉拱拱肋結(jié)構(gòu)穹窿帆拱穹窿帆拱穹窿帆拱 羅馬潘泰龍神廟：直徑 圣。索非亞教堂：直徑33m 穹窿帆拱 平面大跨結(jié)構(gòu) 從梁到桁架 從梁到剛架 從梁到拱肋梁桁架梁剛架梁-拱 北京體育學(xué)院田徑館新型大跨結(jié)構(gòu) 從雞蛋殼到薄壁結(jié)構(gòu) 從蜘蛛網(wǎng)到懸索結(jié)構(gòu) 從蜜蜂巢到網(wǎng)架結(jié)構(gòu)雞