建筑結(jié)構(gòu)以及選型

1、建筑結(jié)構(gòu)以及選型緒 論結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的意義 建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類 建筑結(jié)構(gòu)選型實(shí)例分析 結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼，要承受各種力的作用，形成支撐體系，是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)；通過滿足技術(shù)要求來滿足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；結(jié)構(gòu)科學(xué)的進(jìn)步推動(dòng)著建筑的發(fā)展，一部建筑史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。一、結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的意義 建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系（一）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)的型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)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系（二）建筑結(jié)構(gòu)是解決

2、支撐體系問題，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，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。二、建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 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）適應(yīng)建筑功能的要求 對(duì)于有些公共建筑，其功能有視聽要求，如：體育館為保證較好的觀看視覺效果，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)。（2）滿足建筑造型的需要 對(duì)于建

3、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）充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢(shì) 每種結(jié)構(gòu)型式都有各自的特點(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。三、建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類 建筑結(jié)構(gòu)的組成主

4、要包括各種構(gòu)件：柱梁板桁架桿件網(wǎng)架桿件索膜建筑結(jié)構(gòu)按受力和構(gòu)造特點(diǎn)分類 混合結(jié)構(gòu)體系多層和高層建筑結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)體系 剪力墻結(jié)構(gòu)體系 平面結(jié)構(gòu)體系：排架（桁架）、單層大跨度建筑結(jié)構(gòu) 門式剛架、拱 空間結(jié)構(gòu)體系：薄殼、網(wǎng)架網(wǎng)殼、 懸索、索和膜混合結(jié)構(gòu)是指一個(gè)建筑物的承重體系中采用兩種或兩種以上的結(jié)構(gòu)類型 混合結(jié)構(gòu)一般指磚混結(jié)構(gòu)，即墻體、基礎(chǔ)等豎向承重構(gòu)件采用磚砌體結(jié)構(gòu)，樓蓋、屋蓋等水平承重構(gòu)件采用裝配式或現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 磚墻既是承重結(jié)構(gòu)，又是圍護(hù)結(jié)構(gòu) 第一章 混合結(jié)構(gòu)體系 砌體結(jié)構(gòu)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)單砌體結(jié)構(gòu)剛度較大，強(qiáng)度低，整體性差，抗震性

5、能差綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，實(shí)際造價(jià)低廉平面布置靈活性差，使用面積較小，建筑立面效果厚實(shí)磚墻在防寒、隔熱、隔音、抗風(fēng)雨侵襲和化學(xué)穩(wěn)定性等建筑物理性能方面較為優(yōu)越、物美價(jià)廉，但自重較大適用于六層及以下的住宅、宿舍、辦公室、學(xué)校、醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑 優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍 橫墻承重方案縱墻承重方案縱橫墻承重方案內(nèi)框架承重方案 混合結(jié)構(gòu)房屋的墻體布置 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裂縱墻宜貫通，可利于防止墻體開裂，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)防和減少墻體開裂房屋平、立面布置規(guī)則，房屋

6、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)的抗震性能第二章 框架結(jié)構(gòu)體系 混合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，樓層較高時(shí)用料多、自重大，建筑有效面積隨著樓層增加大大減少 本章講述的框架結(jié)構(gòu)主要是指鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，較之磚砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)自重小、強(qiáng)度高，可以用于更多樓層的承重結(jié)構(gòu)體系 一般用于不多于15層（不超過50米高度）的多層和高層房屋 鋼筋混凝土框架的梁柱節(jié)點(diǎn)多為剛節(jié)點(diǎn)，建筑物整體性好因?yàn)閯偣?jié)點(diǎn)的存在，梁跨中彎矩降低，從而可以跨越更大的跨度，空間布置更為靈活在建筑上能夠提供較大的空間，平面布置靈活，適用性強(qiáng)抗側(cè)剛度小、水平位移

7、大，結(jié)構(gòu)柔度較大 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)框架的主要受力構(gòu)件包括梁和柱梁、柱連接處一般為剛接連接，當(dāng)為鉸接連接時(shí)成為排架為利于結(jié)構(gòu)受力合理，框架結(jié)構(gòu)一般要求框架梁宜連通，框架柱在縱橫兩個(gè)方向上應(yīng)與框架梁連接，梁、柱中心線宜重合，框架柱宜縱橫對(duì)齊、上下對(duì)中為了使用功能或建筑造型的要求，框架結(jié)構(gòu)可采用抽梁、抽柱、內(nèi)收、外挑、斜梁、斜柱等形式 框架的組成與分類框架結(jié)構(gòu)按承重方式分類全框架（純框架）：荷載全部由框架梁、柱承擔(dān)，墻體僅起圍護(hù)、隔斷作用，受力性能良好內(nèi)框架（半框架）：荷載由內(nèi)部框架和外部墻體共同來承擔(dān)，整體性和抗震性差，易發(fā)生地基不均勻沉降底層框架混合結(jié)構(gòu)：底層為框架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，上部為

8、普通混合結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)上剛下柔，整體性和抗震性差框架結(jié)構(gòu)的適用層數(shù)、高寬比與適用高度框架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，屬于柔性結(jié)構(gòu)，其抗側(cè)移剛度較小，房屋較高時(shí)其安全性和經(jīng)濟(jì)效益下降框架結(jié)構(gòu)適用層數(shù)：615層，10層左右最為經(jīng)濟(jì)框架結(jié)構(gòu)常用高寬比：57 場(chǎng)地類別為、和類，規(guī)則的現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)最大適用高度：60m（烈度6度），55m（烈度7度），45m（烈度8度），25m（烈度9度）場(chǎng)地類別類或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的最大適用高度還應(yīng)適當(dāng)降低第三章 剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)較之框架結(jié)構(gòu)，采用剪力墻來提供很大的抗剪強(qiáng)度和側(cè)向剛度，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度 剪力墻就是以承受水平荷載為主要目的而設(shè)置的現(xiàn)澆鋼筋

9、混凝土成片墻體，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中也可采用鋼板剪力墻 剪力墻結(jié)構(gòu)體系主要包括以下三大類：框架-剪力墻（框剪）結(jié)構(gòu)，（全）剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)適用于10層以上的高層或超高層房屋 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱框剪結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)一定數(shù)量的橫向和縱向剪力墻所構(gòu)成的雙重受力體系在整個(gè)體系中，框架仍占主體、以承擔(dān)豎向荷載為主，剪力墻承擔(dān)絕大部分的水平荷載，兩者協(xié)同工作、揚(yáng)長(zhǎng)避短建筑結(jié)構(gòu)相當(dāng)于基礎(chǔ)上的懸臂梁，剪力墻使得該懸臂梁在此位置形成深梁，加強(qiáng)了側(cè)向剛度 各類剪力墻結(jié)構(gòu)的性能、特點(diǎn)與適用范圍框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的適用范圍框架-剪力墻結(jié)構(gòu)屬于半剛性結(jié)構(gòu)體系，適用于1020層房屋，最高不宜超過25層較之框

10、架結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的設(shè)置在一定程度上影響了建筑平面的靈活布置，適用于辦公樓、旅館、公寓、住宅等建筑以及一些工業(yè)廠房框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置可以較為靈活，可結(jié)合隔墻、山墻、電梯井、樓梯間等設(shè)置，減少對(duì)建筑使用功能上的妨礙框架-筒體結(jié)構(gòu)當(dāng)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻集中在一處并形成筒體時(shí)，稱為框架-筒體結(jié)構(gòu) 框架-筒體結(jié)構(gòu)的筒體一般位于建筑物中央（也可見到位于一側(cè)的），其框架一般位于筒體四周框架-筒體結(jié)構(gòu)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的受力和變形特點(diǎn)類似，但因?yàn)橥搀w的存在，其剛度、強(qiáng)度、抗扭性能都增強(qiáng)了，故可以建造高達(dá)3040層的建筑框架-筒體結(jié)構(gòu)的剪力墻設(shè)置很集中，建筑平面布置可較為靈活，

11、適用于公共建筑、辦公樓和商業(yè)建筑等二、剪力墻結(jié)構(gòu)房屋高度超過25層時(shí)，水平荷載的影響相當(dāng)大，需要的剪力墻數(shù)量很大，需要采用全剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整體性更強(qiáng)，抗側(cè)移剛度更大，側(cè)向變形更小，抗震性能更好，用鋼量較省，施工相對(duì)簡(jiǎn)便快捷墻體較密，建筑平面布置和空間利用受到較大限制，且結(jié)構(gòu)自重大、剛度大、地震反應(yīng)大適用于1040層的住宅、公寓和旅館等第四章 薄腹梁結(jié)構(gòu)薄腹梁屬于受彎構(gòu)件，是用于屋蓋的梁 為了跨越較大的跨度，基于減輕自重的考慮，截面采用工字形或T形，從外觀上看梁腹很薄，故稱“薄腹梁” 優(yōu)點(diǎn)：制作、構(gòu)造、設(shè)計(jì)、施工等簡(jiǎn)便，側(cè)向剛度較大缺點(diǎn)：自重較大，適用跨度較小 梁的高度可隨著梁軸方向逐漸變化，以

12、節(jié)省材料和更經(jīng)濟(jì)薄腹梁的設(shè)計(jì)尺寸由施工條件、鋼筋布置、構(gòu)造要求以及剛度等因素決定屋面坡度：1/81/12 梁端部高度一般不小于60cm 梁截面高度主要由剛度控制 梁腹板寬度一般為610cm上翼緣寬度：取決于屋面板的支承穩(wěn)定，可取2540下翼緣寬度：取決于鋼筋布置，可取2030薄腹梁的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和大致尺寸第五章 桁架結(jié)構(gòu)桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系 屋架形式與材料的關(guān)系屋架基本尺寸及其適用范圍屋架結(jié)構(gòu)的選型排架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介薄腹梁無法滿足跨度繼續(xù)增大的情況，從梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布出發(fā)，將材料布在應(yīng)力較大的地方，可達(dá)到節(jié)省材料和減少自重的目的桁架結(jié)構(gòu)從梁式結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，其實(shí)質(zhì)是利用截面的幾何特性

13、，在截面面積不變的情況下增大其慣性矩和抵抗矩桁架結(jié)構(gòu)桿件主要承受軸向力，可以較為充分地利用材料的強(qiáng)度，也因此較之受彎構(gòu)件（梁）受力更為合理 桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有： 較之梁式結(jié)構(gòu)可適用于更大的跨度 可用鋼筋混凝土、鋼、木等多種材料制造 由桿件組成，型式多樣化，選型范圍較廣 施工方便，可整體吊裝，亦可高空拼裝屋架的選型必須綜合考慮建筑物的使用要求、建筑造型、屋面防水構(gòu)造、跨度和荷載大小、材料供應(yīng)、施工技術(shù)條件等因素，并進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，做到受力合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、外形美觀和制造簡(jiǎn)便建筑跨度在36m以上時(shí)宜選用鋼屋架有振動(dòng)、腐蝕或高溫車間，宜選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架

14、相對(duì)濕度大于75、通風(fēng)不良或有腐蝕性介質(zhì)的建筑不宜選用木屋架和鋼屋架 屋架結(jié)構(gòu)的選型第六章 拱結(jié)構(gòu)拱的受力特點(diǎn)與適用范圍 拱的類型 拱軸的形式與合理軸線拱水平推力的平衡拱的截面形式與主要尺寸拱的結(jié)構(gòu)選型與布置拱在豎向荷載下，兩端支承處產(chǎn)生豎向反力和水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，并大大減小了跨中彎矩拱結(jié)構(gòu)的材料利用率高，可充分利用抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度差的圬工材料（石材、磚、混凝土）來建造拱橋，現(xiàn)在多采用鋼筋混凝土、鋼材、鋼管混凝土等來建造拱結(jié)構(gòu)橋梁和民用建筑拱的形式多種多樣，有利于豐富建筑外形，不僅適用于大跨度結(jié)構(gòu)（橋梁），也適用于中小跨度的房屋建筑（展覽館、體育館、商場(chǎng)等公共建筑物和商業(yè)建筑

15、物） 拱的受力特點(diǎn)與適用范圍按建造材料，可分為磚石砌體拱結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼拱結(jié)構(gòu)、膠合木拱結(jié)構(gòu)等按結(jié)構(gòu)組成，可分為無鉸拱、兩鉸拱和三鉸拱按有無水平推力，可分為無系桿拱和有系桿拱按拱軸形式，可分為半圓拱和拋物線拱等按拱身截面，可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式、等截面和變截面等按支承方式，可分為上承式、下承式和中承式 拱的類型拱身可做成實(shí)腹式和格構(gòu)式兩種型式，一般采用等截面鋼筋混凝土拱一般采用實(shí)腹式，拱身的截面高度可按拱跨的1/301/40估算，截面寬度為2540cm 鋼結(jié)構(gòu)拱多采用格構(gòu)式，拱身的截面高度，格構(gòu)式按拱跨的1/301/60，實(shí)腹式按拱跨的1/501/80 當(dāng)拱身內(nèi)力（軸

16、壓力、彎矩）沿軸向改變較大時(shí)，可采用變截面形式，即改變拱身截面高度而保持寬度不變 拱的截面形式與主要尺寸拱的截面除了常用的矩形截面外，還可采用形截面、雙曲拱、波形拱、折板拱等更大跨度的拱可采用鋼管、鋼管混凝土截面，也可用型鋼、鋼管或鋼管混凝土組成組合截面組合截面拱自重輕，截面回轉(zhuǎn)半徑大，其穩(wěn)定性和抗彎能力大大提高，可以跨越很大的跨度，跨高比也可做得更大拱結(jié)構(gòu)的選型需要考慮結(jié)構(gòu)的支承形式、拱軸形式、拱的矢高、拱身形式、拱的結(jié)構(gòu)布置與支撐體系設(shè)置 靜定三鉸拱不會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力，但構(gòu)造復(fù)雜，適用于地基特別軟弱時(shí)，一般工程不大使用 兩鉸拱和無鉸拱屬于超靜定結(jié)構(gòu)，要考慮基礎(chǔ)不均勻沉降和溫度變化引起的附加內(nèi)

17、力的影響兩鉸拱受力合理，用料經(jīng)濟(jì)，制作和安裝簡(jiǎn)便，最常用無鉸拱受力最為合理，但對(duì)支座要求高，適用于地基條件好或支承可靠時(shí)，一般用于橋梁結(jié)構(gòu)，很少用于房屋建筑 拱的結(jié)構(gòu)選型與布置 拱結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑平面形式的不同，可以有以下布置方案：并列布置：建筑平面為矩形，可用等間距、等跨度、并列布置的平面拱結(jié)構(gòu)，縱向需加支撐徑向布置：建筑平面為非矩形，常采用徑向布置的空間拱結(jié)構(gòu)，其空間剛度和穩(wěn)定性都較好環(huán)向布置：建筑平面為圓形，采用環(huán)向布置的空間拱結(jié)構(gòu)最合理，各拱沿周圍排列、拱腳相抵、推力互消井式布置：仿效井字梁布置，多向承受荷載、共同傳力多叉布置：適用于任意建筑平面形狀，圍繞一個(gè)中心鉸或環(huán)、徑向布置輻射狀的拱

18、肋，呈多叉狀的肋形拱，拱腳與拱頂多為鉸接，多叉拱肋的頂端匯聚于中心，各叉拱腳形成的平面宜為正多邊形或圓形第七章 薄殼結(jié)構(gòu)與平面結(jié)構(gòu)體系不同，空間結(jié)構(gòu)體系為空間受力，可以更好地解決大跨度屋蓋的問題 薄殼結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，其殼體內(nèi)主要承受以壓力為主的薄膜應(yīng)力，且薄膜應(yīng)力沿殼體厚度方向均勻分布，故材料強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮；此外，殼體為曲面，處于空間受力狀態(tài)，各向剛度均較大，故其厚度往往很小 6m6m的鋼筋混凝土雙向板，最小厚度需130mm；35m35m的雙向扁殼屋蓋，殼板厚度僅需80mm薄殼必須具備的兩個(gè)條件：曲面的；剛性的薄殼的結(jié)構(gòu)組成：曲面的殼板；周邊的邊緣構(gòu)件優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，剛度大，用料省，自重

19、輕，覆蓋大面積；曲面多樣活，造型多變，曲線優(yōu)美，表現(xiàn)力強(qiáng)適用于：展覽廳，食堂，劇院，天文館，廠房，飛機(jī)庫(kù)等缺點(diǎn)：體型多為曲線、復(fù)雜多變，費(fèi)工費(fèi)模板，施工難度大；殼壁薄，保溫隔熱性能差，耐久性較差；某些殼體易產(chǎn)生回音不適用：對(duì)音響效果要求高的大會(huì)堂、體育館、影劇院等薄殼的結(jié)構(gòu)效能薄殼結(jié)構(gòu)是一種薄得不至于產(chǎn)生明顯彎曲應(yīng)力，但厚度可以承受軸力和剪力的形抵抗結(jié)構(gòu)形抵抗結(jié)構(gòu)即將材料造成一定的形狀從而獲得一定強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)（薄紙卷起即可抗彎），獲得此種能力靠的不是用料的增加、而是適當(dāng)?shù)男问奖そY(jié)構(gòu)賴以獲得這種能力的“形”就是其曲面特征薄殼的結(jié)構(gòu)效能就歸功于曲面的曲率及其幾何特征薄殼的型式以及典型曲面形式

20、薄殼的型式有：球面殼，圓柱殼，雙曲面殼，折結(jié)構(gòu)，幕結(jié)構(gòu)，等等薄殼的各種型式都是由若干曲面進(jìn)行切割、組合而創(chuàng)造出來的，幾種基本的曲面形式包括：第八章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的受力特點(diǎn)與適用范圍 平板網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式及其選型平板網(wǎng)架的主要尺寸網(wǎng)架的桿件和節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的支承方式網(wǎng)架的屋面做法網(wǎng)架是由平面桁架發(fā)展而來，是由復(fù)雜的桿件系統(tǒng)組成超靜定次數(shù)極高的空間結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，網(wǎng)架的桿件主要承受軸力，能夠充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，自重輕，較為節(jié)省材料網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各桿件互相起支撐作用，故其整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、空間剛度大、抗震性能好，支承跨度更大，用料更省網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)高度較小，可有效利用建筑空間，且能利用較小規(guī)格的桿件建造大跨度

21、結(jié)構(gòu)，還具有桿件類型統(tǒng)一、便于工業(yè)化生產(chǎn)、可地面拼裝再整體吊裝等優(yōu)點(diǎn) 網(wǎng)架的受力特點(diǎn)與適用范圍網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架平板網(wǎng)架均為雙層網(wǎng)架，雙層網(wǎng)架有上、下弦之分曲面網(wǎng)架可為單層、雙層、單曲、雙曲等形式網(wǎng)架桿件多為鋼管或角鋼制作，節(jié)點(diǎn)多為空心球節(jié)點(diǎn)或鋼板焊接節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架與網(wǎng)殼相比，是一種無水平推力的空間結(jié)構(gòu)，支座構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，便于下部支承結(jié)構(gòu)的處理網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的適用性很強(qiáng)，應(yīng)用很廣泛，造型靈活而恢宏 平板網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式及其選型 平板網(wǎng)架從結(jié)構(gòu)形式方面可以分為以下兩大類：交叉桁架體系網(wǎng)架：由不同方向的平行弦桁架相互交叉組成角錐體系網(wǎng)架：由三角錐、四角錐、六角錐等各種錐體單元組成，較之交叉桁架

22、體系網(wǎng)架，其剛度更大、受力性能更好第九章 懸索結(jié)構(gòu)由一系列高強(qiáng)度鋼索組成的一種張力結(jié)構(gòu)，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大的跨度 懸索為軸心受拉構(gòu)件，能充分利用鋼材的強(qiáng)度形體多樣化，能適應(yīng)各種平面形狀和外形輪廓的要求懸索結(jié)構(gòu)的組成懸索結(jié)構(gòu)由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)組成索只能承受軸向拉力，不能承受彎矩和剪力，完全柔性，其抗彎剛度可忽略不計(jì)邊緣構(gòu)件是索網(wǎng)的邊框，是索網(wǎng)成型的基本，所以是懸索結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是決定懸索結(jié)構(gòu)型式的關(guān)鍵下部支承結(jié)構(gòu)可為鋼筋混凝土立柱或框架結(jié)構(gòu)，必要時(shí)應(yīng)采取鋼纜錨拉措施來保證立柱的穩(wěn)定性懸索結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式1、單曲面單層懸索結(jié)構(gòu)由多重平行的單層拉索構(gòu)成，表面呈圓筒形凹面構(gòu)

23、造簡(jiǎn)單、傳力明確，但穩(wěn)定性差、抗風(fēng)性能差，可對(duì)屋面板施加預(yù)應(yīng)力而形成懸掛薄殼屋面體系2、單曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)由多重平行的索網(wǎng)構(gòu)成，每片索網(wǎng)均為曲率相反的承重索和穩(wěn)定索組成，其間用圓鋼或拉索聯(lián)系、行如屋架的腹桿通過“腹桿”對(duì)上、下索施加預(yù)應(yīng)力，屋蓋剛度增加3、雙曲面單層懸索結(jié)構(gòu)多為圓形、輻射狀拉索，剛度和穩(wěn)定性較差上述單曲面懸索結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，而雙曲面懸索結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)4、雙曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)亦為圓形、輻射狀拉索，由承重索和穩(wěn)定索組成，中心設(shè)置拉環(huán)；屋面可呈上凸、下凹或交叉形，邊緣構(gòu)件可根據(jù)拉索布置方式設(shè)置一道或兩道受壓環(huán)梁屋面剛度大，抗風(fēng)和抗震性能好，可采用輕型屋面、自重小、用料省5、雙曲面交叉懸

24、索結(jié)構(gòu)由兩組曲率相反的拉索交叉組成，其曲面為雙曲拋物面，亦稱鞍形懸索，外形多變、可適用于圓形、橢圓形、菱形等多種建筑平面形狀曲率下凹的索網(wǎng)為承重索，上凸的為穩(wěn)定索，通過對(duì)穩(wěn)定索施加預(yù)應(yīng)力來使承重索張緊，從而提高屋面剛度邊緣構(gòu)件可根據(jù)不同建筑造型的需要采用雙曲環(huán)梁和斜向邊拱等各種形式第十章 膜結(jié)構(gòu)由優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)薄膜材料和加強(qiáng)構(gòu)件組成的一種空間結(jié)構(gòu) 形式多樣化，由拉索和骨架支承的膜結(jié)構(gòu)的曲面可為任意形狀，自然曲線構(gòu)成的大跨度空間藝術(shù)表現(xiàn)力強(qiáng)自重輕，抗震性能好，施工速度快；可充分利用自然光，節(jié)能環(huán)保；造型活潑優(yōu)美、富有時(shí)代氣息剛度差，抗風(fēng)性能差，施工問題多，技術(shù)水平跟不上，節(jié)點(diǎn)處理問題多，國(guó)內(nèi)在風(fēng)力下撕

25、裂破壞發(fā)生多膜結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式膜結(jié)構(gòu)可大致分為張拉式、骨架支承式和充氣式三大類，在張拉式中與索結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)又可稱為索膜結(jié)構(gòu)張拉式：通過拉索成型，富于表現(xiàn)力，造型優(yōu)美；骨架支承式：通過剛性構(gòu)件成型，膜體為輔助結(jié)構(gòu)，建筑表現(xiàn)含蓄充氣式：依靠送風(fēng)系統(tǒng)使膜體內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差而成型，分為單層、雙層和氣肋式三種形式，需要長(zhǎng)期不間斷的能源供應(yīng)，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高，應(yīng)用受限膜結(jié)構(gòu)材料膜結(jié)構(gòu)所用薄膜材料為強(qiáng)度高、柔韌性好的涂層織物薄膜分為兩層：內(nèi)層為基材織物，決定了膜材的抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能；外層為涂層，體現(xiàn)了膜材耐火、耐久性、防水、自潔性、保溫、透光性等物理性能基材：玻璃纖維、聚脂類、聚乙烯醇類、聚酰胺類纖維涂層：乙烯

26、四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）膜材使用壽命有限，目前最好的ETFE也只能保證30年實(shí)例分析廣州合景金融大廈（1）、工程概況廣州合景金融大廈位于廣州市天河區(qū)珠江新城J1-6地塊，主樓地上41層，屋頂標(biāo)高為178m（未計(jì)向上延伸至198m的外墻構(gòu)架）；地下室5層，埋深22.16m?？偨ㄖ娣e為108000m2，其中地下28660m2。五層以下為商業(yè)用途，五層以上均為辦公用途。地下五層為停車庫(kù)及設(shè)備用房，其中地下四五層兼作五級(jí)人防地下室。 （2）、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)廣州合景金融大廈采用圓鋼管混凝土框架-鋼支撐框架結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)方案控制原則：

27、剛度、強(qiáng)度，舒適度、延性滿足規(guī)范要求。小震作用下，主、次結(jié)構(gòu)均要求處于彈性階段，滿足小震不壞的目標(biāo)；中震作用下，主體結(jié)構(gòu)墓本處于彈性狀態(tài)，無損壞或損壞程度小，次結(jié)構(gòu)有一定程度損傷，但損傷程度為可修復(fù)，修復(fù)時(shí)不會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性造成很大影響；大震作用下，地震能量主要依靠次要構(gòu)件耗散，少數(shù)抗側(cè)力構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸，整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，結(jié)構(gòu)整體仍具有一定的抗側(cè)剛度，可繼續(xù)工作。通過設(shè)置部分偏心支撐，在支撐與柱之間或支撐與支撐之間形成耗能梁段。在大震作用下通過耗能梁段的彈塑性變形耗能，保證支撐不屈曲。高出屋面的幕墻采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，并設(shè)置部分粘彈性消能阻尼器，以起到減少風(fēng)振和在地震作用下耗能的作用

28、。廣州合景金融大廈框架柱采用圓鋼管混凝土：柱、支撐體系采用跨層、形矩形鋼管支撐，層內(nèi)人字形及V字形熱軋或焊接正放H型鋼支撐，框架梁采用烘軋或焊接H型鋼與閉口型或縮口型壓型鋼板組合樓板的組合形式。利用鋼支撐作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，鋼框架土要承擔(dān)豎向荷栽。鋼柱與鋼梁節(jié)點(diǎn)，鋼支撐與鋼骨連接點(diǎn)均采用剛性連接，主次梁節(jié)點(diǎn)為鉸接。（1）、工程概況廣州白天鵝賓館是中國(guó)內(nèi)地第一家五星級(jí)大酒店。酒店于1983年開業(yè)，2000年重新裝修，樓高28層，共有客房總數(shù)842間套。廣州白天鵝賓館是“世界一流酒店組織”之首家中國(guó)成員，是今日廣州豪華酒店佼佼者，矗立于珠江河畔歷史悠久的沙面島。2010年廣東省第三次文物普查，廣州

29、白天鵝賓館將被認(rèn)定為文物。（2）、結(jié)構(gòu)選型及特點(diǎn)廣州白天鵝賓館主樓采用剪力墻大阪系統(tǒng)，主樓地下室采用鋼筋混凝土防滲墻結(jié)構(gòu)。橫向剪力墻和縱向剪力墻共同承重，側(cè)剛度更強(qiáng)，側(cè)移更小，從而保證了抗震性能。深圳發(fā)展中心大廈 (1)、工程概況深圳發(fā)展中心大廈建于1990年，總層數(shù)43層，建筑面積75889m2，是一幢集酒店、辦公、商業(yè)和娛樂等多功能為一體的超高層大廈。外型獨(dú)特，體現(xiàn)出特區(qū)所具有的活力。（2）、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 深圳發(fā)展中心大廈，采用了框架-剪力墻體系。剪力墻負(fù)擔(dān)大部分的水平荷載，框架則以負(fù)擔(dān)豎向荷載為主，兩者共同受力、合理分工，各盡其能。中央電視臺(tái)新址（1）、工程概況中央電視臺(tái)新臺(tái)址地處北京

30、市朝陽區(qū)東三環(huán)中路東，在北京市中央商務(wù)區(qū)(CBD)規(guī)劃范圍內(nèi)。用地面積19萬m2，總建筑面積約60萬m2，包括CCTV主樓、電視文化中心以及服務(wù)樓三個(gè)單體。CCTV主樓由兩座塔樓、裙房及基座組成，地下三層。地上總建筑面積40萬m2。兩座塔樓呈雙向6傾斜，分別為51層和44層，在37層處通過14層高的L形懸臂結(jié)構(gòu)連為一體。結(jié)構(gòu)屋面高度234m，最大懸挑長(zhǎng)度75m。裙房為9層，與塔樓連為一體。（2）、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)CCTV主樓采用鋼支撐筒體結(jié)構(gòu)體系。帶斜撐的鋼結(jié)構(gòu)外筒體提供結(jié)構(gòu)的整體剛度，部分鋼結(jié)構(gòu)外筒體表面延續(xù)至筒體內(nèi)部，以加強(qiáng)塔樓角部及保持鋼結(jié)構(gòu)外筒體作用的連續(xù)性。外筒體由水平邊梁、外柱及斜支

31、撐組成，筒體在兩個(gè)平面都傾斜6。外筒框架柱采用鋼柱、型鋼混凝土柱。斜支撐截面尺寸及分布根據(jù)受力需要而變化。外筒體由兩層高的三角形模塊構(gòu)成，即每隔兩層柱、邊梁和支撐交于一點(diǎn)，因而樓面結(jié)構(gòu)也分為“剛性層”和“非剛性層”。包括塔樓在內(nèi)，所有心筒及內(nèi)柱都是豎直的，它們與外筒柱起作用，為“剛性層”之間的樓板提供穩(wěn)定性。塔樓的核心筒為鋼框架結(jié)構(gòu)體系，核心筒體橫向布置一定數(shù)量的柱間支撐，而縱向主要依靠抗彎框架的作用。核心筒內(nèi)兩個(gè)樓層平面之間的側(cè)向約束可以保證兩“剛性層”樓板之間樓層的側(cè)向穩(wěn)定，并將有關(guān)荷載傳遞下去。塔樓內(nèi)設(shè)置了一系列的轉(zhuǎn)換桁架以支承由于垂直內(nèi)筒與傾斜外柱之間的跨距加大而增加的內(nèi)柱。這些轉(zhuǎn)換桁

32、架將柱的荷載傳遞到核心筒和外部筒體上，通常布置于機(jī)電層。兩塔樓之間懸臂部分的底下兩層也設(shè)有轉(zhuǎn)換桁架，懸臂部分的柱荷載通過這些桁架傳遞至周邊筒體。在裙樓處，為了形成演播廳和中央控制區(qū)的開敞空間，也設(shè)有轉(zhuǎn)換桁架用以支承上部樓面的內(nèi)柱。天津奧林匹克中心體育場(chǎng)（1）、工程概況天津奧林匹克中心體育場(chǎng)為2008年北京奧運(yùn)會(huì)足球賽場(chǎng)。體育場(chǎng)位于天津中心市區(qū)西南部。體育場(chǎng)建筑面積15.8萬m2，共由6層組成，總高53m，可同時(shí)容納6萬名觀眾，可滿足國(guó)際足球和田徑比賽的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)思為：屋頂桁架選用V字形平行弦桁架，懸挑結(jié)構(gòu)，以表現(xiàn)體育場(chǎng)地的動(dòng)感與輕快。該體育場(chǎng)成為天津市重大體育活動(dòng)的中心場(chǎng)地和標(biāo)志性建筑

33、。（2）、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)天津奧林匹克體育中心體育場(chǎng)基礎(chǔ)為高強(qiáng)混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋頂桁架選用V字形平行弦桁架，懸挑結(jié)構(gòu)。主桁架最大跨度117m，主、環(huán)桁架均為平面管桁架結(jié)構(gòu)形式，桁架最大安裝高度達(dá)53m，整個(gè)鋼屋蓋由主桁架、子桁架、二道環(huán)形桁架及水平、垂直支撐、檁條組成，總用鋼量約13000t。主桁架上口定位采用柱帽桿固定于看臺(tái)柱頂支座上，下口定位采用落地形式。俄羅斯風(fēng)景橋（1）、工程概況風(fēng)景橋（Zhivopisng Bridge）是俄羅斯首都莫斯科克雷拉茨科耶區(qū)橫跨莫斯科河（Moskva River）的一座公路斜拉橋，全長(zhǎng)1460m，其中主橋長(zhǎng)409.50m，寬37m

34、；跨河鋼拱橋塔高105m，拱跨182m，斜拉索78根，拱頂下部建有圓形觀景臺(tái)和餐廳；橋面至水面高30m。風(fēng)景橋于2007年12月建成通車。這座橋的獨(dú)特之處在于構(gòu)思的巧妙。為了避免道路與附近的地鐵、公園、抽水站等公共設(shè)施的干擾，在地形地物受限的情況下，充分利用了河道上的空間，將橋梁架設(shè)在河道中心線上，在平面上橋梁與河流重疊。(2)、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)俄羅斯風(fēng)景橋利用剛架拱橫向布置巧妙地將橋墩基礎(chǔ)設(shè)置在兩岸岸邊，這樣既能保證橋墩的生根，又能使橋下河流暢通無阻，真是巧奪天工的設(shè)計(jì)。風(fēng)景橋還有一個(gè)特點(diǎn)就是它的斜拉索體系。橋梁主跨為等截面的鋼箱梁，鋼箱梁被由剛架拱上的斜拉索牽引支撐，梁塔（剛架拱）完全分離，

35、形成全浮懸狀態(tài)，在78根拉索下組成了空間曲線索面的對(duì)稱性斜拉橋。這種體系如果單就主梁的全浮懸狀態(tài)來說，其抗震能力是很高的，當(dāng)然，全橋的抗震水平還依賴于作為斜拉橋的主塔-剛架拱的穩(wěn)定能力?？此苾蓚€(gè)毫無搭界的單一結(jié)構(gòu)，一個(gè)是拱結(jié)構(gòu)，一個(gè)是梁結(jié)構(gòu)，它們通過斜拉索的連接使風(fēng)景橋形成了一座獨(dú)特的斜拉橋，這種由簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式的橋梁很值得我們橋梁工程師學(xué)習(xí)與借鑒?？紤]觀光的需要，橋梁主跨正上方利用剛架拱的支撐設(shè)置了類似于太空艙的圓形旋轉(zhuǎn)餐廳。這成為風(fēng)景橋一個(gè)建筑特點(diǎn)。上海體育館（1）、工程概況上海體育館，也稱上海大舞臺(tái)，坐落在上海西南地區(qū)，著名的華亭賓館對(duì)面，1975年建成使用。館內(nèi)可容納觀眾18000人。1999年經(jīng)改建，新增1250m2的雙層舞臺(tái)，設(shè)施先進(jìn)，是目前國(guó)內(nèi)首家劇院式的體育館?？沙薪痈黝愇乃囇莩?、大型體育比賽、集會(huì)、大型展覽等等，觀眾容量仍可保持在12000人左右。（2）、結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)上海體育館主館呈圓形，高33米，屋頂網(wǎng)架跨度直徑110米，采用平板型三向網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格尺寸為跨度的1/8。