常用建筑結(jié)構(gòu)實例調(diào)研及分析

1、高層建筑常用結(jié)構(gòu)類型建筑結(jié)構(gòu)類型 :筒中筒結(jié)構(gòu)建筑名稱 :蘭州國芳大酒店建筑概況:蘭州國芳大酒店位于蘭州市東方紅廣場，是蘭州國際博覽中心二期工程，為一五星級酒店兼商務(wù)寫字樓及商場的大型超高層公共建筑?？偨ㄖ娣e約 9 萬 m 2 ，分主樓和裙樓兩部分。其中裙樓為酒店附屬用房，地下兩層，地面以上九層，總高 43.4 米。主樓地下三層，為車庫和六級人防兼設(shè)備用房，地面以上 39 層，由辦公、客房及公共用房組成， 1-9 層層高為 4.8 米，標(biāo)準(zhǔn)層層高為 3.1 米和 3.15 米， 39 層為帶夾層的旋轉(zhuǎn)餐廳，層高 10 米，建筑主體高 144 米。另出屋面設(shè)有三層塔樓，建筑總高為 161.9

2、米，是蘭州市中心繁華區(qū)內(nèi)最高的一座建筑（見圖 1 ）。該工程抗震設(shè)防烈度為 8 度，屬高度超出現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定較多的超限高層建筑。按建設(shè)部 59 號令的要求，先后通過了全國和省超限高層建筑抗震設(shè)防審查委員會對初設(shè)和施工圖的抗震設(shè)防專項審查。該工程主樓和裙樓間采用了抗震縫，限于篇幅，本文僅介紹主樓部份的結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)分析說明: 結(jié)構(gòu)選型本工程主體高 144 米，平面布置規(guī)則，接近正方形，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)。內(nèi)筒為剪力墻（平面長寬分別為 21m 和 12.6m ），外筒由密柱高裙梁組成（平面長寬分別為 45m 和 36.6m ）。另結(jié)合建筑功能在外筒體四角處布置部分剪力墻，以增

3、強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭剛度和外筒的整體抗彎能力。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置見圖 2 . 3.1.2 體型參數(shù)為保證本工程筒中筒結(jié)構(gòu)的空間受力性能和承載力，設(shè)計中對各項參數(shù)在滿足建筑功能的前提下，盡量控制在合理范圍內(nèi)。其中：結(jié)構(gòu)平面長寬比 1.23 ，結(jié)構(gòu)高寬比短向為 3.9 、長向為 3.2 ，內(nèi)筒高寬比長向為 12.5 、短向為 7.5 ，內(nèi)筒面積占樓層面積的 16% .外筒柱距 4.2m ，外筒標(biāo)準(zhǔn)層立面開洞率為 39% ，洞口高寬比 0.64 和層高與柱距之比 0.74 基本接近。建筑結(jié)構(gòu)類型:剪-筒 結(jié)構(gòu)建筑名稱:勝龍大廈建筑概況:本工程占地面積2342.7 m2 ，總建筑面積18975m2 ，工程由地下

4、二層，地上二層商場，北邊三至七層為辦公樓，南邊三至九層為商住樓組成，建筑物總高度辦公樓為29.7米，商住樓為36.3米， 地下二層層高為4.2米，地上兩層商場層高為4.2米，商住樓標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.8米，0.00室內(nèi)外高低差為0.45米，其中，地下二層為車庫、農(nóng)貿(mào)市場的庫房、消防生活水池、配電房等，地下一層為農(nóng)貿(mào)市場。根據(jù)工程特點、建筑要求及使用功能要求，本工程結(jié)構(gòu)類型為全框架剪筒結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形式：本工程采用人工挖孔灌注樁，承臺采用樁帽加地梁拉結(jié)，核心筒區(qū)采用整板加群樁基礎(chǔ)的形式。本工程不設(shè)施工縫，只在56軸中間支邊處設(shè)置800寬施工期間的后澆帶。結(jié)構(gòu)分析說明:根據(jù)工程特點、建筑要求及使用功能要求

5、，本工程結(jié)構(gòu)類型為全框架剪筒結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)形式：本工程采用人工挖孔灌注樁，承臺采用樁帽加地梁拉結(jié)，核心筒區(qū)采用整板加群樁基礎(chǔ)的形式。本工程不設(shè)施工縫，只在56軸中間支邊處設(shè)置800寬施工期間的后澆帶。結(jié)構(gòu)材料的選用：1砼強(qiáng)度等級為C25、C30、C35，其中基礎(chǔ)大底板采用C30S8。2鋼筋采用級鋼、級鋼，優(yōu)先采用國產(chǎn)鋼材。3墻體：外墻樓梯間墻采用240厚KP1非承重空心磚，內(nèi)墻采用200厚或120厚的輕質(zhì)砌塊，衛(wèi)生間墻均采用120厚的輕質(zhì)砌塊。建筑結(jié)構(gòu)類型:束筒結(jié)構(gòu)建筑名稱:西爾斯大廈建筑概況:美國芝加哥的一幢辦公樓,SOM建筑設(shè)計事務(wù)所設(shè)計，1974年建成,高443米，是當(dāng)今世界最高建筑物之一。

6、總建筑面積418000平方米，地上110層，地下3層。底部平面68.768.7米,由9個22.9米見方的正方形組成。在這些正方形的范圍內(nèi)都不另設(shè)支柱，租用者可按需要分隔。整個大廈平面隨層數(shù)增加而分段收縮。在51層以上切去兩個對角正方形，67層以上切去另外兩個對角正方形，91層以上又切去三個正方形，只剩下兩個正方形到頂。建筑特點:大廈結(jié)構(gòu)工程師是1929年出生于達(dá)卡的美籍建筑師F.卡恩。他為解決像西爾斯大廈這樣的高層建筑的關(guān)鍵性抗風(fēng)結(jié)構(gòu)問題，提出了束筒結(jié)構(gòu)體系的概念并付諸實踐.大廈的造型有如9個高低不一的方形空心筒子集束在一起，挺拔利索,簡潔穩(wěn)定。不同方向的立面,形態(tài)各不相同，突破了一般高層建筑

7、呆板對稱的造型手法。這種束筒結(jié)構(gòu)體系是建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新相結(jié)合的成果。結(jié)構(gòu)分析說明西爾斯大廈高達(dá)443米，其平面由九個22.9米見方組成的豎筒，底層平面就是一個68.7米見方的大筒了。大廈的外形是逐漸上收，九個豎筒分別截止在不同的高度上，1到50層由九個豎筒組成正方形平面，51到66層截去3對角的兩個堅筒，67到90層截去了另一組對角的兩個豎筒組成一個十字形平面，91層到110層截去三個邊形豎筒，只剩兩個豎筒直達(dá)頂點。整幢大廈被當(dāng)作一個懸挑的束筒空間結(jié)構(gòu)，離地面越遠(yuǎn)剪力越小，大廈頂部由風(fēng)壓引起的振動也明顯減輕。頂部設(shè)計風(fēng)壓為305千克力米2，設(shè)計允許位移（振動時允許產(chǎn)生的振幅）為建筑總高度的1

8、/500，即900毫米，建成后最大風(fēng)速時實測位移為460毫米。西爾斯大廈用鋼材76000噸,每平方米用鋼量比采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的帝國州大廈降低20，僅相當(dāng)于采用5跨框架結(jié)構(gòu)的50。這種束筒結(jié)構(gòu)體系概念的提出和應(yīng)用是高層建筑抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的明顯進(jìn)展。 建筑結(jié)構(gòu)類型:框筒結(jié)構(gòu)建筑名稱:金茂大廈建筑概況:占地236萬平方米，建筑面積 28.95萬平方米。高420.5米，88層。建筑特點:金茂大廈的設(shè)計師是美國芝加哥著名的SOM設(shè)計事務(wù)所。設(shè)計師以創(chuàng)新的設(shè)計思想，巧妙地將世界最新建筑潮流與中國傳統(tǒng)建筑風(fēng)格結(jié)合起來，成功設(shè)計出世界級的，跨世紀(jì)的經(jīng)典之作，成為海派建筑的里程碑，并已成為上海著名的標(biāo)志性建

9、筑物，1998年6月榮獲伊利諾斯世界建筑結(jié)構(gòu)大獎。1999年10月容膺新中國50周年上海十大經(jīng)典建筑金獎首獎。金茂大廈的設(shè)計令人聯(lián)想起中國古代的寶塔造型，隨著樓高往上，一步步漸漸地向里退縮，構(gòu)成一個有韻律的構(gòu)圖。根據(jù)大廈的設(shè)計者：基于多處重復(fù)出現(xiàn)中國傳統(tǒng)上認(rèn)為是吉祥之8這個數(shù)字，它可以說是一個中國化的裝飾派藝術(shù)風(fēng)格的建筑。大廈充分體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)的文化與現(xiàn)代高新科技相融合的特點，既是中國古老塔式建筑的延伸和發(fā)展，又是海派建筑風(fēng)格在浦東的再現(xiàn)。金茂大廈主樓152層為辦公用房，5387層為五星級賓館，88層為觀光層。大堂內(nèi)的辦公區(qū)專用候梯廳造型獨特，猶如金碧輝煌的古埃及金字塔。專為辦公設(shè)置的五組26

10、臺高速電梯采用獨特的玻璃轎廂，玻璃門廳，寬敞明亮，可迅速而又舒適地把客人送達(dá)各辦公樓層而又不必中轉(zhuǎn)。每十層56部電梯的配置可保證客人在上下班高峰時，候梯時間不超過35秒，給人以便捷的交通。結(jié)構(gòu)分析說明:本工程主樓結(jié)構(gòu)形式是框筒結(jié)構(gòu)，中間的核心筒為八角形的現(xiàn)澆鋼筋混凝土，在53層下內(nèi)設(shè)井字型隔墻，外側(cè)有8根鋼巨形柱和8根復(fù)合式巨形柱，在2426層、5153層、8587層設(shè)3道鋼結(jié)構(gòu)的外伸桁架將核心筒與復(fù)合巨形柱連成整體以提高塔樓側(cè)向剛度。5層裙房采用一般的多層框架鋼結(jié)構(gòu)體系. 整體結(jié)構(gòu)高寬比達(dá)9:1,總用鋼量18500噸。本工程主樓、裙房與廣場地面之下都為3層地下室，地下室為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主樓

11、下部為滿堂4m厚基礎(chǔ)板，裙房及廣場下部為普通筏式基礎(chǔ)。由于本工程基礎(chǔ)底部采用盲溝集流，人工排水系統(tǒng)，因此基底不考慮浮力，基礎(chǔ)板相對較薄。本工程主樓樁采用900mm鋼管樁一直打到地質(zhì)構(gòu)造中的第9層土，即地下83m處，裙房采用小型鋼管樁，打到第7層土。大跨度建筑常用結(jié)構(gòu)類型建筑結(jié)構(gòu)類型 :鋼架結(jié)構(gòu)建筑名稱 :鳥巢建筑概況:工程總占地面積21公頃，建筑面積258,000。場內(nèi)觀眾坐席約為91000個，其中臨時坐席約11000個。 結(jié)構(gòu)分析說明:工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長333米、東西寬294米的，高69米。主體鋼結(jié)構(gòu)形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量為4.2萬

12、噸，混凝土看臺分為上、中、下三層，看臺混凝土結(jié)構(gòu)為地下1層，地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土看臺上部完全脫開，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎(chǔ)則坐在一個相連的基礎(chǔ)底板上。國家體育場屋頂鋼結(jié)構(gòu)上覆蓋了雙層膜結(jié)構(gòu)，即固定于鋼結(jié)構(gòu)上弦之間的透明的上層ETFE膜和固定于鋼結(jié)構(gòu)下弦之下及內(nèi)環(huán)側(cè)壁的半透明的下層PTFE聲學(xué)吊頂。 建筑結(jié)構(gòu)類型:折板結(jié)構(gòu)建筑名稱 :青島頤中體育館建筑概況:總建筑面積43 700m2, 建筑總高度413m。體育館固定座席10 000余座, 活動座席12 500座, 可滿足舉辦體操、手球、籃球、排球等項目全國性和單項國際比賽的要求, 并可供冰上項目表演、

13、文藝演出及集會使用,是一座大型體育建筑, 該工程已于2009 年2 月21 日竣工。結(jié)構(gòu)分析說明:屋蓋結(jié)構(gòu)采用折板球形網(wǎng)殼, 桿件采用圓鋼管, 最大桿件219 14, 最小桿件76 4, 鋼管及焊接球材料為Q345B, 螺栓球采用45# 鋼, 投影面積14 122m2, 展開面積18 284m2, 跨度110m, 結(jié)構(gòu)矢高13820m, 矢跨比18, 周邊最大懸挑長度11m。沿圓周共設(shè)36 個支座,支承于下部鋼筋混凝土人字形格構(gòu)柱上, 并由柱帽形式支承整個網(wǎng)殼.建筑結(jié)構(gòu)類型:平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑名稱:首都體育館建筑概況:面積約為54,600平方米，毗鄰?qiáng)W林匹克飯店。這座體育館占地七公頃，總建筑面積

14、四萬平方米，東西長一百二十二米，南北寬一百零七米。館內(nèi)有一萬八千個觀眾席，是北京市最大的現(xiàn)代化體育館。 這座體育館設(shè)有比賽大廳一個，練習(xí)館三個，觀眾休息廳六個。比賽大廳的比賽場長八十八米，寬四十米?？蛇M(jìn)行乒乓球、羽毛球、排球、籃球、體操等多樣比賽，比賽場內(nèi)的地板可以移動撤走，放水結(jié)冰后，可進(jìn)行滑冰、冰球、花式溜冰等冰上體育比賽。結(jié)構(gòu)分析說明:平板網(wǎng)架最引人矚目的空間結(jié)構(gòu)仍是六七十年代就已嶄露頭角并得到持續(xù)發(fā)展和廣泛應(yīng)用的平板網(wǎng)架，從1964年至1997年國內(nèi)已有大約8000幢大大小小的建筑采用這類結(jié)構(gòu)，廣泛用于大型體育館建筑、展覽中心、影劇院、商場、航站樓、候車廳、工廠、倉庫、電視塔，甚至食堂

15、、門廊等，總覆蓋面積約900萬m2，年增長約80萬m2。網(wǎng)架在工業(yè)廠房中的應(yīng)用在70年代末就開始研究，80年代初在唐山(豐潤)機(jī)車車輛廠的總裝車間(約5萬m2)和唐山齒輪聯(lián)合廠房(165萬m2)等開始采用，但大量應(yīng)用還是在80年代后期和90年代規(guī)模之大為國際上少見。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，改變了常規(guī)屋蓋體系，柱網(wǎng)加大 ，有利于工藝靈活布置，一個車間的面積往往達(dá)幾萬m2.建筑結(jié)構(gòu)類型 :網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑名稱 :國家大劇院建筑概況:該殼體長約218 m, 寬約146 m, 高約46 m, 厚約3 m, 總體積約85 萬m3, 鋼結(jié)構(gòu)總重約6 500 t , 造價在3 5 億人民幣左右。國家大劇院巨型的橢圓形殼體由雙

16、層鋼網(wǎng)殼組成。殼體外部部分覆蓋以鈦合金板, 殼體正門中間部分留有雙曲形透明玻璃磚蓋, 以豐富建筑造型和局部采光之用, 內(nèi)側(cè)為木制吊頂。結(jié)構(gòu)分析說明:鋼網(wǎng)殼由148 榀空腹桁架構(gòu)成的豎向主肋與53水平肋連接空腹桁架的內(nèi)外豎桿形成殼體的環(huán)梁, 到頂部水平肋形成一剛性環(huán)。幾何關(guān)系復(fù)雜。這給建模帶來了不便。本文的模型, 主肋由內(nèi)外豎桿與輻射桿構(gòu)成空腹桁架,以寬200 mm、厚60 mm 的鋼板制成。水平環(huán)肋為194 mm 5 mm 鋼管, 頂部的水平環(huán)肋采用300 mm 20 mm 的圓鋼管。為了增加整體剛度, 局部設(shè)置了114 mm 10 mm 的鋼管斜撐。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一般抽象為理想鉸接或理想剛接的桿系

17、結(jié)構(gòu)體系1按鋼架或桁架進(jìn)行線性或非線性計算。雙層網(wǎng)殼多采用鉸接連接模型。由于空間桁架位移法涉及到邊界單元的問題, 該模型龐大復(fù)雜, 時間有限, 所以本文均采用剛接, 即所有桿件為梁單元。并且僅考慮網(wǎng)殼在彈性階段的受力。圖建筑結(jié)構(gòu)類型:薄殼結(jié)構(gòu)建筑名稱 天津博物館建筑概況: 在天津市中心區(qū)友誼路銀河公園旁，一座酷似“白天鵝”的建筑，昂首挺立，展翅欲飛。這就是我國北方唯一的仿生薄殼式建筑天津博物館。天津博物館坐落于天津市河西區(qū)友誼路與平江道交口的銀河廣場，占地面積5萬平方米，總建筑面積3.5萬平方米，總投資32711萬元，擁有1.1萬平方米的現(xiàn)代化展廳和功能齊全的文化休閑設(shè)施。其建筑外形為自湖面展

18、翅飛翔的天鵝，線條流暢簡潔，極富時代感與藝術(shù)性，頗具特色。網(wǎng)殼的直徑為米，高米，整個博物館可容納，人，今春即將開放。結(jié)構(gòu)分析說明:薄殼結(jié)構(gòu)就是曲面的薄壁結(jié)構(gòu)，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，材料大都采用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時又能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合，形成造型奇特新穎且能適應(yīng)各種平面的建筑，但較為費工和費模板。建筑結(jié)構(gòu)類型:懸索結(jié)構(gòu)建筑名稱:矮寨特大懸索大橋建筑概況:橋型方案 矮寨大橋效果圖為鋼桁加勁梁單跨懸索橋，全1073.65m，懸索橋的主跨為1176m。該橋跨越矮寨大峽谷，主跨居世界第14、

19、亞洲第8。工程計劃投入7.2億元，占吉茶高速公路計劃總投資的15。目前正在建設(shè)之中。結(jié)構(gòu)分析說明:矮寨大橋索塔主跨1176m，加勁梁長1000.5m。吉首岸無索區(qū)長95m，主梁通過部分路基與隧道相連； 茶洞岸無索區(qū)長109.5m，主梁直接與隧道連接。 結(jié)合兩岸地形及地質(zhì)條件，采用塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)體系減小了主梁長度，最大限度減少了對山體的開挖，節(jié)省了投資；實現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)與自然景觀的完美融合。由于選用了塔梁分離式懸索橋結(jié)構(gòu)，鋼桁梁長度小于主塔中心距，主纜存在無吊索區(qū)，會出現(xiàn)吊索卸載應(yīng)力為零的情況，且鋼桁梁轉(zhuǎn)角位移大，鋼桁梁的上、下弦應(yīng)力超標(biāo)，需對鋼桁梁作特殊設(shè)計。設(shè)計采用的是增加豎向錨固拉索方

20、案，設(shè)豎向錨固拉索，通過預(yù)應(yīng)力巖錨將其錨固于巖石上。建筑結(jié)構(gòu)類型:索膜結(jié)構(gòu)建筑名稱:世博軸 陽光谷建筑概況:在世博會倒計時300天之際，上海世博園區(qū)里的“大動脈”世博軸已初現(xiàn)風(fēng)采。在這條長約1000米、寬約100米的大道上，錯落有致地分布著6個極具視覺沖擊力的倒錐形鋼結(jié)構(gòu)，它們有一個溫暖的名字，叫“陽光谷”顧名思義就是讓自然光灑落“谷底”。 陽光谷用的索膜結(jié)構(gòu)是世界罕見的，巨大白色膜布有7萬多平方米，最大的一塊有1700平方米；纜索重達(dá)700噸，最粗的一根直徑155毫米；玻璃幕墻用了3萬多片超白片玻璃，總面積達(dá)3.15萬平方米；鋼結(jié)構(gòu)總重量超過4500噸，焊縫就長達(dá)34公里。它絕對是中國第一、世界罕見的索膜結(jié)構(gòu)建筑。結(jié)構(gòu)分析說明:陽光谷的基本構(gòu)建采用了方形鋼管而不是圓管，幾根方管交匯于同一點，被稱為“節(jié)點”，陽光谷外表的網(wǎng)狀形態(tài)就是由大小不一的“節(jié)點”連接而成，而每個陽光