工程建筑結構選型案例分析報告

1、 .DOC資料. 1 混合結構體系1.1混合結構體系概述混合結構是指承重的主要構件是用鋼筋混凝土和磚木建造的。如一幢房屋的梁是用鋼筋混凝土制成，以磚墻為承重墻，或者梁是用木材建造，柱是用鋼筋混凝土建造。由兩種或兩種以上不同材料的承重結構所共同組成的結構體系均為混合結構?；旌辖Y構,又可以說是磚混結構.雖然也用鋼筋澆柱梁,但墻體具是承重功能,不能亂拆. 特點：質量較框架略差,質量較好,壽命較長.造價略低，適合6層以下，橫向剛度大，整體性好，但平面靈活性差。分類：型鋼柱+混凝土梁+混凝土筒歸入混凝土結構型鋼柱/鋼管混凝土+鋼梁+混凝土筒歸入型鋼框架混凝土核心筒結構1.2 實例工程項目概況金茂大廈（J

2、inMaoTower），又稱金茂大樓，位于上海 HYPERLINK /view/34708.htm t _blank 浦東新區(qū)黃浦江畔的陸家嘴金融貿易區(qū)，樓高420.5米，是上海目前第2高的 HYPERLINK /view/129827.htm t _blank 摩天大樓（截至2008年）、 HYPERLINK /view/327945.htm t _blank 中國大陸第3高樓、世界第8高樓。大廈于1994年開工，1999年建成，有地上88層，若再加上尖塔的樓層共有93層，地下3層，樓面面積27萬8,707平方米，有多達130部電梯與555間客房，現(xiàn)已成為上海的一座地標，是集現(xiàn)代化辦公樓、五

3、星級酒店、會展中心、娛樂、商場等設施于一體，融匯中國塔型風格與西方建筑技術的多功能型摩天大樓，由著名的美國 HYPERLINK /view/36045.htm t _blank 芝加哥SOM設計事務所的 HYPERLINK /view/282148.htm t _blank 設計師Adrian Smith設計。因為中國人喜歡塔所以中國才把金茂大廈設計成這樣。1.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析 其結構體系為巨型型鋼混凝土翼柱+ 內筒混合結構體系。這種混合結構體系的巨型型鋼混凝土柱和鋼筋混凝土內筒通過剛性大梁構成一個整體的抗側力體系, 而且其抗側力體系的力矩很大, 效率很高。這種體系還可提

4、供較大的使用空間, 其外圍洞口可以做得很大。2框架結構體系2.1框架結構體系概述 框架結構是利用梁柱組成的縱、橫向框架，同時承受豎向荷載及水平荷載的純框架結構。其主要優(yōu)點是建筑平面布置靈活，能夠較大程度地滿足建筑使用的要求。但框架結構的側移剛度小，水平作用下抵抗變形的能力較差，在強震下結構頂點水平位移與層間相對水平位移都較大。為了同時滿足承載能力和側移剛度的要求，柱子截面往往很大，很不經濟，也減少了使用面積。所以在地震區(qū)的框架結構不宜太高。分類:房屋的框架按跨數(shù)分有單跨、多跨；按層數(shù)分有單層、多層；按立面構成分有對稱、不對稱；按所用材料分有鋼框架、鋼筋混凝土框架、預應力混凝土框架、膠合木結構框

5、架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。應用范圍:框架鋼結構常用于大跨度的公共建筑、多層工業(yè)廠房和一些特殊用途的建筑物中，如劇場、商場、體育館、火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車場、輕工業(yè)車間等。2.2 實例工程項目概況南京電信局鼓樓多媒體綜合樓位于南京市鼓樓市民廣場北側，東鄰安仁街12m、北距大鐘亭路12m、西側緊貼原有五層通信機房?；孛娣e2340平方米，建筑物占地面積2000平方米。主樓地下二層、地上三十一層，層高四至六米不等，地面以上結構高度1405m。使用功能分布為：地下二層為設備用房，地下一層為平戰(zhàn)結合六級人防(平時作為汽車庫)：地上一至四層為電信新產品展示超市，五層為空中花園，七至十八層

6、為通訊機房及配套輔助設備用房，二十一至二十九層為辦公用房及計算機中心，十二、十九、三十層為全省目前最大的專用電視電話會議室，六、十三、二十層為輔助設備及防火避難層。建筑面積約36萬平方米。裙樓使用功能略。主、裙樓之間設縫形成兩個獨立的結構單元，主樓采用巨型框架結構體系、裙樓采用普通鋼筋混凝土結構體系。2.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析樓層平面為規(guī)則的長方形，尺寸為297mx302m(x棗y)；基礎埋置深度142m(約HIO)，結構高寬比473；四角設置四個大小相同的鋼筋混凝土筒體(76mx56m)，內置電梯、疏散樓梯、衛(wèi)生間及設備管井；簡體之間一般樓蓋為普通鋼筋混凝土有梁樓蓋、桁架層樓

7、蓋為鋼骨混凝土有梁樓蓋。3剪力墻結構體系3.1剪力墻結構體系概述剪力墻結構是利用建筑物的縱、橫墻體承受豎向荷載及水平荷載的結構。縱、橫墻體也可兼作為維護墻或分隔房間墻。鋼筋混凝土墻板能承受豎向和水平力，它的是側向剛度大，空間整體性好，房間內不外露梁、柱棱角，便于室內布置，方便使用。其缺點是剪力墻間距小，建筑平面布置不靈活，不適合于要求大空間的公共建筑。剪力墻間距一般為38m，適用于小開間住宅、旅館等建筑，在30m范圍內都適用。剪力墻結構形式是高層住宅采用最為廣泛的一種結構形式。3.2 實例工程項目概況 HYPERLINK /view/14486.htm t _blank 西爾斯大廈(Sears

8、 Tower) 是位于美國伊利諾伊州 HYPERLINK /view/36045.htm t _blank 芝加哥的一幢 HYPERLINK /view/129827.htm t _blank 摩天大樓，用作 HYPERLINK /view/277736.htm t _blank 辦公樓， HYPERLINK /view/59087.htm t _blank SOM建筑設計事務所為當時世界上最大的零售商西爾斯百貨公司設計。樓高442.3米，共地上108層，地下3層， HYPERLINK /view/140360.htm t _blank 總建筑面積418，000平方米，底部平面68.768.7

9、米，由9個22.9米見方的正方形組成。曾一度是世界上最高的大樓，它由著名的SOM建筑師事務所設計，整個施工工期不到兩年半時間，工程于1974年竣工。3.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析（應附建筑結構平面布置方案圖）整幢大廈被當作一個懸挑的束筒空間結構，離地面越遠剪力越小，大廈頂部由風壓引起的振動也明顯減輕。所有的塔樓寬度相同，但高度不一。大廈外面的黑色環(huán)帶巧妙地遮蓋了服務性設施區(qū)。大廈采用由 HYPERLINK /view/1296239.htm t _blank 鋼框架構成的成束筒結構體系，外部用黑鋁和鍍層 HYPERLINK /view/90927.htm t _blank 玻璃幕墻

10、圍護。其外形的特點是逐漸上收的，即150層為9個寬度為23.86米的方形筒組成的正方形平面；5166層截去一對對角方筒單元；6790層再截去另一對對角方筒單元，形成十字形；91110層由兩個方筒單元直升到頂。4桁架結構體系4.1桁架結構體系概述桁架結構是由直桿在端部相互連接而成的以抗彎為主的格構式結構，一般由上弦桿、腹桿（豎桿和斜腹桿）組成。桁架結構受力合理，計算簡單，施工方便，適應性強，對支座沒有橫向推力，因此在工程中得到廣泛的應用。在房屋建筑中，桁架常用作為屋蓋承重結構，稱為屋架。目前在工業(yè)廠房結構中常見的屋架就是典型的桁架。如今，桁架結構已經有多種多樣的形式，不局限于屋架，在一些大跨度結

11、構、高層建筑、橋梁中都有非常廣泛的應用。4.2 實例工程項目概況上海大劇院占地11528平方米,建筑總面積為70000平方米,建筑總高度40米。整個建筑地下2層,地面6層.頂部2層,共計10層。 劇院內共有三個劇場:一個1800座位的大劇場,用于上演芭蕾、歌劇和交響樂;一個550座位的中劇場適合地方戲曲和室內樂的演出;還有一個250座位的小劇場可以進行話劇和歌舞表演。 除此以外,大劇院的輔助設施還包括八樓屋頂?shù)难鐣d,底層的文化展示廳和馬克西姆咖啡廳,以及能停納170余輛小汽車的地下車庫。 上海大劇院這座用音符串織而成的水晶宮殿,是一座融新技術、新工藝、新材料于一體的藝術殿堂。4.3 實例工程

12、項目結構選型與結構布置分析建筑平面采用中國建筑的傳統(tǒng)布局手法，環(huán)繞的觀眾廳和舞臺組成“井”字形劃分。前部布置寬敞、華麗的大廳，后部為表演及專業(yè)技術活動產地，大劇院包含1800座大劇場，600座及300座中、小劇場，可進行歌劇。芭蕾。交響樂等各種演出。5拱結構體系5.1拱結構體系概述1）拱的定義拱：主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形構件2)拱的受力特點與適用范圍：拱式結構的主要內力為軸向壓力，可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結構。不過拱結構 HYPERLINK /v289626.htm?ch=ch.bk.innerlink t _blank 支座（拱腳）會產生水平推力，

13、跨度大時這個推力也大。 由于拱式結構受力合理，在建筑和橋梁中被廣泛應用。它適用于體育館、展覽館等建筑中。3)拱的類型：按照結構的組成和支承方式，拱可分為三鉸拱、兩鉸拱和無鉸拱。工程中，后兩種拱采用較多。拱是一種有推力的結構，拱腳必須能夠可靠地傳承水平推力。解決這個問題非常重要，通?？刹捎孟铝写胧和屏τ衫瓧U承受；推力由兩側框架承受。5.2 實例工程項目概況北海機場新航站樓是一輕型大跨輕鋼屋蓋結構，坐落在廣西壯族自治區(qū)北海市。屋蓋結構為主、次鋼拱體系（截面形式為工字形），主拱截面高和翼緣寬度沿長度均勻變化。5.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析從平面上看，主拱結構由五個邊長為 69m的等邊三

14、角形組成一梯形，梯形平面長度為 207m，寬度為 59.7m。每個三角形由三個半徑為 36.944m的圓形60角相交而形成的拱形傘狀體。6薄殼結構體系6.1薄殼結構體系概述薄殼結構采用鋼筋混凝土，其殼體內主要承受以壓力為主的薄膜應力，且薄膜應力沿殼體厚度方向均勻分布，故材料強度能得到充分發(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。優(yōu)點：強度高，剛度大，用料省，自重輕，覆蓋大面積；曲面多樣活，造型多變，曲線優(yōu)美，表現(xiàn)力強。因此適用于展覽廳，食堂，劇院，天文館，廠房，

15、飛機庫等缺點：體型多為曲線、復雜多變，費工費模板，施工難度大；殼壁薄，保溫隔熱性能差，耐久性較差；某些殼體易產生回音。所以不適用于對音響效果要求高的大會堂、體育館、影劇院等6.2 實例工程項目概況天津博物館占地面積約3萬平方米，共分為三層，從外面看建筑設計整體就像一只正在展翅高飛的天鵝。據(jù)介紹，天津博物館是本市規(guī)模最大、種類最為齊全的博物館，也將是本市文物精品的大薈萃。館中的主要展品將是來自歷史博物館和藝術博物館兩座博物館中館藏珍品的集合，共有青銅器、玉器、名人字畫等珍貴文物數(shù)十萬件，其中大部分是國家一二級文物，有一些甚至是我國僅存、很少跟觀眾見面的珍品。6.3 實例工程項目結構選型與結構布置

16、分析該博物館結構設計的基礎，源于天鵝骨架結構，借助其結構的合理性和可實施性，通過以表現(xiàn)天鵝展翅高飛的翼部大跨度網(wǎng)殼體結構，實現(xiàn)了用最少的材料，建造最大的使用空間的思想。7網(wǎng)架結構體系7.1網(wǎng)架結構體系概述網(wǎng)架結構指由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結而成的空間結構，可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架兩種，平板網(wǎng)架又可分為交叉桁架體系和角錐體系兩類。其中平板網(wǎng)架采用較多，其優(yōu)點：空間受力體系，桿件主要承受軸向力，受力合理，節(jié)省材料；整體性好，剛度大，穩(wěn)定，抗震性能好，可懸掛吊車；桿件類型較少，適于工業(yè)化生產?？捎米黧w育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱網(wǎng)架結構距車間等建筑的

17、屋蓋。缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結構復雜。網(wǎng)架結構的安裝方法可分為高空拼裝和整體安裝兩類。7.2 實例工程項目概況清江游泳館位于湖北省巴東縣水布埡水庫生活區(qū)內，游泳館屋蓋采用“建科”鋁網(wǎng)架技術，屋面采用彩色夾芯板保溫屋面，局部為輕質采光頂。鋁網(wǎng)架長38m，寬23.226m，為單曲率弧形網(wǎng)架，展開面積為943.5m2，支承在鋼結構柱頂上。7.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析（應附建筑結構平面布置方案圖）清江游泳館的結構特點是，除與房屋連接的地方外都是玻璃幕墻，網(wǎng)架側面也是玻璃幕墻，玻璃幕墻的重量是通過鋼連梁傳遞給鋼柱，再通過鋼柱傳遞給基礎。山墻D軸和E軸的鋼柱只承受水

18、平風荷載，作用相當于抗風柱，上端通過連梁和鍍鋅螺栓與網(wǎng)架下弦球相連。C軸的鋼柱在有房屋的位置與房屋的鋼筋混凝土柱拉接，設計時鋼結構梁柱與屋蓋鋁網(wǎng)架同時計算，共同工作。該鋁網(wǎng)架共分425個節(jié)點（鋁球的直徑從90140mm），1583根桿件（長度從1800-3289mm）和16個鍍鋅鋼支座。8懸索結構體系8.1懸索結構體系概述由一系列高強度鋼索組成的一種張力結構，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大的跨度懸索為軸心受拉構件，能充分利用鋼材的強度形體多樣化，能適應各種平面形狀和外形輪廓的要求。懸索結構的形式：單層懸索體系預應力雙層懸索體系勁性懸索，預應力橫向加勁單層體系預應力索拱體系組合懸索體系8.2 實

19、例工程項目概況美國北卡羅來納州Raleigh體育館，1953年建成，跨度91.5m,高31.24m,建筑面積6500m2 ，是世界上最早的現(xiàn)代懸索屋蓋。8.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析為世界上第一個現(xiàn)代化房屋懸索結構,采用以兩個斜放的拋物線拱為邊緣構件的鞍形正交索網(wǎng)。9薄膜結構體系9.1薄膜結構體系概述薄膜結構是由優(yōu)質高強薄膜材料和加強構件組成的一種空間結構，薄膜既承受膜面的內力，作為結構的一部分，又可擋風、防雨，起維護作用，同時還可采光以節(jié)省室內照明的能源。膜材本身的受彎剛度幾乎為零，但通過不同的支撐體系使薄膜承受張力，而形成具有一定剛度的穩(wěn)定曲面，薄膜結構的建筑造型是結合結構構造

20、的布局而閂然產生的，力的平衡狀態(tài)直接被表現(xiàn)在結構的形狀上，這就使薄膜結構成為一種建筑與結構自然有機體結合的新型大跨度建筑。優(yōu)點：形式多樣化，由拉索和骨架支承的膜結構的曲面可為任意形狀，自然曲線構成的大跨度空間藝術表現(xiàn)力強自重輕，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、富有時代氣息缺點：剛度差，抗風性能差，施工問題多，技術水平跟不上，節(jié)點處理問題多，國內在風力下撕裂破壞發(fā)生多。9.2 實例工程項目概況國家體育場為特級體育建筑，大型體育場館。主體結構設計使用年限100年，耐火等級為一級，抗震設防裂度8度，地下工程防水等級1級。工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長333米、

21、體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結構，鋼結構總用鋼量為4.2萬噸，混凝土看臺分為上、中、下三層，看臺混凝土結構為地下1層，地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系。鋼結構與混凝土看臺上部完全脫開，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎則坐在一個相連的基礎底板上。國家體育場屋頂鋼結構上覆蓋了雙層膜結構，即固定于鋼結構上弦之間的透明的上層ETFE膜和固定于鋼結構下弦之下及內環(huán)側壁的半透明的下層PTFE聲學吊頂。9.3 實例工程項目結構選型與結構布置分析24根鋼柱等距布置，主桁架高度1 2.5m， 主要桿件截面為1.2m 1.2m的箱形斷面。主鋼架平面外的穩(wěn)定由與其相交的次結構保證。10充氣結構體系10.1充氣結構體系概述充氣結構，又名充氣膜結構,是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空氣后而形成房屋的結構。充氣式結構又可分為氣承式膜結構（Air-supported Membrane Structure）和氣脹