建筑結構選型

-40-建筑結構選型實例分析與設計報告班級：建筑學111班學號：2011012282姓名：張旭晨目錄第一部分：結構實例分析一、引言………………3二、框架結構…………4三、剪力墻結構、框剪結構…………6四、超高層建筑………11五、桁架結構…………15六、拱結構……………19七、網(wǎng)架結構/大跨度屋蓋…………21八、懸索結構…………25九、膜結構……………29第二部分：展覽館結構選型設計一、展覽館設計要求…………………35二、筒殼結構…………37三、展覽館方案………第一部分：結構實例分析引言本書簡潔的敘述了各種常見結構體系設計的基本理論以及原理，全面系統(tǒng)的介紹了建筑結構的形式，包括：框架結構、剪力墻結構、框剪結構、超高層建筑結構、桁架結構、拱結構、網(wǎng)架結構、大跨度屋蓋結構、懸索結構、膜結構等，對上述結構選型分別介紹結構組成、受力特點、布置方式、適用范圍、構造要點等。

一、框架結構框架結構是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成，構成承重體系的結構，即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載。結構的房屋墻體不承重，僅起到圍護和分隔作用，一般用預制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、空心磚或多孔磚、浮石、蛭石、陶粒等輕質(zhì)板材等材料砌筑或裝配而成。分類：結構又稱構架式結構。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；按立面構成分為對稱、不對稱；按所用材料分為鋼框架、混凝土框架、膠合木結構框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架（現(xiàn)澆整體式、裝配式、裝配整體式，也可根據(jù)需要施加預應力，主要是對梁或板）、鋼框架。裝配式、裝配整體式混凝土框架和鋼框架適合大規(guī)模工業(yè)化施工，效率較高，工程質(zhì)量較好。優(yōu)點：空間分隔靈活，自重輕，節(jié)省材料；具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優(yōu)點，利于安排需要較大空間的建筑結構；框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化，便于采用裝配整體式結構，以縮短施工工期；采用現(xiàn)澆混凝土框架時，結構的整體性、剛度較好，設計處理好也能達到較好的抗震效果，而且可以把梁或柱澆注成各種需要的截面形狀。缺點：框架節(jié)點應力集中顯著；框架結構的側向剛度小，屬柔性結構框架，在強烈地震作用下，結構所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴重的非結構性破壞數(shù)量多，吊裝次數(shù)多，接頭工作量大，工序多，浪費人力，施工受季節(jié)、環(huán)境影響較大；不適宜建造高層建筑，框架是由梁柱構成的桿系結構，其承載力和剛度都較低，特別是水平方向的（即使可以考慮現(xiàn)澆樓面與梁共同工作以提高樓面水平剛度，但也是有限的），它的受力特點類似于豎向懸臂剪切梁，其總體水平位移上大下小，但相對于各樓層而言，層間變形上小下大，設計時如何提高框架的抗側剛度及控制好結構側移為重要因素，對于鋼筋混凝土框架，當高度大、層數(shù)相當多時，結構底部各層不但柱的軸力很大，而且梁和柱由水平荷載所產(chǎn)生的彎矩和整體的側移亦顯著增加，從而導致截面尺寸和配筋增大，對建筑平面布置和空間處理，就可能帶來困難，影響建筑空間的合理使用，在材料消耗和造價方面，也趨于不合理，故一般適用于建造不超過15層的房屋。應用范圍：結構可設計成靜定的三鉸框架或超靜定的雙鉸框架與無鉸框架?；炷量蚣芙Y構廣泛用于住宅、\o"學校"學校、\o"辦公樓"辦公樓，也有根據(jù)需要對混凝土梁或板施加預應力，以適用于較大的跨度；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\o"劇場"劇場、\o"商場"商場、體育館、\o"火車站"火車站、展覽廳、造船廠、飛機庫、停車場、輕工業(yè)車間等。案例分析：廣州合銀廣場廣州合銀廣場用圓鋼管混凝土框架-鋼支撐框架結構體系。結構方案控制原則：剛度、強度，舒適度、延性滿足規(guī)范要求。小震作用下，主、次結構均要求處于彈性階段，滿足小震不壞的目標；中震作用下，主體結構墓本處于彈性狀態(tài)，無損壞或損壞程度小，次結構有一定程度損傷，但損傷程度為可修復，修復時不會對主體結構的穩(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件耗散，少數(shù)抗側力構件出現(xiàn)塑性鉸，整體結構內(nèi)力重分布，結構整體仍具有一定的抗側剛度，可繼續(xù)工作。通過設置部分偏心支撐，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構，并設置部分粘彈性消能阻尼器，以起到減少風振和在地震作用下耗能的作用。

廣州合銀廣場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力構件，鋼框架土要承擔豎向荷栽。鋼柱與鋼梁節(jié)點，鋼支撐與鋼骨連接點均采用剛性連接，主次梁節(jié)點為鉸接。二、剪力墻、框剪結構剪力墻(shearwall)又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體。防止結構剪切破壞。一般為鋼筋混凝土構造。剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。簡介：剪力墻結構(shearwallstructure）是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱，能承擔各類荷載引起的內(nèi)力，并能有效控制結構的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。這種結構在高層房屋中被大量運用。原理：鋼筋混凝土墻體構成的承重體系。剪力墻結構指的是豎向的鋼筋混凝土墻板，水平方向仍然是鋼筋混凝土的大樓板搭載墻上，這樣構成的一個體系，叫剪力墻結構。為什么叫剪力墻結構，其實樓越高，風荷載對它的推動越大，那么風的推動叫水平方向的推動，如房子，下面的是有約束的，上面的風一吹應該產(chǎn)生一定的搖擺的浮動，搖擺的浮動限制的非常小，靠豎向墻板去抵抗，風吹過來，板對它有一個對頂?shù)牧?，使得樓不產(chǎn)生搖擺或者是產(chǎn)生搖擺的幅度特別小，在結構允許的范圍之內(nèi)，比如：風從一面來，那么板有一個相當?shù)牧εc它頂著，沿著整個豎向墻板的高度上相當于一對的力，正好像一種剪切，相當于用剪子剪樓而且剪樓的力越往下剪力越大，因此，把這樣的墻板叫剪力墻板，也說明豎向的墻板不僅僅承重豎向的力還應該承擔水平方向的風荷載，包括水平方向的地震力和風對它的一個推動。效能：1．建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時，這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載，同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規(guī)范定名為抗震墻)。2．剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻，因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。3．剪力墻結構體系，有很好的承載能力，而且有很好的整體性和空間作用，比框架結構有更好的抗側力能力，因此，可建造較高的建筑物。4．剪力墻的間距有一定限制，故不可能開間太大。對需要大空間時就不太適用。靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。5．剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板，可以不設梁，所以空間利用比較好，可節(jié)約層高。特點：1、剪力墻的主要作用是承擔豎向荷載（重力）、抵抗水平荷載（風、地震等）。2、剪力墻結構中墻與樓板組成受力體系，缺點是剪力墻不能拆除或破壞，不利于形成大空間，住戶無法對室內(nèi)布局自行改造。3、短肢剪力墻結構應用越來越廣泛，它采用寬度（肢厚比）較小的剪力墻，住戶可以一定范圍內(nèi)改造室內(nèi)布局，增加了靈活性，但這是以整個結構受力性能的降低為代價的（雖然有試驗和研究表明這種降低幅度較小）。4、就當下中國現(xiàn)狀，純剪力墻結構造價高，施工困難[1]，耗鋼量極大，所以往往因為建設單位的制約，結構抗震設計囿于成本而不得不降低標準，建議慎用此類結構形式。5、剪力在樓體下部最大。適用范圍：1．框架-剪力墻結構。是由框架與剪力墻組合而成的[2]結構體系，適用于需要有局部大空間的建筑，這時在局部大空間部分采用框架結構，同時又可用剪力墻來提高建筑物的抗側能力，從而滿足高層建筑的要求。2．普通剪力墻結構。全部由剪力墻組成的結構體系。3．框支剪力墻結構。當剪力墻結構的底部需要有大空間，剪力墻無法全部落地時，就需要采用底部框支剪力墻的框支剪力墻結構?？蚣艚Y構俗稱為框剪結構。主要結構是框架，由梁柱構成，小部分是剪力墻。墻體全部采用填充墻體，由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側力構件。適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。特征：剪力墻結合框剪結構是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合，吸取了各自的長處，既能為建筑平面布置提供較大的使用空間，又具有良好的抗側力性能?？蚣艚Y構中的剪力墻可以單獨設置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此，這種結構已被廣泛地應用于各類房屋建筑。剪彎型眾所周知，框架結構的變形是剪切型，上部層間相對變形小，下部層間相對變形大。剪力墻結構的變形為彎曲型，上部層間相對變形大，下部層間相對變形小。對于框剪結構，由于兩種結構協(xié)同工作變形協(xié)調(diào)，形成了彎剪變形，從而減小了結砍的層間相對位移比和頂點位移比，使結構的側向剛度得到了提高。水平荷載從受力特點看，由于框剪結構中的剪力墻側向剛度比框架的側向剛度大得多，在水平荷載作用下，一般情況下，約80%以上用剪力墻來承擔。因此，使框架結構在水平荷載作用下所分配的樓層框架剪力墻結構兼具了框架布置靈活、延性好和剪力墻剛度大的優(yōu)點，二者通過水平剛度較大的樓蓋協(xié)同工作，在水平作用下呈彎剪型位移曲線，層間變形趨于均勻，比純框架結構側移小，非結構性破壞輕，其中剪力墻為主要抗側力構件，框架起到二級防線作用，比剪力墻體系延性好，布置靈活。因此，框剪結構是一種抗剪性能較好的結構體系。但由于剪力墻和框架的層間位移角彈性極限值相差很遠，當結構遭遇強烈地震時，剪力墻在其底部首先越過彈性變形階段出現(xiàn)裂縫進而屈服，在出鉸部位剛度大幅降低，剛度沿豎向發(fā)生突變，在塑性鉸區(qū)發(fā)生塑性轉(zhuǎn)動，從而帶動上部的墻體發(fā)生剛體位移，再加上彎曲變形，頂部側移激增，給與之相連的框架施加了很大的附加剪力。而此刻結構的層間側移角還遠小于框架的彈性變形值，框架尚未充分發(fā)揮其自身的水平抗力。剪力墻和框架之間剛度比值的變化也會引起地震作用的重新分配，增加了框架的負擔，使得框架的延性降低，無法有效地擔當起二道防線的作用。另外，框剪結構多用于10～25層左右的商住樓，根據(jù)工程設計實踐，這一類層數(shù)的房屋自振周期大都在0.7～1.7s，與某些地區(qū)的地震卓越周期較接近。受力特點框剪結構是當代高層建筑設計普遍采用的結構形式，全稱為“框架剪力墻結構”，結構是在框架結構中布置一定數(shù)量的剪力墻，構成靈活自由的使用空間，滿足不同建筑功能的要求，足夠數(shù)量的剪力墻使建筑本身擁有相當大的剛度。框剪結構的受力特點是框架和剪力墻結構兩種不同的抗側力結構組成的新的受力結構形式，所以它的框架不同于純框架中的框架，剪力墻在框剪結構中也不同于純剪力墻結構中的剪力墻，因為在下部樓層剪力墻的位移較小，它拉著框架按彎曲型曲線變形，剪力墻承受大部分水平力，上部樓層則相反，剪力墻位移越來越大，有外側的趨勢，而框架則有內(nèi)收的趨勢，框架拉剪力墻按剪切型曲線變形，框架除了負擔荷載產(chǎn)生的水平力外，還額外負擔了把剪力墻拉回來的附加水平力，剪力墻不但不承受荷載產(chǎn)生的水平力，還因為給框架一個附加水平力而承受負剪力，所以上部樓層即使外荷載產(chǎn)生的樓層剪力很小，框架中也出現(xiàn)相當大的剪力，框架剪力墻結構中的剪力墻可以單獨設置，也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。案例分析：1、廣州白天鵝賓館廣州白天鵝賓館是中國內(nèi)地第一家五星級大酒店。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，廣州白天鵝賓館將被認定為文物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構。.橫向剪力墻和縱向剪力墻共同承重，側剛度更強，側移更小，從而保證了抗震性能。2、深圳發(fā)展中心大廈深圳發(fā)展中心大廈建于1990年，總層數(shù)43層，建筑面積75889m~2，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。外型獨特，體現(xiàn)出特區(qū)所具有的活力。深圳發(fā)展中心大廈，采用了框架-剪力墻體系。剪力墻負擔大部分的水平荷載，框架則以負擔豎向荷載為主，兩者共同受力、合理分工，各盡其能。

三、超高層建筑（筒結構）筒體結構由框架-剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發(fā)展而來。筒體結構是將剪力墻或密柱框架集中到房屋的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，多用于寫字樓建筑。特點：主要抗側力，四周的剪力墻圍成豎向薄壁筒和柱框架組成豎向箱形截面的框筒，形成整體，整體作用抗荷。由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側力構件稱為筒體（由密柱框架組成的筒體稱為框筒；由剪力墻組成的筒體稱為薄壁筒）。由一個或數(shù)個筒體作為主要抗側力構件而形成的結構稱為筒體結構，它適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。分類：筒體結構分筒體－框架、框筒、筒中筒、束筒四種結構。筒殼—框架結構：筒心為抗剪薄壁筒，外圍為普通框架所組成的結構框筒結構：圍為密柱框筒，內(nèi)部為普通框架柱組成的結構。筒中筒結構：央為薄壁筒，外圍為框筒組成的結構。束筒結構：若干個筒體并列連接為整體的結構案例分析1、北京銀泰中心北京銀泰中心（Beijing

Yintai

Centre）位于建國門外大街2號，地處北京中央商務區(qū)(CBD)核心地帶，北臨長安街，東接三環(huán)路，踞國貿(mào)橋“金十字”西南角。根據(jù)首都規(guī)劃委員會規(guī)劃，長安街兩邊建筑限高250米，北京銀泰中心中央主樓高249.9米、63層，是長安街上的最高建筑。其建設與規(guī)劃，經(jīng)國務院總理辦公會審批，曾連續(xù)多年列為北京市重點建設項目。其結構類型中央主樓純鋼結構，東西兩側寫字樓鋼、鋼筋混凝土結構

。建筑高度

249.90米

，占地面積：31,305平方米

北京銀泰中心擁有的凱悅酒店及度假村集團在大中華地區(qū)首家精品酒店——北京柏悅酒店，是凱悅集團在中國投資并全盤管理的第一個項目，

與一般建筑不同，北京銀泰中心把酒店服務式公寓和酒店統(tǒng)一設置在整個建筑群的中央主樓，完美詮釋“王者必居天下之中”的居住理念。把三幢塔樓連接在一起，將其變成全新概念的高品位商業(yè)、休閑、健康、美食及娛樂生活目的地，總面積52,199平方米，其中4層(地上3層、地下1層)近25,000平方米的商業(yè)配套設施薈萃頂級奢華品牌旗艦店、會議宴會設施、中西餐飲和健身休閑等設施。銀泰中心東西兩棟智能5A甲級寫字樓，東側寫字樓已由中國人民財產(chǎn)保險股份有限公司（PICC）整幢購買。西側的銀泰寫字樓以其顯赫的位置、獨特的空中環(huán)廊大堂、4米的辦公層高、高效快速的雙層轎箱電梯、具有架空地板的綜合布線系統(tǒng)、精心設計的變頻恒溫恒濕新風對流系統(tǒng)，體現(xiàn)著北京銀泰中心寫字樓對最高質(zhì)量的追求。2、上海金融中心上海環(huán)球金融中心工程是一幢以辦公為主，集商貿(mào)、賓館、觀光、展覽及其他公共設施于一體的大型超高層建筑，該樓地下3層，地上101層，凈高492m（不含樓頂天線等高度），為世界凈高第一高樓。上海環(huán)球金融中心位于上海市浦東新區(qū)：陸家嘴金融貿(mào)易中心區(qū)Z4-1街區(qū)，總建筑面積377300m2,樓建筑總高度492m，地上101層，地下3層，為鋼骨鋼筋混凝土核心筒和框架支撐鋼結構。地面部分分為塔樓和裙房兩部分。上海環(huán)球金融中心新建工程的主體結構為鋼骨及鋼筋混凝土混合結構。位于周邊的巨型結構和中部核心筒是塔樓受力體系的核心部分。周邊的巨型結構由巨型柱，帶狀桁架和巨型斜撐共同組成。周邊巨型柱從地下室B3層開始設置，從第6層起，巨型柱之間每隔12層設有一道1層高的帶狀桁架，帶狀桁架之間通過巨型斜撐連接。中部核心筒79層以下主要為鋼筋混凝土結構，在有伸臂桁架的部位，核心筒剪力墻內(nèi)的鋼骨架為型鋼組成的桁架。中部核心筒與周邊巨型結構之間通過伸臂桁架連接，伸臂桁架高3層，分別布置在28~31層、52~55層、88~91層之間。周邊巨型結構和中部核心筒—起共同承受大樓的水平荷載。塔樓91~101層，有—個三維的框架結構，既起到支撐觀光纜車的作用，又連接周邊巨型結構，起到頂壓桁架的作用。

鋼結構按其分布位置主要分為三部分：

1．核心筒外構件

主要包括周邊巨型柱、巨型斜撐、帶狀桁架、伸臂桁架、周邊小立柱、樓層鋼梁等。

2．核心筒內(nèi)構件

主要包括埋設在核心筒剪力墻內(nèi)的鋼柱、鋼梁桁架、位于核心筒內(nèi)的樓層鋼梁、鋼柱及轉(zhuǎn)換桁架。

3．頂部構件

位于91層以上的頂部構件為全鋼結構，包括支撐觀光纜車的三維框架、連接橋、倒錐形旋轉(zhuǎn)樓梯等。四、桁架結構桁架結構（Trussstructure）中的桁架指的是桁架梁，是格構化的一種梁式結構。桁架結構常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋蓋結構，桁架通常也被稱作屋架。受力特點：各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應結構內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實現(xiàn)了自身平衡，整個結構不對支座產(chǎn)生水平推力。結構布置靈活，應用范圍非常廣。桁架梁和實腹梁（即我們一般所見的梁）相比，在抗彎方面，由于將受拉與受壓的截面集中布置在上下兩端，增大了內(nèi)力臂，使得以同樣的材料用量，實現(xiàn)了更大的抗彎強度。在抗剪方面，通過合理布置腹桿，能夠?qū)⒓袅χ鸩絺鬟f給支座。這樣無論是抗彎還是抗剪，桁架結構都能夠使材料強度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結構。更重要的意義還在于，它將橫彎作用下的實腹梁內(nèi)部復雜的應力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為桁架桿件內(nèi)簡單的拉壓應力狀態(tài)，使我們能夠直觀地了解力的分布和傳遞，便于結構的變化和組合。分類：一、根據(jù)桁架的外形分為：1.平行弦桁架（便于布置雙層結構；利于標準化生產(chǎn)，但桿力分布不夠均勻）；2.折弦桁架（如拋物線形桁架梁，外形同均布荷載下簡支梁的彎矩圖，桿力分布均勻，材料使用經(jīng)濟，構造較復雜）；3.三角形桁架（桿力分布更不均勻，構造布置困難，但斜面符合屋頂排水需要）。二、以桁架幾何組成方式分：1.簡單桁架（由一個基本鉸結三角形依次增加二元體組成）；2.聯(lián)合桁架（由幾個簡單桁架按幾何不變體系的簡單組成規(guī)則聯(lián)合組成）；3.復雜桁架（不同于前兩種的其它靜定桁架）。三、按所受水平推力分：1.無推力的梁式桁架（與相應的實梁結構比較，掏空率大，上下弦桿抗彎，腹桿主要抗剪，受力合理，用材經(jīng)濟）；2.有推力的拱式桁架（拱圈與拱上結構聯(lián)為一體整體性好，便于施工，跨越能力強，節(jié)省鋼材料）。內(nèi)力特征：受力特點是結構內(nèi)力只有軸力，而沒有彎矩和剪力。這一受力特性反映了實際結構的主要因素，軸力稱桁架的主內(nèi)力。實際結構（如鋼筋混凝土屋架，鉚（栓）接或焊接的鋼桁架橋）中由于結點的非理想鉸結等原因，還同時存在微小的彎矩和剪力（理想鉸接沒有），對軸力也有很小的影響（因結點剛性和桁架桿橫截面積與慣性矩比值的大小而異，一般減小5%～0.1%），稱為次內(nèi)力。考慮桁架各結點的平衡，結點承受匯交力系作用，逐次建立各結點的投影平衡方程，可求出所有的未知桿力，這種方法稱結點法，最適用于簡單桁架。求解時宜根據(jù)組成特點先判定零桿，并盡可能避免解聯(lián)立方程。有時只需求少數(shù)桿件內(nèi)力或者對于聯(lián)合桁架和復雜桁架，結點法無法奏效時，需用截面法。有選擇地截斷桿件（一般不超過三桿）以桁架的局部為平衡對象，考慮其中任一部分平衡，由平衡方程即可求得所需桿件軸力。對于某些桁架（如K式桁架），聯(lián)合應用結點法和截面法更有效。對于桿件很多的復雜桁架或空間桁架，最好的選擇應是計算機方法。案例分析1、九江長江大橋九江長江大橋，為鋼桁架橋，鐵路橋長7675m，公路橋長4460m，江中有橋墩10個，共架設11孔鋼梁，最大跨度216m，最小跨度126m。整個大橋設計新穎，造型優(yōu)美，工藝獨特，雄偉壯觀。大橋鐵路引橋采用的無碴無枕預應力箱形梁，在我國建橋史上還是第一次。主河槽216m寬的大跨度，居全國橋梁之首。我國第一次試驗的15錳鋇氮新鋼種在這座橋上首先使用。這座橋使用的鋼材、水泥、木材等建筑材料，均創(chuàng)造了我國建橋史上的最高紀錄。九江大橋墩頂?shù)交A最低底面，相距64米，相當于一座22層高的樓房。從鋼梁拱頂?shù)交A最低底面，高達132m，相當于一座45層的高樓。2、國家大劇院國家大劇院殼體鋼結構主要由148榀沿橢球面均勻垂直布置的平面桁架、11840根水平布置的環(huán)向系桿、對稱布置的四塊平面斜撐及頂部結構組成，也就是說國家大劇院是以眾多桁架組成的殼體結構。殼體總用鋼量約6760t，主要鋼材材質(zhì)為Q345D鋼。平面桁架按照是否外露分為長軸桁架和短軸桁架，短軸桁架區(qū)域的屋面采用玻璃形式，為外露構件，采用厚度為60mm鋼板條作為桁架的弦桿和腹桿，共46榀，總重量約為2050t；長軸桁架區(qū)域的屋面采用鈦合金板形式，為隱蔽構件，其弦桿和腹桿均為H型鋼截面，共102榀，總重量約為2100t。水平布置的環(huán)向系桿采用Φ140～Φ194等規(guī)格的鋼管，通過兩端的半球與平面桁架連接。平面斜撐布置在長軸區(qū)域，截面均采用H型鋼截面。頂部結構由鋼管環(huán)梁、箱形梁、頂部短軸桁架、頂部長軸桁架、連系桿組成，鋼管環(huán)梁的規(guī)格為Φ1117.6×26，頂部短軸桁架、頂部長軸桁架、連系桿與下部結構近似，總重量約為1050t。五、拱結構一種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。優(yōu)點：拱結構比桁架結構具有更大的力學優(yōu)點。在外荷作用下，拱主要產(chǎn)生壓力，使構件擺脫了彎曲變形。如用抗壓性能較好的材料（如磚石或鋼筋混凝土）去做拱，正好發(fā)揮材料的性能。缺點：拱結構支座（拱腳）會產(chǎn)生水平推力，跨度大時這個推力也大，要對付這個推力仍是一樁麻煩而又耗費材料之事。由于拱結構的這個缺點，在實際工程應用上，桁架還是比拱用得普遍。推力方法：1.利用地基基礎直接承受水平推力；⒉利用側面框架結構承受水平推力；⒊利用拉桿承受水平推力。案例分析1俄羅斯風景橋俄羅斯風景橋利用剛架拱橫向布置巧妙地將橋墩基礎設置在兩岸岸邊，這樣既能保證橋墩的生根，又能使橋下河流暢通無阻，真是巧奪天工的設計。風景橋還有一個特點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，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€毫無搭界的單一結構，一個是拱結構，一個是梁結構，它們通過斜拉索的連接使風景橋形成了一座獨特的斜拉橋，這種由簡單結構構件組成的復合結構形式的橋梁很值得我們橋梁工程師學習與借鑒?？紤]觀光的需要，橋梁主跨正上方利用剛架拱的支撐設置了類似于太空艙的圓形旋轉(zhuǎn)餐廳。這成為風景橋一個建筑特點。2、上海盧浦大橋上海盧浦大橋堪稱世界第一拱橋，工程創(chuàng)造了10項世界記錄，2003年6月28日建成通車。全鋼結構，被譽為“世界第一拱”。大橋全長3900m，其中主橋長750m，主橋設計6車道，設計航道凈空為46m，通航凈寬為340m。上海盧浦大橋是當今世界第一鋼結構拱橋，是世界上跨度最大的拱形橋。550m的跨度比排名第二的美國西弗吉尼亞大橋長出32m，比悉尼海灣大橋長47m。它也是世界上首座完全采用焊接工藝連接的大型拱橋（除合攏接口采用栓接外），現(xiàn)場焊接焊縫總長度達4萬多m，接近上海市內(nèi)環(huán)高架路的總長度。盧首次集斜拉橋、鋼拱橋、懸索橋三種不同類型的施工工藝于一身。它是世界上首座采用箱形拱結構的特大型拱橋，主拱截面世界最大，為9m高，5m寬，橋下可通過7萬t級的輪船。六、網(wǎng)架結構/大跨度屋蓋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。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺雨篷、飛機庫、雙向大柱距車間等建筑的屋蓋。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。分類：一、按網(wǎng)架本身的構造可分為：單層網(wǎng)架結構、雙層網(wǎng)架結構；、三層網(wǎng)架。其中，單層網(wǎng)架和三層網(wǎng)架分別適用于跨度很小（不大于30m）和跨度特別大（大于100m）的情況，在國內(nèi)的工程應用極少。二、按建造材料分為：鋼網(wǎng)架、鋁網(wǎng)架、木網(wǎng)架、塑料網(wǎng)架、鋼筋混凝土網(wǎng)架和組合網(wǎng)架（如鋼網(wǎng)架與鋼筋混凝土板共同作用的組合網(wǎng)架等），其中鋼網(wǎng)架在我國得到了廣泛的應用，組合網(wǎng)架還可以用作樓板層結構。三、按支承情況可分為：周邊支承、四點支承、多點支承、三邊支承、對邊支承以及混合支承形式。四、按組成方式不同，又可將網(wǎng)架分為四大類：1、交叉桁架體系網(wǎng)架；2、三角錐體系網(wǎng)架；3、四角錐體系網(wǎng)架；4、六角錐體系網(wǎng)架。內(nèi)力分析：網(wǎng)架結構是高次超靜定結構體系。板型網(wǎng)架分析時，一般假定節(jié)點為鉸接，將外荷載按靜力等效原則作用在節(jié)點上，可按空間桁架位移法，即鉸接桿系有限元法進行計算。也可采用簡化計算法，諸如交叉梁系差分分析法、擬板法等進行內(nèi)力、位移計算。單層殼型網(wǎng)架的節(jié)點一般假定為剛接，應按剛接桿系有限元法進行計算；雙層殼型網(wǎng)架可按鉸接桿系有限元法進行計算。單層和雙層殼型網(wǎng)架也都可采用擬殼法簡化計算形式：交叉桁架體系網(wǎng)架第一大類是由兩組或三組平面桁架組成的網(wǎng)架結構，稱之為交叉桁架體系網(wǎng)架二、三角錐體系網(wǎng)架第二大類適合于正方形、矩形、三角形、梯形、六邊形、八邊形和圓形等平面形狀的建筑。其中分為：三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩形三角錐網(wǎng)架。三、四角錐體系網(wǎng)架第三大類是由四角椎體組成的網(wǎng)架結構，有五種形式，分別是：正方四角錐網(wǎng)架、正方抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架和星型形四角錐網(wǎng)架。四、六角錐體系網(wǎng)架第四大類是由六角錐體（七面體）組成的網(wǎng)架結構，稱為六角錐體系網(wǎng)架。它的基本單位元為6根弦桿，6根弦桿構成的六角錐體（可倒置或正置）。這類網(wǎng)架的一種主要形式即為六角錐網(wǎng)架。鋼筋混凝土空間薄壁結構圓頂：殼身、支座環(huán)、下部支撐構件，殼體薄、覆蓋跨度大、用料省、結構空間工作性能好筒殼與錐殼：殼身、側邊構件及橫隔，筒殼外形簡單，是單曲面殼體，零高斯曲率殼，其縱向為直線，有橫向剛度小的缺點，但其最大的優(yōu)點是可以使用直模板，施工方便，省工省料雙曲扁殼：殼身及周邊豎直的邊緣構件，雙曲扁殼在滿跨均布豎向荷載作用下的內(nèi)力亦有薄膜內(nèi)力為主雙曲拋物面扭殼：殼板和邊緣構件，造型新穎，可單塊形式作屋蓋，也可多塊組合折板：折板、邊梁、橫隔，節(jié)省三材、制作簡單、施工速度快雁型板：施工方便、形成結構方案豐富幕結構：若干三角形或梯形板連接，制作方便適合中小跨度的建筑案例分析1、“嶺南明珠”體育館體育館整個屋面采用連續(xù)的穹頂網(wǎng)殼結構，與以往的穹頂結構不同的是：引進了斗拱的概念，強調(diào)了水平環(huán)的作用。在力學合理性方面，將以往穹頂結構是拱的旋轉(zhuǎn)體這種考慮方法，改變?yōu)樗江h(huán)的集結體。穹頂?shù)纳习氩繛閴嚎s環(huán)，下部為張力環(huán)，水平環(huán)采用H型鋼組成的空間三角形鋼桁架，具有足夠剛度，水平環(huán)桁架通過層間立柱和外斜桿，逐層疊加形成一個牢固的穹頂。層間立柱由H型鋼和圓鋼管組成，外斜桿采用圓鋼管，鋼材均采用Q345B鋼。主館由15層水平環(huán)構成，兩副館分別由10層水平環(huán)構成，三個場館三層以上通過多層水平環(huán)層層疊加，收聚成三個上部相互獨立的空間穹頂，下部三層通過中間連廊連為一體。鋼屋蓋的投影面積為34330m2，用鋼量為6838t，約197kg/m2。結構構成復雜，有22000根桿件，6000多個節(jié)點，而且多根桿件從空間不同角度匯交，節(jié)點型式多樣，對制作、加工、定位、安裝提出了很高的要求。本工程主體鋼結構的桿件數(shù)量達22000多根，節(jié)點數(shù)量5000多個?？紤]工程獨特的結構形式，大部分節(jié)點采用H型鋼直接交匯節(jié)點或板節(jié)點，部分采用了鑄鋼節(jié)點。主體結構總用鋼量為12500t，附屬結構重約1400t。在工程中大量采用的H型鋼直接交匯節(jié)點構造非常新穎，如5、6根平面加空間扭曲的H型鋼構件直接交匯的節(jié)點做法等，在國內(nèi)外同類工程中尚屬罕見。結構構件、節(jié)點數(shù)量繁多，構造復雜，加工制作難度大，是本工程深化設計與鋼結構制作的最大特點。2、首都機場A380機庫首都機場A380機庫工程由中德合資企業(yè)北京飛機維修工程有限公司投資建設，中標價4.1283億元人民幣。A380機庫位于首都機場3號航站樓的北側，建筑面積6.4萬平方米，局部地上三層，地下一層，由機庫大廳和附樓兩部分組成，建成后可同時容納維修4架A380空中客車或兩架A380和4架B747大型客機，是目前世界最大的飛機維修庫。該工程將于2008年3月竣工，該工程已被列為奧運配套工程。

A380機庫在世界航空領域具有高知名度、高技術含量的特點。其中三層球型焊接球鋼結構網(wǎng)架的整體提升是該工程的最大技術難點。鋼網(wǎng)架總面積4.1萬平方米，相當于6個足球場，總重量1萬余噸，采用地面組拼、一次整體提升到位的先進施工方案，一次提升面積和重量將創(chuàng)世界之最。七、懸索結構由柔性受拉索及其邊緣構件所形成的承重結構。索的材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼，以及其他受拉性能良好的線材。懸索結構能充分利用高強材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省、易施工。分類：1.平面懸索結構主要在一個平面內(nèi)受力的平面結構，多用于懸索橋和架空管道。按結構形式分為：①單層懸索結構。可用做柔式懸索橋，也可用于屋蓋，結構剛度較小，在可變荷載作用下變形較大，宜在索上鋪設重屋面。②加勁式單層懸索結構。通過在索下面若干吊桿吊有加勁桁架（或加勁梁），以增強結構的剛度。③雙層懸索結構。其上索與下索曲率相反，并通過其間的受拉斜腹桿中施加預應力而具有較好的剛度。2.空間懸索結構一種處于空間受力狀態(tài)的結構，多用于大跨度屋蓋結構中。按結構形式分為：懸索結構①圓形單層懸索結構。用于圓形平面的屋蓋，其索按輻射狀布置，整個屋面形成下凹的旋轉(zhuǎn)曲面。各根索的外端固定于周邊的鋼筋混凝土圈梁上，內(nèi)端固定于圓心附近的拉環(huán)上。當圓心處允許設柱時，可形成傘形懸索結構。②圓形雙層懸索結構。其外形與上述結構類似，只是有上下兩層索，從而可以有不同布置形式的預應力拉桿以增強剛度。案例分析：1、寧波慶豐懸索橋甬江兩岸的規(guī)劃注重現(xiàn)代城市景觀的塑造，甬江上的橋梁必須成為現(xiàn)代城市景觀的一部分’懸索橋是以纜索為主要承重的結構，氣勢壯觀的弧形主纜使大跨徑一越而過，表現(xiàn)出輕盈纖柔、簡潔流暢的現(xiàn)代氣息。索塔設計索塔主要承受兩部分荷載：一是由主纜和加勁梁傳遞的各種組合荷載；二為直接作用在塔身上的風、地震、溫度等產(chǎn)生的各種組合荷載’由此，索塔是抵抗軸力和彎矩的構件，由荷載引起的塔頂位移受主纜力的支配。2、日本代代木體育館代代木體育館是上世紀60年代現(xiàn)代建筑技術進步的象征。柔性設計當時被視為最復雜的設計，其復雜在于大跨度、大空間，讓場館及其它設施都被統(tǒng)一在這個用高張力纜索為主體的懸索屋頂結構之下，他擺脫了當時勒·柯布西耶推崇的柱式建筑，被譽為劃時代的建筑。首先是一個類似懸索橋的系統(tǒng)，它是吊起整個巨大屋面的主要構件，它決定了結構的尺度，它的安全也決定了整個結構的安全。然后，兩邊各有一個半圓形的鋼筋混凝土剛性環(huán)被從主纜上伸出的眾多鋼纜吊離地面，與地面形成一個傾角，整個體育館的基本形態(tài)就是這樣。大概也正是通過這些變化，再加上大尺度的效果，傳力如此清晰而簡潔的結構體系展現(xiàn)出來的卻是豐富無窮的表現(xiàn)效果。3、北京朝陽體育館北京朝陽體育館比賽館主體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，屋面為雙曲索拱—索網(wǎng)結構。體育館因設計新穎，構造獨特，結構復雜，特別是復雜的多種預應力張拉綜合技術等項新技術、新工藝施工的應用。朝陽體育館比賽館平面呈橄欖形，基層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土筏式箱形基礎，主體結構為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構，屋面為索拱—索網(wǎng)結構。東西各有兩片高25m的預應力三角形斜大墻。屋面結構主要由雙曲鋼拱、雙曲混凝土曲拱、預應力三角形斜大墻、二根主懸索及索網(wǎng)等組成。朝陽體育館采用的中央索拱體系由兩條懸索和兩個鋼拱組成。索和拱的軸線均為平面拋物線，分別布置在相互對稱的四個斜平面內(nèi)，通過水平和豎向連桿兩兩相連，構成橋梁形式的立體預應力體系。索拱體系的工作性能顯示了索和拱兩種構件相互配合、相互補充的特點。與單純的懸索比較，索拱體系具有較大的形狀穩(wěn)定性和剛度。尤其是在抵抗集中或局部荷載時變形較??；與單純的拱比較，索拱體系中的拱由于同張緊的索相連，其整體穩(wěn)定性較好，因而不需強大的截面。這種索拱體系的概念是一種有意義的創(chuàng)新。八、膜結構膜結構又叫張拉膜結構（TensionedMembranestructure），膜結構建筑是21世紀最具代表性與充滿前途的建筑形式。打破了純直線建筑風格的模式，以其獨有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給人以耳目一新的感覺，同時給建筑設計師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間。膜結構是由多種高強薄膜材料(PVC或Teflon)及加強構件（鋼架、鋼柱或鋼索）通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預張應力以形成某種空間形狀，作為覆蓋結構，并能承受一定的外荷載作用的一種空間結構形式。膜結構可分為充氣膜結構和張拉膜結構兩大類。充氣膜結構是靠室內(nèi)不斷充氣，使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差（一般在10㎜～30㎜水柱之間）,室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布受到一定的向上的浮力，從而實現(xiàn)較大的跨度。張拉摸結構則通過柱及鋼架支承或鋼索張拉成型。優(yōu)點：建筑造型優(yōu)美膜結構建筑是21世紀最具代表性與充滿前途的建筑形式。它打破了純直線建筑風格的模式，以其獨有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給人以耳目一新的感覺，同時給建筑設計師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間。具有良好的環(huán)保性、透光性、自清潔性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂層、或二氧化鈦涂層，具有較好的隔熱效果，對太陽熱能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，傳熱13%，而透光率卻在20%以上，經(jīng)過10年的太陽光直接照射，其輝度仍能保留70%。覆蓋大跨度空間膜結構中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重輕，加上鋼索、鋼結構高強度材料的采用，與受力體系簡潔合理——力大部分以軸力傳遞，故使膜結構適合跨越大空間而形成開闊的無柱大跨度結構體系。防火性與抗震性膜結構建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高溫性，故能很好的滿足防火要求。由于結構自重輕，又為柔性結構且有較大變形能力，故抗震性能好。工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的鋼結構、鋼索均在工廠加工制作，現(xiàn)場只需組裝，施工簡便，故施工周期比傳統(tǒng)建筑短。體系膜結構體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結構、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連接節(jié)點等組成按支承分類膜結構按支承條件分類為：柔性支承結構體系、剛性支承結構體系、混合支承結構體系按結構分類結構應用文化設施--展覽中心、劇場、會議廳、博物館、植物園、水族館等體育設施--體育場、體育館、健身中心、游泳館、網(wǎng)球館、籃球館等商業(yè)設施--商場、購物中心、酒店、餐廳、商店門頭（挑檐）、商業(yè)街等交通設施--機場、火車站、公交車站、收費站、碼頭、加油站、天橋連廊等工業(yè)設施--工廠、倉庫、科研中心、處理中心、溫室、物流中心等景觀設施--建筑入口、標志性小品、步行街、停車場等特性：作為一種建筑體系所具有的特性主要取決于其獨特的形態(tài)及膜材本身的性能。恰由于此，用膜結構可以創(chuàng)造出傳統(tǒng)建筑體系無法實現(xiàn)的設計方案。1、輕質(zhì)：張力結構自重小的原因在于它依靠預應力形態(tài)而非材料來保持結構的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結構的小得多，但卻具有良好的穩(wěn)定性。建筑師可以利用其輕質(zhì)大跨的特點設計和組織結構細部構件，將其輕盈和穩(wěn)定的結構特性有機地統(tǒng)一起來。2、透光性：透光性是現(xiàn)代膜結構最被廣泛認可的特性之一。膜材的透光性可以為建筑提供所需的照度，這對于建筑節(jié)能十分重要。對于一些要求光照多且亮度高的商業(yè)建筑等尤為重要。通過自然采光與人工采光的綜合利用，膜材透光性可為建筑設計提供更大的美學創(chuàng)作空間。夜晚，透光性將膜結構變成了光的雕塑。膜材透光性是由它的基層纖維、涂層及其顏色所決定的。標準膜材的光譜透射比在10%~20%之間，有的膜材的光譜透射比可以達到40%，而有的膜材則是不透光的。膜材的透光性及對光色的選擇可以通過涂層的顏色或是面層顏色來調(diào)節(jié)。通過膜材和透光保溫材料的適當組合，可以使含保溫層的多層膜具有透光性。即使光譜透射只有幾個百分點，膜屋面對于人眼來說依然是發(fā)亮和透光的，具有輕型屋面的觀感。3、柔性：張拉膜結構不是剛性的，其在風荷載或雪荷載的作用下會產(chǎn)生變形。膜結構通過變形來適應外荷載，在此過程中荷載作用方向上的膜面曲率半徑會減小，直至能更有效抵抗該荷載。張拉結構的靈活性使其可以產(chǎn)生很大的位移而不發(fā)生永久性變形。膜材的彈性性能和預應力水平?jīng)Q定了膜結構的變形和反應。適應自然的柔性特點可以激發(fā)人們的建筑設計靈感。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韌性極佳，不會因折疊而產(chǎn)生脆裂或是破損，這樣的材料是有效實現(xiàn)可移動、可展開結構的基礎和前提。4、雕塑感：張拉膜結構的獨特曲面外形使其具有強烈的雕塑感。膜面通過張力達到自平衡。負HYP