经典建筑结构选型案例分析.docx

经典建筑结构选型案例分析.docx

《经典建筑结构选型案例分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《经典建筑结构选型案例分析.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

经典建筑结构选型案例分析

1混合构造体系

1.1混合构造体系概述

混合构造是指承重重要构件是用钢筋混凝土和砖木建造。

如一幢房屋梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。

由两种或两种以上不同材料承重构造所共同构成构造体系均为混合构造。

混合构造,又可以说是砖混构造.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆.

特点：

质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层如下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。

分类：

型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土构造

型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒构造

1.2实例工程项目概况

金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海当前第2高摩天大楼（截至）、中华人民共和国大陆第3高楼、世界第8高楼。

大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海一座地标，是集当代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中华人民共和国塔型风格与西方建筑技术多功能型摩天大楼，由知名美国芝加哥SOM设计事务所设计师AdrianSmith设计。

由于中华人民共和国人喜欢塔因此中华人民共和国才把金茂大厦设计成这样。

1.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

其构造体系为巨型型钢混凝土翼柱+内筒混合构造体系。

这种混合构造体系

巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一种整体抗侧力体系，并且其抗侧力体系力矩很大，效率很高。

这种体系还可提供较大使用空

间，其外围洞口可以做得很大。

2框架构造体系

2.1框架构造体系概述

框架构造是运用梁柱构成纵、横向框架，同步承受竖向荷载及水平荷载纯框架构造。

其重要长处是建筑平面布置灵活，可以较大限度地满足建筑使用规定。

但框架构造侧移刚度小，水平作用下抵抗变形能力较差，在强震下构造顶点水平位移与层间相对水平位移都较大。

为了同步满足承载能力和侧移刚度规定，柱子截面往往很大，很不经济，也减少了使用面积。

因此在地震区框架构造不适当太高。

分类:

房屋框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分有对称、不对称；按所用材料分有钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木构造框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。

应用范畴:

框架钢构造惯用于大跨度公共建筑、多层工业厂房和某些特殊用途建筑物中，如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。

2.2实例工程项目概况

南京电信局鼓楼多媒体综合楼位于南京市鼓楼市民广场北侧，东邻安仁街12m、北距大钟亭路12m、西侧紧贴原有五层通信机房。

基地面积2340平方米，建筑物占地面积平方米。

主楼地下二层、地上三十一层，层高四至六米不等，地面以上构造高度140．5m。

使用功能分布为：

地下二层为设备用房，地下一层为平战结合六级人防（平时作为汽车库）：

地上一至四层为电信新产品展示超市，五层为空中花园，七至十八层为通讯机房及配套辅助设备用房，二十一至二十九层为办公用房及计算机中心，十二、十九、三十层为全省当前最大专用电视电话会议室，六、十三、二十层为辅助设备及防火避难层。

建筑面积约3．6万平方米。

裙楼使用功能略。

主、裙楼之间设缝形成两个独立构造单元，主楼采用巨型框架构造体系、裙楼采用普通钢筋混凝土构造体系。

2.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

楼层平面为规则长方形，尺寸为29．7mx30．2m（x枣y）；基本埋置深度14．2m（约H／IO），构造高宽比4．73；四角设立四个大小相似钢筋混凝土筒体（7．6mx5．6m），内置电梯、疏散楼梯、卫生间及设备管井；简体之间普通楼盖为普通钢筋混凝土有梁楼盖、桁架层楼盖为钢骨混凝土有梁楼盖。

3剪力墙构造体系

3.1剪力墙构造体系概述

剪力墙构造是运用建筑物纵、横墙体承受竖向荷载及水平荷载构造。

纵、横墙体也可兼作为维护墙或分隔房间墙。

钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力，它是侧向刚度大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，以便使用。

其缺陷是剪力墙间距小，建筑平面布置不灵活，不适合于规定大空间公共建筑。

剪力墙间距普通为3～8m，合用于小开间住宅、旅馆等建筑，在30m范畴内都合用。

剪力墙构造形式是高层住宅采用最为广泛一种构造形式。

3.2实例工程项目概况

西尔斯大厦（SearsTower）是位于美国伊利诺伊州芝加哥一幢摩天大楼，用作办公楼，SOM建筑设计事务所为当时世界上最大零售商西尔斯百货公司设计。

楼高442.3米，共地上108层，地下3层，总建筑面积418，000平方米，底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方正方形构成。

曾一度是世界上最高大楼，它由知名SOM建筑师事务所设计，整个施工工期不到两年半时间，工程于1974年竣工。

3.3实例工程项目构造选型与构造布置分析（应附建筑构造平面布置方案图）

整幢大厦被当作一种悬挑束筒空间构造，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起振动也明显减轻。

所有塔楼宽度相似，但高度不一。

大厦外面黑色环带巧妙地遮盖了服务性设施区。

大厦采用由钢框架构成成束筒构造体系，外部用黑铝和镀层玻璃幕墙围护。

其外形特点是逐渐上收，即1～50层为9个宽度为23.86米方形筒构成正方形平面；51～66层截去一对对角方筒单元；67～90层再截去另一对对角方筒单元，形成十字形；91～110层由两个方筒单元直升到顶。

4桁架构造体系

4.1桁架构造体系概述

桁架构造是由直杆在端部互相连接而成以抗弯为主格构式构造，普通由上弦杆、腹杆（竖杆和斜腹杆）构成。

桁架构造受力合理，计算简朴，施工以便，适应性强，对支座没有横向推力，因而在工程中得到广泛应用。

在房屋建筑中，桁架惯用作为屋盖承重构造，称为屋架。

当前在工业厂房构造中常用屋架就是典型桁架。

如今，桁架构造已有各种各样形式，不局限于屋架，在某些大跨度构造、高层建筑、桥梁中均有非常广泛应用。

4.2实例工程项目概况

上海大剧院占地11528平方米,建筑总面积为70000平方米,建筑总高度40米。

整个建筑地下2层,地面6层.顶部2层,共计10层。

剧院内共有三个剧场:

一种1800座位大剧场,用于上演芭蕾、歌剧和交响乐;一种550座位中剧场适合地方戏曲和室内乐表演;尚有一种250座位小剧场可以进行话剧和歌舞表演。

除此以外,大剧院辅助设施还涉及八楼屋顶宴会厅,底层文化展示厅和马克西姆咖啡厅,以及能停纳170余辆小汽车地下车库。

上海大剧院这座用音符串织而成水晶宫殿,是一座融新技术、新工艺、新材料于一体艺术殿堂。

4.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

建筑平面采用中华人民共和国建筑老式布局手法，环绕观众厅和舞台构成“井”字形划分。

前部布置宽敞、华丽大厅，后部为表演及专业技术活动产地，大剧院包括1800座大剧场，600座及300座中、小剧场，可进行歌剧。

芭蕾。

交响乐等各种表演。

5拱构造体系

5.1拱构造体系概述

1）拱定义

拱：

重要承受轴向压力并由两端推力维持平衡曲线或折线形构件

2）拱受力特点与合用范畴：

拱式构造重要内力为轴向压力，可运用抗压性能良好混凝土建造大跨度拱式构造。

但是拱构造支座（拱脚）会产生水平推力，跨度大时这个推力也大。

由于拱式构造受力合理，在建筑和桥梁中被广泛应用。

它合用于体育馆、展览馆等建筑中。

3）拱类型：

按照构造构成和支承方式，拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。

工程中，后两种拱采用较多。

拱是一种有推力构造，拱脚必要可以可靠地传承水平推力。

解决这个问题非常重要，普通可采用下列办法：

①推力由拉杆承受；

②推力由两侧框架承受。

5.2实例工程项目概况

北海机场新航站楼是一轻型大跨轻钢屋盖构造，坐落在广西壮族自治区北海市。

屋盖构造为主、次钢拱体系（截面形式为工字形），主拱截面高和翼缘宽度沿长度均匀变化。

5.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

从平面上看，主拱构造由五个边长为69m等边三角形构成一梯形，梯形平面长度为207m，宽度为59.7m。

每个三角形由三个半径为36.944m圆形60°角相交而形成拱形伞状体。

6薄壳构造体系

6.1薄壳构造体系概述

薄壳构造采用钢筋混凝土，其壳体内重要承受以压力为主薄膜应力，且薄膜应力沿壳体厚度方向均匀分布，故材料强度能得到充分发挥；此外，壳体为曲面，处在空间受力状态，各向刚度均较大，故其厚度往往很小6m×6m钢筋混凝土双向板，最小厚度需130mm；35m×35m双向扁壳屋盖，壳板厚度仅需80mm。

长处：

强度高，刚度大，用料省，自重轻，覆盖大面积；曲面多样活，造型多变，曲线优美，体现力强。

因而合用于展览厅，食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等

缺陷：

体型多为曲线、复杂多变，费工费模板，施工难度大；壳壁薄，保温隔热性能差，耐久性较差；某些壳体易产生回音。

因此不合用于对音响效果规定高大会堂、体育馆、影剧院等

6.2实例工程项目概况

天津博物馆占地面积约3万平方米，共分为三层，从外面看建筑设计整体就像一只正在展翅高飞天鹅。

据简介，天津博物馆是我市规模最大、种类最为齐全博物馆，也将是我市文物精品大荟萃。

馆中重要展品将是来自历史博物馆和艺术博物馆两座博物馆中馆藏珍品集合，共有青铜器、玉器、名人字画等贵重文物数十万件，其中大某些是国家一二级文物，有某些甚至是国内仅存、很少跟观众会面珍品。

6.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

该博物馆构造设计基本，源于天鹅骨架构造，借助其构造合理性和可实行性，通过以体现天鹅展翅高飞翼部大跨度网壳体构造，实现了用至少材料，建造最大使用空间思想。

7网架构造体系

7.1网架构造体系概述

网架构造指由多根杆件按照一定网格形式通过节点连结而成空间构造，可分为平板网架和曲面网架两种，平板网架又可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。

其中平板网架采用较多，其长处：

空间受力体系，杆件重要承受轴向力，受力合理，节约材料；整体性好，刚度大，稳定，抗震性能好，可悬挂吊车；杆件类型较少，适于工业化生产。

可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱网架构造距车间等建筑屋盖。

缺陷是汇交于节点上杆件数量较多，制作安装较平面构造复杂。

网架构造安装办法可分为高空拼装和整体安装两类。

7.2实例工程项目概况

清江游泳馆位于湖北省巴东县水布垭水库生活区内，游泳馆屋盖采用“建科”铝网架技术，屋面采用彩色夹芯板保温屋面，局部为轻质采光顶。

铝网架长38m，宽23.226m，为单曲率弧形网架，展开面积为943.5m2，支承在钢构造柱顶上。

7.3实例工程项目构造选型与构造布置分析（应附建筑构造平面布置方案图）

清江游泳馆构造特点是，除与房屋连接地方外都是玻璃幕墙，网架侧面也是玻璃幕墙，玻璃幕墙重量是通过钢连梁传递给钢柱，再通过钢柱传递给基本。

山墙D轴和E轴钢柱只承受水平风荷载，作用相称于抗风柱，上端通过连梁和镀锌螺栓与网架下弦球相连。

C轴钢柱在有房屋位置与房屋钢筋混凝土柱拉接，设计时钢构造梁柱与屋盖铝网架同步计算，共同工作。

该铝网架共分425个节点（铝球直径从90—140mm），1583根杆件（长度从1800--3289mm）和16个镀锌钢支座。

8悬索构造体系

8.1悬索构造体系概述

由一系列高强度钢索构成一种张力构造，自重很轻、用钢量省，可跨越很大跨度悬索为轴心受拉构件，能充分运用钢材强度形体多样化，能适应各种平面形状和外形轮廓规定。

悬索构造形式：

单层悬索体系

预应力双层悬索体系

劲性悬索，预应力横向加劲单层体系

预应力索拱体系

组合悬索体系

8.2实例工程项目概况

美国北卡罗来纳州Raleigh体育馆，1953年建成，跨度91.5m,高31.24m,建筑面积6500m2，是世界上最早当代悬索屋盖。

8.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

为世界上第一种当代化房屋悬索构造,采用以两个斜放抛物线拱为边沿构件鞍形正交索网。

9薄膜构造体系

9.1薄膜构造体系概述

薄膜构造是由优质高强薄膜材料和加强构件构成一种空间构造，薄膜既承受膜面内力，作为构造一某些，又可挡风、防雨，起维护作用，同步还可采光以节约室内照明能源。

膜材自身受弯刚度几乎为零，但通过不同支撑体系使薄膜承受张力，而形成具备一定刚度稳定曲面，薄膜构造建筑造型是结合构造构造布局而闩然产生，力平衡状态直接被体当前构造形状上，这就使薄膜构导致为一种建筑与构造自然有机体结合新型大跨度建筑。

长处：

形式多样化，由拉索和骨架支承膜构造曲面可为任意形状，自然曲线构成大跨度空间艺术体现力强

自重轻，抗震性能好，施工速度快；可充分运用自然光，节能环保；造型活泼优美、富有时代气息

缺陷：

刚度差，抗风性能差，施工问题多，技术水平跟不上，节点解决问题多，国内在风力下扯破破坏发生多。

9.2实例工程项目概况

国家体育场为特级体育建筑，大型体育场馆。

主体构造设计使用年限1，耐火级别为一级，抗震设防裂度8度，地下工程防水级别1级。

工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、体巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”构造，钢构造总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土构造为地下1层，地上7层钢筋混凝土框架-剪力墙构造体系。

钢构造与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈互相围合，基本则坐在一种相连基本底板上。

国家体育场屋顶钢构造上覆盖了双层膜构造，即固定于钢构造上弦之间透明上层ETFE膜和固定于钢构造下弦之下及内环侧壁半透明下层PTFE声学吊顶。

9.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

24根钢柱等距布置，主桁架高度12.5m，重要杆件截面为1.2m×1.2m箱形断面。

主钢架平面外稳定由与其相交次构造保证。

10充气构造体系

10.1充气构造体系概述

充气构造，又名"充气膜构造",是指在以高分子材料制成薄膜制品中充入空气后而形成房屋构造。

充气式构造又可分为气承式膜构造（Air-supportedMembraneStructure）和气胀式膜构造（或叫气肋式膜构造）（InflatedMembraneStructure）。

气承式膜构造（索膜构造）是通过压力控制系统向建筑物内充气，使室内外保持一定压力差，使覆盖膜体受到上浮力，并产生一定预张应力，以保证体系刚度。

气胀式膜构造是向单个膜构件内充气，使其保持足够内压，各种膜构件进行组合可形成一定形状一种整体受力体系。

充气构造可作为体育场、展览厅、仓库、战地医院等。

特别适当于轻便流动暂时性建筑和半永久性建筑。

充气构造具备重量轻、跨度大、构造简朴、施工以便、建筑造型灵活等长处；其缺陷是隔热性、防火性较差，且有漏气问题需要持续供气。

10.2实例工程项目概况

国家游泳中心又被称为“水立方”（WaterCube），位于北京奥林匹克公园内，是北京为夏季奥运会修建主游泳馆，也是北京奥运会标志性建筑物之一。

它设计方案，是经全球设计竞赛产生“水立方”（[H2O]3）方案。

12月24日开工，在1月28日竣工。

其与国家体育场（俗称鸟巢）分列于北京都市中轴线北端两侧，共同形成相对完整北京历史文化名城形象。

国家游泳中心规划建设用地62950平方米，总建筑面积65000-80000平方米，其中地下某些建筑面积不少于15000平方米，长宽高分别为177m×177m×30m。

10.3实例工程项目构造选型与构造布置分析

水立方是最典型充气膜构造建筑,水立方内外立面充气膜构造共由3065个气枕构成,最大达到70平方米，覆盖面积达到10万平方米，展开面积达到26万平方米，是世界上规模最大充气膜构造工程，也是惟一一种完全由膜构造来进行全封闭大型公共建筑。