建筑结构选型实例分析与设计报告格式汇编.docx

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建筑结构选型实例分析与设计报告格式汇编

建筑结构选型实例分析与设计报告

班级：

建筑学113班

学号：

2011012359

姓名：

蔡雷

第一部分：

结构实例分析

一、引言………………………………………………3

二、框架结构…………………………………………4

三、剪力墙结构、框剪结构…………………………6

四、超高层建筑………………………………………7

五、桁架结构…………………………………………9

六、拱结构……………………………………………11

七、网架结构/大跨度屋盖…………………………13

八、悬索结构…………………………………………15

九、膜结构……………………………………………16

第二部分：

展览馆结构选型设计

一、xxxx………………………………………………3

二、xxxx………………………………………………4

第一部分：

结构实例分析

1.引言

一件值得称道的建筑作品，匠心独运的设计，新颖别致的外观，经济合理的结构，往往给人留下深刻的印象，通常用“秀外慧中”来形容才貌双全的人，其实一个优秀的建筑又何尝不是“秀外”与“慧中”的结合体呢。

“秀外”指优美的外形和怡人的空间环境，“慧中”指完美的结构体系，在这个“百花齐放，百家争鸣”的建筑行业里，只有不断创新求进才不会被淘汰，而建筑每一次外部的造型的突破，内部空间的变革，往往都需要在结构体系上下大功夫，花大智慧，因为能与新颖独特的建筑外型匹配的一定是不同凡响的结构设计。

2.框架结构

1.概述

框架结构一般由竖直的柱和水平横梁所组成，梁柱交结处一般为刚性连接。

框架结构一般都是受到竖直荷载和水平荷载的共同作用。

其主要特点是：

布局灵

活，不靠墙承重，使用方便，可以获得相对较大的使用空间；但抗侧刚度小，侧移大，抗震和抗风能力较差，对于支座不均匀沉降比较敏感。

框架结构按框架构件组成可以划分为梁板式结构和无梁式结构；按框架的施

工方法可以划分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架和装配整体式框架；

按承重结构可以划分为纯框架和内框架。

框架结构适用于民用住宅、办公楼、旅馆、饭店、医院、大型商业建筑等，亦可用于工业车间等建筑。

2.实例分析

广州合景金融大厦

（1）、工程概括

广州合景金融大厦位于广州市天河区珠江新城J1-6地块，主楼地上41层，屋顶标高为178m（未计向上延伸至198m的外墙构架）；地下室5层，埋深22.16m。

总建筑面积为108000m2，其中地下28660m2。

五层以下为商业用途，五层以上均为办公用途。

地下五层为停车库及设备用房，其中地下四五层兼作五级人防地下室。

（2）、结构型式及特点

广州合景金融大厦采用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系。

结构方案控制原则：

刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。

小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构的稳定性和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定的抗侧刚度，可继续工作。

通过设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。

在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。

高出屋面的幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用。

广州合景金融大厦框架柱采用圆钢管混凝土：

柱、支撑体系采用跨层、形矩形钢管支撑，层内人字形及V字形热轧或焊接正放H型钢支撑，框架梁采用烘轧或焊接H型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式。

利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架土要承担竖向荷栽。

钢柱与钢梁节点，钢支撑与钢骨连接点均采用刚性连接，主次梁节点为铰接。

三、剪力墙结构、框-剪结构

1.剪力墙结构概述

剪力墙结构，是利用建筑物的外墙和永久性内隔墙的位置布置混凝土承重墙的结构。

其主要特点是：

抗侧刚度大，侧移小，抗震性能好；室内墙面平整，结构自重大，平面布置不灵活，不容易形成大空间。

剪力墙结构常用于高层住宅和旅游建筑中。

2.实例分析

广州白天鹅宾馆

（1）、工程概述

白天鹅斌光坐落在广州闹市中的世外桃源---榕荫如盖，历史悠久的沙面岛的南边，濒临三江汇聚的白鹅潭。

宾馆独特的庭院式设计与四周幽雅的环境融为一体，一条专用引桥把宾馆与市中心联系起来，实为商人下榻的最佳之处。

（2）、结构分析

剪力墙构造：

剪力墙是主要承重构件，在水平荷载及垂直荷载作用下，未出现拉应力。

剪力墙为变截面，墙厚沿高度由下往上递减，8层为一段，分四个断面。

3、框-剪结构概述

框-剪力墙结构体系是由框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。

是两种体系的结合，吸取了各自的长处，既有布置灵活、使用方便的特点，又具有良好的抗侧力性能。

框-剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。

因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。

4、实例分析

深圳发展中心大厦

（1）工程概述

深圳发展中心大厦建于1990年，总层数43层，建筑面积75889m~2，是一幢集酒店、办公、商业和娱乐等多功能为一体的超高层大厦。

外型独特，体现出特区所具有的活力。

（2）结构分析

深圳发展中心大厦，采用了框架-剪力墙体系。

剪力墙负担大部分的水平荷载，框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽其能。

4、超高层建筑

1、概述

筒结构是由框-剪结构与全剪结构的演变发展而来的。

剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体，筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂封闭箱。

筒结构包括筒中筒结构、框架-核心筒结构、框筒-框架结构、多重筒结构、成束筒结构及多筒体结构。

一般适用于高层和超高层建筑。

2、实例分析

希尔斯大厦

（1）、工程概述

西尔斯大厦（SearsTower）是位于美国伊利诺伊州芝加哥的一幢摩天大楼，用作办公楼，SOM建筑设计事务所为当时世界上最大的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米见方的正方形组成。

（2）结构形式及特点

西尔斯大厦高达443米，其平面由九个22.9米见方组成的竖筒，底层平面就是一个68.7米见方的大筒了。

大厦的外形是逐渐上收，九个竖筒分别截止在不同的高度上，1到50层由九个竖筒组成正方形平面，51到66层截去3对角的两个坚筒，67到90层截去了另一组对角的两个竖筒组成一个十字形平面，91层到110层截去三个边形竖筒，只剩两个竖筒直达顶点。

 整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。

顶部设计风压为305千克力／米2，设计允许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为460毫米。

5、桁架结构

1、概述

桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。

桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强，对支座没有横向推力；但结构高度大，平面桁架的侧向刚度小，为了保证桁架平面外的稳定性，通常需要设置支撑系统。

桁架结构按外形不同可分为三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线形屋架、平行弦屋架；按腹杆布置不同可分为三角形腹杆系、带竖杆的三角形腹杆系、半斜腹杆系、组合腹系；按其几何组成方式可分为简单桁架、联合桁架和复杂桁架按是否存在水平推力可分为无推力的梁式桁架和有推力的拱式桁架；按材料的不同可分为木屋架、钢-木组合屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架和钢-混凝土组合屋架。

桁架结构在民用建筑、工业建筑、公共建筑、娱乐设施、施工设备、公路桥梁等领域应用广泛。

2、实例分析

上海大剧院

（1）、工程概述

上海大剧院是以观演为重要内容的公共建筑，包括演出、餐厅、咖啡厅、画廊以及地下车库组成。

运用高科技手段与新材料营造自身形象，体现了四个世纪以来剧院建设的成就，并将载入中国传统文明与建筑文明史册。

（2）、结构分析

大剧院屋盖既是覆盖整个大剧院下部结构的屋顶，又是一承重结构，别具一格的发挥着双重功能。

为了达到建筑与结构的完美统一，结合本工程的建筑特点，采用了巨型框架这一新型结构体系，它具有侧向刚度较大，给建筑提供大开间和大高度室内空间，能满足建筑多功能要求。

六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱，承担着上部结构全部的竖向荷载、风载以及地震荷载，两纵向主桁架及十二横向月牙桁架形成主框架梁，承担着全部钢屋盖的竖向荷载，并将这传至电梯筒体，钢屋盖内部三层楼面结构形成巨型结构的次框架部分。

6、拱结构

1、概述

拱结构是以受轴向压力为主的结构，是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展。

拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关系，跨度越大，其水平力越大。

按支撑方式分类，拱可分为三铰拱、二铰拱和无铰拱。

拱在建筑中应用广泛，如桥、屋顶、窗洞、门洞、水坝、体育馆等大量采用拱结构。

2、实例分析

清华大学综合体育中心

（1）、工程概述

清华大学综合体育中心是一座集体育比赛、办公、会议、教学练习、电视转播等于一体的综合性多功能建筑。

本工程地上三层（二层以上建筑平面为椭圆形），檐高15m，屋顶拱高29m。

首层建筑面积8584 m2 ，总建筑面积12547.85m2。

中心部分为比赛场地，周围设贵宾室、新闻用房、裁判室和运动员休息室等；

（2）、结构分析

本体育中心大跨度变截面圆弧形落地无铰拱用于支撑两拱间采光屋顶、球面形屋顶结构和屋面以及各种吊重。

拱采用现浇钢筋混凝土结构,截面为箱形截面。

拱脚地基基础采用全套管跟进成桩工艺的钻孔灌注桩桩基,承担拱脚传来的水平推力、竖向力和弯矩等。

两拱之间布置拱间联系桁架和上、下翼缘平面剪刀支撑,确保拱的侧向稳定。

拱与体育中心其它结构即框架结构为相对独立的承重体系。

进行结构分析时,考虑到拱与框架结构的联系比较弱,所以按拱和两拱间的支撑体系与框架结构分别单独进行计算。

7、网架结构、大跨度屋顶

1、概述

网架结构是一种新型结构形式，它是由许多杆件按照一定规律组成的网状结构。

网架都是双层结构，可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。

网架结构平面布置灵活，空间造型美观，便于建筑造型处理和装饰、装修，能适应不同跨度、不同平面形状、不同支撑条件、不同功能需要的建筑物。

特别是在大、中跨度的层盖结构中，网架结构更显示出其优越性，被大量应用于大型体育建筑、公共建筑、工业建筑中。

2.案例分析

首都体育馆

（1）、工程概述

面积约为54,600平方米，毗邻奥林匹克饭店。

这座体育馆占地七公顷，总建筑面积四万平方米，东西长一百二十二米，南北宽一百零七米。

馆内有一万八千个观众席，是北京市最大的现代化体育馆。

这座体育馆设有比赛大厅一个，练习馆三个，观众休息厅六个。

比赛大厅的比赛场长八十八米，宽四十米。

可进行乒乓球、羽毛球、排球、篮球、体操等多样比赛，比赛场内的地板可以移动撤走，放水结冰后，可进行滑冰、冰球、花式溜冰等冰上体育比赛。

（2）结构分析

平板网架最引人瞩目的空间结构仍是六七十年代就已崭露头角并得到持续发展和广泛应用的平板网架，从1964年至1997年国内已有大约8000幢大大小小的建筑采用这类结构，广泛用于大型体育馆建筑、展览中心、影剧院、商场、航站楼、候车厅、工厂、仓库、电视塔，甚至食堂、门廊等，总覆盖面积约900万m2，年增长约80万m2。

网架在工业厂房中的应用在70年代末就开始研究，80年代初在唐山（丰润）机车车辆厂的总装车间（约5万m2）和唐山齿轮联合厂房（1．65万m2）等开始采用，但大量应用还是在80年代后期和90年代规模之大为国际上少见。

网架结构，改变了常规屋盖体系，柱网加大，有利于工艺灵活布置，一个车间的面积往往达几万m2.

8、悬索结构

1、概述

悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支撑构建所组成。

它以一系列受拉的索作为主要承重构件。

其主要特点是，索只能拉，使钢材的强度得到充分利用；施工方便，适用性强，建筑造型优美，适用于大跨度结构，通过构建的合理布置，能实现荷载的合理传递，抗风能力是设计时的关键环节。

根据组成方法和受力特点，可分为单层悬索体系、预应力双层悬索体系、预应力鞍形索网等。

悬索结构主要用于飞机库、体育馆、展览馆、杂技场等大跨度公共建筑和某些大跨度工业厂房中。

2.工程概述

矮寨特大悬索大桥

（1）、工程概述

桥型方案矮寨大桥效果图为钢桁加劲梁单跨悬索桥，全1073.65m，悬索桥的主跨为1176m。

该桥跨越矮寨大峡谷，主跨居世界第14、亚洲第8。

工程计划投入7.2亿元，占吉茶高速公路计划总投资的15％。

目前正在建设之中。

（2）结构分析

矮寨大桥索塔主跨1176m，加劲梁长1000.5m。

吉首岸无索区长95m，主梁通过部分路基与隧道相连；茶洞岸无索区长109.5m，主梁直接与隧道连接。

结合两岸地形及地质条件，采用塔梁分离式悬索桥结构体系减小了主梁长度，最大限度减少了对山体的开挖，节省了投资；实现了桥梁结构与自然景观的完美融合。

由于选用了塔梁分离式悬索桥结构，钢桁梁长度小于主塔中心距，主缆存在无吊索区，会出现吊索卸载应力为零的情况，且钢桁梁转角位移大，钢桁梁的上、下弦应力超标，需对钢桁梁作特殊设计。

设计采用的是增加竖向锚固拉索方案，设竖向锚固拉索，通过预应力岩锚将其锚固于岩石上。

9、膜结构

1、概述

膜结构也叫织物结构，是20世纪种业发展起来的一种全新的建筑结构形式，用多种高强薄膜材料及辅助结构通过一定的方式使其内部产生一定的预张应力，并形成应力控制下的某种空间形态，作为覆盖结构或建筑物主体，而且有足够的刚度以抵御外部荷载作用的一种空间结构形式。

其特点如下：

自重轻，造型优美，富有时代气息，减少能源消耗，施工速度快，经济效益明显，使用安全可靠，容易做成可拆卸结构，易于运输，使用范围广，受气候影响小。

膜结构可分为充气式膜结构、张拉式膜结构和骨架式膜结构。

目前，国内外已修建了各种膜结构建筑。

如，大型体育设施、娱乐中心、展览馆、音乐厅、候车厅和大型集会场所、超级市场及酒店的中厅、飞机库、停车场、仓库、建筑小品等。

2、案例分析

世博轴阳光谷

（1）、工程概述

在世博会倒计时300天之际，上海世博园区里的“大动脉”世博轴已初现风采。

在这条长约1000米、宽约100米的大道上，错落有致地分布着6个极具视觉冲击力的倒锥形钢结构，它们有一个温暖的名字，叫“阳光谷”———顾名思义就是让自然光洒落“谷底”。

阳光谷用的索膜结构是世界罕见的，巨大白色膜布有7万多平方米，最大的一块有1700平方米；缆索重达700吨，最粗的一根直径155毫米；玻璃幕墙用了3万多片超白片玻璃，总面积达3.15万平方米；钢结构总重量超过4500吨，焊缝就长达34公里。

。

它绝对是中国第一、世界罕见的索膜结构建筑。

（2）、结构分析

阳光谷的基本构建采用了方形钢管而不是圆管，几根方管交汇于同一点，被称为“节点”，阳光谷外表的网状形态就是由大小不一的“节点”连接而成，而每个阳光谷大概有3000个“节点”，这些“节点”可以算出来却无法在图纸上画出来。

　　而顶上的膜结构采用了国际上强度最高的膜材，其设计张拉力每米达5吨，由于世博轴平台上没有柱子，膜材要靠31根外桅杆、19根内桅杆以及817根钢索来拉住，而且要拉力均匀。

同时，由于阳光谷大小、形状不尽相同，拉索的节点位置也不一样，带来了拉索的方位和角度的变化，需要在施工中一一解决。

第二部分：

展览馆结构选型设计

一、结构选择

在高教园区展览馆设计中，我选择了两向正交正放网架。

这种网架有两个方向的平面桁架交叉而成，其夹角为90°，故称为正交。

两个方向的桁架分别平行于建筑平面的边线，故称为正放。

因为网架结构平面布置灵活，空间造型美观，便于建筑造型的处理和装饰装修，所以我选择这种结构来出处理我的展览馆主展厅。

二、展览馆一层平面图：

△countyn.县；郡

toleratevt.容忍；忍受主展厅

unfitadj.不健康的；不合适的；不合格的

n．价值；作用

n.年刊；年鉴

creativeadj.有创造力的；创造性的；

slimvi.变细；减肥

△AkiraNagata永田明

△CapeTown开普敦（南非立法首都）

trialn.审判；审讯；试验