建筑结构与 选型

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,LOGO,#,建筑结构与,选型,建筑02,左伟灿,2021073035,Contents,综述,1,框架,结构,2,桁架,结构,3,拱结构,4,薄壳结构,6,网架,结构,7,桁架,结构,8,悬索结构,9,膜结构,5,混合结构,10,综述,在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最正确结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原那么：,1适应建筑功能的要求,对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和灵活性，所以应采用框架结构。,综述,2满足建筑造型的需要,对于建筑造型复杂、平面和立面特别不规那么的建筑结构选型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规那么的结构单元。,3充分发挥结构自身的优势,每种结构型式都有各自的特点和缺乏，有其各自的适用范围，所以要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。,综述,4考虑材料和施工的条件,由于材料和施工技术的不同，其结构形式也不同。例如：砌体结构所用材料多为就地取材，施工简单，适用于低层、多层建筑。当钢材供给紧缺或钢材加工、施工技术不完善时，不可大量采用钢结构。,5尽可能降低造价,当几种结构形式都有可能满足建筑设计条件时，经济条件就是决定因素，尽量采用能降低工程造价的结构形式。,综述,多层和高层建筑结构,混合结构体系,框架结构体系,剪力墙结构体系,建筑结构按受,力,和,构造特点分类,单层大跨度建筑结构,平面,结构,体系：,排架（桁架）,、,门式刚架,、,拱,空间结构体系：,薄,壳、网,架网壳,悬索、索和膜,框架的组成与分类,框架的主要受力构件包括梁和柱,梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架,为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向上应与框架梁连接，梁、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中,为了使用功能或建筑造型的要求，框架结构可采用抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式,框架结构的实例,别墅虽然外形简单，但内部空间复杂，如同一个内部精巧镂空的几何体，又好似一架复杂的机器。该建筑采用了钢筋混泥土框架结构，平面和空间布局自由，空间相互穿插，内外彼此贯穿，它外观轻巧，空间通透，装修简洁，与造型沉重、空间封闭、装修繁琐的古典豪宅形成了强烈比照,萨伏伊别墅,框架结构的实例,萨伏伊别墅,框架结构的实例,家庭保險大樓Home Insurance Building建于1885年，位於美國伊利諾州的芝加哥，在世界上第一个采用了钢铁框架作为承重结构。樓高10層，42米，公認為世界第一幢摩天建築，由美国建筑师威廉詹尼設計。1890年这座大楼又加建2層，增高至55米。下面6層使用生鐵柱是熟鐵梁框架，上面4層是鋼框架，牆僅承受自己的重量。最後於1931年拆毀。,Home Insurance Building,桁架,结构,桁架结构概述,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truss: 由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构。在房屋建筑中,桁架常用来作为屋盖承重结构,又称为屋架。,桁架结构的特点,特点二,特点三,特点一,薄腹梁无法满足跨度继续增大的情况，从梁结构的应力分布出发，将材料布在应力较大的地方，可达到节省材料和减少自重的目的,桁架结构从梁式结构发展而来，其实质是利用截面的几何特性，在截面面积不变的情况下增大其惯性矩和抵抗矩,桁架结构杆件主要承受轴向力，可以较为充分地利用材料的强度，也因此较之受弯构件（梁）受力更为合理,桁架结构的优点,1,2,3,4,较之梁式结构可适用于更大的跨度,可用钢筋混凝土、钢、木等多种材料制造,由杆件组成，型式多样化，选型范围较广,施工方便，可整体吊装，亦可高空拼装,桁架,结构的分类,排架结构,1,船舶海洋平台,2,高层建筑,3,桁架桥,4,桁架,结构的实例,德国汉堡DOCKLAND办公楼悬挑结构的杰作，2002年兴建。虽然建筑悬挑的长度有近40m，但却给人相当稳定的感觉，与其相比照较大的基地面积有关。由于环境的特殊，建筑采用了防腐蚀的双层玻璃幕墙，在通透的表皮之下，我们可以清晰看到悬挑结构的构成，整体的巨型钢桁架简洁明了，轻松完成大动作，而相对纤细的构件尺寸，使建筑又显得轻盈。,德国汉堡,DOCKLAND,办公楼,桁架结构的实例,德国汉堡,DOCKLAND,办公楼,桁架,结构的实例,天津奥林匹克体育中心体育场根底为高强混凝土预应力管桩，主体为钢筋混凝土框架结构，屋顶桁架选用V字形平行弦桁架，悬挑结构。主桁架最大跨度117m，主、环桁架均为平面管桁架结构形式，桁架最大安装高度达53m，主桁架上口定位采用柱帽杆固定于看台柱顶支座上，下口定位采用落地形式。,天津奥林匹克体育中心,桁架结构的实例,天津奥林匹克体育中心,桁架,结构的实例,苏格兰福斯海湾桥是19世纪的工程奇迹。福斯桥主跨跨径519m，铁路高出水位47.8m，因风力过大，桥梁桁架做成向内倾斜，塔顶宽约10m，塔底宽36.6m，全桥共计3个桥塔，六个伸臂，各长206m，悬跨长107m。这是一座弦杆用管形杆件的双伸臂梁铁路桥，设计者成认，这座桥的结构系统是从中国的木伸臂梁鹊巢桥演变而来的。,苏格兰福斯海湾桥,桁架结构的实例,苏格兰福斯海湾桥,拱结构,拱的受力特点与适用范围,拱在竖向荷载下，两端支承处产生竖向反力和水平推力，使拱内产生轴向压力，并大大减小了跨中弯矩,拱结构的材料利用率高，可充分利用抗压强度较高而抗拉强度差的圬工材料石材、砖、混凝土来建造拱桥，现在多采用钢筋混凝土、钢材、钢管混凝土等来建造拱结构桥梁和民用建筑,拱的形式多种多样，有利于丰富建筑外形，不仅适用于大跨度结构桥梁，也适用于中小跨度的房屋建筑展览馆、体育馆、商场等公共建筑物和商业建筑物,拱的类型,按建造材料，可分为砖石砌体拱结构、钢筋混凝土拱结构、钢管混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构等,按拱轴形式，可分为半圆拱和抛物线拱等,按结构组成，可分为无铰拱、两铰拱和三铰拱,按有无水平推力，可分为无系杆拱和有系杆拱,按支承方式，可分为上承式、下承式和中承式,拱,按拱身截面，可分为实腹式和格构式、等截面和变截面等,拱,结构的实例,风景桥是俄罗斯首都莫斯科克雷拉茨科耶区横跨莫斯科河的一座公路斜拉桥，全长,1460.00,米，其中主桥长,409.50,米，宽,37.00,米；跨河钢拱桥塔高,105.00,米，拱跨,182.00,米，斜拉索,78,根，拱顶下部建有圆形观景台和餐厅；桥面至水面高,30,米。,俄罗斯风景桥,拱结构的实例,苏格兰福斯海湾桥,拱,结构的实例,拱形用钢结构和混凝土做成，这些拱形结构相互交汇，这样可以让拱形的底部非常苗条，而顶部可以承住二层的重量，这些拱形的跨度从,1.8,米到,16,米不等，但厚度是统一的,200,毫米。,东京,Tama,艺术大学图书馆,拱结构的实例,东京,Tama,艺术大学图书馆,拱,结构的实例,浙江义乌丹溪大桥主桥为钢管混凝土拱桥，主跨,88M,，主拱之间没有横撑，采用斜靠拱抵抗侧向水平推力。外形优美，不像普通拱桥那样受钢管拱横撑的影响，视野开阔。,丹溪大桥,拱结构的实例,丹溪大桥,膜,结构,膜结构概述,由优质高强薄膜材料和加强构件组成的一种空间结构,形式多样化，由拉索和骨架支承的膜结构的曲面可为任意形状，自然曲线构成的大跨度空间艺术表现力强,自重轻，抗震性能好，施工速度快；可充分利用自然光，节能环保；造型活泼优美、富有时代气息,刚度差，抗风性能差，施工问题多，技术水平跟不上，节点处理问题多，国内在风力下撕裂破坏发生多,膜结构,的结构形式,通过刚性构件成型，膜体为辅助结构，建筑表现含蓄,通过拉索成型，富于表现力，造型优美,依靠送风系统使膜体内外产生气压差而成型，分为单层、双层和气肋式三种形式，需要长期不间断的能源供应，运行和维护费用高，应用受限,张,拉式,骨架,支,撑,式,充气式,膜结构材料,膜结构所用薄膜材料为强度高、柔韧性好的涂层织物,薄膜分为两层：内层为基材织物，决定了膜材的抗拉强度等力学性能；外层为涂层，表达了膜材耐火、耐久性、防水、自洁性、保温、透光性等物理性能,基材：玻璃纤维、聚脂类、聚乙烯醇类、聚酰胺类纤维,涂层：乙烯四氟乙烯共聚物ETFE、聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、聚氯乙烯PVC,膜材使用寿命有限，目前最好的ETFE也只能保证30年,膜结构的实例,“水立方是世界上最大的膜结构工程，除了地面之外，外表都采用 了膜结构ETFE材料，蓝色的外表出乎意料的柔软但又很充实。能为场馆内带来更多的自然光，他的内部是一个多层楼建筑，对称排列的大看台视野开阔，馆内乳白色的建筑与碧蓝的水池相映成趣。,中国国家游泳馆,膜结构的实例,中国国家游泳馆,膜结构的实例,安联体育场不同寻常的外表由2874个菱形膜结构构成，膜结构具有自清洁，防火、防水以及隔热性能，里边永远保持350帕斯卡的大气压。每个膜结构都可以在夜间被照成红蓝白三色,慕尼黑安联体育场,膜结构的实例,慕尼黑安联体育场,膜结构的实例,千年穹直径320米，周圈大于1000米，有12根穿出屋面高达100米的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根辐射状的钢索上，这些钢索那么通过间距25米的斜拉吊索与系索被桅杆所支撑，吊索与系索同时对桅杆起稳定作用英国伦敦千年穹,英国伦敦千年穹,膜结构的实例,英国伦敦千年穹,薄壳,结构,薄壳,结构概述,与平面结构体系不同，空间结构体系为空间受力，可以更好地解决大跨度屋盖的问题,薄壳结构采用钢筋混凝土，其壳体内主要承受以压力为主的薄膜应力，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，处于空间受力状态，各向刚度均较大，故其厚度往往很小,薄壳必须具备的两个条件：曲面的；刚性的,薄壳的结构组成：曲面的壳板；周边的边缘构件,薄壳结构,的优缺点,优点,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，表现力强,适用于,展览厅，食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等,薄壳结构,缺点,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,不,适于,对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等,薄壳,结构的效能,薄壳结构是一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但厚度可以承受轴力和剪力的形抵抗结构,形抵抗结构即将材料造成一定的形状从而获得一定强度和刚度的结构薄纸卷起即可抗弯，获得此种能力靠的不是用料的增加、而是适当的形式,薄壳结构赖以获得这种能力的“形就是其曲面特征,薄壳的结构效能就归功于曲面的曲率及其几何特征,薄壳结构,的型式以及典型曲面形式,薄壳的型式有：球面壳，圆柱壳，双曲面壳，折结构，幕结构，等等,薄壳的各种型式都是由假设干曲面进行切割、组合而创造出来的，几种根本的曲面形式包括：,1旋转曲面,由一平面曲线作母线绕其平面内的轴旋转而成,该平面曲线可有不同形状，可用于得到球形曲面、旋转抛物线曲面、椭圆曲面和双曲面等,薄壳结构,的型式以及典型曲面形式,2平移曲面,由一竖向曲线作母线沿作导线的另一竖向曲线平移而成,椭圆抛物面：竖向抛物线沿凸向相同的抛物线平移而成,双曲抛物面：竖向抛物线沿凸向相反的抛物线平移而成,3复杂曲面,由上述根本曲面任意切取一局部或将曲线进行不同组合，可得到各种各样复杂曲面,曲面形式过于复杂，施工难度很大，很少采用,薄壳结构,的型式以及典型曲面形式,4直纹曲面,由一直线的两端沿二固定曲线移动而成，施工方便应用多,鞍壳、扭壳：前者亦可形成双曲抛物面；后者为一直线沿两根互相倾斜且不相交的,柱面、柱状面：前者为一直线沿一竖向曲线移动而成；后者为一直线沿两根曲率不同的竖向曲线、并始终平行于一导平面移动而成,锥面、锥状面：前者为一直线沿一竖向曲线移动、且始终通过一固定点而成；后者为一直线一端沿一直线、另一端沿一曲线、并始终平行于一导平面移动而成,薄壳,结构的实例,悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片，耸立在南北长,186,米、东西最宽处为,97,米的现浇钢筋混凝土结构的基 悉尼歌剧院远景座上。第一组壳片在地段西侧,四对壳片成串排列，三对朝北,一对朝南，内部是大音乐厅。第二组在地段东侧，与第一组大致平行,形式相同而规模略歌剧厅。第三组在它们的西南方，规模最小，由两对壳片组成，里面是餐厅。,悉尼歌剧院,薄壳结构的实例,悉尼歌剧院,薄壳,结构的实例,该体育馆研习了国际上最新研究成果，采用连续的穹顶结构方案；此外钢结构工程的结构形式在全国也是首创，其施工难度之大，完全不逊于北京奥运会的“鸟巢。独特的建筑形象，充分运用现代建筑材料和先进的技术手段来表达现代体育建筑形象，以合理的结构形式满足建筑功能的实际需求，融技术美学和建筑美学于一身，使之与周边环境相协调并成为佛山的亮点。,岭南明珠体育馆,薄壳结构的实例,岭南明珠体育馆,网架,结构,网,架结构的受力特点与优点,网架是由平面桁架开展而来，是由复杂的杆件系统组成超静定次数极高的空间结构,在节点荷载作用下，网架的杆件主要承受轴力，能够充分发挥材料的强度，自重轻，较为节省材料,网架结构各杆件互相起支撑作用，故其整体性强、稳定性好、空间刚度大、抗震性能好，支承跨度更大，用料更省,网架的结构高度较小，可有效利用建筑空间，且能利用较小规格的杆件建造大跨度结构，还具有杆件类型统一、便于工业化生产、可地面拼装再整体吊装等优点,网,架结构的分类,网架结构可分为平板网架和曲面网架,平板网架均为双层网架，双层网架有上、下弦之分,曲面网架可为单层、双层、单曲、双曲等形式,网架杆件多为钢管或角钢制作，节点多为空心球节点或钢板焊接节点,平板网架与网壳相比，是一种无水平推力的空间结构，支座构造较为简单，便于下部支承结构的处理,网架结构的适用性很强，应用很广泛，造型灵活而恢宏,网架,结构的实例,首都机场,A380,机库其中三层球型焊接球钢结构网架的整体提升是该工程的最大技术难点。钢网架总面积,4.1,万平方米，相当于,6,个足球场，总重量,1,万余吨，采用地面组拼、一次整体提升到位的先进施工方案，一次提升面积和重量将创世界之最。,首都机场,A380,机库,网架结构的实例,首都机场,A380,机库,网架,结构的实例,上海大舞台，坐落在上海西南地区，著名的华亭宾馆对面，,1975,年建成使用。主馆呈圆形，高,33,米，屋顶网架跨度直径,110,米，采用平板型三向网架结构，网格尺寸为跨度的,1/8,。馆内可容纳观众,18000,人,上海大舞台,网架结构的实例,上海大舞台,悬索,结构,悬索结构概述,由一系列高强度钢索组成的一种张力结构，自重很轻、用钢量省，可跨越很大的跨度,悬索为轴心受拉构件，能充分利用钢材的强度,形体多样化，能适应各种平面形状和外形轮廓的要求,悬索结构的组成和特点,1,索,只能承受轴向拉力，不能承受弯矩和剪力，完全柔性，其抗弯刚度可忽略不计,3,下部支承结构,可为钢筋混凝土立柱或框架结构，必要时应采取钢缆锚拉措施来保证立柱的稳定性,2,边缘构件,是索网的边框，是索网成型的基本，所以是悬索结构的重要组成部分，是决定悬索结构型式的关键,悬索结构由索网、边缘构件和下部支承结构组成,悬索,结构的实例,波浪式造型的屋面轻盈而富于动感，虽然赋予了国家体育馆灵动之美，但也为施工带来了困难。国家体育馆钢屋架南北长,144,米，东西宽,114,米，整个体育馆钢屋架工程由,14,榀桁架组成，总用钢量达,2800,吨，钢屋架形状呈扇形波浪曲线，是目前国内空间跨度最大的双向张弦钢屋架结构体系。,中国国家体育馆,悬索,结构的实例,美国华盛顿,DULLES,机场，是现代主义者芬兰建筑师,Eero Saarinen,设计，,1962,年建造的。屋盖为平行布置的悬索结构。机场的柱子是向外倾斜的。索拉紧外倾的柱子，在自重和屋面载荷下自然下垂成悬链状。在柱子之间，有倾斜的梁板，这个板状梁倾斜方向是沿着索的方向的。其外侧形成屋檐的形状。内侧承受屋面索的拉力。,美国华盛顿,DULLES,机场,悬索,结构的实例,丹下健三采用高张力缆索为主体的悬索屋顶结构，创造出带有紧张感、力动感的大型内部空间。特异的外部形状加之装饰性的表现，似乎可以追溯到作为日本古代原型的神社形式和竖穴式住居，具有原始的想象力。,代代木,体育场,混合,结构体系,混合,结构体系概述,混合结构是指一个建筑物的承重体系中采用两种或两种以上的结构类型,混合结构一般指砖混结构，即墙体、根底等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构,砖墙既是承重结构，又是围护结构,混合,结构的实例,地王大厦正式名称为信兴广场位于深圳，因信兴广场所占土地当年拍得深圳土地交易最高价格，被称尊为“地王，因此公众称之为地王大厦。1996年建成，地上69层，高384m。 该楼为钢与钢筋混凝土的混合结构，为框筒结构。核心筒采用型钢混凝土，外框柱采用钢管混凝土。该楼宽与高比例约为1:9，创造了世界超高层建筑比例最“扁、最“瘦记录。,地王大厦,混合,结构的实例,香港中银大厦座落于香港维多利亚港附近的中环花园道1号，是中国银行香港总部所在地。由享誉盛名的美籍华裔建筑师贝聿铭设计。1990年建成，地上70层、地下4层，高369m，为钢与钢筋混凝土的混合结构。整座大楼采用由八片平面支撑和五根型钢混凝土柱所组成的混合结构“大型立体支撑体系。,香港中银大厦,混合,结构的实例,香港中银大厦,Thank You !,建筑02,左伟灿,2021073035,