建筑结构与-选型-PPT课件.pptx

1、建筑结构与建筑结构与 选型选型建筑建筑02左伟灿左伟灿2010073035. *Contents综述综述1框架框架结构结构2桁架桁架结构结构3拱结构拱结构4薄壳结构薄壳结构6网架网架结构结构7桁架桁架结构结构8悬索结构悬索结构9膜结构膜结构5混合结构混合结构10. *综述综述v在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原则：（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。. *综述综

2、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则的建筑结构选型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规则的结构单元。（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不足，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。当钢材供应紧缺或钢材加工、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

3、形式。. *综述综述多层和高层建筑结构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 建筑结构按受建筑结构按受力力和和构造特点分类构造特点分类单层大跨度建筑结构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组成与分类v框架的主要受力构件包括梁和柱v梁、柱连接处一般为刚接连接，当为铰接连接时成为排架v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v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

4、收、外挑、斜梁、斜柱等形式. *框架结构的实例框架结构的实例v 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，又好像一架复杂的机器。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，内外彼此贯通，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对比 萨伏伊别墅萨伏伊别墅. *框架结构的实例框架结构的实例 萨伏伊别墅萨伏伊别墅. *框架结构的实例框架结构的实例v 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

5、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. *. *桁架结构概述桁架结构概述v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。桁架桁架（truss）: : 由直杆组成的一般具有由直杆组成的一般具有三角形三角形单元的平面或空间结构。在房屋建筑中单元的平面或空间结构。在房屋建筑中, ,桁架常桁架常用来作为屋盖承重结构用来作为屋盖承重结构, ,又称为又称为屋架屋架。. *桁架结构的特点桁架结构的特

6、点特点二特点三特点一. *桁架结构的优点桁架结构的优点1234. *桁架桁架结构的分类结构的分类1234. *桁架桁架结构的实例结构的实例v 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，与其相对比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。德国汉堡德国汉堡DOCKLAND办公楼办公楼. *桁架结构的实例桁架结构的实例德国汉堡德国汉堡DOCKLAND办公楼办公楼. *桁架

7、桁架结构的实例结构的实例v 天津奥林匹克体育中心体育场基础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天津奥林匹克体育中心. *桁架结构的实例桁架结构的实例天津奥林匹克体育中心天津奥林匹克体育中心. *桁架桁架结构的实例结构的实例v 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.

8、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，设计者承认，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。苏格兰福斯海湾桥苏格兰福斯海湾桥. *桁架结构的实例桁架结构的实例苏格兰福斯海湾桥苏格兰福斯海湾桥. *. *拱的受力特点与适用范围拱的受力特点与适用范围v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v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v拱的形式多种多

9、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）. *拱的类型拱的类型拱. *拱拱结构的实例结构的实例v 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。 俄罗斯风景桥俄罗斯风景桥. *拱结构的实例拱结构的实例苏格兰福斯海湾桥苏格兰福斯海湾桥. *拱拱结构的实例结构的实例v 拱形用钢结构和混凝土做成，这些拱形结构相互交汇

10、，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。东京东京Tama艺术大学图书馆艺术大学图书馆. *拱结构的实例拱结构的实例东京东京Tama艺术大学图书馆艺术大学图书馆. *拱拱结构的实例结构的实例v 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。丹溪大桥丹溪大桥. *拱结构的实例拱结构的实例丹溪大桥丹溪大桥. *. *膜结构概述膜结构概述v由优质高强薄膜材料和加强构件组成的一种空间结构 v形式多样化，由拉索和骨架支承

11、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v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v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. *膜结构膜结构的结构形式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，应用受限张张拉式拉式骨架骨架支支撑撑式式充气式充气式. *膜结构材料膜结构材料v膜结构所用薄膜材料为强度高、柔韧性好的涂层

12、织物v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，体现了膜材耐火、耐久性、防水、自洁性、保温、透光性等物理性能v基材：玻璃纤维、聚脂类、聚乙烯醇类、聚酰胺类纤维v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）v膜材使用寿命有限，目前最好的ETFE也只能保证30年. *膜结构的实例膜结构的实例v “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，蓝色的表面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

13、与碧蓝的水池相映成趣。中国国家游泳馆. *膜结构的实例膜结构的实例中国国家游泳馆. *膜结构的实例膜结构的实例v 安联体育场不同寻常的表面由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. *膜结构的实例膜结构的实例 慕尼黑安联体育场. *膜结构的实例膜结构的实例v 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，这些钢索则通过间距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

14、英国伦敦千年穹英国伦敦千年穹. *膜结构的实例膜结构的实例英国伦敦千年穹. *. *薄壳薄壳结构概述结构概述v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 v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v薄壳必须具备的两个条件：曲面的；刚性的v薄壳的结构组成：曲面的壳板；周边的边缘构件. *薄壳结构薄壳结构的优缺点的优缺点优点优点强度高，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，表现力强适用于适

15、用于展览厅，食堂，剧院，天文馆，厂房，飞机库等薄壳结构缺点缺点体型多为曲线、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不适于适于对音响效果要求高的大会堂、体育馆、影剧院等. *薄壳薄壳结构的效能结构的效能v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v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v薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是其曲面特征v薄壳的结构效能就归功于曲面的曲率及其几何特征. *薄壳结构薄壳结构的型式以及典型曲面形式

16、的型式以及典型曲面形式v薄壳的型式有：球面壳，圆柱壳，双曲面壳，折结构，幕结构，等等v薄壳的各种型式都是由若干曲面进行切割、组合而创造出来的，几种基本的曲面形式包括：（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. *薄壳结构薄壳结构的型式以及典型曲面形式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 由上述基本曲面任意切取一部分或将曲线进行不同组合，可

17、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. *薄壳结构薄壳结构的型式以及典型曲面形式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 . *薄壳薄壳结构的实例结构的实例v 悉尼歌剧院的外观为三组巨大的壳片，耸

18、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。v悉尼歌剧院悉尼歌剧院. *薄壳结构的实例薄壳结构的实例悉尼歌剧院. *薄壳薄壳结构的实例结构的实例v 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

19、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。 v岭南明珠体育馆岭南明珠体育馆. *薄壳结构的实例薄壳结构的实例岭南明珠体育馆岭南明珠体育馆. *. *网网架结构的受力特点与优点架结构的受力特点与优点v网架是由平面桁架发展而来，是由复杂的杆件系统组成超静定次数极高的空间结构v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v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v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

20、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. *网网架结构的分类架结构的分类v网架结构可分为平板网架和曲面网架v平板网架均为双层网架，双层网架有上、下弦之分v曲面网架可为单层、双层、单曲、双曲等形式v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v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v网架结构的适用性很强，应用很广泛，造型灵活而恢宏. *网架网架结构的实例结构的实例v 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

21、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。首都机场首都机场A380机库机库. *网架结构的实例网架结构的实例首都机场首都机场A380机库机库. *网架网架结构的实例结构的实例v 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人上海大舞台上海大舞台. *网架结构的实例网架结构的实例上海大舞台上海大舞台. *. *悬索结构概述悬索结构概述v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

22、的跨度 v悬索为轴心受拉构件，能充分利用钢材的强度v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悬索结构的组成和特点132. *悬索悬索结构的实例结构的实例v 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。中国国家体育馆中国国家体育馆. *悬索悬索结构的实例结构的实例v 美国华盛顿DULLES 机场，是现代主义者芬兰建筑师Eero Saarinen设

23、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。v美国华盛顿美国华盛顿DULLES 机场机场. *悬索悬索结构的实例结构的实例v 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。代代木代代木体育场体育场. *. *混合混合结构体系概述结构体系概述v混合结构是指一个建筑物的承

24、重体系中采用两种或两种以上的结构类型 v混合结构一般指砖混结构，即墙体、基础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 v砖墙既是承重结构，又是围护结构 . *混合混合结构的实例结构的实例v 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。v地王大厦地王大厦. *混合混合结构的实例结构的实例v 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”。 香港中银大厦香港中银大厦. *混合混合结构的实例结构的实例香港中银大厦香港中银大厦. *建筑建筑02左伟灿左伟灿2010073035. *