建筑结构选型实例分析.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流建筑结构选型实例分析.精品文档.建筑结构选型作业第一章悬挑结构：现代MOMA1. 工程概况：当代MOMA位于东直门迎宾国道北侧，拥有首都北京的地标优势,项目规划建筑面积22万平方米，其中住宅为13.5万平方米，配套商业面积达8.5万平方米，包括多厅艺术影院，画廊，图书馆等文化展览设施，还包括了精品酒店，国际幼儿园，顶级餐饮，顶级俱乐部及健身房、游泳池、网球馆等生活设施与体育休闲设施。当代MOMA由纽约的哥伦比亚大学教授Steven Holl设计，项目规划概念是BEIJING LINKED HYBRID，在建筑艺术方面实现了世界的唯一，更加充分

2、的发掘城市空间的价值，将城市空间从平面、竖向的联系进一步发展为立体的城市空间。当代MOMA也是当代置业科技主题地产的延续与发展，在万国城Moma实现高舒适度、微能耗的基础上，将大规模使用可再生的绿色能源。从可持续的观点出发，当代MOMA适当的高密度(强度)开发利用土地与大规模使用可再生的绿色能源是大城市发展的方向，是真正“节能省地型”的项目。在当代MOMA的规划设计中，更多考虑了未来城市的生活模式，引入了复合功能的概念，实现开放功能的城市社区，在这里不单是居住功能，而且能够和谐的工作，娱乐、休闲消费、交通，作为一个汇集精品商业与国际文化的开放社区，充满生气与活力，将创造更和谐的国际化生活氛围，

3、不仅为社区创造更舒适的环境，更多的交往机会，也将完善城市区域功能，为北京的城市形象，为北京奥运会增添光彩。项目计划2005年初开始建设，在2008年奥运会之前建成使用。2. 结构形式：为减轻自重，梁柱采用H型钢，并且设置了受拉的钢斜撑，提高悬挑结构的刚度和承载力为承受悬挑部分重力荷载产生的倾覆力矩，在悬挑部分增设钢斜撑，将倾覆力矩传递到塔楼上；在塔楼相应的部位增设钢管斜撑。使塔楼整体承受倾覆力矩。在塔楼内除设置核心筒外。还设置了十字型剪力墙，提高塔楼整体的刚度和抗倾覆能力。长悬挑是本工程主要设计难点之一，目前主体结构竖向构件采用了中震不屈服的性能目标，对于悬挑结构这样更加重要的部分，设计中采用

4、了中震弹性设计的更高的性能目标，即悬挑部分的构件验算时，按中震弹性地震力(水平地震和竖向地震)与竖向荷载进行组合，考虑荷载分项系数，材料强度取设计值。经中震弹性设计验算，悬挑部位构件的应力比基本上都控制在09以下。3. 施工情况：物业公司：第一物业服务有限公司建筑面积：220000平方米绿化率：34%使用率：80%容积率：2.64建设规模：地上21层、地下两层建筑形式：框筒结构，连廊及悬挑部分为钢结构第二章桁架结构：中国国家大剧院1. 工程概况：中国国家大剧院位于北京市中心天安门广场西，人民大会堂西侧，西长安街以南，由国家大剧院主体建筑及南北两侧的水下长廊、地下停车场、人工湖、绿地组成，总占地

5、面积11.89万平方米，总建筑面积约16.5万平方米，其中主体建筑10.5万中国国家大剧院标志平方米，地下附属设施6万平方米。2. 结构形式：桁架结构中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。当涉及大跨度或重荷载时，用于建筑的屋盖结构的桁架通常称作屋架，桁架要比梁更经济。桁架，是由一些细长直杆按适当方式分别在两端连接而成的几何形状不变的结构。桁架按其材料可分为木桁架、钢筋混凝土桁架、钢桁架。国家大剧院壳体外形是半个超级椭球体，其长轴长度为212.20m，短轴长度为143.64m，

6、高度为46.285m。其内部主要布置有一个容纳2416人的戏剧厅、一个容纳2017人的音乐厅、一个容纳1040人的剧场。国家大剧院壳体钢结构主要由148榀沿椭球面均匀垂直布置的平面桁架、11840根水平布置的环向系杆、对称布置的四块平面斜撑及顶部结构组成，也就是说国家大剧院是以众多桁架组成的壳体结构。壳体总用钢量约6760t，主要钢材材质为Q345D钢。平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架，短轴桁架区域的屋面采用玻璃形式，为外露构件，采用厚度为60mm钢板条作为桁架的弦杆和腹杆，共46榀，总重量约为2050t；长轴桁架区域的屋面采用钛合金板形式，为隐蔽构件，其弦杆和腹杆均为H型钢截面，共

7、102榀，总重量约为2100t。水平布置的环向系杆采用140、194等规格的钢管，通过两端的半球与平面桁架连接。平面斜撑布置在长轴区域，截面均采用H型钢截面。顶部结构由钢管环梁、箱形梁、顶部短轴桁架、顶部长轴桁架、连系杆组成，钢管环梁的规格为1117.626，顶部短轴桁架、顶部长轴桁架、连系杆与下部结构近似，总重量约为1050t。第三章刚架结构：国家体育场（鸟巢） 1. 工程概况：所在地：中国北京，设计师：雅克赫尔佐格和皮埃尔德梅隆。国家体育场俗称鸟巢，位于北京奥林匹克公园中心区南部，为2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积21公顷，建筑面积258,000。场内观众坐席约为

8、91000个，其中临时坐席约11000个。国家体育场，被誉为“第四代体育馆”的伟大建筑，见证的不仅仅是人类21世纪在建筑与人居环境领域的不懈追求，也见证着中国这个东方文明古国不断走向开放的历史进程。其设计新颖，配套设施完备，象征意义深远。2. 结构形式：钢架结构是指梁柱之间为刚性连接的结构。在竖向荷载作用下，由于柱对梁的约束作用减小了梁跨中的弯矩和挠度。在水平荷载作用下，由于梁对柱子的约束作用减少了柱内的弯矩和侧向变为。钢架结构的承载力的刚度很大。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。

9、“鸟巢”外形结构主要由巨大的门式钢架组成，共有24根桁架柱，主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构。看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。3. 施工情况：国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽294米的，高69米。钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。第四章：网架结构：“岭南明珠”体育馆1. 工程概况：“

10、岭南明珠”体育馆位于广东省佛山市禅城区季华五路（电视塔北侧），毗邻规划中的城市景观轴，占地22.3km2，总建筑面积约75182m2(其中地下室建筑面积约23640m2，地上建筑面积约51612m2。项目包括拥有6000个座位的综合体育馆以及附属体育馆、全民健身广场、地下停车场等。主体建筑结构体系由一个主馆和两个副馆（训练馆和大众馆）组成，主体育馆直径为128.4m，建筑高度为35.48m，地上4层；训练馆和大众馆直径为78.4m，建筑高度约26.4m。主馆与副馆通过3个穹顶连为一体，优美的圆弧外形如同一颗熠熠生辉的明珠。作为佛山市的标志性建筑，该体育馆自2005年建成以来，承担了广东省第12

11、届运动会的闭幕式及篮球、体操比赛等重大文体活动。2. 结构形式：体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳结构，与以往的穹顶结构不同的是：引进了斗拱的概念，强调了水平环的作用。在力学合理性方面，将以往穹顶结构是拱的旋转体这种考虑方法，改变为水平环的集结体。穹顶的上半部为压缩环，下部为张力环，水平环采用H型钢组成的空间三角形钢桁架，具有足够刚度，水平环桁架通过层间立柱和外斜杆，逐层叠加形成一个牢固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢管组成，外斜杆采用圆钢管，钢材均采用Q345B钢。主馆由15层水平环构成，两副馆分别由10层水平环构成，三个场馆三层以上通过多层水平环层层叠加，收聚成三个上部相互独立的空间穹顶，下部

12、三层通过中间连廊连为一体。钢屋盖的投影面积为34330m2，用钢量为6838t，约197kg/m2。结构构成复杂，有22000根杆件，6000多个节点，而且多根杆件从空间不同角度汇交，节点型式多样，对制作、加工、定位、安装提出了很高的要求。3. 施工情况：本工程主体钢结构的杆件数量达22000多根，节点数量5000多个。考虑工程独特的结构形式，大部分节点采用H型钢直接交汇节点或板节点，部分采用了铸钢节点。主体结构总用钢量为12500t，附属结构重约1400t。在工程中大量采用的H型钢直接交汇节点构造非常新颖，如5、6根平面加空间扭曲的H型钢构件直接交汇的节点做法等，在国内外同类工程中尚属罕见。

13、结构构件、节点数量繁多，构造复杂，加工制作难度大，是本工程深化设计与钢结构制作的最大特点。第五章膜结构：世博轴1. 工程概况：2010年上海世博会世博轴及地下综合体工程，位于世博会浦东园区核心，索膜顶棚覆盖了10.5m标高平台层的大部分空间，起到遮阳挡雨的功能，满足大量人流安全、舒适地从地上出入园、等候、安检、票检、休憩餐饮的需要。膜面结构造型轻盈优雅，与通透挺拔的阳光谷浑然天成。2. 结构形式：索膜顶棚采用连续的张拉式索膜结构体系,总长度约840m,最大跨度约97m,膜面总投影面积约61000m2,展开总面积约65000m2,单块膜最大展开面积约1800m2,膜面单元一般呈三角形。膜材采用A

14、级PTFE膜。 索膜结构边索单跨最大约80m，脊索最大跨度约为115m，为跨度柔性结构。膜顶主要由承重作用的脊索、边索和稳定作用的张拉膜构成，1根边索、2根脊索和膜形成了三角形为顶面的倒锥台状，膜面为双向曲面，膜焊缝主要沿经向放射形布置。整个膜顶支承于外桅杆、内桅杆及阳光谷钢结构上。索膜结构的最高点由26组外桅杆和背索、部分阳光谷的连接点构成,最低点由19组内桅杆下拉点、5组外桅杆和背索、部分阳光谷的连接点构成。外桅杆一般高度为35m,紧邻中间4个阳光谷均有1根较低的外桅杆(高度为17m),阳光谷SV5、SV6之间外桅杆高度为38m。下拉点处,膜在18m或21m标高处固定在下拉钢环上(钢环直径

15、5m),钢环支承于内桅杆。 内桅杆的增设,主要控制风荷载作用下膜下拉处的水平位移及向下位移。内桅杆与外桅杆顶部由水平索连接,水平索的增设,协调了内外桅杆的水平位移,由背索、外桅杆、水平索、内桅杆、外桅杆、背索形成了稳定的结构体系。内桅杆顶部设斜吊索与谷索相连,以控制膜的向下位移。 索膜顶棚两端4片膜为四边形,每片膜对角线设有1根抗风索。支于边索的膜片上设有1根抗风的短谷索。3. 施工情况：南北长1045m，东西宽地下99.5110.5m,地上80m。世博轴顶棚包括两个不同类型的结构体系：索膜结构和6个建筑造型独特的钢结构“阳光谷”，6个阳光谷共提供给膜结构18个支撑点，将两者结合成整个顶棚结构

16、。第六章高层混合结构：香港中国银行大厦1. 工程概况：香港中银大厦自1982年底开始规划设计，至1990年3月19日银行乔迁开始营业，历时六年有余，大厦基地面积约8400平方米，是一块四周被高架道路“缚绑”着的局促土地。要满足楼地板面积需求，要在高楼林立的香港中环区“出人头地”，唯有向高空发展，这就是如今315米的主要原因之一2. 结构形式：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”，此“混凝土-钢结构立体支撑体系”在改进结构性能方面具有如下独到之处：（1）采用几何不变的轴力代替几何可变的弯曲杆系，来抵抗水平荷载，更加经济有效。（2）利用多片平面支撑的组合

17、，形成一个立体支撑体系，使立体支撑在承担 部水平荷载的同时，还承担了高楼的几乎全部的重力，从而进一步增强了立体支撑抵抗倾覆力矩的能力。（3）将抵抗倾覆力矩用的抗压和抗拉竖杆件，布置在建筑方形平面的四个角，从而在抵抗任何方向的水平力时，均具有最大的抗力矩的力偶臂。 （4）利用立体支撑及各支撑平面内的钢柱和斜杆，将各楼层重力荷载传递至角柱，加大了楼层重力荷载作为抵抗倾覆力矩平衡重的力偶臂，从而提高了作为平衡重的有效性。3. 施工情况：中银大厦楼高加上当地台风季节强劲的风力，使得建筑物的结构系统需要非比寻常的解决方式， 于是贝聿泯铭采用合成的超强结构体，即以钢组构成盒状，内灌注混凝土，以之做为抗风力暨承重的主干。这样就大大增强了大厦的稳固性。