结构选型论文
技术经济分析比选在上海地区某商业办公楼项目结构框架柱设计选型中应用论文

技术经济分析比选在上海地区某商业办公楼项目结构框架柱设计选型中的应用随着现代建筑工程的迅速发展,各种设计方案、施工技术层出不穷,如何从诸多类型的设计、施工方案中遴选出既满足功能要求,又有可施工性且造价经济合理的方案,这就需要工程相关造价管理人员利用技术经济手段,对各种候选方案进行计算、比较及论证,评价其优劣性,作为取舍的依据。
技术经济分析就是用经济的观点分析、评价、研究技术工作,从而实现技术上的先进性和经济上的合理性的最佳结合的统一的最优方案。
技术经济分析是一项实践性很强的工作。
其方法主要有:调查研究。
搜集各种技术经济的基本资料和原始数据,总结技术发展的一般规律和实践经验,发现实际经济工作中存在的问题。
数学计算。
在调查的基础上进行经济计算。
有的需要运用高等数学、运筹学和计算机。
③论证分析。
通过对各方面的资料、数据、影响因素和计算结果的系统分析,最后作出综合评价。
1、项目背景上海地区某拟建超高层商业办公楼项目,地下4层为车库及设备用房,地上34层为办公楼,附设4-5层商业裙房,总高度(室外地面至大屋面)约165.2米,总建筑面积约175000平米,业主为境外开发商,工期较紧。
2、业主要求及本人角色业主委托上海某知名设计院进行初步设计,期间出于设计及使用经济性考虑,要求我司作为造价咨询顾问会同设计院,进行办公楼部分结构框架柱的设计比选,而本人作为该拟建项目的造价咨询团队的项目经理与设计院的结构专家共同参与了此次比选。
3、四种设计方案的提出设计院经结构计算认为:本工程结构总高度约为165m,超过国家及上海市所规定的钢筋混凝土框架-核心筒结构的最大适用高度(130m),但小于型钢混凝土框架-核心筒结构的最大适用高度(190m),在均能满足结构受力要求且柱延长米总需要数量相同的前提下,提出四种设计方案,并按:柱混凝土均采用c60, 型钢均采用q345钢来考虑。
方案a:普通钢筋混凝土圆柱,估算直径平均值为2.3m,含钢率3.3%;方案b:钢筋混凝土圆柱加(型钢劲性柱),估算直径最大为1.7m,总含钢率7.8%;方案c:填充钢管与混凝土双重组合圆柱(钢管内外均有混凝土保护),估算直径平均值为1.5m,含钢率6.50%;方案d:钢管混凝土圆柱(钢管在柱外表,内填混凝土),估算直径平均值为1.4m,含钢率为6.69%。
高层建筑结构选型与合理设计论文

浅谈高层建筑结构选型与合理设计【摘要】随着国民经济的快速发展。
人民生活水平的不断提高。
高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。
论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征,进而对高层建筑结构选型要点进行了探讨。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计随着高层建筑高度、规模、投资与复杂性等逐步增大,结构选型所面临的对象及其所处环境、需考虑解决的问题及所用的知识日趋复杂,结构选型的难度与重要性增大、时间增长,耗费的人力、财力、物力增加。
高层建筑结构体系的选型通常要遵循一定的原则,它不仅要考虑到建筑设计、结构设计、建筑施工的要求,而且要从建筑设备安装、结构选材方面进行考虑。
最后还需考虑各种结构体系的综合经济指标。
选型不当带来的后果严重且难以修复,选型风险增大,传统的结构选型设计思想与方法将面临新的困难和挑战。
因此,分析现代高层建筑发展给结构选型带来的新困难与新要求,重新认识结构选型设计问题的本质与规律,进一步明确结构选型的必要性与复杂性特征,既是现代高层建筑建设实践的要求,也是全面认识结构选型问题的需要。
1 高层建筑结构选型的相关概述高层建筑的结构体系主要有框架结构,异型柱框架结构,框架一剪力墙结构,剪力墙结构,部分框支剪力墙结构,筒体结构(框架一核心筒结构,筒中筒结构),以及混合结构,即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件(钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等)构成的结构。
主要分为:①一般高层建筑结构体系。
一般高层建筑结构体系包括框架体系、剪力墙体系、框架剪力墙体系、框架-筒体体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。
②复杂高层建筑结构体系。
复杂高层建筑结构体系一般是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、带加强层结构体系、平面不规则结构体系等。
③新颖高层建筑结构体系。
近年来,出现了一些新颖的高层建筑结构体系。
分析设计中结构选型对工程造价影响论文

分析设计中的结构选型对工程造价的影响【摘要】本文以建设项目价值工程造价为研究对象,从导致工程造价结构选型不合理的因素分析以及设计中的结构选型对工程造价的影响实例分析这两个方面入手,围绕设计中的结构选型对工程造价的影响这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述,并据此论证了做好设计中的结构选型工作在进一步提高工程造价控制质量与控制效率的过程中所起到的至关重要的作用与意义。
【关键词】设计;结构选型;工程造价;价值工程;建设项目;分析在全球经济一体化建设进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的推动作用之下,工程建设事业在整个国民经济建设发展中所占据的地位日益关键。
对于现阶段大部分的建设施工项目单位,尤其是房地产单位,管理层在重视现场施工作业管理的同时不同程度的存在对建设项目前期设计阶段投资控制工作有所忽视的问题。
相关工作人员应当清醒的认识到一个方面的问题:由于建设企业管理工作人员在建设项目施工图纸的设计及规划管理过程当中存在着各类问题与缺陷,进而导致同类工程由于设计阶段所选用结构形式的不合理而造成整个建设施工项目极为严重的浪费问题,而这一点显然已成为了现阶段制约我国工程建设事业持续发展的最根本原因。
那么,设计阶段可能导致结构选型对工程造价产生影响的因素有哪些?我们应当如何针对设计阶段的结构选型问题对其进行系统控制,从而确保工程造价控制的有效性呢?笔者现以分析结合工程实例的方式,就以上问题谈谈自己的看法与体会。
1 导致工程造价结构选型不合理的因素分析(一)设计阶段结构选型人员方面的问题。
工程建设单位所聘用的设计阶段结构选型专业工作人员存在一定的作业经验缺乏问题。
这种经验的缺乏直接导致了在涉及到结构选型的工作当中,这部分工作人员常常依照主观意愿进行作业。
自己平常惯用于那种结构形式,那种结构形式所涉及到的相关参数指标自己比较了解,就偏好于选用此种固定结构形式,然而实践证明,这种单一性、主观性且固定性的结构选型工作方式并不能够与现行建设工程项目结构设计规范相吻合。
结构选型论文罗马小体育宫

项目名称:罗马小体育宫Roman small sports palace座落地点:意大利.罗马建筑设计:Pier Luigi Nervi P.L奈尔维完工时间:1956—1957,与A.维泰洛齐合作罗马小体育宫实物图设计师.Nervi P.L奈尔维(1891~1979年)是20世纪著名的建筑结构大师,以创造性地运用钢筋混凝土结构而闻名。
他最知名的代表作之一,就是罗马小体育宫。
他把钢筋混凝土肋型球壳的肋网统一组织成一幅葵花图案,使整个天棚变成了一件绚丽多彩的艺术品。
外部像巨人推举起屋顶的Y型柱,给人以力量与进取的强大激励。
这座小体育宫是为1960年罗马奥林匹克运动会而建。
圆形屋盖直径60m,由1620块钢筋混凝土预制菱形构件组合而成,构件最薄的地方仅有25mm厚,力学上合理,施工方便。
这种整体装配建筑形式小体育宫平面为圆形,直径60米,屋顶是一球形穹顶,在结构上与看台脱开。
穹顶的上部开一小圆洞,底下悬挂天桥,布置照明灯具,洞上再覆盖一小圆盖。
穹顶宛如一张反扣的荷叶。
小体育宫的外形比例匀称,小圆盖、球顶、丫形支撑、“腰带”等各部分划分得宜。
小圆盖下的玻璃窗与球顶下的带形窗遥相呼应,又与屋顶、附属用房形成虚实对比。
“腰带”在深深的背景上浮现出来,既丰富了层次,又产生尺度感。
丫形斜撑完全暴露在外,混凝土表面不加装饰,显得强劲有力,表现出体育所特有的技巧和力量,使建筑获得强烈的个性。
从建筑外部看,36个沿圆周布置的Y形支撑承上启下,波浪起伏,结构清新、明朗、欢快、优美。
从建筑内部看,结构构件的布置协调而有韵律,形成了一幅绚丽的艺术图案,极富于装饰性。
结构分析罗马奥林匹克小体育宫为钢筋混凝土网状扁球壳结构。
球壳直径为59.13m,葵花瓣似的网肋,把力传到斜柱顶,斜柱的倾角与壳体边缘径向切线方向一致,把推力传入基础,结构轻巧且受力合理。
该结构采用装配整体式叠合结构,1620块预制钢丝网水泥菱形构件既作为现浇壳身的模板,又与不超过100mm厚的壳身现浇层共同工作。
我国高层建筑结构设计与选型问题论文

浅谈我国高层建筑结构设计与选型问题【摘要】随着建筑业的发展和人们对于城市住房的需求的不断增加,近些年来高层建筑的工程越来越多,我们作为建筑工作者要明确的是,做好高层建筑的施工的前提是做好高层建筑结构的设计与选型,所以,笔者针对这一问题,展开论述。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计随着高层建筑的发展,高层建筑的可行性方案越来越多,这就给高层建筑的机构设计和户型的选择带来了很大的困难,因为可供选择的方案的多样化,虽然使得高层建筑更加趋于个性化,但是却使得建筑设计阶段的工作量和任务难度有所增加。
因此,设计师在对高层建筑的结构进行设计时,要更多的考量建筑的用途和功能,将高层建筑的结构尽可能的优化,以适应用户对高层建筑的多样化需求。
1 高层住宅的结构体系1.1 剪力墙承重体系剪力墙可以代替承重墙的部分功能,所以剪力墙的使用会一定程度上减少承重墙的设置,并且因为剪力墙的刚度较大,多被用为隔断墙。
所以,剪力墙的优点是使用和设计较为灵活,但是缺点是会使得高层建筑结构较为复杂,不适合应用在公共高层建筑中,多应用在高层住宅建筑的设计中。
1.2 剪力墙结构体系所谓剪力墙体系,就是应用一系列的剪力墙来作为建筑的主要墙体支撑,这种体系需要设计师对剪力墙的性能和特点完全掌握,并能合理的利用不同的剪力墙结构组成不同的墙体承重力的布局,这种体系的优点仍然是比较灵活,缺点是墙体样式单一,不利于住宅用户的多样化选择。
1.3 筒形结构体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体。
空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑筒形结构与剪力墙体系结构的最大区别就是筒形结构比较适合大规模的大空间的建筑需要,一般的像商场或者企业需要一定的大房间的卖场和会议室,这种情况下,高层建筑选择筒形结构就是比较合理的,而不是剪力墙结构。
某酒店主体上部结构选型思路与设计方法论文

某酒店主体上部结构选型思路与设计方法摘要:本文主要阐明某酒店主体上部结构选型思路及主要设计方法。
该酒店坐落于三亚市沿海地区,主体建筑平面造型呈环拥大海状的弧线形,由两段圆弧组成建筑物总长约为350m;竖向背离大海(圆心)呈12.20度整体倾斜。
因建筑物平、立面形式均较为复杂,且海边城市风荷载较大,故上部结构选型时结合建筑物造型、公共建筑功能分区的特点、建筑物使用及美观性要求以及所处地域的自然条件,综合考虑并最终确定酒店主体建筑采用框架——剪力墙结构体系。
本文将着重阐述上部结构体系选取的思路及斜柱数量较多的框架——剪力墙结构中竖向直构件(竖向铅直框架柱、楼电梯核心筒及沿房屋半径方向剪力墙)布置方法;结构区段的划分及防震缝的设置方式;大堂部分大跨度挑空空间结构处理的手段;加强整体性及减小自重产生附加倾覆力矩的措施;斜柱与竖向直构件协同工作时,对水平梁板、斜柱等构件采取的构造措施;结合超长建筑各区段长度,平、立面体型变化设置后浇带等。
关键词:框架-剪力墙结构、斜柱、核心筒。
abstract: this paper mainly expounds the main body of a hotel structure design thought and main design method. the hotel is located in the coastal areas of sanya, the main body of a plane modelling of the building is surrounded the sea shape curve form, by two paragraphs of circular arc building about 350 m total; vertical departure from the sea (right)was 12.20 degrees tilt the whole. for buildings-facade form are more complex, and the coastal city of wind load is bigger, so the upper structure model selection modelling, public buildings with building the characteristics, function division of the building use and beautiful sex requirement and the area of natural conditions, and final comprehensive consideration of the main building of the hotel with frame, the shear wall structure system. this paper focuses on the upper structure system selection of thought and the number of more inclined column frame--of shear wall structure straight vertical component (vertical qianzhi frame column, floor elevator core tube and the buildings radius direction shear wall) layout method; structure of division and shock seam section of the set mode; the lobby of large span structure of processing carry empty space means; strengthen the integrity and reduce weight to generate additional overturning measures; inclined column and vertical straight component collaborative work, the level of beam slab inclined column, the component such as the structural measures taken; combined with long building each section length, ping, facade size change pouring belt, etc.key words: frame-shear wall structure, inclined column,core tube中图分类号: tu323.5 文献标识码:a 文章编号:工程概况:本工程位于被誉为旅游度假天堂的三亚市沿海地区,是集酒店、公寓、会所、别墅群等于一体的综合项目。
现代飞机机翼结构的受力型式可分为...

南京航空航天大学硕士学位论文摘 要现代飞机机翼结构的受力型式可分为梁式、单块式和多腹板式。
结构选型是机翼结构设计的首要环节,它是否合理直接影响机翼结构重量。
目前已有定性结论指出相对载荷和有效高度比是机翼结构选型的两个重要依据,但由于操纵面、机身-机翼连接、发动机舱、吊挂、起落架位置等因素对结构性能的影响无法进行定量描述,所以结构型式的确定目前尚无普遍可以适用的定量方法,在很大程度上还是在原型机的基础上依赖于以往的设计经验。
为了部分取代结构选型中的经验成分,本文对机翼结构型式和相关参数进行了统计分析,得到了一些经验公式,探讨了不同机翼结构型式和相对厚度、相对载荷之间存在的内在关系,这样在结构初步设计阶段只要少数几个参数,即可对机翼受力型式作出初步的确定。
本文提出了一个新的几何参数:参与区系数,它作为机翼结构选型的一个辅助参考。
同时提出了一个新的设计参数:参与区重量因子,表征了因连接等原因引起机翼传力过程中出现的参与区对结构增重的影响。
并将参与区系数结合厚度与载荷关系进行统计分析,对机翼结构选型提供了一个辅助的参考,具有一定的工程应用价值。
本文同时提出了机翼结构优化的具体研究方法,探讨了PCL程序参数化建模、单元处理、惯性矩等效、分步优化等技术。
通过算例完成了波音707飞机和S.211飞机机翼在不同受力型式下的结构优化设计,计算得到了其参与区重量因子的具体数值, 并探讨了参与区的影响范围。
关键词:机翼结构型式,相对厚度,相对载荷,参与区系数,结构优化I机翼结构选型方法研究IIAbstractSpar structure, stressed-skin structure and multi-spar structure are the basic types of modernwing configuration. Configuration selection is the first step of wing structural design, and it affects wing structure weight directly. Existing qualitative conclusions indicate that the structure selection is based on two important parameters: relative loading and effective height ratio. But due to the fact that the control surfaces, fuselage-wing connection, engine nacelle, landing gear position, suspension and many other factors on the influence of structure performance cannot be described quantitatively, there is no universal quantitative method for configuration selection currently, so it still largely relies on past experience based on the prototype aircraft.In order to partially replace experience ingredient, statistical analysis for both existing wing configuration and relevant parameters is made in this thesis to find the potential relations between these parameters. Three experiential expressions related to airfoil relative thickness and maximum flying speed, as well as the limits of some parameters have been obtained. These expressions and data are proved to be referenced for configuration selection of wing in the preliminary design. As a result, only few parameters can preliminarily determine the form of wing load.In order to provide an auxiliary reference for configuration selection, this paper develops a new parameter, redundant-area coefficient. It represents the influence on weight increase of wing structures caused by redundant-area that is issued from the connection between fuselage and wing. Also a specific research methodology is proposed, parameterized modeling in PCL program, unit processing, inertia equivalent, step-by-step optimization etc technologies are discussed in this section. Numerical value of redundant-area coefficient is obtained through the structure optimization of boeing 707 wing and S.211 wing under different wing configuration.Keywords: wing configuration, relative thickness, relative loading, redundant-area coefficient, structural optimization南京航空航天大学硕士学位论文V图表目录图1.1 结构优化设计流程图 (6)图1.2 翼盒吊挂构造 (10)图1.3 不同机翼结构型式的重量隶属函数(对) (11)图2.1 典型工字梁剖面等效图 (14)图2.2 典型机翼剖面 (15)图2.3 各机种机翼结构型式比重 (21)图2.4 98架飞机的与Vmax 的关系图 (21)图2.5 后掠翼飞机的与Vmax 的关系图 (22)图2.6 整体式机翼飞机的与Vmax 的关系图 (22)图2.7 不同结构型式和及的关系 (23)图3.1 双梁式机翼传力路线图 (25)图3.2 机翼连接接头型式对传力过程的影响 (26)图3.3 壁板上正应力分布图 (26)图3.4双梁机翼根部参与区面积的几何图 (28)图3.5单梁单墙机翼根部参与区面积的几何图................................................................................28 图3.6 78架飞机H ζ与M 的关系图 (29)图4.1 参与区系数计算流程图 (31)图4.2 可调整参数示意图 (33)图4.3 机翼主要受力构件示意图 (34)图4.4 梁单元惯性距等效示意图 (35)图4.5 气动载荷分布示意图 (36)图4.6 波音707中外翼几何模型 (39)图4.7 单块式结构重量迭代历程图 (40)图4.8 机翼应力云图 (40)图4.9 机翼位移云图 (40)图4.10 机翼扭转角 (41)图4.11 机翼屈曲云图 (41)图4.12 梁式结构重量迭代历程图 (41)图4.13 机翼应力云图 (42)机翼结构选型方法研究图4.14 机翼位移云图 (42)图4.15 机翼扭转角 (42)图4.16 机翼屈曲云图 (42)图4.17 长桁的截面形状 (43)图4.18 蒙皮屈曲云图 (44)图4.19 长桁屈曲云图 (44)图4.20 翼肋屈曲云图 (44)图4.21 翼梁屈曲云图 (44)图4.22 蒙皮屈曲云图 (44)图4.23 长桁屈曲云图 (44)图4.24 翼肋屈曲云图 (45)图4.25 翼梁屈曲云图 (45)图4.26 S.211飞机机翼几何模型 (46)图4.27 单块式结构重量迭代历程图 (47)图4.28 机翼应力云图 (47)图4.29 机翼位移云图 (47)图4.30 机翼扭转角 (47)图4.31 机翼屈曲云图 (47)图4.32 梁式结构重量迭代历程图 (48)图4.33 机翼应力云图 (48)图4.34 机翼位移云图 (48)图4.35 机翼扭转角 (49)图4.36 机翼屈曲云图 (49)图4.37 蒙皮屈曲云图 (49)图4.38 长桁屈曲云图 (49)图4.39 翼肋屈曲云图 (50)图4.40 翼梁屈曲云图 (50)图4.41 蒙皮屈曲云图 (50)图4.42 长桁屈曲云图 (50)图4.43 翼肋屈曲云图 (50)图4.44 翼梁屈曲云图 (50)图4.45 波音707飞机机翼根部参与效应 (52)图4.46 S.211飞机机翼根部参与效应 (52)VI南京航空航天大学硕士学位论文表2.1总体参数 (13)表2.2 性能参数 (13)表2.3 机翼外形参数 (13)表2.4 参数汇总结果 (16)表4.1 材料的基本力学性能 (37)表4.2 波音707机翼各受力构件优化重量对比 (45)表4.3 S.211机翼各受力构件优化重量对比 (51)VII机翼结构选型方法研究VIII 注释表A展弦比,剖面积 p 翼载荷 B翼盒宽度 Q 剪力 b弦长 R 力偶 b开口度 S 机翼面积 ymax c最大升力系数 T 扭矩 c翼型相对厚度 max V 最大飞行速度 f d机身宽度 W 梁单元宽度 E弹性模量 1,2W 机翼结构重量 f安全系数 ,j x x 设计变量 ,()f f x目标函数 1χ 前缘后掠角 o G正常起飞重量 2χ 后缘后掠角 ,i g g约束函数 []σ 许用应力 (,)F x z气动力分布场函数 []δ 许用翼尖位移 Tomax G最大起飞重量 []θ 许用翼尖扭转角 H梁单元高度,翼盒高度 []λ 许用屈曲 eff H有效高度 δ 蒙皮厚度 eff H有效高度比 q Δ 附加剪流 l展长 μ 泊松比 M弯矩 η 根梢比 Ma马赫数 ζ 参与区系数 M相对载荷 σ 参与区重量因子 d n设计过载 ψ 综合影响系数承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
辅助车间控制方式控制系统网络结构选型优化论文

辅助车间控制方式及控制系统网络结构选型优化摘要:针对华润贺州电厂一期(21000mw)工程及国华台山电厂二期(21000mw)辅助车间控制方式、控制系统设备选型及控制系统网络结构设置,对辅助车间是否设置辅助车间集中监控网、辅控系统采用什么样的网络结构设置进行分析和比较,以提高经济性和自动化程度。
关键词:辅助车间控制系统;网络结构中图分类号:tm73文献标识码:a文章编号:1009-0118(2012)04-0217-02一、概述随着大型火电机组的运行和管理水平不断提高,分散控制系统(dcs)和可编程控制器(plc)在火电厂自动化控制中已得到大量应用,目前许多新建及改造300mw及以上容量机组基本上都采用机、炉、电集中控制方式,优化辅助车间和附属生产系统控制、提高辅助系统的自动化水平和管理水平,合理的按工艺系统或地理位置设计控制系统或控制点,实现全厂辅助车间和附属生产系统集中监控,提高系统运行安全性和经济性,增强电厂的市场竞争力,也已成为火电厂自动化的发展方向。
同时也是一个电厂自动化程度高低的直观体现。
针对华润贺州电厂一期(21000mw)工程及国华台山电厂二期(21000mw)辅助车间控制方式、控制系统设备选型及控制系统网络设置,对辅助车间是否设置辅助车间集中监控网、辅控系统采用什么形式网络结构进行分析和比较,进行辅控系统的优化,进一步提高全厂自动化水平,最大程度的提高性价比。
二、国内辅助车间控制系统现状(一)辅助车间工艺系统越来越复杂,工艺子系统的控制点越来越多,运行方式差异越来越大,各系统的监控相互独立,没有充分考虑资源的共享。
(二)在辅助生产控制系统设备选型上以plc+上位机系统为多,设备选型及软件多样化,schneider、ab、siemens等公司plc产品多样化。
造成对人员要求复杂化、维护不便。
(三)辅助系统虽多采用车间集中控制,但控制室布置较多,每个控制室又须设置数名运行值班员,形成多个孤立控制区,使得运行管理不能集中,同时考虑到运行多班轮换值班问题,增大运营成本,造成各种资源的浪费。
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《建筑结构选型》
课程论文
题目建筑结构选型案例与分析
姓名孙善赟
学号2009280018
班级09建筑一班
学院土木建筑学院
指导老师张献萍
建筑结构选型概述及实例分析
一、引言
建筑结构并不是我们通常所说的建筑物,而是隐藏于建筑物外表之下的,构成建筑空间、承载建筑荷载,使建筑物得以安全使用的骨架。
人们往往认为结构与外形是相同的概念,其实不然。
建筑师根据结构功能要求的原则(安全性、适用性、经济性、耐久性)将外表看来很花哨的建筑物与内部规整合理的结构很好的结合在一起,就形成了各种各样的建筑结构型式。
以下简单的介绍几种常见的建筑结构型式,包括:框架结构、剪力墙结构、框-剪结构、筒结构、桁架结构、拱结构、网架结构、悬索结构、膜结构等,以及对其中几个结构型式分别进行概述和实例分析。
二、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
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
结构选型及特点
广州白天鹅宾馆主楼采用剪力墙大阪系统,主楼地下室采用钢筋混凝土防渗墙结构。
横向剪力墙和纵向剪力墙共同承重,侧刚度更强,侧移更小,从而保证了抗震性能。
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
结构型式及特点
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。
四、超高层建筑(筒结构)
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
中央电视台新址
结构型式及特点
CCTV主楼采用钢支撑筒体结构体系。
带斜撑的钢结构外筒体提供结构的整体刚度,部分钢结构外筒体表面延续至筒体内部,以加强塔楼角部及保持钢结构外筒体作用的连续性。
外筒体由水平边梁、外柱及斜支撑组成,筒体在两个平面都倾斜6°。
外筒框架柱采用钢柱、型钢混凝土柱。
斜支撑截面尺寸及分布根据受力需要而变化。
外筒体由两层高的三角形模块构成,即每隔两层柱、边梁和支撑交于一点,因而楼面结构也分为“刚性层”和“非刚性层”。
包括塔楼在内,所有心筒及内柱都是竖直的,它们与外筒柱—起作用,为“刚性层”之间的楼板提供稳定性。
塔楼的核心筒为钢框架结构体系,核心筒体横向布置一定数量的柱间支撑,而纵向主要依靠抗弯框架的作用。
核心筒内两个楼层平面之间的侧向约束可以保证两“刚性层”楼板之间楼层的侧向稳定,并将有关荷载传递下去。
塔楼内设置了一系列的转换桁架以支承由于垂直内筒与倾斜外柱之间的跨距加大而增加的内柱。
这些转换桁架将柱的荷载传递到核心筒和外部筒体上,通常布置于机电层。
两塔楼之间悬臂部分的底下两层也设有转换桁架,悬臂部分的柱荷载通过这些桁架传递至周边筒体。
在裙楼处,为了形成演播厅和中央控制区的开敞空间,也设有转换桁架用以支承上部楼面的内柱。
五、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
天津奥林匹克中心体育场
结构型式及特点
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,整个钢
屋盖由主桁架、子桁架、二道环形桁架及水平、垂直支撑、檩条组成,总用钢量约13000t。
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。
六、网架结构
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、实例分析
上海体育馆
结构型式及特点
上海体育馆主馆呈圆形,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。
参考文献:
【1】王心田.建筑结构体系与选型【M】.上海:同济大学出版社,2003.
【2】【日】日本建筑构造技术者协会.图说建筑结构【M】.北京:中国建筑工业出版社,2000
【3】罗福午,张汇英,杨军.建筑结构概念设计及案例【M】.北京:清华大学出版社,2003
【4】陈眼云,谢兆鉴,许典斌.建筑结构选型【M】.广州:华南理工大学出版社,2005
【5】王湛.建筑结构选型【M】.广州:华南理工大学出版社,2009。