同济大学建筑工程系空间结构实例讲解
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房屋建筑学-同济大学-复习课件-第2篇 建筑空间构成及组合
第31节建筑体型和立面设计的要求二结合材料性能结构构造和施工技术的特点三掌握建筑标准和相应的经济指标四符合基地环境五符合建筑造型和立面构图的一些规律建筑空间构成及组合梯子横档间距以30厘米为宜使用时上端要扎牢下端应采取防滑措施
房屋建筑学 第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成 及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
• 材料质感和色彩对比
第2篇 建筑空间构成及组合
重点及细部处理
第2篇 建筑空间构成及组合
第4章 建筑在总平面中的布置
• 第4.1节 建筑物与基地红线的关系
– ——建筑用地范围
• 第4.2节 建筑物与周边环境的关系
–建筑物与周边物质环境的关系 –建筑物与周边生态环境的关系
第2篇 建筑空间构成及组合
第2.2节 建筑物层数和 总高度的确定
• 一、建筑物不同层数级别不同 • 二、影响建筑物层数和高度的因素
– 1、使用要求 – 2、建筑结构、材料和施工要求 – 3、建筑基地环境和城市规划要求 – 4、建筑防火要求
第2篇 建筑空间构成及组合
第2.3节 建筑剖面的 组合方式和空间的利用
第2篇 建筑空间构成及组合
• 一、水平交通：走廊、走道 • 二、门厅和过厅 • 三、楼梯、电梯和坡道
第2篇 建筑空间构成及组合
1.3节 第1.3节 建筑平面的组合设计
• 一、建筑物使用部分的功能分区 • 二、建筑物各部分的使用顺序和 交通路线组织
第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
– – – – 1、房间的面积、位置、形状 2、采光、通风 3、结构合理、施工方便 4、美观
• 二、主要使用部分的面积形状
房屋建筑学 第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成 及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
• 材料质感和色彩对比
第2篇 建筑空间构成及组合
重点及细部处理
第2篇 建筑空间构成及组合
第4章 建筑在总平面中的布置
• 第4.1节 建筑物与基地红线的关系
– ——建筑用地范围
• 第4.2节 建筑物与周边环境的关系
–建筑物与周边物质环境的关系 –建筑物与周边生态环境的关系
第2篇 建筑空间构成及组合
第2.2节 建筑物层数和 总高度的确定
• 一、建筑物不同层数级别不同 • 二、影响建筑物层数和高度的因素
– 1、使用要求 – 2、建筑结构、材料和施工要求 – 3、建筑基地环境和城市规划要求 – 4、建筑防火要求
第2篇 建筑空间构成及组合
第2.3节 建筑剖面的 组合方式和空间的利用
第2篇 建筑空间构成及组合
• 一、水平交通：走廊、走道 • 二、门厅和过厅 • 三、楼梯、电梯和坡道
第2篇 建筑空间构成及组合
1.3节 第1.3节 建筑平面的组合设计
• 一、建筑物使用部分的功能分区 • 二、建筑物各部分的使用顺序和 交通路线组织
第2篇 建筑空间构成及组合
第2篇 建筑空间构成及组合
– – – – 1、房间的面积、位置、形状 2、采光、通风 3、结构合理、施工方便 4、美观
• 二、主要使用部分的面积形状
建筑系馆优秀案例分析同济C楼
体现建筑厚重与轻盈密实与通透的对同济大学建筑与城市规划学院二层平面图二层夹层平面二层作为交通空间存在有一部直跑楼梯贯穿整个楼面使空间连续而又彼此分割而洒下的阳光与二层作为交通空间存在有一部直跑楼梯贯穿整个楼面使空间连续而又彼此分割而洒下的阳光与室内引入植物为工业化的建筑增加人为的气息大空间有开阔的空间感室内的桌椅为人提供休息场所同济大学建筑与城市规划学院同济大学建筑与城市规划学院专业教室设置在南侧以获得良好采光卫生间对位设置便于铺设管同济大学建筑与城市规划学院七层的室外观景平台不仅将内部空间分割化还为教师和学生提供很好的交流休息的场所七层的室外观景平台不仅将内部空间分割化还为教师和学生提供很好的交流休息的场所同济大学建筑与城市规划学院同济大学建筑与城市规划学院该建筑系馆采用银色灰色跟白色整体体现青色基调
同济大学建筑与城市规划学院
二层平面图
二层作为交通空间存在，有一部直跑楼梯贯穿 整个楼面，使空间连续而又彼此分割，而洒下 的阳光与连续不断的空间使一系列上下通光的 光井成为师生们的休憩交流空间。
二层夹层平面图
同济大学建筑与城市规划学院
室内引入植物，为工业化的 建筑增加人为的气息
大空间有开阔的空间感，室 内的桌椅为人提供休息场所
同济大学建筑与城市规划学院
卫生间对位设置 便于铺设管道
专业教室设置在南侧以获得良好采光
同济大学建筑与城市规划学院
七层的室外观景平台，不仅将内部空间分割化，还为教师和学生 提供很好的交流休息的场所
同济大学建筑与城市规划学院
同济大学建筑与城市规划学院
该建筑系馆采用银色灰色跟白 色，整体体现青色基调。 与老建筑馆“红楼”形成鲜明 对比，而位于角落的建筑系馆大 面积采用通透的材质，使建筑内 部的人们不会因为狭窄的视野而 感到压抑。 与环境互动的同时清晰体现内 部空间分化的组织机制。 材质的使用上以各种材料的最 本质使用和最直接连接为原则， 试图以理性简洁的构造方法达到 物质形式的一致性。
同济大学建筑与城市规划学院
二层平面图
二层作为交通空间存在，有一部直跑楼梯贯穿 整个楼面，使空间连续而又彼此分割，而洒下 的阳光与连续不断的空间使一系列上下通光的 光井成为师生们的休憩交流空间。
二层夹层平面图
同济大学建筑与城市规划学院
室内引入植物，为工业化的 建筑增加人为的气息
大空间有开阔的空间感，室 内的桌椅为人提供休息场所
同济大学建筑与城市规划学院
卫生间对位设置 便于铺设管道
专业教室设置在南侧以获得良好采光
同济大学建筑与城市规划学院
七层的室外观景平台，不仅将内部空间分割化，还为教师和学生 提供很好的交流休息的场所
同济大学建筑与城市规划学院
同济大学建筑与城市规划学院
该建筑系馆采用银色灰色跟白 色，整体体现青色基调。 与老建筑馆“红楼”形成鲜明 对比，而位于角落的建筑系馆大 面积采用通透的材质，使建筑内 部的人们不会因为狭窄的视野而 感到压抑。 与环境互动的同时清晰体现内 部空间分化的组织机制。 材质的使用上以各种材料的最 本质使用和最直接连接为原则， 试图以理性简洁的构造方法达到 物质形式的一致性。
同济大学综合楼构造分析
综合楼的建筑构造分析位置与概况综合楼位于校园的东北部，东临主干道四平路，北临国康路，南侧与行政楼之间有一块大型的景观绿化广场，整个占地面积为15615平方米。
广场下部有一面积为7859平方米的停车场。
该建筑地下一层，地上塔楼27层(包括21个标准层，层高4m；6个设备层，层高2m)，建筑高度98m，总建筑面积46000平方米。
背景与功能综合楼是为了纪念同济百年校庆的一个作品，主要的功能是集办公与教学一体，并体现了同济在建筑方面的卓越成就。
英国结构工程师学会授予综合楼的设计教育与医疗建筑类大奖，成为自1968年奖项设立以来中国大陆地区第一个获奖项目。
作为百年校庆的标志性建筑，综合楼高度近100米。
由于是21世纪的代表性作品，所以设计为21层。
大楼从外型看是一个方正的建筑，边长近50米的正方形以16.2m*16.2m为一个单元，将教学、科研、接待、办公、会议等多种功能集中在7个L形单元，每个单元高度为3层，在楼内顺时针旋转叠置上升，中央形成一个通高的中庭。
中庭的大跨度空间中分布了多个造型各异的单体，单体包括了会议厅、多媒体室等进行教研会议的场所。
透过围绕楼体旋转上升的玻璃幕墙能够清晰地看到楼内颜色丰富的单体，产生了楼中楼的效果。
大楼的整体方正造型和楼内单体的造型产生了强烈的对比效果。
正是楼中中庭并不规则的中空空间使整个大楼产生了一种强烈的空间感。
通高的中庭结构与构造综合楼的建筑空间组织复杂但是却不显错乱。
其间功能单元可进行多种使用方式的转换。
建筑形体盘旋而上，虚实相间。
复杂的建筑空间给结构体系的选择和结构设计带来了挑战。
设计采用由方钢管混凝土框架和外围粘滞阻尼支撑组成的耗能支撑框架结构体系。
从结构抗震的角度出发，大型复合中庭导致每层楼板的开动较大，在水平地震作用下，楼板薄膜效应削弱。
“L”形体块的螺旋上升设置，致使各体块单元的质心亦呈螺旋上升排列。
在地震作用下结构将产生较大的扭转效应。
设备层的设置使结构的侧向刚度不规则。
同济大学城市设计案例对比分析(课堂PPT)
西干长巷是整个沿城墙段最有活力的公园区，以遛鸟活动为主，伴随有休闲锻炼活动。
城墙内侧可达性
城门及城墙新旧段
城墙公共空间与活动
31
二、背景分析
有机更新规划
现状分析
河岸要素
内外秦淮河两岸，人工硬质岸线占大多数，其中外秦淮河东段有部分自然岸线，而内秦淮河西段仍有一定量 的未整治河岸线。 在内外秦淮河两岸，休闲（散步、聊天等）、锻炼是市民主要的活动形式在西长干公园，有以選鸟为主的 活动。 研究范围内，跨外秦淮河有桥梁7座。跨内秦淮河桥梁10座。
有机更新规划
基地西南角明城 墙和外秦淮河南 侧片区布局现代 娱乐旅游体验借 助优质城河资源 策划实景演出、 城墙灯光秀等及 外秦淮河水上游 线，创造与城墙 内老城偏历史人 文的体验项目不 同旅游体验，挖 掘南京老城南历 史文化资源运用 现代科学技术策 划历史故事演出、 还原历史场景， 创造独特旅游体 验
有机更新
用地评价
三、设计策略
有机更新规划
功能行为分布
40
有机更新
城市肌理
老城南老城肌理置入南京1930年地图
三、设计策略 研究老城南近80年的地形、街巷改变同时观察新的肌理介
入时和旧肌理的拼合关系
有机更新规划
行列式住宅肌理: 内部空间秩序:串联 结合并联式 建筑组合方式:组团 式
建筑密度:30-50％ 建筑高度: 12m以下 容积率: 0.5-1 平均单体规模:不等
有机更新
城市肌理
空间策略原则
城市尺度作为物质基础 ■尊重现状与历史 ■避免公共空间限于标准化和定量化
公共空间塑造作为潜在触媒 ■ 公共空间塑造→地块更新，以平衡预 算 ■ 公共空间塑造→事件活动，以激发活 力
建筑系馆设计案例分析
建筑内部功能 分区明确。不 同场所既能有 各自私密性， 又能又相互快 捷联通。 同时，流动路 线顺畅。
艺术与艺术历史学院剖面图
艺术与艺术历史学院立面图
建筑设计
外观采用大量的玻璃， 使自然与建筑相得益彰。
室外楼梯的外形巧妙，曲 曲折折，仿佛时空的交叠。
建筑整体外观既 有历史感又具备 艺术感，同时与 自然相融合，让 人仿佛走进一座 艺术殿堂去感受 历史的痕迹。
• 空间：
• 内部：
主入口
入口处 主楼梯
通往地下一层的楼梯
在采光良好，环境 清新的室内，开发 出一块交流讨论区， 空间最大化利用
室内空间的连接不仅 仅依靠实墙围起的走 廊，还通过类似于 “天桥”形式的廊道 在底层架空的情况下 连接上部空间，使得 空间整体性更强，使 用更加便利
• 2.外部：
室外休息平 台、屋顶绿化都 是在此次调研当 中所凸显出的特 色之一。在室外 休息平台的设计 上，将绿色与实 用相结合，营造 良好的环境氛围， 更好的凸显其休 息的本质，并且 给建筑物本身带 来了一定的美化 效果。
设计师简介
斯蒂文·霍尔(stevenholl)是美国当代建筑 师中的代表人物之一。从本质上说，他还是信 奉现代注意思想的建筑师，但他也不满于现代 主意建筑过于具体，过于冷酷的结构表现。他 强调他的设计目的是在于寻找建筑难以琢磨的 本质。 霍尔可能是现代建筑上最会用光的建筑师之 一，霍尔对光的崇拜近乎到了迷恋的程度。而 这种态度让我们想起建筑大师路易康来。康所 宣称：“光为空间神奇的创造者”康认为建筑 不仅是呈现光艺术的舞台，它本身也是一束光
开敞的下沉广场连通室内外空间，通 过设计感的楼梯引导人视线下穿，给人流 以指向，同时，楼梯在其满足其功能的基 础上，还能作为室外小景，在整体环境布 局中起到不可或缺的作用。
(完整版)同济大学建筑系馆C楼简析
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形体表现弱于材质表 现
夺人眼球的新颖材料以及建筑材料的多元化也是C 楼的特色之一，为了达到空间从不透明到透明的不 同变化，建筑内部使用了大量的钢材与玻璃。支撑
结构部分主要是清水素混凝土面。
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对中国建筑系馆未来的展望
参
建筑系馆的大量化和群体 化
数字化教示文稿，打造令人震撼的
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同济大学建筑与城市规划学 院C楼 调研报告
工程简介 位置：同济大学本部东北角 建筑面积：９６７２．２平方米 占地面积：１００８．５平方米 用地面积：４１４０平方米 建筑层数：地上７层 地下一层 机房一层 结构形式：钢筋混凝土框架｜钢结构 工程造价：４０００万元
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基地分析
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(完整版)同济大学建筑系馆C楼简析
导师工作机动单元楼梯服务单元被作为两个不同单元穿插在不同高度之间有三个虚空包裹地下一层和三层的室内休息中庭以及室外的屋顶景观花园addyourtitle地下一楼的休息中庭摆放着学生的建筑模型作业休息空间利于学生教师的交流
同济大学建筑与城市规划学 院C楼 调研报告
工程简介 位置：同济大学本部东北角 建筑面积：９６７２．２平方米 占地面积：１００８．５平方米 用地面积：４１４０平方米 建筑层数：地上７层 地下一层 机房一层 结构形式：钢筋混凝土框架｜钢结构 工程造价：４０００万元
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一楼入口右侧是书店和餐厅，餐厅内全由各 个书柜分隔成小的用餐空间
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空间分化的组织逻辑
“三明治"式的摩登造型作 为主体部分的研究工作单元 布满南侧所有楼面是一个均 匀系统，只有阳台窗户有稍
许凹凸变化
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中间是贯穿东西的连廊系 统，连廊北侧是动态穿插 的复杂系统：导师工作/ 机动单元、楼梯/服务单 元被作为两个不同单元穿 插在不同高度，之间有三 个虚空包裹（地下一层和 三层的室内休息中庭，以 及室外的屋顶景观花园）
同济大学建筑与城市规划学 院C楼 调研报告
工程简介 位置：同济大学本部东北角 建筑面积：９６７２．２平方米 占地面积：１００８．５平方米 用地面积：４１４０平方米 建筑层数：地上７层 地下一层 机房一层 结构形式：钢筋混凝土框架｜钢结构 工程造价：４０００万元
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一楼入口右侧是书店和餐厅，餐厅内全由各 个书柜分隔成小的用餐空间
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空间分化的组织逻辑
“三明治"式的摩登造型作 为主体部分的研究工作单元 布满南侧所有楼面是一个均 匀系统，只有阳台窗户有稍
许凹凸变化
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中间是贯穿东西的连廊系 统，连廊北侧是动态穿插 的复杂系统：导师工作/ 机动单元、楼梯/服务单 元被作为两个不同单元穿 插在不同高度，之间有三 个虚空包裹（地下一层和 三层的室内休息中庭，以 及室外的屋顶景观花园）
建筑施工图(同济大学课件)
图14 指北针
风（向频率）玫瑰图
北
N NW NE 重庆
NW
33
E
西
东
SW SE S
南
图 6-3
风向频率玫瑰图
风（向频率）玫瑰图（1）
风（向玫瑰）频率图（2）
12.2 建筑施工图
总平面图
建筑平面图
建筑立面图
建筑剖面图 建筑详图
总平面图
一、形成与用途 1、形成 将新建工程四周一定范围内的新建、拟建、 原有和需拆除的建筑物、构筑物及其周围的地形、地 物，用直接正投影法和相应的图例画出的图样，即建 筑总平面布置图，简称总平面图。(总平面图是在地形 图上画出新建、拟建、原有和拆除建筑物的水平外轮 廓线及周围环境的图样。) 表达建筑的总体布局及其与周围环境的关系， 是新建筑定位、放线及布置施工现场的依据。
③结构施工图（结施图）： 结构平面布置图和各构 件结构详图 ④设备施工图（设施图）： 给水排水、采暖通风、 电气等设备的布置平面图及其详图
三、施工图中常用的符号
定位轴线
1.画法：用细单点长画线绘制, 编号圆用细实线 绘制, 直径为8～10mm。
定位轴线圆的圆心，应在定位轴线的延 长线或延长线的折线上，且圆内应注写轴线 编号
（2） 施工图设计阶段
• 主要任务：满足工程施工各项具体技术 要求，提供一切准确可靠的施工依据。 • 内容包括：指导工程施工的所有专业施 工图、详图、说明书、计算书及整个工 程的施工预算书等。 • 对于大型的、技术复杂的工程项目也有 采用三个设计阶段的，即在初步设计基 础上，增加一个技术设计阶段。
平面图的形成
要通过门窗洞口
~1200
平面图的命名
• 以层数命名，底层平面图、标准层平 面图、顶层平面图、屋顶平面图； • 将建筑通过其顶层门窗洞口水平剖开， 剖切面以上到屋面部分，直接正投影 投射到H 面，即屋顶平面图。
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空间结构案例分析
同济大学建筑工程系 钢结构理论和施工技术研究室
空间结构案例集
【案例集】
1. 国家大剧院 020901
2. 上海国际会议中心 020921
3. 常州玫瑰园 120716
4. 江宁体育馆 030506
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
【案例集】
5. 上海南站 031028
6. Ben Aknoun 体育馆 060510
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
3.3 地震作用
➢设防烈度： 8度 ➢计算方法： 振型分解反应谱 + 时程分析
【思考07】试评估小震和暴风谁控制设计？
中心标高 108m 大轮总质量 约4000吨 地震影响系数 αmax=0.16 水平地震作用 4000*0.16=640吨 总倾覆力矩 640*108=69120吨米
➢暴风挡板
✓切向： 简化为自由
✓大轮平面外： 较大间隙 非线性弹簧
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
5.2 计算模型
➢ 有限元模型：
➢ 结构方位：
➢ 两个模型：运营状态，暴风状态
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
5.3 静力性能
➢构件应力比
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.1 支架选型
➢A架柱壁厚：局部稳定承载力，经济性
【思考14】已知A架柱直径5m，材质Q390，选取壁厚30mm， 是否合理？有什么构造措施防止局部失稳？
圆管： 100 235 f y 60
方管： 40 235 f y 工字形翼缘：13 235 f y
5000/ 30 167 70
设置加劲肋
14. 世博会民企馆 090604
15. 西藏会展中心 120728 16. 某储煤场网壳 100123
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
案例8-北京朝天轮
提纲
➢ 工程概况 ➢ 结构体系 ➢ 荷载计算 ➢ 结构选型 ➢ 结构分析 ➢ 节点设计
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
第1节 工程概况
选型原则：长细比 圆管 L / 0.34d
支撑：80~120 钢柱：40~80 网架：150
方管 L / 0.4d
直径 d=5m 长细比 λ=70
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.1 支架选型
整体稳定分析
直径4m 第1阶
屈曲模态 稳定系数
5.25
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
3.2 风荷载
➢基本风压： 运行工况 wk=0.135 kN/m2 7级风
暴风工况 wk=0.50 kN/m2 100年一遇
➢体型系数： 构件挡风 us=0.70~1.30
➢高度系数： C类地貌
➢风振系数： βz
【思考05】和周期相近的高层建筑和普通高耸结构相比，风 振系数是更大还是更小？
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
5.1 边界条件
➢导向装置
✓切向： 无约束
✓大轮平面外： 带间隙 非线性弹簧
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
5.1 边界条件
➢暴风锚具
✓切向： 弹簧
✓大轮平面外： 弹簧 油缸锁定力
✓非运营状态
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
5.1 边界条件
郭小农
✓参数： 不圆度
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4.2 轮辐索选型
无重状态初始预拉力：N=3200kN 大轮（含轿厢）总重：G=4000T
48N/G = 3.84
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.3 轮缘选型
➢轮缘结构的尺寸
轿厢尺寸 抗弯刚度 抗压刚度 连接轮辐索
外轮缘直径 D=190m 轮缘宽度 B=9m
D/B=21
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.3 轮缘选型
➢轮缘构件的截面
内轮缘：钢管 Φ1120*30 外轮缘：组合截面 Φ660x25+□400x400
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
第5节 结构分析
5.1 边界条件
➢驱动装置
✓切向： 非线性弹簧 摩擦系数 运行速度
✓大轮平面外： 无约束
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
3.2 风荷载
【思考06】试估算总风荷载？风荷载作用下的总倾覆力矩？
中心标高 108m 高度系数 uz=1.72 体型系数 us=1.0 风振系数 βz=2.0 风压标准值 wk=1.72 kN/m2 大轮轮廓面积 A=29240 m2 挡风面积比率 17% 总风荷载标准值 约850吨 总倾覆力矩 850*108=91800 吨米
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.2 轮辐索选型
➢轮辐索的预拉力
最小索力
✓预拉力下限：由 0度索控制，防止 松弛 ✓预拉力上限：由 180度索控制，满 足安全系数
郭小农
最大索力
轮辐索拉力分布
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.2 轮辐索选型
✓预应力取值原则：不松弛，尽量小
✓加大轮辐索安全系数的恶性循环
第4节 结构选型
4.1 支架选型
➢支架形式：建筑造型，场地限制，用钢量
【思考11】下列支架形式中，哪些是错误的？
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.1 支架选型
➢A架柱直径：建筑造型，整体稳定承载力
【思考12】已知A架柱长度为120m，截面采用圆钢管，试选 取A架柱的外径？如何验证截面的合理性呢？
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.1 支架选型
局部稳定分析
加劲肋构造
郭小农
无加劲肋
有加劲肋
第1阶屈曲模态
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.2 轮辐索选型
➢轮辐索的布置
✓ 数量：48根（对应 轿厢位置）
✓ 面外两侧布置 ✓ 面内偏心布置
【思考15】两侧布置 的目的是什么？
郭小农
两侧布置 同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
3.2 风荷载
【思考06续】假设两边大轮风的方向不一致，试估算总扭矩？
风压标准值 wk=1.72 kN/m2 大轮轮廓面积 A=29240 m2 挡风面积比率 17% 总风荷载标准值 约425吨 力臂长度 2D/3=128米 总倾覆力矩 425*128=54400 吨米
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
3.4 传力路径
横向扭矩传递路径
【思考10】 暴风锚具能 否抗扭？为 何分别设置 暴风挡板和 导向轮，各 自起作用的 工况？
郭小农
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3.4 传力路径
纵向水平荷载传递路径
纵向风和地震 左半边轮辐索
转轴
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支撑系统
基础
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
加大轮辐索 截面
防止松弛 预拉力变大
180度索拉 力变大
✓最终取值：2.5
轮缘压力变 大，变重
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4.2 轮辐索选型
✓参数：180度索安全系数 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.2 轮辐索选型
✓参数：0度索拉力 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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1.1 发展历史
Tientsin Eye 南昌之星 2006年 直径153m 总高160m
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1.1 发展历史
Singapore Flyer 新加坡飞行者 2008年 直径150m 总高165m
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4.2 轮辐索选型
【思考16】偏心布置的目的是什么？
北侧：逆时针偏心
郭小农
南侧：顺时针偏心
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4.2 轮辐索选型
中心布置
郭小农
偏心布置
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4.2 轮辐索选型
偏心距的确定： ✓偏心距过小：抗扭刚度不足 ✓偏心距过大：轴套受扭过大
d=700 =D/250
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4.2 轮辐索选型
✓参数：顶点侧移 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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4.2 轮辐索选型
✓参数：90度索悬垂 ✓控制工况：自重+预应力
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4.2 轮辐索选型
✓参数： 压缩变形
4.1 支架选型
整体稳定分析
直径5m 第1阶
屈曲模态 稳定系数
6.775
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4.1 支架选型
【思考13】为了提高A架柱的整体稳定承载力，减小长细比 ，把柱脚改为刚接是否合理？
斜拉索作用 桁架杆件的刚接 格构柱的缀条
基础
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郭小农径
竖向荷载传递路径
轮缘轿厢重量
下半边轮辐索
同济大学建筑工程系 钢结构理论和施工技术研究室
空间结构案例集
【案例集】
1. 国家大剧院 020901
2. 上海国际会议中心 020921
3. 常州玫瑰园 120716
4. 江宁体育馆 030506
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【案例集】
5. 上海南站 031028
6. Ben Aknoun 体育馆 060510
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3.3 地震作用
➢设防烈度： 8度 ➢计算方法： 振型分解反应谱 + 时程分析
【思考07】试评估小震和暴风谁控制设计？
中心标高 108m 大轮总质量 约4000吨 地震影响系数 αmax=0.16 水平地震作用 4000*0.16=640吨 总倾覆力矩 640*108=69120吨米
➢暴风挡板
✓切向： 简化为自由
✓大轮平面外： 较大间隙 非线性弹簧
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5.2 计算模型
➢ 有限元模型：
➢ 结构方位：
➢ 两个模型：运营状态，暴风状态
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5.3 静力性能
➢构件应力比
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4.1 支架选型
➢A架柱壁厚：局部稳定承载力，经济性
【思考14】已知A架柱直径5m，材质Q390，选取壁厚30mm， 是否合理？有什么构造措施防止局部失稳？
圆管： 100 235 f y 60
方管： 40 235 f y 工字形翼缘：13 235 f y
5000/ 30 167 70
设置加劲肋
14. 世博会民企馆 090604
15. 西藏会展中心 120728 16. 某储煤场网壳 100123
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案例8-北京朝天轮
提纲
➢ 工程概况 ➢ 结构体系 ➢ 荷载计算 ➢ 结构选型 ➢ 结构分析 ➢ 节点设计
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第1节 工程概况
选型原则：长细比 圆管 L / 0.34d
支撑：80~120 钢柱：40~80 网架：150
方管 L / 0.4d
直径 d=5m 长细比 λ=70
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4.1 支架选型
整体稳定分析
直径4m 第1阶
屈曲模态 稳定系数
5.25
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3.2 风荷载
➢基本风压： 运行工况 wk=0.135 kN/m2 7级风
暴风工况 wk=0.50 kN/m2 100年一遇
➢体型系数： 构件挡风 us=0.70~1.30
➢高度系数： C类地貌
➢风振系数： βz
【思考05】和周期相近的高层建筑和普通高耸结构相比，风 振系数是更大还是更小？
郭小农
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5.1 边界条件
➢导向装置
✓切向： 无约束
✓大轮平面外： 带间隙 非线性弹簧
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5.1 边界条件
➢暴风锚具
✓切向： 弹簧
✓大轮平面外： 弹簧 油缸锁定力
✓非运营状态
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5.1 边界条件
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✓参数： 不圆度
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4.2 轮辐索选型
无重状态初始预拉力：N=3200kN 大轮（含轿厢）总重：G=4000T
48N/G = 3.84
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4.3 轮缘选型
➢轮缘结构的尺寸
轿厢尺寸 抗弯刚度 抗压刚度 连接轮辐索
外轮缘直径 D=190m 轮缘宽度 B=9m
D/B=21
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4.3 轮缘选型
➢轮缘构件的截面
内轮缘：钢管 Φ1120*30 外轮缘：组合截面 Φ660x25+□400x400
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第5节 结构分析
5.1 边界条件
➢驱动装置
✓切向： 非线性弹簧 摩擦系数 运行速度
✓大轮平面外： 无约束
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3.2 风荷载
【思考06】试估算总风荷载？风荷载作用下的总倾覆力矩？
中心标高 108m 高度系数 uz=1.72 体型系数 us=1.0 风振系数 βz=2.0 风压标准值 wk=1.72 kN/m2 大轮轮廓面积 A=29240 m2 挡风面积比率 17% 总风荷载标准值 约850吨 总倾覆力矩 850*108=91800 吨米
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4.2 轮辐索选型
➢轮辐索的预拉力
最小索力
✓预拉力下限：由 0度索控制，防止 松弛 ✓预拉力上限：由 180度索控制，满 足安全系数
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最大索力
轮辐索拉力分布
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4.2 轮辐索选型
✓预应力取值原则：不松弛，尽量小
✓加大轮辐索安全系数的恶性循环
第4节 结构选型
4.1 支架选型
➢支架形式：建筑造型，场地限制，用钢量
【思考11】下列支架形式中，哪些是错误的？
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4.1 支架选型
➢A架柱直径：建筑造型，整体稳定承载力
【思考12】已知A架柱长度为120m，截面采用圆钢管，试选 取A架柱的外径？如何验证截面的合理性呢？
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4.1 支架选型
局部稳定分析
加劲肋构造
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无加劲肋
有加劲肋
第1阶屈曲模态
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4.2 轮辐索选型
➢轮辐索的布置
✓ 数量：48根（对应 轿厢位置）
✓ 面外两侧布置 ✓ 面内偏心布置
【思考15】两侧布置 的目的是什么？
郭小农
两侧布置 同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
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3.2 风荷载
【思考06续】假设两边大轮风的方向不一致，试估算总扭矩？
风压标准值 wk=1.72 kN/m2 大轮轮廓面积 A=29240 m2 挡风面积比率 17% 总风荷载标准值 约425吨 力臂长度 2D/3=128米 总倾覆力矩 425*128=54400 吨米
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3.4 传力路径
横向扭矩传递路径
【思考10】 暴风锚具能 否抗扭？为 何分别设置 暴风挡板和 导向轮，各 自起作用的 工况？
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3.4 传力路径
纵向水平荷载传递路径
纵向风和地震 左半边轮辐索
转轴
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支撑系统
基础
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加大轮辐索 截面
防止松弛 预拉力变大
180度索拉 力变大
✓最终取值：2.5
轮缘压力变 大，变重
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4.2 轮辐索选型
✓参数：180度索安全系数 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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4.2 轮辐索选型
✓参数：0度索拉力 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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1.1 发展历史
Tientsin Eye 南昌之星 2006年 直径153m 总高160m
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1.1 发展历史
Singapore Flyer 新加坡飞行者 2008年 直径150m 总高165m
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4.2 轮辐索选型
【思考16】偏心布置的目的是什么？
北侧：逆时针偏心
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南侧：顺时针偏心
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4.2 轮辐索选型
中心布置
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偏心布置
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4.2 轮辐索选型
偏心距的确定： ✓偏心距过小：抗扭刚度不足 ✓偏心距过大：轴套受扭过大
d=700 =D/250
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4.2 轮辐索选型
✓参数：顶点侧移 ✓控制工况：暴风STC+自重+预应力
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4.2 轮辐索选型
✓参数：90度索悬垂 ✓控制工况：自重+预应力
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4.2 轮辐索选型
✓参数： 压缩变形
4.1 支架选型
整体稳定分析
直径5m 第1阶
屈曲模态 稳定系数
6.775
郭小农
同济大学 钢结构理论和施工技术研究室
4.1 支架选型
【思考13】为了提高A架柱的整体稳定承载力，减小长细比 ，把柱脚改为刚接是否合理？
斜拉索作用 桁架杆件的刚接 格构柱的缀条
基础
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郭小农径
竖向荷载传递路径
轮缘轿厢重量
下半边轮辐索