结构选型
工程结构方案选型要求

工程结构方案选型要求一、前言随着现代化建筑的不断发展,工程结构方案选型成为了建筑设计中的一个重要环节。
合理的工程结构方案选型能够提高建筑的安全性、舒适性和经济性,对于建筑的功能性和美观性也有着重要的影响。
因此,本文将对工程结构方案选型的要求进行深入分析和探讨。
二、选型原则1. 安全性工程结构方案选型的首要原则是要保证建筑的安全性。
选型时要充分考虑地震、风载、火灾等自然灾害和意外事故的影响,采用合适的结构形式和材料,确保建筑在各种情况下都能保持稳定和安全。
2. 经济性在保证安全的前提下,要选择经济合理的工程结构方案。
要综合考虑建筑的使用功能、规模、周边环境、材料成本和施工难度等因素,选取最经济的结构形式和材料,使建筑的投资和运营成本最优化。
3. 可持续性在现代建筑设计中,可持续性是一个重要的考量因素。
工程结构方案的选型要尽量减少对自然资源的消耗,降低建筑的能耗和碳排放,促进建筑与自然环境的协调发展。
4. 美观性工程结构方案的选型也要考虑建筑的美观性。
选取合适的结构形式和材料,使建筑可以与周边环境协调一致,满足人们对建筑美感的需求。
5. 可维护性工程结构方案选型的另一个重要原则是要考虑建筑的可维护性。
选取耐久的材料和结构形式,确保建筑能够轻松进行维护和修复,延长使用寿命。
三、选型要求1. 结构形式在选型时要充分考虑建筑的功能需求和使用环境,选择合适的结构形式。
比如,对于高层建筑来说,一般会采用钢筋混凝土框架结构或钢结构;而对于大空间建筑来说,可能会采用钢结构或悬索结构等。
2. 材料选择工程结构方案选型时要根据建筑的功能、规模和使用环境选择合适的材料。
一般来说,建筑结构材料包括钢筋混凝土、钢材、木材、玻璃钢等,要根据不同的情况选择合适的材料以保证建筑的安全和经济性。
3. 抗震设防在地震频发地区,抗震设防是工程结构选型的重要考虑因素。
选型时要依据地震烈度、设防烈度等因素,合理设计建筑的结构形式和抗震设施,确保建筑在地震发生时能够安全稳固。
高层建筑结构选型的影响因素和选取方法

高层建筑结构选型的影响因素和选取方法高层建筑结构选型的影响因素和选取方法在高层建筑设计中,结构设计赋予建筑物一个支撑骨架.该骨架型式及其空间关系的合理性不仅直接关系到建筑物的安全,而且关系到建筑物能否实现其预定的功能和能否达到预期的经济效益.依据工程实践经验,若高层建筑结构体系选型不当,同样难以做出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计.正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑的设计、施工乃至使用、维护而言,都具有至关重要的意义.1 高层建筑结构选型的问题当前我国高层建筑结构选型普遍不重视结构选型决策工作,而且缺乏一套完整系统、可行的方法来操作,仅以上部结构土建造价单一指标或几个易于转换成计量单位评估的定量指标来进行决策.因此高层建筑结构选型存在如下问题: 第一是影响因素的不确定性.结构选型决策工作具有很强的综合性,包含大量确定与不确定的因素,多因素共同作用的结果决定结构的型式,需要对诸多因素做大量细致分析.对一栋高层建筑来说,按当前常规做法是不太可能得到完善合理的结构型式的.选错结构型式,不仅会使高层建筑综合经济效益低下,而且使该建筑物给社会经济环境带来不良影响[1].第二是影响因素的多样性.结构体系的选择受到诸多条件和因素影响,除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性、施工条件、技术能力、施工工期、建筑材料和能源供应、建筑美学要求,包括建筑群及其环境的配合,建设场地的地形、地貌、自然灾害等等.一个合理的结构型式是通过进行多目标决策,将诸多因素统一协调而产生.而设计人员正是缺乏这种从整体( 或全局) 的综合经济效益出发来处理结构选型问题的观念,并由于缺乏处理模糊概念的方法和手段,不自觉地把不少本来为模糊的量忽略或当成确定性的,这使得设计变量和目标函数不能达到应有的取值范围,从而导致决策结果不是真正的最满意的.2 高层建筑结构选型的影响因素分析2. 1 高层建筑结构选型不合理的情况及原因分析2. 1. 1 超出建筑结构设计规范中规定的适用范围高层建筑的各种结构体系有各自的适用范围,我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》( 以下简称为《高规》) 给出了各类钢筋混凝土结构房屋适用的最大高度.首先房高超规.如高规规定对位于 IV 类场地的建筑或不规则建筑高度应适当降低.抗震规范条文说明指出: "不规则或在 IV 类场地上的结构,适用高度一般降低 20 % 左右.有框支剪力墙的结构,抗震的不利因素是明显的,适用高度一般降低 20 % ~30 %".有的不规则高层建筑高度未按要求降低.其次是剪力墙间距超规主要体现为框剪结构中超过高规中关于剪力墙间距的规定和在有框支墙的现浇剪力墙结构中,落地剪力墙间距超过《高规》规定.超过的原因主要是为满足建设方对大空间的要求.2. 1. 2 选用建筑设计规范中没有的结构体系近年来,由于建筑功能、建筑艺术以及城市规划的需要,高层建筑不仅在层数、高度上迅速增长,而且结构体系日益复杂多变,很多高层建筑的高度已处于《高规》适用范围之外.这些非常规结构往往没有先例可依循,理论和实验依据不够,设计人员在没有充分计算、试验、论证的情况下自行"创新"出一些结构; 这些结构型式本身就很可能受力不合理,更谈不上综合经济效益好[2].2. 1. 3 选用不合理的结构型式首先有的地方新建高层住宅采用重量大、刚度过大、地震反应力大、基础大、造价高、工期长、不利抗震、不便使用的小开间剪力墙结构.如新建 4 栋 23 层~25 层高层住宅采用小开间剪力墙结构,两层箱形基础,结构方案不合理,造成很大浪费.其次高层建筑与裙房用后浇缝连成整体( 包括基础与上部结构) ,一般裙房用框架结构,主楼用框剪结构或框筒结构或剪力墙结构.在用后浇缝连成整体前,高层建筑与裙房选用的结构型式均无问题,用后浇缝连成整体后则明显有剪力墙布置不均匀、不符合《高规》关于框剪结构中剪力墙最大间距的要求和剪力墙数量过少,其承担的.底部弯矩小于总地震弯矩的 50 %等问题.2. 2 影响高层建筑结构选型的因素2. 2. 1 结构受力合理性结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等.结构选型必须保证结构体系的受力合理,要根据力学要求比较各种结构体系优缺点,选择出合适的几个结构体系,结合影响因素做分析、筛选.水平荷载在高层建筑结构设计中起控制作用,具体到非地震区,起控制作用的水平荷载就是风荷载.在风荷载作用下,高层建筑可能出现层间位移过大,导致结构体系中的承重构件如梁、柱、墙等出现不同程度损坏; 或者整个结构摆动过大.因此,在非地震区,特别是风荷载较大的地区,高层建筑结构选型应对风荷载作用引起足够重视,选择时要考虑结构体系在强度、变形方面满足要求,还要使结构在风荷载作用下产生的振动控制在人对不适感的容许限度范围之内.现有地震灾害资料及工程经验表明,在满足建筑物使用功能要求前提下,地震区高层建筑的抗震安全性与经济合理性,很大程度上取决于抗震结构体系的选型是否恰当合理.而选型是根据抗震设防标准,抗震设防标准又得依据设防烈度,设防烈度又受建筑物所在场地的地质条件影响.因地震运动的随机性及复杂性,既不可能准确地划定高烈度地震可能发生的地区和范围,又不能在全国范围内普遍按照高烈度标准设防,给结构选型工作带来困难.实验表明,要合理选择抗震结构体系,使设计的结构总体方案更加创新和完美,精确的数值计算分析固然重要,但更有赖于正确运用概念设计的思想及工程经验的定性判断[3].所以,结构设计理论及计算手段改进也是影响结构选型的一大因素.2. 2. 2 经济因素对高层建筑结构选型的制约我国的"适用、经济、安全、美观"建设方针把经济放在重要地位,在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较具有重要性.从整体的和长远的角度利用综合经济分析方法系统地考虑结构方案的经济性.首先是不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性投资费用,还应考虑其全寿命期费用; 其次是除了以货币指标核算结构的建造成本外,还应从节省材料消耗和节约劳动力等各项指标来衡量.此外,从可持续发展的角度来考虑,还要特别考虑资源的节约; 再次是某些生产性建筑若能早日投产交付使用,可以较快地回收投资资金,更能得到较好的经济效益.从能耗面分析,我国建筑能耗约占全国总能耗的 25 %~ 30 % ,随着人民生活水平提高,建筑能耗在我国总能耗中所占比例还将增加.依据国内外统计,日常使用能耗占建筑总能耗的 90 %以上,因此建筑节能的重点为日常使用能耗,其中尤以采暖及空调耗能为主.从结构施工周期的缩短考虑,可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款的还贷时间,减少还贷利息.因此,即使结构方案的一次投资费用较高,也可能是经济的方案.从结构全寿命周期费用角度考虑,在进行结构方案的经济分析时,考虑一次性投资费用不够全面.一幢建筑物在其整个使用寿命期内( 一般为 50 a) 会发生其它费用,如结构的一般维护、维修费用,灾后的重建费用等等,这些费用的数额较大,进行结构选型决策时也应予以考虑.2. 2. 3 施工水平对高层建筑结构选型的影响建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响,主要表现在先进施工技术、建筑结构方案密切与施工条件相结合以及施工使用阶段阶结构受力状况三个方面.施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难.在结构选型时,有关设计人员应与施工单位人员沟通,共同磋商解决选型中出现的矛盾.另外选择结构型式时应结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件.同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺会影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标和结构受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施.因此高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑.3 高层结构选型的方法高层建筑结构选型决策受诸多确定性因素和不确定性因素的影响.这些因素中有的能量化为定量指标,而有一部分要凭经验做出主观判断,因此比较分析备选方案应从定量分析和定性分析两方面进行.通常,先对备选结构方案进行定量分析,然后进行定性分析,最后两者综合起来进行整体成本分析,选出最佳方案.整体成本分析方法受到结构占用面积和结构施工工期两方面的影响.高层建筑采用钢结构或钢-混凝土混合结构的结构占用面积比采用混凝土结构的结构占用面积小,建筑的有效使用面积相对增加,在销售上就能体现出其经济效益,可以抵消一部分因采用钢结构而增加的费用.施工工期对整体成本的影响主要体现在"时间即是成本"的关系上[4].施工工期的缩短,可使建筑物提早投入使用,缩短贷款建设的还贷时间,并且能提早出租增加租金收入,对整体成本的影响体现在利息和租金的收益上.高层建筑采用钢结构或钢混结构与采用混凝土结构相比,在建筑有效使用面积与施工工期方面具有一定的优势,能取得较可观的经济收益,从而可抵消一部分因采用钢结构而增加的费用,进而使得工程的整体成本明显降低.通过整体成本分析高层建筑钢结构或钢混结构的经济效益主要来自结构施工工期的缩短带来的贷款利息节约、租金收入增多.从分析中还可知,高层建筑的层数越高,这方面的优势越明显.而钢筋混凝土结构的造价低但工期长,时间成本相对要高,在超高层建筑中的综合经济效益就显得相对较低.因此,当业主对高层建筑的结构材料方案进行评估时,应该对钢结构的施工工期优势加以充分考虑以争取节约成本的机会.从结构方案的整体成本出发以定量方法对影响整体造价的主要因素进行量化和计算,根据得出的整体成本指标直接进行结构方案的比较、选择.这种定量方法把大量的不确定性因素的影响排除在外,其决策目标函数为只追求造价( 成本) 最低的单目标.造成由于目标函数达不到应有的数量( 这里目标函数的数量是指综合目标函数中包含的子目标函数的个数) 从而降低决策结果的可信度的后果.4 小结结构选型所涉及的影响因素是比较多,它是一个多目标的综合决策问题.要求在确定决策的综合目标函数时,要尽可能多地考虑各种影响因素( 包括确定性和非确定性的影响因素) ,并反映到具体的子目标函数上来.一个综合目标函数只有充分地考虑了大多数的影响因素时,得出的综合目标函数值才有足够的根据,最终的决策才可能有足够的说服力和可信度.从而综合目标函数值最高的结构方案即为能使该高层建筑的综合经济效益达到"令人满意"的结构方案.在考虑子目标函数时由于在多个目标之间可能存在矛盾甚至可能是互斥,对一个目标来说是最优的,对另一些目标就不一定能满足的情况,就不存在对所有目标都是最优的方案.这就形成一个对目标函数数量选择的"度"的问题.参考文献[1] 叶浩波. 高层建筑结构选型影响因素分析[J]. 中国高新技术企业,2007,( 13)[2] 喻敏波,王全凤. 浅谈高层建筑结构选型[J]. 福建建筑,2010,( 5)[3] 冯望. 高层建筑结构选型的探讨[J]. 中华建设,2008,( 4)[4] 卢铭杰. 浅谈房屋建筑成本控制[J]. 技术与市场,2011,( 3)。
建筑结构选型-网架结构

集中荷载
施工时不同步提升
2.整体性好,适用性强
可适应的荷载类型
非对称荷载
动荷载 局部超载
地基不均匀沉降
概述
5.易于标准化生产和现场拆装
• 平板网架结构的优点
2.整体性好,适用性强
可适应的荷载类型
3.无水平推或拉力, 支承构造简单
地震荷载
4.平面布置灵活,应 用广泛
可适用圆、扇、方、矩、 多边形平面以及工业、公 共、体育、场馆类建筑
6.设计操作
先定网格数,后定网格尺寸
网架结构主要几何尺寸的确定
• 截面高度
1.截面高度对网架性能的影响
截面高,刚度大,内力小,但腹杆 长度和围护高度大
2.影响因素
主要为跨度,还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
3.与短跨的关系
见下表
5.具体实例
(1)网架截面应高些的情况 A.屋面荷载较大或有悬挂式吊车时 B.采用螺栓球节点时 C.平面为长矩形时 (2)网架截面可小些的情况 A.平面接近方形时 B.有柱帽的点支承时
蜂窝形三角锥最少
抽空三角锥第二少
注:图中为网格、荷载、支承均相同的比较结果。对大跨度建筑, 此四种网架的单位面积用钢量接近。当跨度近百米时,由于刚度 的要求,三向网架和三角锥网架的用钢量反而较前两种的要小
三向网架和三 角锥网架比以 上两种大
网架结构的受力特点及其选型
• 周边支承网架
2.结构选型
B.刚度比较 双向桁架
• 空间网格结构的特点
1.在节点荷载作用下杆件以轴压为
主,材料强度得到充分发挥;
网架
2.各向受力,各杆相互支撑,整体
性较好。
010高层结构选型

高层结构体系和选型1.高层民用建筑钢结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别和施工技术条件等因素考虑其适宜的钢结构体系高层民用建筑钢结构采用的结构体系有:框架、框架-支撑体系、框架-延性墙板体系、筒体和巨型框架体系。
这里所说的框架是具有抗弯能力的钢框架;框架-支撑体系中的支撑在设计中可采用中心支撑、偏心支撑和屈曲约束支撑;框架-延性墙板体系中的延性墙板主要指钢板剪力墙、无粘结内藏钢板支撑剪力墙板和内嵌竖缝混凝土剪力墙板等。
筒体体系包括框筒、筒中筒、桁架筒、束筒,这些筒体采用钢结构容易实现。
巨型框架主要是由巨型柱和巨型梁(桁架)组成的结构。
2.将框架-偏心支撑(延性墙板)单列,有利于促进它的推广应用。
筒体和巨型框架以及框架-偏心支撑的适用最大高度,与国内现有建筑已达到的高度相比是保守的。
AISC 抗震规程对C抗震等级(大致相当于我国0.10g以下)的结构,不要求执行规定的抗震构造措施,明显放宽。
据此,有必要对7度按设计加速度划分。
对8度也按设计加速度作了划分。
对框架柱在附注中列明为全钢柱和钢管混凝土柱两种,以适合钢结构设计的需要。
3.高层民用建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制;在结构设计满足本规程规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求后,仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的,主要影响结构设计的经济性98规程建议的高宽比限值参考了20世纪国外主要超高层建筑,本次根据发展情况作了相应修订。
同时为方便大底盘高层民用建筑钢结构高宽比的计算,规定了底部有大底盘的房屋高度取法。
设计人员可根据大底盘的实际情况合理确定。
4.本条按房屋高度和设防烈度给出了高层民用建筑钢结构房屋的结构选型要求。
本次修订又增加了高层民用建筑钢结构不应采用单跨框架结构的要求。
建筑结构选型

名词解释:建筑结构:建筑结构是指在建筑物(包括构筑物)中,由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用,以起骨架作用的空间受力体系。
钢架结构:是指梁柱为刚性连接的结构。
框架结构:一般是由竖直的柱和水平横梁组成,梁柱交接处一般为刚性结构。
结构选型:各种常见结构体系设计的基本理论以及原理,全面系统的介绍了建筑结构的形式,包括:桁架、刚架、拱、薄壳、网架、网壳、悬索、薄膜结构、混合空间结构、多层建筑结构、高层建筑结构、楼盖结构等,对上述结构选型分别介绍结构组成、受力特点、布置方式、适用范围、构造要点等。
砌体结构:砌体结构是把块材用灰浆通过人工砌筑而成的建筑材料。
在我国得到广泛应用。
内框架结构:框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
扁壳结构:是指薄壳的矢量高f与其所覆盖的底面最短边a之间的比之f/a≤1/5的壳体无梁楼盖结构:是指楼盖平板直接支持在柱子上,而不设主梁和次梁,楼面荷载直接通过柱子传至基础。
筒中筒结构:筒中筒结构由心腹筒、框筒及桁架筒组合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗水平力作用。
拱的合理轴线:有yd=mºD/ha可知,只要拱轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩值成比例,即可使拱截面内仅有轴力没有弯矩。
满足这一条件的拱轴线称为合理拱轴线。
9、薄壳结构的优缺点:优点:空间整体工作性能良好,内力比较均匀,能够用最少的材料构成特定的使用空间,并具有一定的强度和刚度。
是一种强度高、刚度大、材料省、即经济又合理的结构型式。
缺点:薄壳结构施工程序复杂,支架与模板用量大,曲面模板制作复杂,即费材料又费工时。
10、混合结构在房屋建筑中的布置:混合结构是指由砌体作为竖向承重结构(墙体),由其他材料(一般为钢筋混凝土或木结构)构成水平向承重结构(楼盖)所组成的房屋结构。
单层或多层混合结构房屋承重墙的布置方式有1纵墙承重体系,2横墙承重体系3纵横墙承重体系4内框架承重体系。
结构选型

1 绪论1.1 建筑工程设计文件的编制⏹民用建筑工程的设计阶段方案设计:应满足编制初步设计文件的需要⏹初步设计:应满足编制施工图设计文件的需要(对技术要求简单的可不做施工图设计:应满足设备材料采购、非标准设备制施工的需要※方案设计文件的内容设计说明书,包括各专业设计说明以及投资估算等内容;总平面图以及建筑设计图纸(若为城市区域供热或区域煤气调压站,应提供热能动力专业的设计图纸);设计委托或设计合同中规定的透视图、鸟瞰图、模型等。
※方案设计文件的编制顺序封面:写明项目名称、编制单位、编制年月;扉页:写明编制单位法定代表人、技术总负责人、项目总负责人的姓名,并经上述人员签字或授权盖章;设计文件目录;设计说明书;设计图纸。
初步设计文件的内容设计说明书,包括设计总说明、各专业设计说明;有关专业的设计图纸;工程概算书。
※初步设计文件的编制顺序⏹封面:写明项目名称、编制单位、编制年月;⏹扉页:写明编制单位法定代表人、技术总负责人、项目总负责人和各专业负责人的姓名,并经上述人员签字或授权盖章;⏹设计文件目录;⏹设计说明书;⏹设计图纸(可另单独成册);⏹概算书(可另单独成册)。
※施工图设计文件的内容⏹图纸目录;⏹设计说明;设计图纸;⏹计算书(内部归档)。
※结构施工图设计文件的编制顺序⏹图纸目录:应按图纸序号排列;⏹设计说明:写明结构设计的依据、设计标高取值、图纸中的标高尺寸单位、结构安全等级、设计年限、场地类别、地基的液化等级、抗震设防等级、设防烈度、人防等级、地基概况、设计荷载、结构选材以及施工中应遵循的施工规范和注意事项;⏹设计图纸:基础平面图、基础详图、结构平面图(包括柱、墙、梁、板等构件的平面定位及布置)、结构构件详图、节点构造详图及其他图纸;⏹结构设计计算书:手算的或电算的完整结构设计计算书,所有计算书应校审,并由设计、校对、审核人在计算书封面上签字,作为技术文件归档。
1.2 建筑结构设计的一般程序初步设计阶段----施工图设计阶段#设计前的准备阶段(调研)⏹研究设计任务书(1)规模大小(建筑面积,工期……)(2)使用特点(功能,防震,防护,防尘,设备,……)(3)总投资及造价⏹搜集设计原始资料(1)建设场地的规划及布局,已建同类建筑,有关资料……(2)自然条件(气温、风、雪、标准冻深、地质、地下水位、地震烈度、场地地形图)⏹材料供应情况国家地方预制构件厂生产的产品⏹施工条件技术力量(擅长)、设备(起重机械)#初步设计阶段⏹总体方案及选型(1)总体方案﹠结构体系:框架、框剪、剪力墙、底层大空间剪力墙、筒体、砖混、钢结构﹠材料:钢筋砼、钢骨钢筋砼、砌体、钢﹠施工方法:现浇、预制、装配整体(2)缝的划分﹠伸缩缝、沉降缝、抗震缝(3)地震要求、方案及构造措施(4)地基持力层,基础埋置深度,地基处理方案(5)施工技术方案⏹结构型式及布置(1)柱网、墙(间距):柱截面(宽和高)、墙厚(2)楼盖、屋盖* 型式:梁、板结构(肋梁、井字、无梁)、网架、壳……* 初估截面尺寸:板厚、梁的高和宽* 施工方法:预制、现浇,迭合(3)基础* 型式:浅埋——独立,条形,筏,箱深埋——桩、沉井* 初估截面尺寸* 地耐力及沉降计算(4)楼梯等其他构件(5)初步结构计算⏹构造措施⏹绘制布置图⏹概算(方案比较)#施工图阶段⏹结构计算⏹设计图纸(1)结构设计总说明* 安全等级,设防烈度,人防等级* 地基概况,处理措施* 荷载取值* 材料的品种、规格、型号、强度等级* 采用的标准构件图集* 施工注意事项(后浇带的设置,浇注时间及材料,高层主楼与裙房的施工先后时间,悬挑构件的拆模时间等)⏹基础平面图、详图⏹结构平面布置图⏹构件详图⏹节点构造详图⏹其他(楼梯、水池、水箱……)§1.3 结构选型的意义★结构对于建筑的意义⏹结构如同建筑的骨骼,支撑着建筑物:要克服重力,形成支撑体系;⏹通过满足技术要求来满足建筑的使用功能:如无柱空间的设计,中厅空间的设计等;⏹形成特定的建筑造型:如现在的一些大跨度建筑,其独特的外观造型是进行了正确的结构选型的结果;⏹结构科学的进步推动着建筑的发展:一部建筑史也是一部建筑结构发展史。
第四章-大跨建筑结构选型PPT课件
第四章 大跨度建筑结构选型----2 拱结构
1)跨度:公建主体30~40米,可达到95~200米, 经济跨度80~100米 2)矢高:与建筑外形、使用要求、屋面构造、内力计算有关 屋盖结构 f=(1/10~1/5)L 公建主体 f=(1/5~1/2)L
7.3 薄壳结构型式及构造
7.3.2 球面壳 1)组成:壳面、支承环 2)几何尺寸 ① 跨度:可达100米,多用60米以下 ② 失高:f≥(1/8~1/4)跨度 ③ 壳板厚:现浇式≥40 装配式≥30 3)支承环:同筒壳边梁
第四章 大跨度建筑结构选型----4 桁架结构
1)支座 ① 平板支座 ② 滚轴支座 2)屋架端部 ① 内天沟式 ② 自由落水 ③ 外天沟式
4.3 桁架结构节点构造
1)整体刚度大,稳定性好,为空间多向受力状态 2)杆件受力合理,能充分利用材料特性 3)高跨比小,能有效利用空间 4)杆件规格少,便于工厂化、装配化 5)建筑造型新颖,可适合于多种平面
2.5 拱结构支座处理
1)内力分布均匀 2)结构轻巧,节省材料,制作方便 3)空间高度大 4)结构刚度差
3 刚架结构
3.1 刚架结构的特点
3.2 刚架结构的型式
1)按组成 ① 三铰刚架 ② 两铰刚架 ③ 无铰刚架 2)按断面 ① 实腹式 ② 格构式
5 网架结构
5.1 网架结构的特点
1)按材料:木、钢砼、钢、组合式 2)按外形:① 平板网架 a.交叉桁架体系 b.角锥体系 ② 曲面网架 a.球面网壳 b.柱面网壳 c.双曲面网壳
5.5 平板网架构造
1)球面网壳 2)柱面网壳
5.6 网壳简介
曲面网壳应用
1)折板:由钢砼或钢网水泥平板组成 2)横隔构件:可用横隔板、横隔梁、横隔桁架 3)边梁:当跨度较大时设边梁,以减小折板倾角
结构选型7-网壳结构
单层网壳杆件计算长度系数
┌───────────┬───────────┐ │ 壳体曲面内 │ 壳体曲面外 │ ├───────────┼───────────┤ │ 0.9 │ 1 │ └───────────┴───────────┘
六、杆件、节点和支座设计和构造 2 杆件的计算长度和容许长细比
1)按层数分类
单层网壳
双层网壳
§1.网壳结构的类型 一、网壳的分类
2)按高斯曲率分类
高斯曲率
1 1 K k1 k 2 R1 R2
(1)
§1.网壳结构的类型 一、网壳的分类
2)按高斯曲率分类
零高斯曲率
正高斯曲率
负高斯曲率
§1.网壳结构的类型 一、网壳的分类
3)按曲面外形分类
球面网壳
{P} (0.3 ~ 0.4){P}cr
D cr
§2.网壳结构设计 五、网壳结构的稳定计算
网壳的失稳有许多不确定的因素,失稳又会造成 灾难性的破坏,而且发生突然,因此在设计网壳时, 应做到使网壳最大受力杆件达到其承载能力时荷载 {P}max要小于网壳的临界荷载设计值,即
{P}max {P}
§2.网壳结构设计 五、网壳结构的稳定计算
很早以前人们就开始采用线性理论分析网壳的稳 定性,但是用线性理论求得的临界荷载都得不到试验 的证实,大大高于试验所得到的临界荷载。
随着非线性理论的发展,目前非线性理论在网壳 稳定性分析中得到了广泛的采用。它不但可以考虑材 料非线性而且能够考虑结构变形的影响,在不断修正 的新的几何位置上建立平衡方程式,还可以考虑应变 中高阶量的影响和初应力对结构刚度的影响。另外在 分析中也便于把结构的初始缺陷计入。因此所得到临 界荷载和失稳现象都比较接近试验结果。
结构选型
1 建筑结构选型的基本原则:①功能②造型③结构自身优势④材料⑤施工经济2 简支梁,中小跨度。
悬臂梁,固定段有较大弯矩(倾覆力矩)3 悬挑结构的抗倾覆平衡公式:悬挑结构的抗倾覆安全系数>1.5 抗倾覆力矩:倾覆力矩>1.5 p104桁架结构的组成(上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆)(上弦杆、下弦杆、腹杆)5桁架结构计算的假定:①组成桁架的所有各杆都是直杆,所有各杆的中心线(轴线)都在同一平面内,这一平面称为桁架的中心平面。
②桁架的杆件与杆件相连接的节点均为交接节点。
③所有外力(包括荷载及支座反力)都做用在中心平面内,并集中作用于节点上。
6 屋架结构的主要尺寸包括屋架的矢高、坡度、节间距。
7 屋架结构的选型:①从结构受力来看,抛物线状的拱式结构受力最为合理。
②当屋面防水材料采用粘土瓦、机制平瓦或水泥瓦时应选用三角形屋架、陡坡梯形屋架。
当屋面防水采用卷材防水、金属薄板防水时,应选用拱形屋架、折线型屋架和缓坡梯形屋架。
③对于湿度大、通风不良等工业厂房,用预应力混凝土屋架。
④跨度<18m,用钢筋混凝土—刚组合屋架,跨度<36m,用预应力混凝土屋架,跨度>36m,钢屋架。
8 张弦结构:将平面桁架结构的受拉下弦杆用高强度拉索代替,并通过张拉拉索在结构中施加预应力,可有效改善结构的受力性能。
根据这一原理衍生出一种新的结构形式称为张拉结构。
9 钢架结构:是指梁、柱之间为刚性连接的结构。
10 排架结构:梁与柱之间为铰接的结构。
11 单层单跨刚架结构的结构计算简图,按构件的布置和支座约束条件可分成无铰刚架、两铰钢架、三铰刚架三种。
12 拱按结构支撑方式分类,可以分成三铰拱、两铰拱和无铰拱。
三铰拱为静定结构,两铰拱和无铰拱为超静定结构。
13 拱的受力特点支座反力①在竖向荷载作用下,拱脚支座内将产生水平推力。
②在竖向荷载作用下,拱脚水平推力的大小等于相同跨度简支梁在相同竖向荷载作用下所产生的在相应顶铰C截面上的弯矩M除以拱的矢高f。
高层建筑结构选型
高层建筑结构选型在当今城市发展的进程中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
而高层建筑的结构选型,是确保建筑安全、经济、适用和美观的关键环节。
高层建筑结构选型所涉及的因素众多。
首先,建筑的用途是一个重要的考量因素。
比如,住宅建筑和商业办公建筑在空间布局和使用功能上有着明显的差异,这就对结构体系的选择产生影响。
如果是住宅,可能更注重房间的规整和舒适性;而商业办公建筑可能需要更大的无柱空间来满足灵活的布局需求。
建筑的高度也是决定结构选型的关键因素之一。
随着建筑高度的增加,风荷载和地震作用对结构的影响会显著增大。
较低的高层建筑可能采用框架结构就能满足要求,但对于超高的建筑,可能就需要更复杂的结构体系,如框架核心筒结构、筒中筒结构甚至是巨型结构。
场地条件同样不容忽视。
如果建筑所在的场地地质条件复杂,比如存在软弱土层或者地震活动频繁,那么在结构选型时就需要选择具有更好抗震性能和适应性的结构形式。
结构的抗风性能也是必须考虑的要点。
在一些风荷载较大的地区,如风道口或者沿海地区,结构的抗风设计尤为重要。
选择合适的结构形式和加强结构的抗风措施,能够确保建筑在强风作用下的稳定性和安全性。
从经济角度来看,不同的结构体系在材料用量、施工难度和工期等方面都有所不同,从而导致造价的差异。
在结构选型时,需要综合考虑建筑的全生命周期成本,而不仅仅是初始建设成本。
在常见的高层建筑结构体系中,框架结构是一种较为简单和常见的形式。
它由梁和柱组成框架,共同承受水平和竖向荷载。
框架结构具有布置灵活、空间开阔的优点,但由于其侧向刚度相对较小,适用于层数较低的高层建筑。
框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点。
剪力墙能够提供较大的侧向刚度,有效地抵抗水平荷载,而框架部分则主要承担竖向荷载。
这种结构体系在中高层建筑中应用广泛。
核心筒结构是在建筑内部设置一个由剪力墙围成的核心筒,承担大部分的水平和竖向荷载。
核心筒结构具有良好的抗侧性能,适用于较高的建筑。
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土木建筑工程学院 《结构选型》 (课程代码:010487 学分:1.5)
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2014年12月 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
2 目录 0 绪论…………………………………………………………4 第一篇 常用结构体系实例分析 1 混合结构体系 ……………………………………………5 1.1混合结构体系概述………………………………………6 1.2程项目概况………………………………………………7 1.3程项目结构选型与结构布置分析 ………………………7 2 框架结构体系 2.1 框架结构体系概述………………………………………8 2.2 实例工程项目概况………………………………………9 2.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………10 3 剪力墙结构体系 3.1 剪力墙结构体系概述……………………………………11 3.2 实例工程项目概况………………………………………11 3.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………12 4 门式刚架结构体系 4.1门式刚架结构体系概述…………………………………13 4.2实例工程项目概况………………………………………13 4.3实例工程项目结构选型与结构布置分析………………14 5 桁架结构体系 5.1 桁架结构体系概述………………………………………15 5.2 实例工程项目概况………………………………………16 5.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………17 6 拱结构体系 6.1 拱结构体系概述…………………………………………18 6.2 实例工程项目概况………………………………………19 6.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………20 7 薄壳结构体系 7.1 薄壳结构体系概述………………………………………21 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业 3 7.2 实例工程项目概况…………………………………………22 7.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………23 8 网架结构体系 8.1 网架结构体系概述…………………………………………23 8.2 实例工程项目概况…………………………………………24 8.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………25 9 悬索结构体系 9.1 悬索结构体系概述…………………………………………26 9.2 实例工程项目概况…………………………………………26 9.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………37 10 薄膜结构体系 10.1薄膜结构体系概述…………………………………………28 10.2 实例工程项目概况…………………………………………28 10.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………29 11 充气结构体系 11.1 充气结构体系概述…………………………………………30 11.2 实例工程项目概况…………………………………………30 11.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析………………31 第二篇 高层宾馆结构选型设计 1.设计说明……………………………………………………34 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
4 绪论 建筑是形成一定空间及造型,并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用,使建筑物得以安全使用的骨架,用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。 结构是在建筑中,由若干构件(如梁、板、柱等)连接而构成的能承受各种外界作用(如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等)的体系。 结构设计是建筑三大构成要素中建筑技术的组成内容,
是保证房屋安全的重要手段。结构设计的型式是为了满足建筑功能要求,为创造建筑的美而服务。结构设计是解决支撑体系问题,处于服务地位,由注册结构师完成。 建筑设计是解决功能、适用和美观的问题,处于先行与主导地位,由注册建筑师完成。 建筑设计必须和结构设计有机结合起来,只有真正符合结构逻辑的建筑才具有真实的表现力和实际的可行性,富有建筑的个性。 现代建筑的各种结构体系,可以概括为平面结构体系和空间结构体系。平面结构体系包括排架、刚架、框架、桁架、拱以及承重墙等。 空间结构体系又包括网架、网壳、薄壁、薄壳以及悬索、薄膜等。 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
5 第一篇
常 用 结 构 体 系 实 例 分 析 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
6 1 混合结构体系 1.1 混合结构体系概述
混合结构是相对于指单一结构如砼、木结构、钢结构而言的,是指多种结构形式总和而成的一种结构。由砌体作为竖向承重结构,由其他材料构成水平向承重结构所组成的房屋结构。单层或多层混合结构房屋承重墙的布置方式有四种方案:纵墙承重系统,横墙承重系统,纵横墙承重体系,内框架承重体系。 楼屋面大梁放在纵墙壁柱上,楼板及屋面板放置在大梁上,形成纵墙承重体系。横墙承担楼,屋面传来的荷载,因此不能随意拆除,空间布置没有纵墙承重体系那样灵活,但刚度大,抗震性能较好。横墙承重体系墙体多,自重大,楼面材料较节省,具有结构简单,施工方便的优点,多用于小面积居住建筑和小开间办公楼中。 在仓库,商场及一些工业建筑中,或在希望空间能任意分割的民用建筑中,可将内部墙体全部用内柱框架代替。这种内框架承重体系在空间布局上具有很大的灵活性,中间柱的存在减轻了纵墙的负担;但中间柱下基础的沉降量与纵墙基础的沉降量有可能差别较大,将引起主梁弯矩的变化,这在软土地基上是不利的。 在结构布置中,应优先选用横墙承重或纵横墙承重的方案 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业 7 1.2 实例工程项目概况 天河中信广场
中信广场是广州继63层广东国际大厦为当年全国最高建筑之后,又一次夺得90年代的全国之冠,楼高达391米,80层,迄今为止仍是广东省之最。广州中信广场位于广州市天河北路,占地面积23239平方米, 总建筑面积343635平方米。建筑群包括一幢80层办公大楼、两幢39层公寓楼,5层裙楼和两层地下室,是一座集办公、公寓、商业和娱乐于一体的大型多功能综合性高层建筑群。 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业 8 中信广场是世界最高的钢筋混凝土建筑物,也是广州目前最具有代表性的现代建筑物。整个建筑群是依据一条北接天河车站,南连天河体育馆的中轴线排列建成,设计师利用了简单的几何图形,做成了粗犷、强烈、大胆的配合和对比效果,又采用了富时代和科技色彩的先进建筑物料,创作了一个历久常新,形象鲜明的功能主义建筑体。 1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析
平面图 砖墙既是承重结构,又是围护结构。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。建筑平面灵活,使用方便,结构构件巧妙转化为精致的装饰。 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
9 2 框架结构体系 2.1 框架结构体系概述 框架结构是由梁、柱体系组成的多层多跨刚架。当单层刚架的节点为铰接连接时通常称之为排架结构。框架柱与基础之间的节点一般为刚性固定支座,必要时也可做成铰支座。框架梁的横截面一般为矩形或t型。一般为水平方向布置,有时为便于屋面排水或由于建筑造型等要求,也可布置成斜梁。 框架柱的截面形式常为矩形,也可根据建筑要求设计成圆形、八角形、L形、T形等。 框架的结构特点就在于“刚节点”。它是一个几何不变体系,框架受荷载后,刚节点始终维持节点的几何不变性,因而,刚节点对杆件的转动具有约束作用,从而,框架横梁产生的弯矩得以减少,对量的好处是很明显的。 框架结构的优点是:强度高、自重轻、整体性和抗震性好。其缺点是框架结构的竖向分系统构件的数量和截面面积都很少,导致其抗侧刚度较小,在水平荷载作用下位移大,抗震性能较差,故称框架结构为“柔性结构”。 因此,这种体系在房屋高度和地震区使用中受到限制。在6层以上的多层与高层房屋一种理想的结构类型。 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业
10 2.2 实例工程项目概况 泉州农业银行
泉州农业银行主楼地上31层,地下1层,高120米. 位于泉州市泉秀路西段北侧。建筑占地面积2580平方米,总建筑面积4.5万平方米。主楼地上31层,地下1层,高120米,基桩采用反循环灌注桩,框剪结构,裙楼6层,框架结构。工程总投资1.1亿元。福建省煤炭工业设计院设计,福建省第五建筑工程公司施工。1993年4月开工,1999年11月竣工。 13工程监理 《结构选型》期末考核大作业 11 2.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析 主楼立面呈“王”字形,1层为营业大厅,2~6层为办公用房,7~31层为住宅,为泉州市最高建筑。裙楼平面呈方形。大厦屋面用高分子柔性防水卷材和改性沥青防水涂料、膨胀珍珠岩等材料做防水层、保温层,并铺上20×20厘米的缸砖面层。裙楼营业大厅地面、墙面、柜台及公共走廊、电梯厅地面用花岗石装饰,主楼外墙贴白色条形砖,配以镶上蓝色玻璃的银白色铝合金框窗。