建筑結(jié)構(gòu)與選型課程設(shè)計

1、貴陽學(xué)院建筑結(jié)構(gòu)選型課程報告姓名：李凱學(xué)號：班級：13土木指導(dǎo)教師： 伍廷亮日期：目錄一、概述 41 結(jié)構(gòu)對于建筑的的意義 42 定義 43 建筑結(jié)構(gòu)選型的原則 44 總結(jié) 4二、大跨度公共結(jié)構(gòu)建筑與選型 51 桁架結(jié)構(gòu) 51) 概述 . 52) 類型 . 53) 受力特點 54) 案例分析 6.2 拱結(jié)構(gòu) 71) 概述 72) 類型 73) 受力特點 74) 適用范圍 73 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1) 概述 . 72) 類型 . 73) 受力特點 84) 案例分析 84 膜結(jié)構(gòu) 91) 概述 . 92) 類型 . 93) 受力特點 10三、橋梁結(jié)構(gòu)與選型 101 桁架結(jié)構(gòu) 101.1 案例分析 102 拱

2、結(jié)構(gòu) 122.1 案例分析 123 懸索結(jié)構(gòu) 141) 概述 142) 類型 153) 受力特點 16四、多層建筑結(jié)構(gòu)與選型 161 磚混結(jié)構(gòu) 161) 概述 172) 類型 173) 受力特點 174)適用范圍 175) 案例分析 182 框架結(jié)構(gòu) 181) 概述 182) 類型 193) 受力特點 194) 適用范圍 20五、高層建筑結(jié)構(gòu)與選型 201 剪力墻結(jié)構(gòu) 201) 概述 202) 類型 203) 受力特點 214) 適用范圍 212 框剪結(jié)構(gòu) 221) 概述 222) 類型 223) 受力特點 224) 適用范圍 223 超高層建筑 231) 概述 232) 類型 233) 受力

3、特點 234)案例分析 24六、總結(jié) 467 / 26概述1. 結(jié)構(gòu)對于建筑的意義結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼， 要承受各種力的作用， 形成支撐體系，是建筑物賴以存在的物質(zhì) 基礎(chǔ)；通過滿足技術(shù)要求來滿足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；結(jié)構(gòu)科學(xué)的進(jìn)步推動著建筑的發(fā)展，一部建筑史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。2. 定義建筑結(jié)構(gòu)是形成一定空間及造型， 并具有承受人為和自然界施加于建筑物的各種荷載作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用來滿足人類的生產(chǎn)、生活需求以及對建筑物的美觀要求。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件（如梁、板、柱等）連接而構(gòu)成的能承受各種外界作用（如荷載、溫度變化、地基不均勻沉降等）的體系。3. 建筑

4、結(jié)構(gòu)選型的原則適應(yīng)建筑功能的要求滿足建筑運型的需哎充分發(fā)揮紜構(gòu)身的優(yōu)勢號慮材料和施工的條件盡叮能降低造價4. 總結(jié)在建筑活動中，做好建筑的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計十分重要，因為它影響著各個建筑階段?？茖W(xué)合理的結(jié)構(gòu)選型不僅要對建筑過程中的相關(guān)構(gòu)架進(jìn)行分析，同時也要對其功能布局進(jìn)行全方位的考慮。結(jié)構(gòu)選型是進(jìn)行建筑整體構(gòu)思以及設(shè)計的核心工作和關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)選型 的確定很大程度上要求結(jié)構(gòu)工程師在了解建筑設(shè)計體型上、在建筑空間以及立面布局上都要進(jìn)行相關(guān)設(shè)計和分析，只有在結(jié)構(gòu)選型確定之后才能配合建筑做出獨特實用的造型。在建筑的使用階段中，合理的建筑結(jié)構(gòu)會給使用者帶來最大化的便利，符合人體科學(xué)或行為習(xí)慣，讓使用者感到

5、舒適， 在發(fā)生突發(fā)情況時， 能給使用者提供最大的安全保障。因此，選型結(jié)構(gòu) 的合理時時刻刻影響著每個建筑階段，使建筑更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)。在保證建筑的 使用壽命的同時，保證人們的生命和財產(chǎn)安全。二、大跨度公共結(jié)構(gòu)建筑與選型1. 桁架結(jié)構(gòu)1）概述桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。 桁架結(jié)構(gòu)常用于大跨度的廠房、展覽館、體育館和橋梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，桁架通常也被稱作屋架。2）類型根據(jù)桁架的外形分為：1平行弦桁架（便于布置雙層結(jié)構(gòu)；利于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，但桿力分布不夠均勻）；2折弦桁架（如拋物線形桁架梁，外形同均布荷載下簡支梁的彎矩圖，桿力分布均勻， 材料使用

6、經(jīng)濟(jì)，構(gòu)造較復(fù)雜）；3三角形桁架（桿力分布更不均勻，構(gòu)造布置困難，但斜面符合屋頂排水需要）。以桁架幾何組成方式分：1簡單桁架（由一個基本鉸結(jié)三角形依次增加二元體組成）；2聯(lián)合桁架（由幾個簡單桁架按幾何不變體系的簡單組成規(guī)則聯(lián)合組成）；3復(fù)雜桁架（不同于前兩種的其它靜定桁架）。按所受水平推力分：1無推力的梁式桁架（與相應(yīng)的實梁結(jié)構(gòu)比較，掏空率大，上下弦桿抗彎，腹桿主要抗剪，受力合理，用材經(jīng)濟(jì)）；2有推力的拱式桁架（拱圈與拱上結(jié)構(gòu)聯(lián)為一體整體性好，便于施工，跨越能力強，節(jié) 省鋼材料）。3）受力特點受力特點是結(jié)構(gòu)內(nèi)力只有軸力，而沒有彎矩和剪力。這一受力特性反映了實際結(jié)構(gòu)的主要因素，軸力稱桁架的主內(nèi)力

7、。實際結(jié)構(gòu)（如鋼筋混凝土屋架，鉚（栓）接或焊接的鋼桁架 橋）中由于結(jié)點的非理想鉸結(jié)等原因，還同時存在微小的彎矩和剪力（理想鉸接沒有），對軸力也有很小的影響（因結(jié)點剛性和桁架桿橫截面積與慣性矩比值的大小而異，一般減小 5%0.1%）,稱為次內(nèi)力?？紤]桁架各結(jié)點的平衡， 結(jié)點承受匯交力系作用， 逐次建立各結(jié)點的投影平衡方程，可求出所有的未知桿力，這種方法稱結(jié)點法，最適用于簡單桁架。求解時宜根據(jù)組成特點先判 定零桿，并盡可能避免解聯(lián)立方程。 有時只需求少數(shù)桿件內(nèi)力或者對于聯(lián)合桁架和復(fù)雜桁架， 結(jié)點法無法奏效時，需用截面法。天津奧林匹克中心體育場4）案例分析：天津奧林匹克中心體育場為2008年北京奧

8、運會足球賽場。體育場位 于天津中心市區(qū)西南部。體育場建筑面積 15.8萬 m2，共由6層組成，總高 53m，可同時容納6萬名 觀眾，可滿足國際足球和田徑比賽的要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)思為：屋頂桁架選用V字形平行弦桁架，懸挑結(jié)構(gòu)，以表現(xiàn)體育場地的動感與輕快。該體育場成為天津市重大體育活動的中心場地和標(biāo)志性建筑。天津奧林匹克體育中心體育場基礎(chǔ)為高強混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)， 屋頂桁架選用V字形平行弦桁架， 懸挑結(jié)構(gòu)。主桁架最大跨度 117m，主、環(huán)桁架均為平面管桁架結(jié)構(gòu)形式，桁架最 大安裝高度達(dá)53m，整個鋼屋 蓋由主桁架、子桁架、二道環(huán) 形桁架及水平、垂直支撐、檁 條組成，總用鋼量約

9、13000t。主桁架上口定位采用柱帽桿固定于看臺柱頂支座上，下口定位采用落地形式。 該工程的特點，決定了整個工程施工的難度非常高。本工程主體鋼屋架呈雙曲面，各點標(biāo)高不一，主要構(gòu)件超重、超長，主桁架跨度較大， 而且在屋蓋內(nèi)四周都是看臺混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土結(jié)構(gòu)施工 期間大型機械不能以常規(guī)方式在屋蓋下進(jìn)行作業(yè)，另外，主桁架的最大安裝標(biāo)高都在53m左右，安裝高度較高，吊裝難度大2. 拱結(jié)構(gòu) 1) 概述在外荷作用下， 拱主要產(chǎn)生壓力， 使構(gòu)件擺脫了彎曲變形。 如用抗壓性能較好的材料 (如 磚石或鋼筋混凝土)去做拱，正好發(fā)揮材料的性能。不過拱結(jié)構(gòu)支座(拱腳)會產(chǎn)生水平推 力，跨度大時這個推力也大， 要對付

10、這個推力仍是一樁麻煩而又耗費材料之事。 由于拱結(jié)構(gòu) 的這個缺點，在實際工程應(yīng)用上，桁架還是比拱用得普遍。2) 類型按建造材料， 可分為磚石砌體拱結(jié)構(gòu)、 鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)、 鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)、 鋼拱結(jié) 構(gòu)、膠合木拱結(jié)構(gòu)等按結(jié)構(gòu)組成，可分為無鉸拱、兩鉸拱和三鉸拱按有無水平推力，可分為無系桿拱和有系桿拱按拱軸形式，可分為半圓拱和拋物線拱等按拱身截面，可分為實腹式和格構(gòu)式、等截面和變截面等 按支承方式，可分為上承式、下承式和中承式3) 受力特點拱是一種有推力的結(jié)構(gòu)，它的主要內(nèi)力是軸向壓力。 拱式結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)力為壓力，可利用抗壓性能良好的混凝土建造大跨度的拱式結(jié)構(gòu)。4) 適用范圍由于拱式結(jié)構(gòu)受力合理，

11、在建筑和橋梁中被廣泛應(yīng)用。 它適用于體育館、 展覽館等建筑 中。3. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)1) 概述由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。 具有空間受力小、 重量 輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；可用作體育館、 影劇院、展覽廳、候車廳、體育場看臺 雨篷、飛機庫、 雙向大柱距車間等建筑的屋蓋。缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多， 制作 安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2) 類型交叉桁架體系網(wǎng)架：由不同方向的平行弦桁架相互交叉組成。是由許多上下弦平行的平 面桁架相互交叉聯(lián)成一體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可由兩向或三向相互交叉的桁架組成。兩向交叉為90o正交或任意角度相交，三向交叉的交角為60o角錐體系網(wǎng)架：由三角錐、四角

12、錐、六角錐等各種錐體單元組成，較之交叉桁架體系網(wǎng)架，其剛度更大、受力性能更好。錐體網(wǎng)架因不是桁架交叉組成，故網(wǎng)架的上下層網(wǎng)格之間設(shè)有豎向腹桿，即錐體的棱角斜桿可預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)錐體單元，方便加工、運輸、存放、安裝3）受力特點網(wǎng)架是由平面桁架發(fā)展而來，是由復(fù)雜的桿件系統(tǒng)組成超靜定次數(shù)極高的空間結(jié)構(gòu)在節(jié)點荷載作用下，網(wǎng)架的桿件主要承受軸力，能夠充分發(fā)揮材料的強度，自重輕，較為節(jié)省材料網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各桿件互相起支撐作用，故其整體性強、穩(wěn)定性好、空間剛度大、抗震性能好, 支承跨度更大，用料更省網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)高度較小，可有效利用建筑空間，且能利用較小規(guī)格的桿件建造大跨度結(jié)構(gòu)， 還具有桿件類型統(tǒng)一、便于工業(yè)化生產(chǎn)、可地面

13、拼裝再整體吊裝等優(yōu)點。案例分析北京工業(yè)大學(xué)體育館北京工業(yè)大學(xué)體育館比賽館屋蓋為世界上跨度最大的單層預(yù)應(yīng)力 弦支穹頂結(jié)構(gòu)，最大跨度達(dá) 93m，總 用鋼量不到1200t，相當(dāng)于62kg/ m2 .熱身館屋蓋為鑄鋼節(jié)點單層網(wǎng)殼結(jié) 構(gòu)。施工中通過采用球形節(jié)點三維空 間測量控制技術(shù)、弦支穹頂結(jié)構(gòu)從外 向內(nèi)逐圈安裝技術(shù)、弦支穹頂結(jié)構(gòu)預(yù) 應(yīng)力施工技術(shù)、直立鎖邊金屬屋面工 程施工技術(shù)、觀眾席座椅下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等，確保了工程質(zhì)量和工期，得到了世界羽聯(lián)、北京奧組委等各方面的高度評價，社會單總閥売網(wǎng)性科件）效益良好。預(yù)應(yīng)力弦支穹頂結(jié)構(gòu)上層 為單層網(wǎng)殼，下部為索桿結(jié)構(gòu)。 索桿結(jié)構(gòu)主要有環(huán)向索和徑向 拉桿組成。環(huán)向索采

14、用預(yù)應(yīng)力 鋼索。預(yù)應(yīng)力的環(huán)向索，規(guī)格為7X 19、5X 13、5X 6三種類型，纜索材料采用包雙層PE保護(hù)套，錨具采用熱鑄錨具的索頭和調(diào)節(jié)套筒，調(diào)節(jié)套筒的調(diào)節(jié)量不小于土300mm。鋼索內(nèi)鋼絲直徑7mm、5mm，采用高清度普通松弛冷拔鍍鋅鋼絲，抗拉強度不小于1670MPa，屈服強度不小于1410MPa，鋼索抗拉彈性模量不小于1.9 x 10A5MPa徑向索采用鋼拉桿，規(guī)格為 60和40,屈服強度不小于 835MPa，抗拉強度不小于 1030MPa，理論屈 服荷載1775kN。4.膜結(jié)構(gòu)1) 概述膜結(jié)構(gòu)又叫張拉膜結(jié)構(gòu)(Tensioned Membrane structure ),膜結(jié)構(gòu)建筑是 21

15、世紀(jì)最具代表性與充滿前途的建筑形式。打破了純直線建筑風(fēng)格的模式，以其獨有的優(yōu)美曲面造型，簡潔、明快、剛與柔、力與美的完美組合，呈現(xiàn)給人以耳目一新的感覺，同時給建筑設(shè)計師提供了更大的想象和創(chuàng)造空間。由優(yōu)質(zhì)高強薄膜材料和加強構(gòu)件組成的一種空間結(jié)構(gòu)形式多樣化，由拉索和骨架支承的膜結(jié)構(gòu)的曲面可為任意形狀，自然曲線構(gòu)成的大跨度空間藝術(shù)表現(xiàn)力強。自重輕，抗震性能好，施工速度快；可充分利用自然光，節(jié)能環(huán)保；造型活潑優(yōu)美、富有時代氣息。岡慷差，抗風(fēng)性能差，施工問題多，技術(shù)水平跟不上，節(jié)點處理問題多，國內(nèi)在風(fēng)力下撕裂破壞發(fā)生多2) 類型膜結(jié)構(gòu)可大致分為張拉式、骨架支承式和充氣式三大類，在張拉式中與索結(jié)構(gòu)結(jié)合時又

16、可稱為索膜結(jié)構(gòu)張拉式：通過拉索成型，富于表現(xiàn)力，造型優(yōu)美；骨架支承式：通過剛性構(gòu)件成型，膜體為輔助結(jié)構(gòu)，建筑表現(xiàn)含蓄充氣式：依靠送風(fēng)系統(tǒng)使膜體內(nèi)外產(chǎn)生氣壓差而成型，分為單層、雙層和氣肋式三種形式，需要長期不間斷的能源供應(yīng)，運行和維護(hù)費用高，應(yīng)用受限3）受力特點橋梁結(jié)構(gòu)與選型1. 桁架結(jié)構(gòu)1）案例分析朝天門長江大橋位于長江上 游重慶主城區(qū)，西 連江北五里店，東 接南岸彈子石，主 跨長552米，全長朝天門長江大橋1741米，若含前 后引橋段則長達(dá) 4881米，主跨為 世界跨徑最大的鋼桁拱橋，超越上海的盧浦大橋。朝天門長江大橋位于重慶市朝天門下游 1.71km處，北起自重慶造船廠，南 到重棉三廠。全

17、長1.741Km。主橋設(shè)計方案是跨徑為190+552+190的中承式鋼桁連續(xù)系桿拱橋，雙層橋面，上層橋面南岸北岸ru0KJ?廠$55K帀x|4觀音梁印子吾 斗常年湛水拉+1目牡：321工常年枯水位；+1引80寬的汽車道。為雙向6車道和人行道，寬36m ，下層橋面中間為雙線城市軌道交通兩側(cè)各預(yù)留一個 7m施工思路：南主墩和北側(cè)河灘部分基礎(chǔ)利用枯水季節(jié)施工，同時搭設(shè)南北碼頭和棧橋。主橋上部先安裝桁拱，待拱肋合攏后，再安裝吊桿和橋面梁系，鋼桁拱用拱上爬行架梁吊機從邊跨向跨中懸臂安裝，邊跨安裝時搭設(shè)少支架輔助支撐。鋼桁構(gòu)件出廠后用駁船運輸至施工現(xiàn)場，通過碼頭和棧橋運輸至堆場存放和預(yù)拼。邊跨鋼桁構(gòu)件利用

18、枯水季節(jié)安裝，構(gòu)件直接從棧橋上起吊。中跨桁拱用架梁吊機全懸臂安裝，棧橋范圍以內(nèi)的構(gòu)件直接從棧橋上起吊，水上構(gòu)件在安裝位置下方河道上設(shè)置定位船，構(gòu)件預(yù)拼好后用駁船運輸至安裝位置下方定位，垂直起吊。中跨桁拱安裝跨越主航道上空時，通過兩側(cè)部分桁節(jié)異步安裝，實現(xiàn)兩次航道轉(zhuǎn)換，始終保持一個不小于 120m寬的航道暢通。待中跨桁拱合攏后，從兩側(cè)向跨中逐跨安裝吊桿、橫梁、系梁和橋面板，構(gòu)件利用設(shè)在過渡墩處的起重設(shè)備從棧橋上起吊，通過下層輕軌軌道梁運輸至安裝位置進(jìn)行安裝。T(1U蘇*匸二21 / 26首次推出主跨552m的公軌兩用飛燕式多肋鋼桁架中層式拱橋，跨徑居世界同類橋梁跨徑之最。主桁結(jié)構(gòu)中間支點采用支座

19、，使得大橋結(jié)構(gòu)體系在外部為三跨連續(xù)梁受力體系。重慶朝天門長江大橋采用雙層交通，軌道交通與汽車的通道上下分離，互不干擾，為了保證軌道交通乘客過江時有較好的視覺感受和舒適性感，取消桁架斜腹桿。研制成功并應(yīng)用于朝天門長江大橋世界上最大噸位14500t的抗震支座。整個大橋主桁構(gòu)造除 E15采用整體節(jié)點外，其余均采用拼裝式節(jié)點，方便施工。2.拱結(jié)構(gòu)2.1案例分析江界河大橋概況：特大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土桁式組合拱橋。主孔橋型為貴州省首創(chuàng)的預(yù)應(yīng)力混凝土桁式組合拱，邊孔為桁式剛構(gòu)，孔跨布置為20+25+30+330+30+20米，全長461米。主孔跨徑330米，居世界混凝土桁式橋梁之首。 橋?qū)?3. 40米，橋

20、高263米。1995年6月竣工通車。桁式組合拱橋是我國首創(chuàng)的一種兼有拱、梁特點的新型橋梁。桁式組合拱橋結(jié)構(gòu)的主要特點是上弦在墩頂和拱頂之間的適當(dāng)位置斷開，使上弦放松, 下弦負(fù)擔(dān)減輕，以調(diào)節(jié)各桿件的內(nèi)力，使結(jié)構(gòu)受力更趨合理。大橋采用斜拉式桿：斜復(fù)桿受拉，豎桿受壓。在桁式結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位-節(jié)點設(shè)計中，大膽采用了空心節(jié)點，減輕了吊重和自重，這在國內(nèi)外桁式橋 梁中是沒有先例的。進(jìn)行了上弦斷點位置、各桿件截面面積、剛度比、邊孔橋型的優(yōu)化設(shè)計。采用了多點、分散的群錨及豎直樁錨與水平墻錨相結(jié)合的錨碇體系。采用了高強鋼筋軋絲錨和高強鋼絲鐓頭錨、弗式錨預(yù)應(yīng)力體系，并解決了體系的綜合運用問題。本橋采用以圓弧過渡的擴

21、大空心節(jié)點，既可以避免應(yīng)力集中，有保證了普通鋼筋和 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布設(shè)，同時減少了節(jié)點圬工數(shù) 量和吊裝重量。各桿件邊線交匯處一律以圓弧過渡， 桿 件截面重疊部分不是全部填實，而是根據(jù)受 力與設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼筋的需要，將腹桿、上下 弦桿內(nèi)整個空間或者部分空間相互交叉重本橋上構(gòu)所有桿件均采用箱形截面，各種截面的面積比、剛度比經(jīng)過優(yōu)化確定。上下弦及實腹段截面系先預(yù)制兩邊箱 （桁片），吊裝就本橋上弦桿與斜桿為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件,根據(jù)受理與施工需要,分為永久索和臨時索，在體系轉(zhuǎn)換后，主孔斷點至拱頂區(qū)段為壓彎構(gòu)件,故僅布置臨時索。考慮到上弦預(yù)應(yīng)力鋼筋在施工位后再加蓋頂、底板組成三室箱。上弦桿為高 2.2m、寬10.56

22、m的單箱三室截面，其頂板既作 承受局部荷載的單向（橋面） 板，有作為上弦桿的一部分參 與縱向受力，設(shè)計成空心板， 腹板呈工字形。中需多次松張、接長、張拉的特點，采用32mmlV級高強粗鋼筋和軋絲錨；斜桿為一次吊 裝，不需接長，故采用 5mm高強鋼絲和弗式錨（錨固端用墩頭錨）本橋主孔桁片共分為14段，半跨為7段，預(yù)制構(gòu)件為54件，全橋共108件（不含頂?shù)?板和橫向聯(lián)系），全部采用單件拼裝。每件預(yù)制件控制在1200KN以內(nèi)。主孔下弦頂?shù)装鍨轭A(yù)制吊裝，上弦頂?shù)装鍨楝F(xiàn)澆。構(gòu)件在兩 岸引道上預(yù)制。構(gòu)件用千斤頂頂起脫模后， 用專用托架運至軌桿腳下，由軌桿翻身并 吊運至設(shè)計位置。主孔由兩岸向河心逐段 懸拼，

23、至跨中合攏。兩岸邊孔為直接吊裝，預(yù)制現(xiàn)場布置 在邊孔下面的岸坡上，由橋臺向橋墩上逐 段安裝。主孔采用桁架伸臂拼裝，預(yù)制場布置在兩岸引道上，全橋共分14段，由兩岸橋墩向跨中逐段安裝至全橋合攏。上下弦兩邊箱（肋）分別采用單桿、三角形單片、梯形單片、框架等多種方式吊裝，構(gòu) 建最大吊重為120T。懸拼合攏成拱后，即可進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。方法：將上弦預(yù)應(yīng)力鋼筋逐根放張，并在斷縫處將其斷開， 然后分段張拉永存預(yù)應(yīng)力鋼筋。上弦預(yù)應(yīng)力鋼筋逐根張放的過程，就是結(jié)構(gòu)由施工中的懸臂桁架體系逐漸轉(zhuǎn)換成桁式組合拱體系的過程。為了保證放張過程中各桿件的穩(wěn)定性，避免各桿件內(nèi)力的劇烈變化， 放張可以分成幾步，并與施工加載交叉進(jìn)行。

24、3.懸索結(jié)構(gòu)1） 概述由一系列高強度鋼索組成的一種張力結(jié)構(gòu)，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大的跨度。懸索為軸心受拉構(gòu)件，能充分利用鋼材的強度。形體多樣化，能適應(yīng)各種平面形狀和外形輪廓的要求。懸索結(jié)構(gòu)由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)組成。索只能承受軸向拉力，不能承受彎矩和剪力，完全柔性，其抗彎剛度可忽略不計。邊緣構(gòu)件是索網(wǎng)的邊框， 是索網(wǎng)成型的基本， 所以是懸索結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是決定懸索結(jié)構(gòu)型式的關(guān)鍵。下部支承結(jié)構(gòu)可為鋼筋混凝土立柱或框架結(jié)構(gòu)，必要時應(yīng)采取鋼纜錨拉措施來保證立柱的穩(wěn)定性。2) 類型單曲面單層懸索結(jié)構(gòu)由多重平行的單層拉索構(gòu)成，表面呈圓筒形凹面。殼屋面體系單曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)由多重平行

25、的索網(wǎng)構(gòu)成，每片索網(wǎng)均為曲率相反的承重索和穩(wěn)定索組成，其間用圓鋼或構(gòu)造簡單、傳力明確， 但穩(wěn)定性差、抗風(fēng)性能差，可對屋面板施加預(yù)應(yīng)力而形成懸掛薄12 750R5肯林林上運劫中心腎冰館拉索聯(lián)系、行如屋架的腹桿通過“腹桿”對上、下索施加預(yù)應(yīng)力，屋蓋剛度增加雙曲面單層懸索結(jié)構(gòu)多為圓形、輻射狀拉索，剛度和穩(wěn)定性較差上述單曲面懸索結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)，而雙曲面懸索結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)fll邊構(gòu)件4、雙曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)亦為圓形、輻射狀拉索，由承重索和穩(wěn)定索組成，中心設(shè)置拉環(huán)；屋面可呈上凸、下凹 或交叉形，邊緣構(gòu)件可根據(jù)拉索布置方式設(shè)置一道或兩道受壓環(huán)梁屋面剛度大，抗風(fēng)和抗震性能好，可采用輕型屋面、自重小、用料省T：

26、:di.ill 77 1, 卅:;5、雙曲面交叉懸索結(jié)構(gòu)由兩組曲率相反的拉索交叉組成,其曲面為雙曲拋物面，亦稱鞍形懸索，外形多變、可適用于圓形、橢圓形、菱形等多種建筑平面形狀曲率下凹的索網(wǎng)為承重索， 上凸的為穩(wěn)定索，通過對穩(wěn)定索施加預(yù)應(yīng)力來使承重索張緊,從而提高屋面剛度邊緣構(gòu)件可根據(jù)不同建筑造型的需要采用雙曲環(huán)梁和斜向邊拱等各種形式3）受力特點懸索結(jié)構(gòu)為懸掛式柔性索網(wǎng)體系，剛度和穩(wěn)定性較差風(fēng)吸力可使屋蓋被掀起； 風(fēng)力、動荷載或不對稱荷載引起的較大變形和波動可使屋面被 撕裂；風(fēng)力或地震力等動力荷載可使屋蓋發(fā)生共振破壞為保證剛度和穩(wěn)定性，可采取下述措施：（1）采用剛度和穩(wěn)定性較好的雙曲面型結(jié)構(gòu);（

27、2）對懸索施加預(yù)應(yīng)力，使拉索張緊而定形四、多層建筑結(jié)構(gòu)與選型1.磚混結(jié)構(gòu)1) 概述磚混結(jié)構(gòu)是指建筑物中豎向承重結(jié)構(gòu)的墻、柱等采用磚或者砌塊砌筑，橫向承重的梁、 樓板、屋面板等采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 也就是說磚混結(jié)構(gòu)是以小部分鋼筋混凝土及大部分磚 墻承重的結(jié)構(gòu)。 磚混結(jié)構(gòu)是混合結(jié)構(gòu)的一種， 是采用磚墻來承重， 鋼筋混凝土梁柱板等構(gòu)件 構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)體系。適合開間進(jìn)深較小，房間面積小， 多層或低層的建筑，對于承重墻體 不能改動，而框架結(jié)構(gòu)則對墻體大部可以改動。2) 類型橫墻承重縱墻承重縱橫墻承重內(nèi)框架承重3) 受力特點橫墻承重：樓層荷載通過板、 梁傳至橫墻， 橫墻作為主要的豎向承重構(gòu)件， 縱墻僅起圍

28、 護(hù)、隔斷、 自承重及形成整體的作用。 優(yōu)點：橫墻布置較密， 房屋橫向剛度大、 整體剛度大， 外縱墻立面處理較為方便、可開設(shè)較大的門窗洞口。缺點：橫墻間距小， 導(dǎo)致房間布置靈活縱墻承重：無梁縱墻承重：板T縱墻T基礎(chǔ) 有梁縱墻承重：板T梁T縱墻T基礎(chǔ) 縱墻 是主要承重墻， 橫墻設(shè)置主要為滿足房屋剛度及整體性需要， 橫墻間距可以較大。 優(yōu)點：空 間較大，平面布置靈活，墻體面積小。缺點：剛度較差，縱墻受集中力處需加厚或設(shè)墻垛， 縱墻門窗洞口大小和位置受限?？v橫墻承重： 為了滿足建筑使用上的功能要求和結(jié)構(gòu)的合理性， 將縱墻和橫墻均布置為 承重墻體， 采用預(yù)制短向樓板或現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板優(yōu)點： 開間較橫

29、墻承重體系大缺點： 房 間布置靈活性較縱墻承重體系差 。內(nèi)框架承重： 外墻采用磚墻， 內(nèi)部采用鋼筋混凝土梁、 柱和預(yù)制板， 由外部磚墻和內(nèi)部 框架共同組成承重體系。優(yōu)點：內(nèi)部空間大，梁的跨度較縱墻承重體系小。缺點：外部磚墻 和內(nèi)部鋼筋混凝土柱差別較大，房屋不均勻沉降導(dǎo)致結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力較大，整體剛度較差。4) 適用范圍適用于六層及以下的住宅、 宿舍、辦公室、學(xué)校、醫(yī)院等民用建筑以及中小型工業(yè)建筑。在大中城市不能作為承重體系，但在圍護(hù)結(jié)構(gòu)和隔墻方面仍廣泛使用。在農(nóng)村和小城鎮(zhèn)仍普遍使用，在抗震區(qū)使用應(yīng)提高其抗震能力。隨著墻體改革的推進(jìn)，著重新型輕質(zhì)高效砌體材料的發(fā)展。震害明顯，倒塌破壞嚴(yán)重，在地震區(qū)傾

30、向于限制使用。5）案例分析某宿舍樓該宿舍樓采用磚混結(jié)構(gòu)， 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、 屋蓋。層數(shù)六層，結(jié)構(gòu)總高度18.500米。建筑物安全等級為二級，n類場地，抗震設(shè)防分類丙類，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級丙級，建筑使用年限50年。抗震設(shè)防烈度為7度（0.15g）,設(shè)計分組第一組?；A(chǔ)采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)。荷載效應(yīng)：考慮水平地震作用，不考慮豎向地震、風(fēng)荷載、雪荷載的作用。2.框架結(jié)構(gòu)1） 概述框架結(jié)構(gòu)一般由豎直的柱和水平橫梁所組成，梁柱交結(jié)處一般為剛性連接。框架結(jié)構(gòu)一般都是受到豎直荷載和水平荷載的共同作用。其主要特點是：布局靈活，不靠墻承重， 使用方便，可以獲得相對較大的使用空間；但抗側(cè)剛度小，側(cè)移大，抗震和抗

31、風(fēng)能力較差，對于 支座不均勻沉降比較敏感。框架結(jié)構(gòu)按框架構(gòu)件組成可以劃分為梁板式結(jié)構(gòu)和無梁式結(jié)構(gòu)；按框架的施工方法可以劃分為現(xiàn)澆整體式框架、裝配式框架、半現(xiàn)澆框架和裝配整體式框架；按承重結(jié)構(gòu)可以劃分為純框架和內(nèi)框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)適用于民用住宅、 辦公樓、旅館、飯店、醫(yī)院、大型商業(yè)建筑等，亦可用于工業(yè)車間等建筑。主要承重框架縱橫雙向布置2）類型全框架（純框架）內(nèi)框架（半框架）底層框架混合結(jié)構(gòu)3）受力特點全框架（純框架）：荷載全部由框架梁、柱承擔(dān)，墻體僅起圍護(hù)、隔斷作用，受力性能 良好內(nèi)框架（半框架）：荷載由內(nèi)部框架和外部墻體共同來承擔(dān)，整體性和抗震性差，易發(fā) 生地基不均勻沉降底層框架混合結(jié)構(gòu)：底層為

32、框架結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，上部為普通混合結(jié)構(gòu)，整個 結(jié)構(gòu)上剛下柔，整體性和抗震性差框架結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力： 在豎向荷載作用下， 框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加沒 有顯著的變化。在水平荷載作用下，框架的變形與彎矩隨著框架的層數(shù)增加迅速加大。 框架結(jié)構(gòu)的層數(shù)達(dá)到一定程度時，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過豎向荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。 水平荷載對設(shè)計其主要控制作用時，框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性受到較大的限制?？蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載作用下， 屬于柔性結(jié)構(gòu)， 其抗側(cè)移剛度較小， 房屋較高時其安全性 和經(jīng)濟(jì)效益下降?？蚣芙Y(jié)構(gòu)適用層數(shù)：615層，10層左右最為經(jīng)濟(jì)。框架結(jié)構(gòu)常用高寬比：57。場地類別為I、n和川類，規(guī)則的現(xiàn)澆鋼筋混

33、凝土框架結(jié)構(gòu)最大適用高度：60m （烈度6度），55m （烈度7度），45m （烈度8度），25m （烈度9度）。場地類別W類或不規(guī)則結(jié)構(gòu)的最大適用高度還應(yīng)適當(dāng)降低。4） 適用范圍一般用于不多于 15層（不超過 50米高度）的多層和高層房屋 。五、高層建筑結(jié)構(gòu)與選型1. 剪力墻結(jié)構(gòu)1） 概述剪力墻承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。 其特點是整體性好， 側(cè)向剛度大， 水平 力作用下側(cè)移小，并且由于沒有梁、 柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置。 缺點是不能提供 大空間房屋結(jié)構(gòu)延性較差。當(dāng)?shù)叵率一蛳虏恳粚?、幾層，需要大空間時（如商場、停車庫等）即形成部分框支剪力 墻結(jié)構(gòu)。在框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻

34、結(jié)構(gòu)兩種不同結(jié)構(gòu)的過渡層必須設(shè)置轉(zhuǎn)換層。剪力墻結(jié)構(gòu)由于承受豎向力、 水平力的能力均較大， 橫向剛度大， 因此可以建造比框架結(jié)構(gòu)更高、 更多層數(shù)的建筑。但是只能以小房間為主的房屋，如住宅、賓館、單身宿舍。而賓館中需要 大空間的門廳，餐廳、商場等往往設(shè)置在另外的建筑單元中。20 / 262） 類型29 / 26（全）剪力墻結(jié)構(gòu) ：剪力墻結(jié)構(gòu)較之框架結(jié)構(gòu)，采用剪力墻來提供很大的抗剪強度和側(cè)向剛度，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。剪力墻就是以承受水平荷載為主要目的而設(shè)置的現(xiàn)澆鋼筋混凝土成片墻體，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中也可采用鋼板剪力墻。剪力墻的形狀剪力墻的形狀與建筑物的平面布置和對水平荷載的反應(yīng)有關(guān)，即從建筑分

35、隔和受力角度來考慮剪力墻的形狀決定了其截面的抗彎慣性矩的大小剪力墻的基本形狀可分為開口截面和封閉截面兩大類3）受力特點（全）剪力墻結(jié)構(gòu)：房屋高度超過25層時，水平荷載的影響相當(dāng)大，需要的剪力墻數(shù)量很大，需要采用全剪力墻結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體性更強，抗側(cè)移剛度更大，側(cè)向變形更小，抗震性能更好，用鋼量較省，施工相對簡便快捷。 墻體較密，建筑平面布置和空間利用受到較大限制，且結(jié)構(gòu)自重大、剛度大、地震反應(yīng)大。底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)：住宅、公寓或旅館等 高層建筑中，往往底部 13層作商店或停車場而需要大空間，可采用部分框支、部分落地 的剪力墻結(jié)構(gòu)，即底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)。 底層大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的底層采用部分框架，

36、故其抗側(cè)移剛度有所削弱，易產(chǎn)生剛度突變而引起較大震害。因為框支剪力墻剛度突變很大， 在抗震設(shè)防區(qū)不允許單獨使用，即不采用底層全部為框架的剪力墻結(jié)構(gòu)。大底盤大空間剪力墻結(jié)構(gòu)4）適用范圍適用于1040層的住宅、公寓和旅館等2. 框剪結(jié)構(gòu)1） 概述由于框架結(jié)構(gòu)的主要特點是能獲得大空間的房屋， 房間布置靈活。 而其主要弱點是側(cè)向 剛度較小， 側(cè)移較大。而剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大， 可減小側(cè)移。但是全剪力墻結(jié)構(gòu)無法布置 大空間房層。因此，框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)體系恰好是對兩者取長補短，既能布置大空間房屋與 小空間房屋，布置靈活， 又具有較大的側(cè)向剛度， 彌補純框架結(jié)構(gòu)之不足， 所以廣泛用于層 數(shù)較多我、房屋總高

37、較高的建筑， 而且可以靈活布置大小空房間， 適應(yīng)較多的建筑功能要求。 對于地震區(qū)建筑來說，框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)具有兩道抗震防線即剪力墻與框架?？蚣?-剪力墻結(jié)構(gòu)的主要缺點， 由于功能要求， 剪力墻布置位置往往受到限制， 往往不可避免地造成剛心、 質(zhì)心不重合，產(chǎn)生偏心扭矩。同時其側(cè)向剛度還是偏小，房屋建造高度愛到限制。2） 類型框架 -剪力墻（框剪）結(jié)構(gòu)：在水平荷載作用下，框架的變形總體來說屬于剪切型，剪 力墻的變形則屬于彎曲型 。樓面處剛度可視為無窮大，因此此處框架和剪力墻變形協(xié)調(diào)， 框架 -剪力墻的變形總體來說屬于彎剪型。對于層間位移角，框架自上而下逐層增大、底層 最大，而剪力墻相反、頂層最大

38、，這樣，框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)下部是剪力墻制約框架變形，結(jié)構(gòu)上部是框架制約剪力墻變形， 從而整體結(jié)構(gòu)各層的層間位移角較為均勻， 減少了地震作用 下非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞 。對于板式建筑，剪力墻布置宜均衡橫向剪力墻的間距不宜太密，一般不小于 6 8m縱向剪力墻一般設(shè)為二道、二道半、三道或四道 建筑平面形狀任意時，受力復(fù)雜處應(yīng)加密剪力墻3） 受力特點在框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻布置的數(shù)量一般不太多、受荷面積有限，故框架承擔(dān)大 部分豎向荷載。剪力墻抗側(cè)移剛度遠(yuǎn)大于框架，故剪力墻承擔(dān)絕大部分水平荷載（一般在 80%以上）?？蚣軜菍蛹袅Ψ植驾^為均勻，最大值不發(fā)生在結(jié)構(gòu)底部，一般是在（0.30.6）H 之間。剪力

39、墻頂端剪力為負(fù)值（與框架間產(chǎn)生內(nèi)部集中力），而在結(jié)構(gòu)下部的剪力很大。4） 適用范圍層數(shù)較多，層數(shù)較高的建筑，酒店 住宅等3. 超高層建筑1) 概述超高層結(jié)構(gòu)體系的選型是指地面以上的結(jié)構(gòu)體系， 而地面以上的結(jié)構(gòu)體系必須具有合適 的強度、 剛度和延性。 另一重要決定因素就是基礎(chǔ)形式的選擇。 而基礎(chǔ)形式的選擇則有賴于 塔樓所處位置的地質(zhì)條件。 在結(jié)構(gòu)體系選型之前， 對塔樓所在位置進(jìn)行了地質(zhì)初勘， 并給出 了地質(zhì)初勘報告， 設(shè)計者仍根據(jù)初勘報告內(nèi)容及上部結(jié)構(gòu)初勘進(jìn)行超高層建筑基礎(chǔ)的可行性 研究，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方案構(gòu)思，選擇最佳基礎(chǔ)形式。另外，對超高層建筑的整體穩(wěn)定性、 基礎(chǔ)的埋深也應(yīng)慎重考慮， 不應(yīng)受

40、地下室層數(shù)的約束。 超高層建筑水平荷載作用處于主導(dǎo)位 置，其空間整體作用尤為顯著。 為了減少或避免整體結(jié)構(gòu)受扭，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力均勻， 充分 發(fā)揮結(jié)構(gòu)的空間受力作用，確保超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全，其平面形式要求規(guī)整且對稱。能用于超高層建筑的結(jié)構(gòu)材料，目前有三種：鋼筋砼、勁性鋼筋砼、鋼結(jié)構(gòu)。 超高層建筑施工技術(shù)與多層建筑施工技術(shù)截然不同，超高層建筑施工技術(shù)要求難度高， 如工程實施必須要選擇具有先進(jìn)施工設(shè)備的一支過硬技術(shù)隊伍。 只有選擇這樣的施工單位承 擔(dān)超高層建筑的施工，才能保證施工順利進(jìn)行和結(jié)構(gòu)安全。2) 類型筒結(jié)構(gòu)是由框 -剪結(jié)構(gòu)與全剪結(jié)構(gòu)的演變發(fā)展而來的。剪力墻集中到房屋的內(nèi)部或外部 形成封閉的

41、筒體， 筒體在水平荷載作用下好像一個豎向懸臂封閉箱。 筒結(jié)構(gòu)包括筒中筒結(jié) 構(gòu)、框架 -核心筒結(jié)構(gòu)、框筒 - 框架結(jié)構(gòu)、多重筒結(jié)構(gòu)、成束筒結(jié)構(gòu)及多筒體結(jié)構(gòu)。一般適用 于高層和超高層建筑。多筒結(jié)構(gòu)主要分為兩類：一類是將多個筒體合并在一起形成成束筒， 一類是在筒體之間用剛度很大的水平構(gòu)件相互聯(lián)系而形成巨型框架成束筒的抗側(cè)剛度比筒中筒更大，可以建造更高的建筑 巨型框架不是由普通梁柱組成，而是由筒體作柱子，用高度很大 (一層或幾層樓高) 的 水平構(gòu)件作梁， 巨型框架梁可以隔若干層設(shè)置一根， 巨型框架柱和巨型框架梁之間的小框架 只承受豎向荷載成束筒和巨型框架結(jié)構(gòu)均可建造 100 層以上的超高層建筑3) 受力特點框筒結(jié)構(gòu)屬于筒體結(jié)構(gòu)中的一種， 它是由密排柱和墻下裙梁組成， 簡單的筒體結(jié)構(gòu)想必 你是知道的，那框筒結(jié)構(gòu)也就相當(dāng)于開窗洞的筒體。在高層建筑中，特別是超高層建筑中，