期末淺談建筑結(jié)構(gòu)選型

1、淺談建筑結(jié)構(gòu)選型 姓 名： 于輝 班 級(jí)： 2012級(jí)建筑3班 學(xué) 號(hào)： 201210911323 任課教師： 崔廣仁 前言著名的建筑師及結(jié)構(gòu)師奈爾維在他的，結(jié)構(gòu)在建筑中的地位一書(shū)中這樣說(shuō)：“現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)所要求的新的、宏偉的結(jié)構(gòu)方案，使得建筑師必須要有理解結(jié)構(gòu)構(gòu)思，而且要達(dá)到這樣一個(gè)深度和廣度：使其能把這種基于物理學(xué)、數(shù)學(xué)和經(jīng)驗(yàn)資料之上而產(chǎn)生的觀念轉(zhuǎn)化為一種直覺(jué)和與之同時(shí)產(chǎn)生的敏感能力。”結(jié)構(gòu)概念是建筑物賴以生存的基礎(chǔ)，建筑師只有掌握它，并在建筑設(shè)計(jì)的初期就自覺(jué)地運(yùn)用它，才能設(shè)計(jì)出真正優(yōu)秀的建筑。對(duì)建筑師而言，從整體把握結(jié)構(gòu)的概念掌握結(jié)構(gòu)體系的選擇以及布置，遠(yuǎn)比了解結(jié)構(gòu)計(jì)算重要。正是出于上述的

2、原因，作為一名建筑學(xué)學(xué)子，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)才顯得尤為重要。而了解建筑結(jié)構(gòu)很重要的一條就是對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行分析，只有對(duì)建筑的實(shí)例有深層的學(xué)習(xí)研究，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才能成為一名優(yōu)秀的建筑人。本文通過(guò)對(duì)一些現(xiàn)實(shí)的例子，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)體系及選型課本分析和研究結(jié)構(gòu)和選型在建筑設(shè)計(jì)中的意義。1.板式結(jié)構(gòu) 板式結(jié)構(gòu)就是房屋整體有兩個(gè)方向是對(duì)流的，只有一個(gè)方向?qū)α鞯姆Q為筒式結(jié)構(gòu)。板式結(jié)構(gòu)屬于平板結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)、最基本的結(jié)構(gòu)類型，屬于典型的受彎構(gòu)件。板式住宅總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：1 南北通透，便于采光通風(fēng)2板樓均好性強(qiáng)3管理成本不高4面積使用率很高缺點(diǎn)：1建筑密度低，房?jī)r(jià)高2戶型格局不宜改造2.桁架桁架是由一些用直桿組成的三角形

3、框構(gòu)成的幾何形狀不變的結(jié)構(gòu)物。根據(jù)組成桁架桿件的軸線和所受外力的分布情況，桁架可分為平面桁架和空間桁架。屋架或橋梁等空間結(jié)構(gòu)是由一系列互相平行的平面桁架所組成。若它們主要承受的是平面載荷，可簡(jiǎn)化為平面桁架來(lái)計(jì)算。三角型桁架 三角形桁架在沿跨度均勻分布的節(jié)點(diǎn)荷載下，上下弦桿的軸力在端點(diǎn)處最大，向跨中逐漸減少；腹桿的軸力則相反。三角形桁架由于弦桿內(nèi)力差別較大，材料消耗不夠合理，多用于瓦屋面的屋架中。梯形屋架梯形桁架和三角形桁架相比，桿件受力情況有所改善，而且用于屋架中可以更容易滿足某些工業(yè)廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，桿件受力情況較梯形略差，但腹桿類型大為減少，多用于橋

4、梁和棧橋中。空腹桁架空腹桁架基本取用多邊形桁架的外形，無(wú)斜腹桿，僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似，但在不對(duì)稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)點(diǎn)相交會(huì)的桿件較少，施工制造方便。3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 網(wǎng)架是桁架結(jié)構(gòu)立體化后的一種結(jié)構(gòu)形式。它是由很多桿件按照一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)改變了一般平面桁架的受力狀態(tài)，具有各項(xiàng)受力的性能，是高次超靜定空間結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：1.多向受力的空間結(jié)構(gòu)，跨度大；2.剛度大，穩(wěn)定性好；3.桿件主要承受軸向力，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度；4.高次超靜變，安全度高；5.結(jié)構(gòu)高度小，不僅可以有效的利用建筑空間，而且能夠利用較小的桿件建造大跨度結(jié)

5、構(gòu)；6.桿件類型劃一，適用于工業(yè)化生產(chǎn)、地面拼裝的整體吊裝。4. 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱框一剪結(jié)構(gòu)。它是指由若干個(gè)框架和剪力墻共同作為豎向承重結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)建筑布置比較靈活，可以形成較大的空間，但抵抗水平荷載的能力較差，而剪力墻結(jié)構(gòu)則相反。框架一剪力墻結(jié)構(gòu)使兩者結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，在框架的某些柱間布置剪力墻，從而形成承載能力較大、建筑布置又較靈活的結(jié)構(gòu)體系。在這種結(jié)構(gòu)中，框架和剪力墻是協(xié)同工作的，框架主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平荷載。框-剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：1. 同樣設(shè)防烈度地區(qū)，框-剪結(jié)構(gòu)因抗震能力較接近剪力墻結(jié)構(gòu)，規(guī)范允許建造的高度比框架結(jié)構(gòu)高得多；2. 框-剪結(jié)構(gòu)比起剪力墻

6、結(jié)構(gòu)，其建筑空間布置更靈活，更容易滿足使用功能需要有較大空間區(qū)域的要求；3. 框-剪結(jié)構(gòu)在水平荷載（或地震水平作用）下的整體側(cè)向變形介于彎曲型與剪切型之間，是中庸平和類型；在用料、舒適度等各方面都比較適中；4. 由于框-剪結(jié)構(gòu)在水平荷載下，大部分剪力由剪力墻承擔(dān)，底層的框架柱截面尺寸可以做得不必過(guò)大而節(jié)約使用空間。5.懸掛結(jié)構(gòu) 懸掛結(jié)構(gòu)是指將建筑結(jié)構(gòu)的水平分系統(tǒng)（樓板層、屋頂結(jié)構(gòu)層等）通過(guò)吊桿或鋼索吊掛或斜拉固定在結(jié)構(gòu)豎向分系統(tǒng)（筒體或柱）上的水平懸臂梁或桁架的一種結(jié)構(gòu)類型。 寶馬大樓各個(gè)樓層并非普通建筑般整體建造，而是“拼接”而成，即將各個(gè)樓層以液壓設(shè)備升到所在高度，放置在事先建好的支柱上。

7、其大膽的懸掛結(jié)構(gòu)堪稱世界建筑設(shè)計(jì)的巔峰之作。6.拱結(jié)構(gòu)拱結(jié)構(gòu)是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形構(gòu)件。拱結(jié)構(gòu)比桁架結(jié)構(gòu)具有更大的力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。趙州橋法國(guó)巴黎國(guó)家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大廳拱的特點(diǎn)（1）拱身主要承受軸力，當(dāng)跨度較大（如超過(guò)80100m）時(shí)，較梁式結(jié)構(gòu)和框架式結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)。（2）形式有兩鉸拱、三鉸拱和無(wú)鉸拱。使用最多的是雙鉸拱，優(yōu)點(diǎn)是安裝和制造較簡(jiǎn)單，鉸處可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度應(yīng)力也較低。無(wú)鉸拱跨中彎矩分布最有利，但需要較強(qiáng)的基礎(chǔ)，溫度應(yīng)力也較大。（3）拱的水平推力較大，對(duì)支座的要求較高。為減輕水平推力，可設(shè)置水平拉桿或采用橡膠支座。（4）拱截面分實(shí)腹式和桁架式兩種，一般為等截

8、面。7.懸索結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)是由柔性受拉索及其邊緣構(gòu)件所形成的承重結(jié)構(gòu)。因?yàn)樗髦饕惺茌S向拉力，可以最大限度的利用鋼材的強(qiáng)度，如果再配以高強(qiáng)輕質(zhì)的材料，可以大大減輕結(jié)構(gòu)自重。長(zhǎng)江江陰大橋杭州體育館 屋蓋就采用了懸索結(jié)構(gòu) 巧妙地運(yùn)用懸索結(jié)構(gòu)，不僅可以讓充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)和材料上功能，還可用多變的曲面營(yíng)造出其它不規(guī)則的空間，使用的靈活性大、范圍廣。懸索結(jié)構(gòu)為大跨度建筑體形和立面處理提供了豐富的選擇。8. 膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)可被粗略地分為充氣及張拉結(jié)構(gòu)兩大類。顧名思義，也就是以充氣或張拉作為結(jié)構(gòu)手段來(lái)達(dá)到建筑的目的。近20年來(lái)，膜結(jié)構(gòu)建筑在美國(guó)、加拿大、歐洲、澳洲、日本以及其他發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)如香港、新加坡等地均得

9、以大量應(yīng)用。其自由飄灑的形體極大地豐富了城市景觀。世博會(huì)日本館水立方“水立方”不僅是一幢優(yōu)美和復(fù)雜的建筑，它還能激發(fā)人們的靈感和熱情，豐富人們的生活，為人們提供記憶的載體。因此設(shè)計(jì)中不僅利用水的裝飾作用，同時(shí)還利用其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。采用在整個(gè)建筑內(nèi)外層包裹的ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）是一種輕質(zhì)新型材料，具有有效的熱學(xué)性能和透光性，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境，冬季保溫、夏季散熱，而且還會(huì)避免建筑結(jié)構(gòu)受到游泳中心內(nèi)部環(huán)境的侵蝕。更神奇的是，如果ETFE膜有一個(gè)破洞，不必更換，只需打上一塊補(bǔ)丁，它便會(huì)自行愈合，過(guò)一段時(shí)間就會(huì)恢復(fù)原貌!膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1、自潔性 - 自始至終保持潔白美麗 膜材料的表面不僅不易附著臟物及灰塵，而且其表面的灰塵會(huì)被雨水自然地沖洗干凈。2、透光性 - 充滿自然光的明快空間白天，陽(yáng)光透過(guò)膜面使建筑物內(nèi)充滿夜自然漫射光。3、大跨度 - 無(wú)柱大空間膜結(jié)構(gòu)建筑中所使用的膜材料很輕，每平方米的重量只有1公斤左右。因此膜結(jié)構(gòu)可以從根本上克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)在無(wú)柱大跨度建筑上所遇到的困難，可以創(chuàng)造出巨大的無(wú)柱大空間。4、輕量結(jié)構(gòu) - 抗災(zāi)、救災(zāi)威力大膜材料與其他建筑材料相比要輕的多，屋頂采用了膜材料的建筑物，具有極強(qiáng)的抗震性及良好的安全性。5、舒暢空間 - 自由的造型 多用途膜結(jié)構(gòu)建筑21世紀(jì)最具代表性與充滿前途的建筑形式，其打破了以往建筑形態(tài)的模式，以其獨(dú)特