结构概念体系现今发展的优点与不足
——以中银大厦和悉尼歌剧院为例
建筑与土木一班王凯林141604010033
摘要：结构是建筑物的基本受力骨架。无论工业建筑、居住建筑、公共建筑或某些特种构筑物，都必须承受自重、外部荷载作用、变形作用以及环境作用。对结构的基本功能要求是：可靠、适用、耐久，以及在偶然事故中，当局部结构遭到破坏后，仍能保持结构的整体稳定性。随着科学技术的迅速发展，各类学科的分工越来越细，在土木工程专业范围内建筑力学、材料力学、建筑学、城市规划、结构、地基基础、施工组织、施工技术、房屋设备等许多学科发展都很快。对于结构工程师，也应具备必要的建筑设计知识，在建筑设计的方案阶段，主动考虑并建议最适宜的结构体系方案，使之与建筑功能和造型有机结合，才能使建筑结构达到完美地统一。所以，各专业相互渗透、密切配合，懂得各种组合结构对工程带来的结构稳定性，经济利益等等是是十分重要的。
关键词：结构概念体系；缺点；优点
一、不足之处——以悉尼歌剧院为例
1.1悉尼歌剧院简介
凡是去澳大利亚旅游的人,没有不去悉尼的;去悉尼,必然会去参观悉尼歌剧院。可以这样说,悉尼歌剧院现在是悉尼甚至是澳大利亚的一个标志。悉尼歌剧院位于悉尼湾一侧的班尼朗半岛上,距港湾大桥很近,位置十分显要,是各国船只进出港时必经之地。它不同于一般方盒子式房屋组成的建筑群,而是在坚实平整的基座上建造了几组活跃起伏的壳体屋盖组成的、造型奇特的建筑群,像群帆泊港,又似白鹤飞翔,格外引人注目。
应该说,从建筑的角度看,它是很有特色的。8个壳体分成两组,每组4个,分别覆盖2个大厅;另外有2个小壳体置于餐厅之上。两组壳体对称互靠,外贴乳白色面砖,给人以丰富的联想:好像白帆,又如贝壳,姿同海浪,貌了以莲花。这个杰作出自38岁的丹麦建筑师伍重之手,它是从30个国家参加竞赛的二百多个建筑方案中脱颖而出的,一举夺标,不可不称之出类拔萃。尽管有人批评它是功能迁就形式,但它能突破传统的建筑形式,标新立异,刻意创新,大家从建筑设计的角度上大力赞美它,应该说还是不过分的。
悉尼歌剧院共耗时14年，斥资1200万澳币，于1973年10月20日正式竣工开幕。歌剧院内部有许多地方是用法国进口的玻璃所镶嵌，配上澳洲独有的建材材料，其内部建筑结构则是仿效玛雅文化和阿兹特克神庙。外面的玻璃是由法国制造的双层玻璃──素色及黄玉色，共有700种尺寸、2000片。悉尼歌剧院是世界著名艺术表演场地，每年举办约2400次活动，曾邀请纽约爱乐、德国碧娜．鲍许乌帕塔舞蹈剧场（Tanztheatre Wuppertal Pina Bausch）、菲利浦．葛拉斯乐团（The Philip Glass Ensemble）等国际团体，并获得伊丽莎白女王、美国总统福特、柯林顿、南非总统曼德拉、联合国前安理会总理安南等众多国际名人造访，为歌剧院增添许多光采。2007年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。［1］
1.2 结构上存在的不足
不过,这位杰出的建筑师对悉尼歌剧院的结构方案却考虑的太少了。这个建筑方案中选后,邀请世界著名的结构工程师帮助作结构设计,结果经过近三年的研究,得出的结论是:只能放弃它的壳体方案。为什么呢?因为悉尼歌剧院的建筑方案虽然好得无以复加,但其结构方案有一个致命的缺点:选错了结构型式。大家知道如果壳体屋盖都是凸面向上平放,当受重力作
用时,可通过壳体的薄膜压应力来抵抗外荷载;当受风力作用时,所受的向上风吸力,只要小于
壳体自重,一般也无害。所以壳体的优越性是在重力作用下,其产生的大部分内应力是压应力,对混凝土这种耐压性能好的材料,采用壳体结构型式是十分合适的,但悉尼歌剧院的壳体屋盖不是平放,而是斜向悬挑,这样壳体受到重力作用时,其内应力根本不是薄膜压应力,壳体的优越性完全没有了。特别是受风力作用时,如风力施加于壳体凸面,则在与壳体自重的联合作用下,更会增加壳体的倾覆倾向。所以斜向悬挑放置的壳体屋盖,其内力不全是压力,而存在力矩,这样就不能采用厚度很薄的壳体。所以建筑师要求壳体厚度用100~(屋顶处)和500~(基座处)根本不可能实现。
但是,悉尼歌剧院的建筑形式的确太好了,人们舍不得放弃它,只好保留其外在形式,而改变其结构内涵。即悉尼歌剧院的建筑形式虽像壳体,但它本质上不属于壳体结构,而是由许多大小不同的三铰拱并歹嚼接而成的“壳体”。每个三铰拱的截面从拱顶到拱脚是由Y形变化到T形,拱肋高度远远大于建筑师期望的壳体厚度。由许多三铰拱并列而成的“壳体”,外表面呈球面形状,其凹面形成招风的“口袋”,因此拱在风吸力作用下,其受力状态与平常拱在重力荷载作用下的情况完全相反,拱内力不是受压,而是受拉,必须利用拱的自重和施加预应力才能抵消其拉力。拱在风荷载和自重作用下所引起的整体倾覆问题,则需在拱脚采取抗拉措施解决。这样,一个外形气壳体、实际为一系列三铰拱并列拼接的结构,就成了今天的悉尼歌剧院。它实在违背结构的力学原理,只能说是一个凑合的结构。它成就了悉尼歌剧院的建筑外形,但不能认为是一个今后值得效仿的、比较理想的结构形式。
1.3对于原设计不足的解决方案
通过对悉尼歌剧院的结构分析可以知道歌剧院总体上属于拱的大跨度结构体系，而非表面上所显示的壳结构体系。可最初建筑师的设计不单没有规律，各扇型结构都有不同的弯曲度，完全没有逻辑可言，而且不同的弯曲面是互相接触的，但在无规律弯曲面的接合上，是很难确保施工的品质管理。为了方便工程上的管理上，各扇型的单元便归一至类似的弯曲度，各部件只是比例上的不同。因此便可以用预制件的方式来制做各混凝土的部件，而不用在现场做模，品质管制方面便容易处理。至于结构承重则是更大的问题，因为在1960年时还未有任何工程师设计过这样的扇型的蛋型结构，而且由于室内是剧院的关系，是不可以在柱和梁来承担屋顶的重量。
在最初的设计是把打算用混凝土作为结构外墙，但这样并不能够使这样的外型成为独立的安全结构，之后工程师不断地研究不同的方法，如在屋脊上加入钢结构框架，并屋顶建造成厚厚的结构墙。
不过，最终的方法是使用了折合式的混凝土结构墙，情况就好像一个弯曲了的屏风一样，利用折合多层的结构来支撑屋顶，每一层的折合便有如一个拱门一样，这样便能承重亦不破坏原有设计外型的弯曲度。通过薄壳结构形成的贝壳或者帆状的屋顶表达了建筑师对于这一基地的特殊理解与感受力，尽管后来由于结构上的原因，将壳结构改为拱体结构，但依然表达了设计将形式与结构相统一的设计理念。
1.4从实务角度分析其价值
首先，由于这样的外型而大跨度的结构是前所未有的，工程师都未必知道折合式的结构是否适合，所以便利用了电脑作结构分析，这亦是世界第一次使用电脑作结构计算的工程，创了建筑工程的先河。
其次，可以说,倘若没有这一世界顶尖结构工程公司的鼎力协助, 约翰??伍重设计的歌剧院可能会成为“纸上谈兵”。建筑方案设计经历了从最初优美的壳形但却无法实现的结构到经过几年艰辛的探索最终采用拱结构来表达建筑师的设计理念的过程，反映了建筑师追求建筑形式与建筑结构的辨证统一，同时建筑结构亦成为了建筑设计欲表达寓意的丰富因子之
一。
最后，不得不承认其实他们很幸运，因为这项目是由国家彩票基金处支持，资金方面可谓源源不绝，否则又怎可能用12年时间来修改设计，成本又大幅增加数倍，可想而知其耗资的巨大，经典不是这样容易发生。
二、组合结构优点的完美呈现——香港中银大厦为例
2.1香港中银大厦简介
香港中国银行大厦，由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。总建筑面积12.9万平方米，地上70层，楼高315米，加顶上两杆的高度共有367.4米。建成时是香港最高的建筑物，亦是美国地区以外最高的摩天大厦。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品惯用的设计，以平面为例，中银大厦是一个正方平面，对角划成4组三角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面在严谨的几何规范内变化多端，至于平面的概念，可以溯至1973年的马德里大厦，马德里大厦亦是以方正的正面做多边的分割，分析其组合，乃系两个平等四边形的变化。外型像竹子的“节节高升”，象征著力量、生机、茁壮和锐意进取的精神；基座的麻石外墙代表长城，代表中国。
中银大厦楼高加上当地台风季节强劲的风力，使得建筑物的结构系统需要非比寻常的解决方式，结构工程师罗伯森，这位ENR杂志1989年的风云人物，向贝氏建议采用合成的超强结构体，即以钢组构成盒状，内灌注混凝土，以之做为抗风力暨承重的主干。仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品惯用的设计，以平面为例，中银大厦是一个正方平面，对角划成4组三角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面在严谨的几何规范内变化多端，至于平面的概念，可以溯至1973年的马德里大厦，马德里大厦亦是以方正的正面做多边的分割，分析其组合，乃系两个平等四边形的变化。
建筑立面犹如一把锋利的剑，划破苍穹。整座大厦的立面，以蓝灰色玻璃作为幕墙，它贯灰色穿以规范的45 穿以规范的450角的斜向装饰线，使由下至上的三角饰线，产生重叠感，又在重叠中发生变化，从而有了向上的动感，形成一种颇为突出的风格。创意来源于竹子，中国古人有这么一句格言：“宁可食无肉，不可居无竹。”贝聿铭正是从中国
古代的文学艺术中，汲取到这么一个美好的创意。这与贝聿铭一贯强调的建筑艺术观相吻合的。［2］
2.2整体结构特点
大楼为钢-混凝土混合结构巨型桁架体系，并充分地发挥了两种材料的优势，互相取长补短，达到了减低用钢量和节约投资的良好效果。大楼的主体结构由沿正方形平面周边和对角线布置的平面巨型钢桁架形成的空间支撑体系组成，有以下一些特点：
1.采用巨型空间桁架作为主要承重体系，由于
桁架杆件受轴力，没有剪力滞后，结构效能高，用
钢省并刚度大。整座大楼采用由8片平面支撑和5根
型钢混凝土柱所组成的混合结构“大型立体支撑体
系”, 在改进结构性能方面具有如下独到之处:采用
几何不变的轴力代替几何可变的弯曲杆系,来抵抗
水平荷载, 更加经济有效。
2.在体型上采用了束筒的手法，单元筒体断面
为三角形，有利于减少风荷载和避免横向风振。而
且贝聿泯铭采用合成的超强结构体，即以钢组构成
盒状，内灌构体，即以钢组构成盒状，内灌注混凝
土，以之做为抗风力暨承注混凝土，以之做为抗风
力暨承重的主干。这样就大大增强了大厦的稳固性
厦的稳固性。
3.各巨型钢桁架交汇于巨型钢骨混凝土立柱，
落地的四角立柱底部截面向上逐渐减少，其中埋置
属于三个桁架平面的三根丁字型钢柱。用混凝土柱
体现了充分利用混凝土抗压强度的思想，大量节约了钢材。
4.利用多片平面支撑的组合, 形成一个立体支撑体系, 使立体支撑在承担全部水平荷载的同时,还承担了高楼的几乎全部重力, 从而进一步增强了立体支撑抵抗倾覆力矩的能力。
将抵抗倾覆力矩用的抗压和抗拉竖杆件,布置在建筑方形平面的4个角, 从而在抵抗任何方向的水平力时, 均具有最大抗力矩的力偶臂。利用立体支撑及各支撑平面内的钢柱和斜杆,将各楼层重力荷载传递至角柱,加大了楼层重力荷载作为抵抗倾覆力矩平衡重的力偶臂,从而提高了作为平衡重的有效性。［3］
2.3艺术与结构的完美结合
贝聿铭的创意，是来源于竹子——这一点拨，我们马上便联想到竹笋向上的一个个三角尖片。中国古人有这么一句格言：“宁可食无肉，不可居无竹。”也就是说，居住之处务必有竹，有竹方高雅，有竹方幽静，有竹方见人的品格——自古以来，吟诵竹子的名诗名句，可谓数不胜数。贝聿铭正是从中国古代的文学艺术中，汲取到这么一个美好的创意。
这也是与他一贯强调的建筑艺术观相吻合的，他曾不止一次地指出：建筑与艺术，虽然各有不同，可其实质却是一致的，他的目标，便是寻求二者之间的和谐统一。［4］
三、其他具有代表性的建筑的关于结构组合的优缺点
说到缺点，不能不说鸟巢，它只为了追求艺术效果，完全不考虑经济性，受力传力不合理，不明确，材料不能很好发挥其作用。用钢量巨大，大约达到了500kg/m2，一些同规模的体育场馆，如果结构设计得合理，用钢量会在100kg/m2以下。像这种大跨度空间结构，材料利用效率最高的应该就是索穹顶结构，同样的跨度用钢量会在50kg/m2左右，好像美国亚特兰大体育馆就是。
再一个比较有名的就是央视大楼，完全不考虑基本的力学规律，很大跨度的悬挑，内力可想有多大，它非常的浪费材料，而且结构形状不规则，对抗震很不利，再一个，施工难度也会加大，成本就不用说了，关键它的造型这也不一定能符合大众的审美。［5］最后再说一下，沈阳的方圆大厦，也是大跨度悬挑，只为了造型的好看，不考虑内力，材料用量大，施工难度大。［6］
缺点多的建筑很多，同样巧妙利用了本身受力特点的建筑物也很多。
类似北京石景山体育馆、哈尔滨工业大学体育馆、北京朝阳体育馆、哈尔滨速滑馆等等，他们都很好的利用了自身结构的受力特点，而且也是造型别致，是很好的科技与艺术结合的典范。
四、对未来的展望
目前来说，我们土木工程的方向会有向大跨房展的趋势，而且各种建筑会越来越高，地下结构也会做的越来越大。这就需要更好的耐久性，稳定性，材料的强度会越来越高，与此同时，结构布置的合理性要求也越来越高，一个好的结构设计不仅可以美观，给人带来视觉盛宴，更会利用好组合结构，节约材料，并且达到更好的稳定性，耐久性。我们应该打扎实理论基础，不断学习，将结构概念体系发展到更高的高度。
参考文献
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［3］舒斯榕,江崇元.中银大厦:贝聿铭作品[J].室内设计与装修.2002.10:26-32
［4］舒斯榕,江崇元.建筑大师贝聿铭巨作——中银大厦室内设计[J].现代装饰
2003.01:64-71
［5］糜毅,姚明洁. 论解构主义建筑——以新央视大楼为例[J].城市建筑2013.02:224 ［6］于成业.别具一格的建筑——方圆大厦[J].现在装饰2003.9:16-19
建筑结构 第1章概论 1.建筑结构与建筑的关系 强度是建筑的最基本特征，它关系到建筑物保存的完整性和作为一个物体在自然界的生存能力，满足此“强度”所需要的建筑物部分是结构，结构是建筑的的基础，没有结构就没有建筑物。结构以建筑之间的关系能够采用多种形式，结构是建筑物的基本受力骨架。 2.建筑结构的基本要求 安全性、经济性、适用性、耐久性、可持续性 3.建筑结构的分类 1.按组成材料 1）木结构 优点：施工周期短；易于扩建和改造；保温隔热性能好；节能环保性能好。 缺点：多疵病；易燃；易腐；易虫蛀。 2）砌体结构（包括无筋砌体和配筋砌体等）消防限制，最高七层。 优点：耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技术要求低；造价低廉。 缺点：强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱； 自重大；砌筑工作量大，劳动强度高；粘土用量大，不利于持续发展。3）混凝土结构（包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。） 优点：耐久性好；耐火性好；可模性好；整体 性好；可就地取材。 缺点：自重大；抗裂差；施工环节多；施工周 期长；拆除、改造难度大。 4）钢结构 优点：强度高、重量轻；材性好，可靠性高； 工业化程度高，工期短；密封性好；抗震性能 好。 缺点：钢材为非燃烧体，耐热但不耐火；耐腐 蚀性差。 5）组合结构（可分为钢骨混凝土结构和混合结构）优点：刚度大；防火、防腐性能好；重量轻； 抗震性能好；施工周期短、节约模板 缺点：需要特定的剪力连接件、需要专门焊接 设备与人员、需要二次抗火设计 2.按结构体系 1）混合结构体系—主要承重构件由不同的材料组成的房屋。主要用于量大面广的多层住宅。 2）排架结构—由屋面梁或屋架、柱和基础组成，其屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为固接。主要用于单层工业厂房中。 3）框架结构—采用梁、柱等杆件组成空间体系作为建筑物承重骨架的结构。 优点：建筑室内空间布置灵活；平面和立面变化丰富。
结构选型与布置
结构选型与布置 第一节结构设计知识要点 优秀的建筑设计应做到艺术、技术和经济性的三位一体,它是建筑师对这三方面知识充分掌握和创造性应用的产物。建筑师在完成建筑功能、建筑艺术性设计的同时,也应当兼顾建筑的安全性、适用性、耐久性和经济性,以便建筑设计时其他工种的同事能同自己良好的衔接。 在建筑技术设计作图中,首先要根据建筑平面布置及房屋层数和高度,选用合理的结构体系,如:砌体结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。其次要合理地确定和布置竖向承重构件和抗侧力构件,这些构件一般包括:承重墙体、柱、框架和支撑等。墙体既是竖向承重构件,又是抗侧力构件,同时又是建筑平面分隔和围护的需要;框架是由梁和柱刚性连接组成的骨架,它能承受建筑物的竖向荷载,同时也能承担水平荷载(如风力、地震作用) ;支撑是作为承担建筑物水平荷载的专用构件,主要用于单层产房、钢结构和高层建筑中。再次是合理地选择楼(屋)盖体系,楼(屋)盖体系构件包括:楼板(屋面板)、梁系(屋架)。楼板主要功能是沿水平方向分隔建筑中的上下空间,将其承受的建筑使用荷载传递给梁系或直接传给框架梁;使用梁系主要是为了使较大空间的房间传力途径更加合理,梁系中次梁将荷载传递给主梁或框架梁,再传至柱或墙。最后应合理地选择基础形式,根据不同的结构体系、建筑体型和场地土类别为竖向承重构件选取合理的基础形式,例如带拉梁或不带拉梁的独立基础、条形基础、箱形基础、役形基础、桩基础等。 下面将主要介绍砌体结构、框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构的结构布置注意事项。 一、砌体结构 砌体结构有着悠久的历史和辉煌的记录,直至今日仍然广泛地应用在各类工业与民用建筑中。砌体结构有造价低廉、易于取材、建筑舒适度好、建筑能耗低、耐久性好、维护方便、抗火性能优异、施工设备和方法简单、外观优美等优势;同样也存在着强度低、材料用量多、自重大、砌筑质量较难保证、震害严重等问题。 (一)砌体结构的承重墙体系 1.横墙承重体系 横墙指横向承重墙体。横墙承重体系指建筑物楼(屋)盖的竖向荷载主要通过短向楼板或横墙间小梁传给横墙,再经横墙基础传至地基的结构体系。由于横墙是主要承重墙体, 它的间距不能太大,划分房屋开间的宽度一般为3~5m,即横墙间距。横墙承受两侧开间内由楼(屋)盖传来的竖向荷载和由风或横向水平地震作用产生的水平荷载,假若两侧开间宽度相同,横墙在竖向荷载作用下基本上处于轴心受压状态,在水平荷
护岸结构选型和设计分析 发表时间：2019-06-18T16:22:18.140Z 来源：《防护工程》2019年第5期作者：王创江 [导读] 河道生态治理是生态建设的重要环节，生态护岸形式和材料的选取应结合当地特色，就地取材，因地制宜，合理规划。陕西省土地工程建设集团陕西西安 710075 摘要：根据地形、水文、地质等资料分析现状及存在的问题，结合结构和景观需求，分析常用护岸的优点和缺点，通过方案比选，左岸护坡材料选用格宾石笼护坡，右岸护坡材料选用混凝土栽植槽护岸。设计确定结构形式和尺寸，结果表明：结构满足在设计洪水位和施工期两种工况下临水侧堤坡的稳定性。 关键词：格宾石笼护坡混凝土栽植槽稳定性 中图分类号：TV871.1；文献标识码：A 河道部分河段有堤岸，原有堤岸防洪标准较低；两岸道路兼做堤岸，没有完善的防洪体系；河道两岸坡地杂草丛生，沿河高度2m～10m，天然状态下稳定性良好，现状河堤抗冲能力差，水土流失严重，生态环境差，存在安全隐患。根据水流作用、地质地貌、施工环境等因素，选定适宜本工程的护岸型式是保证堤防和防洪的重要保证措施。 1常用护岸形式选择 从防冲刷、亲水、生态、造价、美观等方面考虑，拟选用生态混凝土、格宾石笼、预制连锁块、植生型雷诺护垫、混凝土栽植槽五种护坡材料进行比较。 1.1生态混凝土护坡 生态混凝土是一种能将工程防护和生态修复很好的结合起来的新型护坡材料，性能介于普通混凝土和耕植土之间的新型材料[1]，具有一定的强度，质量相对较小，自重轻，形成一个个“蜂窝状”空隙，既有利于植被根系生长，又能为植被生长所必需的养分提供存储空间[2]。生态混凝土护岸具有抗冲能力强、施工速度快、生态效果好等优点。 2）格宾石笼护坡 格宾石笼护岸具有很好的柔韧性、透水性，对于不均匀沉降自我调整性能佳，耐久性强，操作简单、施工速度快，受气候影响较小，适用于机械化施工，大大缩短了工期。同时，因岸面多孔性，石材间有利于动植物生长，较好的实现了工程结构和生态环境的有机结合，但是格宾石笼对块石料需求量和强度要求高。 3）预制块联锁式护岸 预制块联锁式护岸由拼装和整体两部分组成，护坡厚度较薄，具有灵活性好、透水性好、生态效果好等优点，但是联锁式护岸施工工艺要求较高，易因堤身的不均匀沉降而开裂，一般适应于流速小于3m/s的河道，且产品的安装质量控制难度大。 4）植生型雷诺护垫 植生型雷诺护垫由雷诺护垫底座和加筋麦克垫盖板组成，整体性好，综合了纯刚性与纯柔性结构的特点，有较强的的河床变形适应能力，有效的解决了不均匀沉降问题，施工便利，还具备促淤特性，能更有效的抵抗水流作用和促进植被生长，稳固边坡。 5）混凝土栽植槽护岸 混凝土栽植槽护岸的核心材料为自嵌块。这种护坡型式是一种重力结构，主要依靠自嵌块块体的自重来抵抗动静荷载，使岸坡稳固；同时该种挡土墙无需砂浆砌筑，主要依靠带有后缘的自嵌块的锁定功能和自身重量来防止滑动倾覆。该类护岸孔隙间可以人工种植一些植物，增加其美感[3]。混凝土栽植槽是由栽植槽按护岸坡度拼装组成，具有柔性、灵活性较好、生态效果好、防洪能力强、造型多变、对地基要求低的优点，但泥土易被水流带走，造成墙后中空，影响结构的稳定，在水流过急时容易导致墙体垮塌[6]。
1 混合结构体系 1.1混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。 分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 1.2 实例工程项目概况 金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 2.1框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的
大跨建筑结构构思与结构选型>>读书笔记大空间公共建筑结构与建筑有着密切的关系，建筑的形象及构筑，以及建筑的空间，都与结构形式息息相关。结构本身制约着建筑的外观造型，影响着建筑的构筑方式以及建设成本，在一定程度上影响或限制了设计师的构思。但是，如果掌握各种结构形式的特点并很好地利用，就可以由被动变主动，创作出别具特色的建筑作品。总之，建筑与结构在大空间公共建筑设计中有着很强的依存、制约和促进的关系。 在我国，自从实施改革开放政策以来，大空间建筑发展迅速，并出现了很多闻名世界的建筑。其中，体育建筑是重要的一份子。例如深圳体育馆和吉林冰球馆，都以其特殊的造型和结构形式被人们所熟知。博览建筑也因其重要的作用迅速发展，其中由于功能要求，大空间博览建筑如雨后春笋般出现。还有交通建筑，特别是航空港建筑发展迅速，规模巨大。几乎我国各省市中心城市都建设起现代化机场候机楼。这些机场采用了各种结构形式，造型多种多样，成为现代空间结构的一个重要展示场。国外经济发达国家的大空间公共建筑有着更长的历史和卓越的成就，罗马小体育馆和利雅得体育场、墨西哥城咖啡厅都以其独特的造型、结构形式和新材料新技术的应用得到世界各国的关注。现实表明，大空间建筑的构筑都与结构形式关系密切，不同的结构形式有着各自的特点，我们只有掌握了它们的优点和缺点，才能更好的利用它们，创作出更好的作品。 1、大空间建筑的构筑与结构形式
一、网架结构优点：用钢量比桁架等平面结构少得多，重量轻，施工简便（螺栓球节点），工期短，造价低，抗震性能好，刚度大等等。适用范围：广泛，小至一二十米的雨篷，大至上百米的屋盖。网架结构对建筑平面空间布局的制约相对较小，外观轻快平直，对建筑体型影响也较小，给建筑创作留有较大的构思余地。发展现状：在我国，经过多年的研究和大量实践的检验修正，网架结构设计理论已比较成熟，并培育了比较强大的设计和理论研究队伍，足以胜任各种网架结构设计任务。施工技术较成熟，经验丰富，并形成了专业化生产和施工的厂家。 二、网壳优点：靠空间体形受力，工厂生产构件现场组装的施工方便、快速，受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好。形式：球面网壳、双曲面扁网壳、柱面网壳、扭网壳（双曲抛物线面网壳），并有多种组合形式。缺点：因为网壳结构只有保持合理的空间体形才具备受力合理的特点，所以，对建筑的平面空间形状有很强的制约作用，对建筑体形有决定性的影响。 三、悬索结构受力特点：将结构内力的拉压分开，分别由长于受拉的钢索和长于受压的钢筋混凝土或木结构承受拉力和压力，发挥各自专长。优点：受力合理，耗材省。建筑轮廓流畅，形体优美。我国发展现状：轮辐式双层索系、双曲抛物面索系、索桁架平面索系、索桁架空间索系、单层平面索系、伞形单层辐射索系、悬挂索网、斜拉屋盖，以及组合式索网屋盖。 四、薄膜结构优点：材质轻薄透光、表面光洁亮丽、形状飘逸
建筑结构体系及选型 Structural Systems and choices for Architects and Engineers 课程编号：223 开课单位：建筑系建筑技术教研室 撰写人：樊振和 开课学期：2 总学时：40 学分：2 课程类别：选修 考核类型：考试 考核方式：平时成绩占40%；其中，考勤10%，课堂纪律10%，作业20%。考查测验成绩占60%。 预修课程：建筑力学，建筑结构 适用专业：建筑设计及其理论、建筑历史与理论、建筑技术科学 一、教学目标 通过本课程的学习，使学生熟悉建筑结构的主要类型及适用范围；熟悉各种建筑结构体系的受力和变形特点，以及选型和布置的一般原则；掌握常用建筑结构的选型和布置方法。为今后进一步的研究和工作打下必要的基础。 二、教学要求 通过课堂讲授、课堂讨论、模型试验、参观调研、撰写论文等多种教学形式，使学生熟悉和掌握建筑结构选型的原理和方法。 三、课程内容 建筑结构体系及选型课程主要介绍常见的各种建筑结构型式，主要包括各种钢筋混凝土平板结构、屋架、刚架、拱、网架、悬索、薄壁空间结构、充气结构等大、中、小跨度空间结构类型以及框架、剪力墙、框架—剪力墙、筒体结构、框架—筒体结构、悬挂结构等各种中、高层建筑结构类型，各种类型结构的受力和变形特点、适用范围、经济分析、选型和布置的一般原则和方法。同时，还将介绍建筑设计和结构设计的关系以及结构在建筑中的非结构功能。 71
四、教学时间安排 四、选用教材 虞季森，《中大跨建筑结构体系及选型》，中国建筑工业出版社，1990.12 五、参考书目 1.清华大学土建设计研究院，《建筑结构型式概论》，清华大学出版社，198 2. 2.[意] P·L·奈尔维，《建筑的艺术与技术》，中国建筑工业出版社，1981.1 3.[美] 林同炎 S·D·斯多台斯伯利《结构概念和体系》（第二版），中国建筑工业出版社，1999.2 72
建筑结构体系及选型樊振和课后题
建筑结构选型 绪论 0-1.建筑结构选型是对各种建筑结构形式的结构组成、基本力学特点、适用范围以及技术经济、施工要求等方面的内容进行分析和研究，建筑师做到了这些，才能更好解决以下两个问题：（1）做方案时，主动并正确地考虑、推敲、确定并采用最适宜的建筑结构体系，并使之与建筑空间、体型及形象有机融合；（2）作为工程主持人的建筑师，掌握了建筑结构体系及选型的知识（以及必要的其它相关专业知识），就能很好地与建筑结构工程师进行默契的协作和配合。 0-2.技术因素：建筑材料、建筑技术发展水平 社会因素：人们对建筑功能要求的丰富和提高 0-3.非结构功能：美学表现力 建筑师的设计：处理好建筑功能与建筑空间的关系，并选择合理的建筑结构形式，就自然形成了建筑的外观，然后去发现、选择、袒露那些建筑结构自身具有美学价值的因素；再在选择的基础上，根据建筑构图原理，对那些具有美学价值的结构因素进行艺术加工和创造，从而利用这些来构成建筑的艺术形象。 0-4.（1）选择能充分发挥材料性能的结构形式。根据力学原理选择合理的结构形式使结构处于无弯矩状态，以达到受力合理节省材料的目的。减少结构弯矩峰值，使结构受力更为合理。
（2）合理地选用结构材料。充分利用结构材料的长处，避免和克服它们的短处。提倡结构形式的优选组合。采用轻质高强的结构材料、 一般平板结构 1-1.平板结构：一个简单而基本的概念，即非曲面结构，不但涵盖建筑结构水平分系统中的板式结构和梁板式结构，而且涵盖了建筑结构竖向分系统，包括结构柱、结构墙体、带壁柱结构墙体等 板式结构与梁板式结构都属于平板结构 1-2.单向板：荷载主要沿短跨方向传递 双向板：长跨短跨两个方向都有明显挠曲，板在两个方向上都传递荷载。 单向板在结构上属于平面受力和传力，双向板在结构上属于空间受力和传力，因此双向板比单向板更为经济合理 1-3.水平分系统：自身跨度 竖向分系统：稳定性条件 两者都是结构力学的问题 1-4.减小板的跨度。 无关，壁柱是为了提高砖墙的稳定性以及增加墙体刚度的。 1-5.简支梁：静定结构，由梁自身承重，内力较连续梁大，跨度
第一章建筑结构体系与选型 第一节概述 人类社会在初期就出现了建筑物。人类的祖先为了生存不得不和自然界展开斗争，房屋建筑就是人类向自然界作斗争的产物。建筑结构(Building structure)是房屋建筑的空间受力骨架体系，是建筑物得以存在的基础（图1．1）。 图1．1 建筑结构的功能 ●首先是骨架所形成的空间能良好地为人类生活与生产服务，并满足人类对美观的需求，为此须选择合理的结构型式。 ●其次是应合理选择结构的材料和受力体系，充分发挥所用材料的作用，使结构具有抵御自然界各种作用的能力，如结构自重、使用荷载、风荷载和地震作用等（图1．2）。 此外，建筑结构必须适应当时当地的环境，并与施工方法有机结合，因为任何建筑工程都受到当时当地政治、经济、社会、文化、科技、法规等因素的制约，任何建筑结构都是靠
合理的施工技术来实现的。因此，优秀的建筑结构应具有以下特点： （１）在应用上，要满足空间和功能的需求； （２）在安全上，要符合承载和耐久的需要； （３）在技术上，要体现科技和工程的新发展； （４）在造型上，要与建筑艺术融为一体； （５）在建造上，要合理用材并与施工实际相结合。 本章的目的是 使读者了解各种房屋 建筑结构体系的基本 类型及其组成，了解 和掌握建筑方案设计 中空间形式对结构性 能的影响，更深入地 理解和体会一些重要 的结构概念，学会用 近似方法快速估算和 比较各种设计方案， 使得在房屋设计的最 初阶段就能保证建筑 设计与结构设计的基 本协调。 一、结构体系的分类 建筑结构是由许多结构构件组成的一个系统，其中主要的受力系统称为结构总体系。结 构总体系虽然千变万化，但总是由水平结构体系、竖向结构体系以及基础结构体系三部分组 成（教材图1．3）。 ● 水平结构体系一般由板、梁、桁（网）架组成，如板一梁结构体系和桁（网）架体 系。水平结构体系也称楼（屋）盖体系。 其作用为： ① 在竖直方向，它通过构件的弯曲变形承受楼面或屋面的竖向荷载，并把它 传递给竖向承重体系； ② 在水平方向，它起隔板作用，并保持竖向结构的稳定。 ● 竖向结构体系一般由柱、墙、筒体组成，如框架体系、墙体系和井筒体系等。 其作用为： ① 在竖直方向，承受水平结构体系传来的全部荷载，并把它们传给基础体系； ② 在水平方向，抵抗水平作用力，如风荷载、地震作用等，也把它们传给 基础体系。 ● 基础结构体系 一般由独立基础、条形基础、交叉基础、片筏基础、箱形基础（一般 图1．2
1.梁的分类及受力特征： 按材料：石梁、木梁、钢梁、钢筋混凝土梁、组合梁等。 按断面形状：矩形梁、工字梁、T形梁、工字薄腹梁等。 按受力分：简支梁、连续梁、悬臂梁等。 当跨度太大时，在两端支座之间再增中间支座，称连续梁。 2.桁架的组成和特点： 桁架是由若干杆件在每杆两端用铰联结而成的结构。 平面桁架：当各杆的轴线都在同一平面内，且外力也在这个平面内时，称为平面桁架。在平面桁架的计算简图中，通常引用如下假定：a各结点都是无摩擦的理想铰。b各杆轴线绝对平直，并通过铰的中心。c荷载和支座反力作用在结点上。经抽象简化后，杆轴交于一点，且“只受结点荷载作用的直杆、铰结体系”的工程结构。 特性：只有轴力，而没有弯矩和剪力。轴力又称主内力（primary internal forces）。 3.桁架结构的分类：一、根据维数分类： 1. 平面（二维）桁架（plane truss）:所有组成桁架的杆件以及荷载的作用线都在同一平面内。 2. 空间（三维）桁架（space truss）:组成桁架的杆件不都在同一平面内。 二、按外型分类：1. 平行弦桁架2. 三角形桁架 3. 抛物线桁架 4. 梯形桁架 三、按几何组成分类：简单桁架（simple truss）联合桁架（combined truss）复杂桁架（complicated truss）。 四、按受力特点分类：1. 梁式桁架2. 拱式桁架。 五、计算方法：结点法、截面法、联合法 结点法：以只有一个结点的隔离体为研究对象，用汇交力系的平衡方程求解各杆的内力的方法。结构计算简化的技巧应用需注意： a相似三角形的应用：在计算中，经常需要把斜杆的内力S分解为水平分力X和竖向分力Y。 设斜杆的长度为L,其水平和竖向投影的长度分别为Lx和Ly,则由比例关系可知： b结点单杆：以结点为平衡对象能仅用一个方程求出内力的杆件，称结点单杆（nodal single bar）。利用这个概念，根据荷载状况可判断此杆内力是否为零。 c零杆：零内力杆简称零杆（zero bar）。 5.拱式结构分类： 从力学计算简图分：三铰拱、两铰拱和无铰供；按应用材料分类：钢筋混凝土结构、钢结构、胶合木结构、砖石砌体结构； 从拱身截面看：有格构式和实腹式、等截面和变截面。6.拱的基本特点：在竖向荷载作用下会产生水平 推力。区别拱与梁的主要标志：水平推力存在与 否。 7.带拉杆的拱：在屋架中，为消除水平推力对墙 柱影响，在两支座间增加一拉杆，由拉杆来承担 水平推力，如上图。 8.在桥梁中为了降低桥面高度，可将桥面吊在拱 上。如下图。 9.拱的特点：在竖向荷载作用下会产生水平推力。 优点：水平反力产生负弯矩，可以抵消一部分正 弯矩，与简支梁相、 比拱的弯矩、剪力较小，轴力较大（压力）,应力 沿截面高度分布较 均匀。节省材料，减轻自重，能跨越大跨度。宜 采用耐压不耐拉的 材料，如砖石混凝土等。有较大的可利用空间。 缺点：拱对基础或 下部结构施加水平推力，增加了下部结构材料用 量。 10.拱的合理轴线：拱式结构受力最理想的情况是 使拱身内弯矩为零，仅承受轴力。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。 11.拱式结构的选型：一、结构支承方式分：三铰 拱、两铰拱和无铰拱。 (1).三铰拱是静定结构，其整体刚度较低，尤其是 挠曲线在拱顶铰处产生折角，致使活载对 桥梁的冲击增强，对行车不利。拱顶铰的构造和 维护也较复杂。三铰拱除有时用于拱上建 筑的腹拱圈外，一般不作主拱圈。(2).两铰拱取消 了拱顶铰，构造较三铰拱简单，结构整体 刚度较三铰拱为好，维护也较三铰拱容易，而支 座沉降等产生的附加内力较无铰拱为小， 因此在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方， 可采用两铰拱桥。(3).无铰拱属三次超静定 结构，虽然支座沉降等引起的附加内力较大，但 在荷载作用下拱的内力分布比较均匀，且 结构的刚度大，构造简单，施工方便,因此无铰拱 是拱桥中,尤其是钢筋混凝土拱桥中普遍采用的 形式。 二、拱的矢高：a矢高应满足建筑使用功能和建 筑造型的要求；b失高的确定应使结构受力合理； c矢高的确定应考虑屋面做法和排水方式。三、 拱轴线方程：从受力合理的角度出发，应选择合 理的拱轴线方程，使拱身内只有轴力。没有弯弯， 但合理拱轴线的形式不但与结构的支座约束条件 有关．还与外荷载的形式有关。 12.网格结构与网架结构定义：空间网格结构是由 多根杆件按照某种有规律的几何图形通过节点连 接起来的空间结构。 13.网架结构的优越性：a空间工作，传力途径简 捷。b重量轻，经济指标好。c刚度大，抗震性能 好。d施工安装简便。e网架杆件和节点定型化、 商品化生产f网架的平面布置灵活。发展迅速的 原因：a社会发展和工程建设的需要。b标准化、 工厂化生产。c电子计算技术的应用。 14.网架结构的形式与分类：平面桁架系组成的网 架结构。六角锥体组成的网架结 构。 四角锥体组成的网架结构。 三角锥体组成的网架结构。 15.网架结构的选型影响因素：网架制作、安装方 法、用钢指标、跨度大小、刚度要求、平面形状、 支承条件。实用与经济的原则，多方案比较确定。 主要考虑施工制作和用钢指标两个因素。 16.网壳结构形式。按组成层数分：单层网壳和双 层网壳。单层柱面网壳： 按材料分:木网壳、钢筋混凝土、钢网壳、铝合金 网壳、塑料网壳、玻璃钢网壳等。 按曲面形式：a单曲面：筒网壳或称为柱网壳。b 双曲面：球网壳、扭网壳（包括双曲抛物面鞍型 网壳、单块扭网壳、四块组合型扭网壳）。 17.单层圆柱面网壳的网格可采用：a单向斜杆正 交正放网格、b交叉斜杆正交正放网格、c联方网 格、d三向网格。 18.单层球面网壳的网格可采用：a肋环型、b肋 环斜杆型、c三向网格、d扇形三向网格、e葵花 形三向网格、f短程线型。 19.悬索结构：索的形状是不稳定的(随荷载分布形 式变化)。必须采取不同的构造措施，以形成各种 具有形状稳定性的悬索体系。类型：a单层悬索 加重屋面b预应力“悬挂薄壳”c预应力双层索 系d预应力索网e劲性悬索f横向加劲平行索系 ——索-梁(桁)体系g索-拱体系。. 20.单层索系加重屋面：设置重屋面的作用——使 均布重力荷载具有优势，以保证初始形状的相对 稳定性。 21.悬挂薄壳：单层重屋面体系的进一步演进。a 挂屋面板b加超载，然后灌缝c缝结硬后卸去超 载，形成悬挂薄壳。 22.砌体结构：指用砖、石或砌块为块材，用砂浆 砌筑的结构。（砖砌体、石砌体、砌块砌体） 砌体结构发展概况：应用范围扩大、新材料、新 技术和新结构的不断研制和使用、砌体结构 计算理论和计算方法的逐步完善。 23.砌体结构的优缺点：优点：a砌体结构材料来 源广泛，易于就地取材。b砌体结构有很好的 耐火性和较好的耐久性。c砖砌体的保温、隔热 性能好，节能效果明显。d可以节约水泥、钢 材和木材。e当采用砌块或大型板材作墙体时， 可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业 化生产和施工。缺点：a砌体结构自重大。b无筋 砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗 裂性能较差。c砌体结构砌筑工作繁重。d砖砌体 结构的粘土砖用量很大，往往占用农田，影 响农业生产。必须大力发展砌块、煤矸石砖、粉 煤灰砖等粘土砖的替代产品。 24.砌体结构的应用范围：a主要用于承受压力的 构件，如基础、内外墙、柱等。 b砌筑围护墙和填充墙等。c桥梁、隧道工程等。 25.砌体结构房屋（混合结构)的组成：房屋中墙、 柱等竖向承重构件用块体和砂浆砌筑而成的 砌体材料，屋盖、楼盖等水平承重构件用钢筋混 凝土、轻钢或其他材料建造的房屋称为砌体结构。 26.横墙承重体系：当房屋开间不大(一般为3～ 4.5m)，横墙间距较小， 将楼(或屋面)板直接搁置在横墙上的结构布置称 为横墙承重方案： 房间的楼板支承在横墙上，纵墙仅承受本身自重。 27.横墙承重方案的荷载主要传递路线为： 楼（屋）面板→横墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限较少、横向刚度大、抗震性能 好。 适用于多层宿舍等居住建筑以及由小开间组成的 办公楼。 28.纵墙承重体系：对于要求有较大空间的房屋(如 厂房、仓库)或隔墙位置可能变化的房屋，通常无 内横墙或横墙间距很大，因而由纵墙直接承受楼 面、屋面荷载的结构布置方案即为纵墙承重方案： 其屋盖为预制屋面大梁或屋架和屋面板。这类房 屋的屋面荷载(竖向)传递路线：板→梁(或屋架) →纵墙→基础→地基。 纵墙门窗开洞受限、整体性差。适用于单层厂房、 仓库、食堂。 29.纵、横墙承重体系：当建筑物的功能要求房间 的大小变化较多时，为了结构布置的合理性，通 常采用纵横墙布置方案，纵横墙承重方案，既可 保证有灵活布置的房间，又具有较大的空间刚度 和整体性，所以适用于教学楼、办公楼、多层住 宅等建筑。此类房屋的荷载传递路线：楼(屋)面 板→→基础→地基。 30.内框架承重体系：对于工业厂房的车间、仓库 和商店等需要较大空间的建筑，可采用外墙与内 柱同时承重的内框架承重方案，该结构布置为楼 板铺设在梁上，梁两端支承在外纵墙上，中间支 承在柱上。 此类房屋的竖向荷载的传递路线：楼(屋)面板→ 梁→→地基。
1.结构选型的原则是什么？ a)满足使用功能的要求 b)满足建筑造型的需要 c)充分发挥结构自身的优势 d)考虑材料和施工条件 e)尽可能降低造价 f)设计理念和方法 2.梁柱的受力与变形有什么样的特征？ a)受力变形特征：梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作 用。内力主要为弯矩和剪力，还能有扭矩和轴力，变形 主要的挠曲变形，与约束条件有关。 简支梁：两端约束小，变形挠度大，内力大。 固端梁：两端约束大，变形小，内力小。 悬臂梁：只有一端约束，对固端要求高，受力最不好， 变形最大。 连续梁：充分发挥材料力学性能，内力小，刚度大，抗 震好，对支座变形敏感，易引起附加内力。3.屋架结构的构造要求及适用范围？ a)构造要求：1，矢高不宜过大也不宜过小。屋架的矢高 也要根据屋架的结构形式，一般矢高可取跨度的1/10 —1/5。2，坡度：屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构 造相适应。采用瓦类屋面时，坡度一般不小于1/3。当 采用大型屋面板并做卷材防水时，一般为1/8—1/12。 3，节间长度：一般上弦受压，节间长度应小些，下弦 受拉，节间长度可大些，屋面荷载应直接作用在节点上， 当屋架上铺预制钢筋混凝土大型屋面板时，常取3m; 当 屋盖采用有檀体系时，屋架上弦节间长度应与檩条间距 一致，节间长度一般为1.5--4m。 b)适用范围：1，从结构受力来看，梯形屋架力学性能好， 上下弦均为直线，施工方便，适用于大中跨建筑中。三 角形屋架与矩形屋架力学性能较差，因此三角形适用于 中小跨度，矩形常用作托架或花卉较特殊的情况。2，
从屋面防水看：屋面防水材料为粘土瓦、机制平瓦或水 泥瓦时，采用三角形屋架、陡坡梯形屋架；当采用卷材 防水、金属薄板防水时，应选用拱形屋架、折线形屋架 和缓坡梯形屋架。3，从材料的耐久性及使用环境看， 木材及钢材不宜用于相对湿度较大而通风不良的建筑 或有侵蚀性介质的工业厂房，而宜选用预应力混凝土屋 架。4，从屋架结构跨度看，跨度在18m以下时，可选 钢筋混凝土—钢组合屋架；跨度在36m以下时，宜选用 预应力混凝土屋架；对跨度在36m以上的大跨度建筑 或受到较大振动荷载作用的屋架，宜选用钢屋架。4.拱结构的合理轴线和方程式？ 拱轴线的竖向坐标与相同跨度作用相同荷载下简支梁弯矩值成比例，可使拱截面内仅有轴力无弯矩，满足这一条件的拱轴线为拱的合理轴线。在竖向均布荷载作用下为一抛物线。不同的支座约束条件或荷载形式，其合理拱轴线是 不同的。方程式为y=x(l-x), f为拱的矢高，l 为拱的跨度。 5.薄膜结构的优缺点？ a)优点：a,建筑与结构完美结合的产物；b,受拉能力强， 膜材厚度小，重量轻；c,抗震性能优良；d，施工方便， 速度快，造价经济；e,采光保温性能优良； b)缺点：1，耐久性差，但现在的设计寿命可达20年以上， 处于临时性建筑——永久性建筑的转变时期。2，由于 薄膜张力的连续性，局部的破坏就会造成整个薄膜结构 的跨掉。 6.高层结构的种类和受力特点？ 种类：框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体结构、框架-核心筒、带加强层的高层建筑结构。 受力特点：a，框架结构：框架结构构件断面尺寸较小，结构的抗侧力刚度较小，水平位移大；
建筑结构选型 课程论文 摘要：简要的说明了现代建筑广泛应用的七种结构形式：框架结构体系、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体结构框筒结构以及框支结构的主要构成方式，主要的力学作用，优缺点以及在建筑中的应用。而后说明了建筑结构与建筑设计，城市设计的关系。 关键词：建筑结构、力学分析、空间分析 引言： 经过了一个学期对建筑结构选型的学习，我们初步的了解了隐藏于建筑物外表之下，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。对于建筑系学生而言，基础的建筑结构知识是做好建筑设计的前提。 正文： 1、建筑结构分析
建筑结构的分类主要有：钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构和筒体结构。 1.1、框架结构：由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。它的特点是柱网布置灵活，可以获得较大的使用空间。延性很好。横向侧移刚度较小。所以适用于需要大空间的、层数不太多、房屋的高度不太高的建筑物，例如商场、车站、展览馆、停车库、宾馆的门厅、餐厅等。一般适用于建造不超过15层的房屋。 框架应该纵横双向布置，从而形成双向抗侧力的体系。高层建筑不宜采用框架结构。框架结构在水平力作用下侧向变形的特征为剪切型。 框架结构的优点： (1)空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料; (2)具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构; (3)框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期; (4)采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。 框架结构的缺点： (1)框架节点应力集中显著; (2)框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性; (3)钢材和水泥用量较大，构件的总数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大; 1.2、剪力墙结构： 剪力墙又称抗风墙或搞震墙，其主要作用是在房屋建筑中承受风荷载或地震作用引起的水平荷载，防止结构剪切破坏，分为平面剪力墙和立体剪力墙，一般用钢筋混凝土和现浇钢筋混凝土筑成。 剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑。但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅.餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。一般适用于30m高度范围内，10～20层的建筑。 剪力墙的优点： (1)整体性好; (2)侧向刚度大，水平力作用下侧移小; (3)由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。 剪力墙的缺点： (1)不能提供大空间房屋; (2)结构延性较差。
《建筑结构选型》习题2 一、单选题 1、对于一般平面，在抗震设计时，上下层刚度比应尽量接近于1，不应大于（）。 A. 1.5 B. 2 C. 2.5 D. 3 2、在抗震设防区，框架体系房屋结构柱子的净高与截面长边的比值宜大于（）。 A. 4 B. 3 C. 5 D. 2 3、薄腹梁实质是梁结构，属受弯构件，它不具备以下哪项优点？（） A. 设计、制作简单 B. 安装方便 C. 自重较轻 D. 不需设置屋面支撑 4、多层与高层房屋一般都设有地下室，以下不是其主要目的的是（）。 A. 使用要求，可建停车场
B. 减轻地基压力 C. 改善房屋抗震性能 D. 增加建筑面积 5、结构防火的目的不包括（）。 A. 人身保护 B. 完全防火 C. 财产保护 D. 防止建筑物破坏 6、下列哪项措施对增大钢筋混凝土房屋伸缩缝的间距无效？（） A. 在温度变化影响较大的部位提高配筋率 B. 采用架空通风屋面 C. 顶部设局部温度缝 D. 加强顶部楼层的刚度 7、高层建筑采用筒中筒结构时，下列四种平面形状中，受力性能最差的是（）。 A. 圆形 B. 三角形 C. 正方形 D. 正多边形 8、在设防烈度为6度时，L/B取值范围为≤（）。 A.3 B.4
C.5 D.6 9、相比于混凝土梁，钢梁的优势是（）。 A.造价便宜 B.就地取材 C、自重轻 D、耐火性好 二、多选题 1、采用不同的楼板布置方式，承重框架的布置方案有（）。 A. 横向框架承重方案 B. 纵向框架承重方案 C. 混合承重方案 D. 内框架承重方案 2、为保证叠合楼板的上下层连成整体共同工作，叠合面应具有足够的抗剪承载力，通常的做法是（）。 A. 粗糙结合面 B. 连接缝内浇混凝土 C. 预留插筋 D. 不采用措施 3、薄壳结构的优点是（）。 A. 自重轻
一、结构体系及布置 《高层建筑结构混凝土结构技术规程》中将10层及以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑划分为高层建筑。 (一)结构体系选择 结构轴力N与建筑高度H为线性增长，弯矩与建筑高度为二次方增长，侧向位移随高度为四次方增长，选择结构体系需要合适的高度。 1.框架体系 优点是建筑平面布置灵活，立面也可以变化，容易满足各种工业与民用建筑的使用要求。缺点是抗侧刚度较小，因梁柱截面不能太大，其使用高度受到限制，一般控制在15层以下，高度不超过70m。 2.剪力墙结构 纵横方向的竖向墙体组成的承重与抗侧力体系成为剪力墙结构。优点是剪力墙结构的侧向刚度比框架结构大很多，侧移小，抵御地震作用的能力强，缺点是结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。适用范围在10~50层，经济角度看30层较合适。 3.框架剪力墙与框架筒体结构 框架体系中适当部位布置剪力墙或筒体结构。既具有框架建筑布置灵活，又具有剪力墙与筒体抗侧移刚度大的优点。框剪结构用于10~20层，框筒结构可建造30~40层。 4.筒体结构 框筒结构：建筑外围周边间距很密的柱与截面很高的窗裙组成的筒体结构。 筒中筒结构：外部框筒和内部剪力墙围成的薄壁筒组成的结构 多筒结构：平面内将多个筒体组合在一起形成多筒结构体系，或者将几个单筒体并联成为整体刚度很大的筒体。 筒体结构抗侧力刚度大，一般用于40层以上
(二)结构布置原则 1.结构的最大适用高度及结构适用的最大高宽比 为避免结构侧移过大，对建筑物高度H和高宽比B/H加以控制，钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为A和B两级，见表。 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（单位：m） 注： 1.甲类建筑，678度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，9度时应专 门研究。 2.框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度抗震设防的表列其他结构，当房屋高度超过本表 数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施.
第一章梁 1.梁按支座约束分为： 静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。 2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？ 答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。简支梁是静定结构，当两端支座有 不均匀沉降时，不会引起附加内力。因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。简支梁 也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。 多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座 变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。（图见5页） 3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。 悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。 4．抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.5 5.悬挑结构倾覆力矩的平衡方式：上部压重平衡；下部拉压平衡；左右自平衡；副框架平衡 第二章桁架结构 1.桁架结构的组成： 上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆 2.桁架结构受力计算采用的基本假设： （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铰接节点。（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制 转动。） （3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点 只受集中力作用） 3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？ 答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉， 内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆 则总是受拉。（图见11页） 4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？ 答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。 5.屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？ 答：（1）屋架结构的受力（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。 6.屋架结构的布置有哪些具体要求？ 答：（1）屋架的跨度：一般以3m为模数； （2）屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶； （3）屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、垛、柱或圈梁上。当跨度较大时， 则应采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。 7.屋架结构的支撑有哪几种？ 答：屋架支撑包括设置在屋架之间的垂直支撑，水平系杆以及设置在上、下弦平面内的横向支撑和通 常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。 8.从结构受力来看，抛物线型的结构受力最为合理，其次是折线型，再次是梯形屋架，三角形和矩形屋架力学性能较差。 9.张弦结构：名词解释 10.张弦结构结构形态有：零状态、初状态、荷载态 第三章单层刚架结构 1.刚架结构：是指梁、柱之间为刚性连接的结构。
浅谈高层建筑常用结构体系及结构体系选择 摘要：对目前较为普通的高层建筑结构体系的优缺点、适用性、经济性等方面的比较，并论述如何选择合理的结构体系方案，具有较高的参考价值。关键词：高层建筑；结构体系;经济合理性 Abstract: at present are normal of the high-rise building structure and the advantages and disadvantages of the system, applicability, economy, and other aspects of the comparison, and discusses how to select the reasonable structure system plan, is of high reference value. Keywords: high building; Structure system; Economic rationality 随着经济社会的不断发展，城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。为了更好的使设计建筑结构设计工作在现实生活中得到合理的运用，这就需要设计师从概念设计为基础进行设计。而本文主要是探讨高层建筑的结构体系以及如何进行结构体系的选择。 1、高层建筑的结构体系目前国内的高层建筑目前最广泛基本结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构、钢结构等五种体系。（1）框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，房间隔墙可以随意拆改，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重;并且框架柱尺寸过大，不适合民用住宅，在地震区不宜做太高。 剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”。其优点是：刚度大，空间整体性好。由于承重结构为片状的混凝土墙体，房间不见柱子的棱角，感觉更美观，比框架结构更适合用于住宅、旅馆等房屋。在历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微。缺点是：混凝土用量多，自重大，总高度通常无法超过150m。混凝土墙体为高强度承重墙体，房间不能拆改。剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以