建筑结构选型------- 网架结构
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上海体育馆
上海体育馆,也称上海大舞台,坐落在上海西南地区,著名的华亭宾馆对面,1975年建成使用。主馆呈圆形,高33米,屋顶网架跨度直径110米,采用平板型三向网架结构,网格尺寸为跨度的1/8。馆内可容纳观众18000人。1999年经改建,新增1250m2的双层舞台,设施先进,是目前国内首家剧院式的体育馆。可承接各类文艺演出、大型体育比赛、集会、大型展览等等,观众容量仍可保持在12000人左右。
“岭南明珠”体育馆位于广东省佛山市禅城区季华五路(电视塔北侧),毗邻规划中的城市景观轴,占地22.3km2,总建筑面积约75182m2(其中地下室建筑面积约23640m2,地上建筑面积约51612m2。项目包括拥有6000个座位的综合体育馆以及附属体育馆、全民健身广场、地下停车场等。主体建筑结构体系由一个主馆和两个副馆(训练馆和大众馆)组成,主体育馆直径为128.4m,建筑高度为35.48m,地上4层;训练馆和大众馆直径为78.4m,建筑高度约26.4m。主馆与副馆通过3个穹顶连为一体,优美的圆弧外形如同一颗熠熠生辉的明珠。作为佛山市的标志性建筑,该体育馆自2005年建成以来,承担了广东省第12届运动会的闭幕式及篮球、体操比赛等重大文体活动。体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳结构,与以往的穹顶结构不同的是:引进了斗拱的概念,强调了水平环的作用。在力学合理性方面,将以往穹顶结构是拱的旋转体这种考虑方法,改变为水平环的集结体。穹顶的上半部为压缩环,下部为张力环,水平环采用H型钢组成的空间三角形钢桁架,具有足够刚度,水平环桁架通过层间立柱和外斜杆,逐层叠加形成一个牢固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢管组成,外斜杆采用圆钢管,钢材均采用Q345B钢。主馆由15层水平环构成,两副馆分别由10层水平环构成,三个场馆三层以上通过多层水平环层层叠加,收聚成三个上部相互独立的空间穹顶,下部三层通过中间连廊连为一体。钢屋盖的投影面积为34330m2,用钢量为6838t,约197kg/m2。结构构成复杂,有22000根杆件,6000多个节点,而且多根杆件从空间不同角度汇交,节点型式多样,对制作、加工、定位、安装提出了很高的要求。本工程主体钢结构的杆件数量达22000多根,节点数量5000多个。考虑工程独特的结构形式,大部分节点采用H型钢直接交汇节点或板节点,部分采用了铸钢节点。主体结构总用钢量为12500t,附属结构重约1400t。在工程中大量采用的H型钢直接交汇节点构造非常新颖,如5、6根平面加空间扭曲的H型钢构件直接交汇的节点做法等,在国内外同类工程中尚属罕见。结构构件、节点数量繁多,构造复杂,加工制作难度大,是本工程深化设计与钢结构制作的最大特点。
1 建筑结构与结构选型
1、构件按受力特征来划分主要有以下三类: 、 、 。
(轴心受力构件、偏心受力构件和受弯构件)
2、稳定系数: 。
(按稳定考虑的承载力与强度承载力的比值)
3、相同材料的拉杆与压杆受同样的荷载作用时,拉杆所需的截面尺寸要比压杆 。
(小)
4、一般提高压杆承载力的措施为:
(1)选用有较大i值的截面,即面积分布尽量远离中和轴。
(2)改变柱端固接条件或增设中间支承以改变杆件计算长度。
5、剪应力:
①剪应力在梁高方向的分布是 处最大,以近抛物线的形状分布,在截面边沿处剪应力为 。
(中和轴、零)
②沿梁长方度向, 处剪力最大,剪应力也最大。
(支座)
③截面的抗剪主要靠 (即梁的截面中部)
(腹板)
6、受弯构件的变形
①梁的挠度跨中最大。
②挠度的大小与正弯矩成正比。
③跨度相同、荷载相同时,简支梁的挠度比连续梁、二端固定或一端固定简支的梁要大。
④挠度的大小与梁的EI成反比。
7、轴心受拉构件是受力最好的构件:
①最能充分发挥材料性能。
②在承受相同的荷载下,与受压和受弯构件相比所需的断面最小。
③只有具有最多数量的轴拉构件和较少轴压和受弯构件组成的结构体系才是最省材料和经济合理的体系。
多层与高层建筑结构体系
8、 层以下为多层建筑, 层以上为高层建筑。
(7、8)
9、砖砌体房屋防止墙体开裂的主要措施:对于钢筋混凝土屋盖的温度变化和砌体干缩变形引起墙体的裂缝(如顶层墙体的八字缝、水平缝等),可根据具体情况采取以下措施:
①屋盖上宜设置保温层或隔热层;
②采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖;
③对于非烧结硅酸盐砖和砌块房屋,应严格控制块体出厂到砌筑的时间,并应避免现场堆放时块体遭受雨淋。
10、墙体沉降缝的设置:当房屋长度范围内地基持力层土变化较大;房屋的层数相差超过 层时,宜设置沉降缝。
第一章 梁和悬挑结构
梁的形式
材料分类:石梁、木梁、钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、钢—钢筋混凝土组合梁。
钢筋混凝土梁是目前应用最广的梁,钢筋与混凝土共同工作使其有耐久、耐火及经济。但挠度及变形约束了跨度。
梁截面形式分类:矩形、T形、工字型、十字形等。
梁按支座约束条件分类:静定与超静定、单跨与多跨、简支与悬臂。
悬挑结构
悬挑结构的形式
材料:钢筋混凝土、钢材
形式:阳台、屋盖、房屋。
第二章 桁架结构
桁架结构中的桁架指的是桁架梁,是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构,桁架通产也被称为屋架。
桁架结构的受力特点
由简支梁发展成为桁架
桁架的实质是利用构件的截面几何特征的有利因素(增大惯性矩、抵抗矩的同时,减少构件的截面面积),达到减轻结构自重的效果。
桁架结构的组成:弦杆(上弦杆、下弦杆)、腹杆(斜杆、竖杆)
*经抽象简化后,杆轴交于一点,且“只受节点荷载作用的直杆、铰结体系”的工程结构。
*特性:只有轴力,而没有弯矩和剪力。轴力又称为主内力。
*整个结构对支座没有横向推力。
桁架结构的特点
桁架的各杆件受力均以单向拉、压为主。通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活。应用范围非常广。桁架梁和实腹梁想比,在抗弯方面,由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端,增大了内力臂,使得以同样的材料用量。实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面,通过合理布置腹杆,能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪,桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥,从而适用于各种跨度的总建筑屋盖结构。
重要的意义还在于,它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态,使我们能够直观地了解力的分布和传递,便于结构的变化和组合。
1. 建筑结构由竖向承重结构体系,水平承重结构体系和下部结构三部分组成
2. 按建筑材料分类:混凝土结构,钢结构,钢-混凝土组合结构,砌体结构,木结构和混合结构。
3. 主体结构体系有墙体结构体系,框架结构体系,框架-剪力墙结构体系和筒体结构体系
4. 按结构层数分类:单层建筑结构,多层建筑结构,高层建筑结构。
5. 按竖向荷载的传递途径分类:横向承重结构、纵向承重结构、纵横向混合承重结构。
6. 按结构的空间分类:壳体结构,网架结构,膜结构,悬索结构
7. 作用的分类:a永久作用-主要是指结构自重,土压力,水位不变时的水压力等,惯称恒载。其特点是:在设计基准期内,荷载的量值不随时间变化或其变化与平均值相比可以忽略不计。b可变作用-主要是指楼(屋)面活荷载,风荷载,雪荷载,水位变化的水压力等可变荷载,惯称活荷载。在工业厂房中可能还有吊车荷载,屋面积灰荷载(位于水泥厂,高炉,转炉等车间附近的房屋)等。其特点是:在设计基准期内,荷载的量值随时间而变化。且其变化与平均值相比不可忽略。可变荷载是设计基准期内可能存在也可能卸去或移动的荷载。c偶然作用-主要是指撞击,爆炸,罕遇地震等。其特点是:在设计基准期内不一定出现,而一旦出现,其量值很大且持续时间很短。
8. 荷载标准值:在结构使用期间内可能出现的最大荷载值,包括永久荷载标准值和可变荷载标准值,即《建筑结构荷载规范》规定的荷载基本代表值。
9. 延性:一般用于抗震设计,是指超过弹性极限后直至破坏的过程中,材料耐受变形的能力
10.伸长率:钢材受拉破坏时的应变值称为伸长率,它是钢材塑性性能的主要指标。伸长率较大表明钢材的塑性性能较好。
11.冷弯性能:冷弯性能是衡量钢材加工性能的一个指标,是指钢材在冷加工(常温加工)下产生塑性变形时不致发生裂缝的能力,用冷弯试验来检验。通过冷弯冲头加压,使试件弯曲。发生 裂缝时试件的弯转角度越大,塑性性能越好。
12.焊接性:焊接连接是钢结构最常用的连接形式。焊接时将在焊缝附近的钢材中形成热影响区,由于冷热不均,在钢材中引起较大的焊接应力。焊接性好是指焊接安全,可靠,不发生焊接裂缝,焊接接头和焊缝的