大跨度空间结构设计实例探析
- 格式:doc
- 大小:27.50 KB
- 文档页数:4
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析建筑构造作业大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析学号:20220511 班级:建筑111建筑的三个最根本要素包括强度、适用和美观。
适用是指该建筑的实用功能,即建筑可提供的空间要满足建筑的使用要求,这是建筑最根本的特性;美观是建筑物能使那些接触它的人产生一种美学享受,这种效果可能是由一种或多种原因产生,其中也包括了建筑形成的象征意义,形状、花纹和色彩的美学特征;强度是建筑的最根本特征,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“强度〞所需要的建筑物局部是结构,结构是建筑物的根底,没有结构就没有建筑物,也不存在适用,更不可能有美观。
大跨空间结构是目前开展最快的结构类型。
为了满足社会生活和居住的需要,人们需要更大的覆盖空间,如大型的集会场、体育馆、飞机库等、跨度要求很大,达几百米或者更大,这是就需要大跨度结构。
大跨度建筑通常指跨度在30米以上的建筑。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的开展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的。
对于建筑师及工程师们而言,大跨度建筑提供了一种既方便又经济的覆盖大面积空间的方法,尤其在大跨度建筑中,结构选型是制约建筑空间形式的造型的重要因素。
大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩,习惯上分为如下这些类型:钢架、桁架结构、拱结构、壳体结构、折板结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、张弦梁结构和索-膜结构。
大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑,我国现行钢结构标准那么规定跨度60m以上结构为大跨度结构。
主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中那么主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
大跨度建筑在古代罗马已经出现,如公元120到124年建成的罗马万神庙,成圆形平面,穹顶直径达43.5m,用天然混凝土浇筑而成,是罗马穹顶技术的光芒典范。
大跨度结构分析1大跨度结构分析摘要:现阶段,随着社会生活和科技的发展需要,人们需要更大的覆盖空间,而其他结构形式受到跨度的限制,工程师们倾向于选择大跨度结构,于是大跨度空间结构得到了快速的发展。
大跨度结构花样百出,但是最基本的结构形式有桁架结构、拱结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构等。
关键词:大跨度结构、建筑、应用横向跨越30米以上空间的各类结构形式的建筑。
大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。
古代罗马已有大跨度拱顶见古罗马建筑。
近代大跨度结构建筑至19世纪末已有较大成就。
如1889年巴黎世界博览会的机械馆,是用三铰拱式的钢结构,跨度达115米。
20世纪初,金属材料的进步和钢筋混凝土技术的发展促使大跨度建筑出现很多新的结构形式。
如19121913年在波兰布雷斯劳建成的百年大厅采用钢筋混凝土穹窿顶,直径达65米,覆盖面积5300平方米。
第二次世界大战后大跨度建筑又有新的发展以欧洲国家、美国和墨西哥发展最快。
这个时期的大跨度建筑广泛地应用各种高强轻质材料如合金钢、特种玻璃和化学合成材料减轻了大跨度结构的自重使新颖的空间结构不断出现覆盖面积日益扩大。
结构类型有桁架结构、拱结构、网架结构、薄壳结构、网壳结构等。
1.桁架结构桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。
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,桁架通常也被称作屋架。
桁架结构中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。
桁架梁和实腹梁相比,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。
大跨建筑桁架结构形式与建筑造型实例分析赵骏(山东建筑大学,建筑城规学院,2009051071)摘要:桁架是指由直杆在杆端相互连接而组成的以抗弯为主的格构式结构。
桁架中的杆件大多只承受轴向力,材料性能发挥较好,特别适用于跨度或高度较大的结构。
桁架主要用于空间桁架(网架和塔架)、平面桁架(屋架、吊车桁架、水工结构中的钢栈桥、钢桁架引桥、钢闸门中的桁架等)。
钢木桁架为采用钢材作下弦的桁架,钢木桁架能消除木材缺陷(木节、裂缝及斜纹)对桁架受拉下弦及其连接的不利影响,提高桁架的安全可靠程度和刚度。
关键词:大跨建筑,桁架结构,造型实例1 引子在科技发达的社会对于建筑的要求越来越高,大跨度的建筑层出不穷这就需要更好的技术,本文介绍建筑桁架结构中的几个类型,如;刚桁架结构的特点及内力分析,木桁架结构的内力分析,以及桁架的结构特点,桁架结构的优点;扩大了粱式结构的适用跨度,桁架可用各种材料制造,如钢筋混凝土、钢材、木材均可。
用于房屋上的桁架常称屋架,桁架型式的选择一般与建筑物的使用要求,跨度和荷载大小,以及材料供应和施工技术水平等因素有关。
选择桁架型式的一般原则是适用经济美观和制造简单。
桁架可用木材、钢材、钢筋混凝土等材料制造,由于每种材料的力学性能各不相同,所以不同材料制造的屋架,其型式也各不一样。
这种屋架型式适用于木屋架。
桁架是由杆件组成的格构体系,其节点一般假定为铰结点,当荷载作用在结点上时,桁架的杆件内力与桁架的外形有着密切的关系。
平行弦桁架的杆件内力是不均匀的,弦杆内力是两端小而向中间逐渐增大,腹杆内力是两端大而向中间逐渐减小。
桁架的外形及腹杆形式;三角形屋架,人字式腹杆,豪式腹杆,梯形屋架,再分式腹杆,平行弦屋架交叉式腹杆。
本文还介绍了关于桁架选用及屋架结构的选型。
2 桁架结构的基本概念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。
大跨度钢结构施工技术的实例分析摘要:随着建筑业的蓬勃发展,钢结构逐步地向美观、新颖、独特的方向发展,跨度也越来越大,外形也由单一的平面规则形状向复杂的三维空间造型迈进。
本文主要结合实例探讨了大跨度钢结构的施工技术。
关键词:大跨度钢结构;施工技术;质量控制Abstract: along with the vigorous development of the construction industry, the steel structure step by step to beautiful, innovative, unique direction, span too more and more big, appearance also consists of a single plane rules to shape complex three-dimensional modelling to move forward. This paper mainly discusses the examples of large span steel structure construction technology.Keywords: big span steel structure; Construction technology; Quality control一、连廊钢结构工程概况某高层双塔楼由两层300T大型钢结构连廊连接,在施工过程中面临较大的挑战。
文章基于此展开论述。
(一)连廊的吊装概述连廊钢结构采用在地面整体组装,液压同步提升到位,空中对接落位的工艺进行安装。
该工艺避免了钢连廊高空焊接对口,最大程度地保证了施工安全、质量。
本工程使用液压提升器进行整体吊装,配置的单台提升器额定提升能力为60吨、集群作业提升能力最大800吨。
单个钢结构连廊拼装完成后总重量约300吨,钢结构预拼装作业面置于三层楼面上,所以对三层楼面和H轴一N轴区域的地下室顶地面的下层结构进行加固,同时对液压提升器牛腿也采取相应的加固措施。
大跨度空间结构设计实例探析
摘要:本文通过结合某大跨度空间设计实例,对其结构设计进行深入探讨,
提出可行的结构设计思路以及可采取的结构设计技巧,为同类工程提供有价值参
考。
关键词:结构设计;大跨度结构;空间结构;设计措施
Abstract: this paper through the combination of a long-span space design
examples, the structure design are discussed, the feasible structure design ideas and
can take the structure design of the skills of the similar project to provide valuable
reference.
Keywords: structure design; Big span structure; Space structure; Measures
designed
工程概况
本项目为剧院的大跨度空间结构,总高23.10m。建筑结构的安全等级为
二级,地基基础等级为乙级,设计使用年限50年,抗震设防类别为丙类。地上
建筑设抗震缝分为两部分,大跨度结构单元抗震等级二级,其余单元抗震等级三
级。地下室(地上建筑投影范围以外)抗震等级三级,地下室(地上建筑投影范
围以内)抗震等级同地上建筑。拟建场地土类型为软弱土,工程的地下室部分没
有分开,基础采用钻孔灌注桩。
结构方案
本工程上部结构由防震缝分为西侧结构和东侧结构两部分,从地下室整
体刚度经过计算分析,地下室的剪切刚度应当大于地上一层剪切刚度的2倍,故
将地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。主体结构地下室顶板-0.050m标高与室
外地下室顶板-1.800m标高相差1.75m,采用在相交边缘设加腋支挡的措施保证
水平力连续传递,使地下室顶板成为有效嵌固端。根据规范要求,本工程的结构
类型采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。同时通过地上部分建筑设抗震缝分为两
个独立的结构体系,抗震等级分别为二级;对于本工程的地下室部分所采取的抗
震等级同上部。本工程采用倾角较大的斜柱,为了有效地提高结构的整体性和抗
震性能,减小构件的断面尺寸,该部分框架柱采用钢骨混凝土构件。
结构设计措施
3.1楼盖设计
本工程地下、地上部分均采用现浇混凝土梁板结构体系。部分楼板开大
洞的部位,在结构上采取加厚周边楼板(h=150mm)和配筋率(ρ≥0.25%),加
强洞口周边的梁配筋,以提高结构的整体性。本工程东侧多功能排演厅部分存在
倾角较大的斜柱和4m左右长度的挑梁,为提高结构的整体性和抗震性能,减小
构件的断面尺寸,大跨部分主梁及、邻框架柱及门厅处24m高斜柱采用钢骨混
凝土构件。另外,本工程结构体系较为复杂,其中存在较大的舞台空间造成结构
楼板不连续,框架柱长细比较大,斜立面处设置的斜柱承受较大的竖向力和弯矩。
以上建筑布局特点造成该单体扭转效应较大,如果仅仅采用普通混凝土梁柱很难
满足设计需求。为了满足建筑使用功能的要求并且满足国家规范要求,本工程采
取以下结构设计措施:
(1)框架柱及斜柱采用内置型钢的劲性混凝土柱,大跨度框架梁宜采用
内置型钢的劲性混凝土梁。其中设计的柱中钢骨含钢率约为4~5.5%,梁中钢骨
含钢率约为4~5%。
(2)加大楼板厚度及配筋,通过采用双层双向配筋来加强楼板的刚度。
(3)适当加大外围框架梁,来降低平面不规则造成的扭转效应。其中周
圈框架梁中内置的型钢能较好地约束结构整体变形。
(4)适当降低框架柱的轴压比来提高框架柱的整体延性及抗变形能力。
本结构通过以上措施,加强了框架梁及框架柱的承载能力及抗变形能力,
型钢节点也保证了节点的刚度。经过计算表明采用以上措施加强后该结构各项指
标均能满足规范要求。同时鉴于本工程地上建筑平面布局不规则,为减少结构体
系的扭转,地上建筑根据建筑使用功能的区划设缝分为两个单体建筑。其中第一
部分:办公及辅助区域平面布局规则,上下结构布置均匀,竖向刚度无突变。第
二部分为大跨度多功能排演厅,由于建筑使用功能要求局部取消楼板,造成大面
积平面楼板不连续,在舞台位置由于舞台的高度要求,此处取消第三层层高处两
方向框架梁,使得该建筑在角部刚度较弱。由于建筑外立面要求,在该建筑舞台
远端另一侧轴线处从±0.000至屋顶有外飘式外立面,竖向最大倾角约为10度。
斜柱在屋面处与最近框架柱轴线近18m,承受较大的压力和弯矩。
3.2缝设计
鉴于本工程结构体型复杂,考虑使用功能要求设缝,将上部结构分为两
部分,并同时采取设置伸缩后浇带、加强梁板配筋等措施减少砼温度收缩应力。
防震缝缝宽不小于150mm。地下室沿长度每隔30~40m设一道贯通顶板、底板
及墙板的施工后浇带,后浇带一侧的地下室底板应一次浇捣完成。后浇带应在两
侧浇灌完成至少两个月后再进行浇灌,其强度等级应比原设计提高一级,并采用
微膨胀混凝土。
3.3单体结构设计
本工程地上部位分缝分成四个单体,其中在4.20m标高部位应为影剧院
阶梯位置的布置要求在影厅梁、板处出现了较大高差,通过局部调整板标高、梁
板交界处加腋,加大框架梁断面,尽量使错层传力不通畅部位结构连续。中空夹
层观众厅,原采用两边悬挑结构,为提高结构安全度在与各专业协调后在大厅一
处增设框架柱。另外,在二层标高有外伸4.2m外飘悬挑,改悬挑处于中空影厅
部位,底部因位于建筑室外通道无法设置框架柱,顶部由于中空影剧院该部位悬
挑跨层,填充墙高达9m,经过多轮计算悬挑部位在承担外部荷载下挠度及配筋
均过大,在部位形成了薄弱环节。为解决该问题,在悬挑段部设置局部型钢柱,
使得该部位底部悬挑梁与顶部型钢梁通过该型钢柱共同受力形成空间受力系统,
较好的解决了该问题。同时在计算时将该跃层柱在工程受力计算时将该层级顶部
及中间跨层结构设置为同一施工段。经比较该算法与将各层分开组装结构受力有
较大的不同,前者更能从内力简图体现出上、下共同作用的结果。
主入口处外飘框架柱,该部位因建筑立面及大厅使用功能的要求,外飘
斜柱在三层标高内不允许设置横向框架梁进行拉结。在结构计算中表明,该处成
为层间位移角最大部位,成为影响整个建筑结构指标的重点,并且由于现有结构
通用软件的局限在斜柱角度过大时,将其认定为无变形刚性杆无结构竖向变形。
如果仅采用该软件计算无法较准确的体现该重要位置的准确变形及内力,通过采
用三维空间软件MIDAS对比分析,该部位在不架设层间框架梁的情况下空间扭
转较大,在于建筑及方案沟通后将外挂幕墙的钢结构支撑改为三层处设置层间框
架梁,即解决了结构的受力不利问题也解决了外围幕墙结构支撑较大的问题。
3.4地基基础设计
本工程为多层建筑,同时该项目位于闹市区,与周边已建建筑(构筑)
物较近,且地下管线密集,特别是距地铁11号线(已建成)距离约15米,因此
本工程不适于采用预制桩。根据现场场地及相邻地铁隧道的特点,前期方案设计
时咨询相关部门及专家设计后决定结构桩基础采用钻孔桩以减少基础施工时地
基土的土体应力变化。基础底板采用无梁板筏结构来消除由于基础施工对原状土
层的扰动。采用以上措施后可最大限度地减少基础施工时对相邻隧道的影响。
结论
文章通过结合某大空间设计实例,探讨大跨度空间框架结构设计。设计
中考虑本工程结构体系较为复杂,结构楼板不连续,框架柱长细比较大;同时对
于斜立面处设置的斜柱承受较大的竖向力和弯矩而采取劲性混凝土梁柱等设计
措施,可为同类工程提供有价值参考。
参考文献:
[1] 张永安.32m大跨度高效预应力混凝土多层框架设计与微振分析
[J].四川建材,2006,27(02):74-75.
[2] 孟琦,赵春光.钢筋混凝土带腋撑框架设计优化研究[J].价值工程,
2007,29(06):101-103.
[3] 林晓涵.大跨度空腹桁框架建筑结构技术[J].河南建材,2011,31
(02):46-49.