结构选型论文

《建筑结构选型》

课程论文

题目建筑结构选型案例与分析

姓名孙善赟

学号2009280018

班级09建筑一班

学院土木建筑学院

指导老师张献萍

建筑结构选型概述及实例分析

一、引言

建筑结构并不是我们通常所说的建筑物，而是隐藏于建筑物外表之下的，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。人们往往认为结构与外形是相同的概念，其实不然。建筑师根据结构功能要求的原则（安全性、适用性、经济性、耐久性）将外表看来很花哨的建筑物与内部规整合理的结构很好的结合在一起，就形成了各种各样的建筑结构型式。

以下简单的介绍几种常见的建筑结构型式，包括：框架结构、剪力墙结构、框-剪结构、筒结构、桁架结构、拱结构、网架结构、悬索结构、膜结构等，以及对其中几个结构型式分别进行概述和实例分析。

二、框架结构

1、概述

框架结构一般由竖直的柱和水平横梁所组成，梁柱交结处一般为刚性连接。框架结构一般都是受到竖直荷载和水平荷载的共同作用。其主要特点是：布局灵活，不靠墙承重，使用方便，可以获得相对较大的使用空间；但抗侧刚度小，侧移大，抗震和抗风能力较差，对于支座不均匀沉降比较敏感。

框架结构按框架构件组成可以划分为梁板式结构和无梁式结构；按框架的施工方法可以划分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架和装配整体式框架；按承重结构可以划分为纯框架和内框架。

框架结构适用于民用住宅、办公楼、旅馆、饭店、医院、大型商业建筑等，亦可用于工业车间等建筑。

2、实例分析

广州合景金融大厦

结构型式及特点

广州合景金融大厦采用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系。结构方案控制原则：刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，

修复时不会对主体结构的稳定性和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定的抗侧刚度，可继续工作。通过设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。高出屋面的幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用。

广州合景金融大厦框架柱采用圆钢管混凝土：柱、支撑体系采用跨层、形矩形钢管支撑，层内人字形及V字形热轧或焊接正放H型钢支撑，框架梁采用烘轧或焊接H型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式。利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架土要承担竖向荷栽。钢柱与钢梁节点，钢支撑与钢骨连接点均采用刚性连接，主次梁节点为铰接。

三、剪力墙结构、框-剪结构

1、剪力墙结构概述

剪力墙结构，是利用建筑物的外墙和永久性内隔墙的位置布置混凝土承重墙的结构。其主要特点是：抗侧刚度大，侧移小，抗震性能好；室内墙面平整，结构自重大，平面布置不灵活，不容易形成大空间。

剪力墙结构常用于高层住宅和旅游建筑中。

2、实例分析

广州白天鹅宾馆

结构选型及特点

广州白天鹅宾馆主楼采用剪力墙大阪系统，主楼地下室采用钢筋混凝土防渗墙结构。横向剪力墙和纵向剪力墙共同承重，侧刚度更强，侧移更小，从而保证了抗震性能。

3、框-剪结构概述

框-剪力墙结构体系是由框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。是两种体系的结合，吸取了各自的长处，既有布置灵活、使用方便的特点，又具有良好的抗侧力性能。

框-剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。

4、实例分析

深圳发展中心大厦

结构型式及特点

深圳发展中心大厦，采用了框架-剪力墙体系。剪力墙负担大部分的水平荷载，框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽其能。

四、超高层建筑（筒结构）

1、概述

筒结构是由框-剪结构与全剪结构的演变发展而来的。剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体，筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂封闭箱。

筒结构包括筒中筒结构、框架-核心筒结构、框筒-框架结构、多重筒结构、成束筒结构及多筒体结构。一般适用于高层和超高层建筑。

2、实例分析

中央电视台新址

结构型式及特点

CCTV主楼采用钢支撑筒体结构体系。带斜撑的钢结构外筒体提供结构的整体刚度，部分钢结构外筒体表面延续至筒体内部，以加强塔楼角部及保持钢结构外筒体作用的连续性。外筒体由水平边梁、外柱及斜支撑组成，筒体在两个平面都倾斜6°。外筒框架柱采用钢柱、型钢混凝土柱。斜支撑截面尺寸及分布根据受力需要而变化。外筒体由两层高的三角形模块构成，即每隔两层柱、边梁和支撑交于一点，因而楼面结构也分为“刚性层”和“非刚性层”。包括塔楼在内，所有心筒及内柱都是竖直的，它们与外筒柱—起作用，为“刚性层”之间的楼板提供稳定性。

塔楼的核心筒为钢框架结构体系，核心筒体横向布置一定数量的柱间支撑，而纵向主要依靠抗弯框架的作用。核心筒内两个楼层平面之间的侧向约束可以保证两“刚性层”楼板之间楼层的侧向稳定，并将有关荷载传递下去。塔楼内设置了一系列的转换桁架以支承由于垂直内筒与倾斜外柱之间的跨距加大而增加的内柱。这些转换桁架将柱的荷载传递到核心筒和外部筒体上，通常布置于机电层。两塔楼之间悬臂部分的底下两层也设有转换桁架，悬臂部分的柱荷载通过这些桁架传递至周边筒体。在裙楼处，为了形成演播厅和中央控制区的开敞空间，也设有转换桁架用以支承上部楼面的内柱。

五、桁架结构

1、概述

桁架结构是由直杆在端部相互连接而成的以抗弯为主的格构式结构。桁架结构受力合理，计算简单，施工方便，适应性强，对支座没有横向推力；但结构高度大，平面桁架的侧向刚度小，为了保证桁架平面外的稳定性，通常需要设置支撑系统。

桁架结构按外形不同可分为三角形屋架、梯形屋架、抛物线屋架、折线形屋架、平行弦屋架；按腹杆布置不同可分为三角形腹杆系、带竖杆的三角形腹杆系、半斜腹杆系、组合腹系；按其几何组成方式可分为简单桁架、联合桁架和复杂桁架按是否存在水平推力可分为无推力的梁式桁架和有推力的拱式桁架；按材料的不同可分为木屋架、钢-木组合屋架、钢屋架、轻型钢屋架、钢筋混凝土屋架和钢-混凝土组合屋架。

桁架结构在民用建筑、工业建筑、公共建筑、娱乐设施、施工设备、公路桥梁等领域应用广泛。

2、实例分析

天津奥林匹克中心体育场

结构型式及特点

天津奥林匹克体育中心体育场基础为高强混凝土预应力管桩，主体为钢筋混凝土框架结构，屋顶桁架选用V字形平行弦桁架，悬挑结构。主桁架最大跨度117m，主、环桁架均为平面管桁架结构形式，桁架最大安装高度达53m，整个钢