桁架 建筑结构体系
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香港中国银行大厦
中银大厦是中银香港总部, 位于香港中西区金钟花园道1 号。大厦楼高70层,另地库停 车场4层;楼高315米,加顶上 两杆的高度(约50多米)共有 367.4米。中银大厦建成时是 香港最高的建筑物,也是世界 第五高建筑物。
结构分析:
香港中国银行大 厦,由贝律铭建筑师 事务所设计,1990年 完工。结构采用4角12 层高的巨形钢柱支撑, 室内无一根柱子。
纵向为两榀主桁架和两榀次桁架,
在每榀主桁架下各设三个由电梯 井筒壁形成的薄壁柱,作为整个
屋架结构的支座,次桁架仅起到
保证屋盖整体性的作用。
造型分析:
大剧院向天空展开的屋顶如神来之笔,承接来自宇宙和人类的恩泽 与智慧,以纯洁、美丽、富于诗意的体貌和精神,热烈地拥抱蓝天, 拥抱世界文化之精华。其建筑风格新颖别致, 融汇了东西方的文化韵 味。白色弧形拱顶和具有光感的玻璃幕墙有机结合,在灯光的烘托下, 宛如一个水晶般的宫殿。 上海大剧院采用国际先进的点式拉索玻璃幕 墙,减小构件尺寸,使整个剧院建筑清澈透明,充满活力和梦幻色彩。
按桁架几何组成方式分类:
简单桁架 联合桁架(由几个简单桁架按几何不变体系 的简单组成规则联合组成) 复杂桁架(不同于前两种的其它静定桁架)
联合桁架
复杂桁架
按所受水平推力分类:
无推力的梁式桁架(与相应的实体梁结构 比较,掏空率大,上下弦杆联合抗弯,腹杆 主要抗剪,受力合理,用材经济) 有推力的拱式桁架(拱圈与拱上结构联为 一体,整体性好,便于施工,跨越能力强, 节省钢材料)
上海大剧院
工程概况:
位于上海市中心人民广场西北侧。工程用地面积21644m2,占地面积11530 m2,总建筑面积62800 m2,地下两层,地上6层,高度为40m。法国建筑师中 标。
方案中最引人注目的是呈反拱的月牙形屋盖,纵向长100.4m,横向宽94m,
纵向悬挑26m,横向悬挑30.9m,反拱圆弧半径R=93m,拱高11.5m。 屋盖体系采用交叉刚接钢桁架结构。
上海大剧 院向上反翘的 拱顶是最引人 注目的设计亮 点。关于这个 拱顶,有人说 体现了中国建 筑屋顶的韵味, 具有浓郁的民 族风情。有人 认为上翘的形 象犹如一位张 开双臂的歌唱 家。也有人认 为它像一个聚 宝盆,象征吸 收天地之灵气 精华。
平面布局:
建筑平面采用中国建 筑的传统布局手法,环 绕的观众厅和舞台组成 “井”字形划分。前部 布置宽畅、华丽的大厅, 后部为表演及专业技术 活动场地,大剧院包含 1800座大剧场,600座 及300座中、小剧场, 可进行歌剧、芭蕾、交 响乐等各种演出。
反拱的月牙形屋盖内有两层,局部为三层,作为设备层和观光餐厅 等,既是覆盖整个大剧院下部结构的屋顶,又是上部屋顶结构的承重 结构,发挥双重功能。屋盖结构复杂,内力较大,采用刚接桁架结构 较为合理,以保证屋盖结构的整体刚度和承载能力。
月牙形屋架采用无斜腹杆屋架,既可满足建筑对钢屋盖内部纵向交
通的要求,又使杆件总数减少,节点构造简便。受力性能好,具有很 大的抗扭刚度和双向抗弯刚度,整体稳定性墙,可省去大量支撑。
国 际 会 议 厅
观 海 厅
厦门国际会展中心屋盖采用双向空间钢桁架结构。 桁架下弦标高为10.55米,桁架高度H=4.0米,钢桁架 沿纵向间距为27米,沿横向间距为9米,均支承在钢 筋砼柱柱顶,由于该区屋面为屋顶花园,屋盖承重结 构选用钢桁架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在 纵向垂直支撑、系杆的保证作用下形成空间桁架结构 体系。
大剧院钢屋盖既是覆盖整个大剧院下部结 构(包括观众厅、主舞台、侧台等)的屋顶, 又是一承重结构,别具一格地发挥着双重功能。 为了达到建筑与结构的完美统一,结合本工程 的建筑特点,采用了巨型框架这一新型结构体 系,它具有侧向刚度较大,给建筑提供大开间 和大高度室内空间,能满足建筑多功能要求等 特点。六个钢筋混凝土电梯筒体作为主框架柱, 承担着上部结构全部的竖向荷载、风载及地震 荷载,两榀纵向主桁架及十二榀横向月牙形桁 架形成主框架梁,承担着全部钢屋盖的竖向荷 载,并将这传至电梯筒体,钢屋盖内部三层楼 面结构组成巨型结构的次框架部分。
按其外形分类
按腹杆布置不同分类
桁架分类
按桁架几何组成方式分类 按所受水平推力分类
按其外形分类:
普通钢桁架按其外形可分为三角形、梯形及平 行弦三种。
按腹杆布置不同分类:
三角形腹杆系(即华伦式桁架) 带竖杆的三角形腹杆系 半斜杆腹系(如K式桁架) 组合腹系(亦称再分式桁架)
K式桁架
再分式桁架
会展中心包括一 号、二号展馆及 配套四星级会展 商务酒店,是集 展览、会议、酒 店、餐饮、旅游、 广告、仓储为一 体的大型现代化 展览馆。场地周 边风景秀丽,交 通便捷。
区位分析:
展览空间分布图:
1800人海峡厅 厦门国际会议中心 剖析图
海峡会议 厅楼层平面 图
Biblioteka Baidu
室内展示:
多 功 能 厅 轻 型 展 厅
反拱设计分析:
从设计的出发点来说,首先在营造外观的气势上,起 到了一定的作用,延伸了建筑向上的高度以及横向的广 度。同时,带弧线的拱顶使主体方正的建筑具有了较强 的视觉冲击力,就是说拱顶使整个建筑具有了自身的视 觉个性.其次,向上反翘的拱顶不是摆设,是出于实际的 考虑。 拱顶设计更具有技术和功能上的优势。众所周知,剧 院建筑对声学效果有很高的要求,对噪声隔绝、固体传 声等严格控制,上海大剧院的拱顶由六根柱子支撑,与 混凝土结构的主体相对脱离,中间留有空隙,因此设计 将机房设备安置于此处,和一般将机房设备置于地下不 同。这样处理的好处,除了能够有效利用建筑面积,更 能够避免地下震动对主体观众厅的噪声影响,架空的钢 结构的顶部可以有效延缓噪声到达建筑主体的时间,从 而减弱固体传声的影响。 1800个座位的规模在当时乃至 现在都是一个较大的数字。
巨型桁架平面 内还设置若干吊杆, 将楼层荷载通过巨 型桁架斜杆传给角 柱。使角柱承担几 乎全部全力荷载, 增强了巨型桁架的 抗倾覆能力。
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桁架的基本受力特点:
最常采用的是平面桁架,在横向荷载作用下其受 力实质是格构式的梁。桁架与实腹梁相比较,其特点 是以弦杆代替翼缘和以腹杆代替腹板,
桁架与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板, 并且杆件主要承受轴心力,从而常能节省钢材和减轻 结构自重。这使桁架特别适用于跨度或高度较大的结 构。此外桁架还便于按照不同的使用要求制成各种需 要的外形。
伸臂梁式桁架
悬臂梁式桁架
拱式桁架
桁架实例:
北京西站过街天桥
桁架梁桥是用 桁架作为主要 承重结构的梁 式桥,简称桁 梁桥。 桁梁桥 一般是由两片 主桁架和纵向 联结系及横向 联结系组成空 间结构。
厦门国际 会展中心
厦门国际会展中心位 于厦门岛东南海岸, 会展中心占地47万平 方米,总建筑面积34 万平方米,展览区主 楼长432米,高42.6 米, 。主体建筑如欲 腾飞的大鹏,又如即 将启航的巨轮。
桁架一般用木材、钢材、钢筋混凝土建造。
桁架形式分为三角形、梯形、拱形、无斜腹 杆式和三铰拱式等形式。
桁架选型考虑的因素是:综合考虑建筑的功能 要求、跨度和荷载大小。 当建筑跨度在36m以上时,为减轻结构自重, 宜选择钢桁架;跨度在36m以下时,一般可 选用钢筋混凝土桁架,有条件是最好选用预 应力混凝土桁架;当所处环境相对湿度大于 75 %或有腐蚀性介质是,不宜选用木桁架。
香港中国银行大厦为巨 型桁架体系,主体结构为八 榀巨型桁架,其中四榀沿正 方形平面的周边布置,另四 榀沿对角线方向布置。平面 为52m×52m,四角为型钢 配筋的大型钢筋混凝土 立柱, 底部最大截面4.8m×4.1m, 直接落地深入基础,向上逐 渐减小截面。正方形平面中 心外的立柱由顶层向下通到 第25层结束,支承在金字塔 形的空间桁架中心。
桁架体系分析
桁架:一种由杆件彼此在两端用铰链连接而 成的结构。桁架结构杆件主要承受拉力或 压力,可以充分发挥材料的作用,节约材 料,减轻结构重量。
桁架结构优缺点和适用范围:
桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。 在外力作用下,杆件内力为轴向力(拉力或压 力),而且分布均匀,故桁架结构比梁结构受力 合理。 桁架内力分布均匀,材料强度能充分利用,减少 材料耗量和结构自重,使结构跨度增大。 桁架是大跨度结构建筑常用的一种结构形式,主 要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、 商场等公共建筑。