孟子大剧院的结构设计分析

孟子大剧院的结构设计分析
孟子大剧院的结构设计分析

The 12th International Symposium on Structural Engineering

STRUCTURAL DESIGN OF THE MENCIUS GRAND THEATRE

Wei Liu, Dayi Ding

China Wuzhou Engineering Co., Ltd. , Beijing 100053, P.R. China

Abstract: For The Mencius Grand Theatre, the issues of the theatre structural design were studied in this paper. Including selection of structural form and arrangement of structure, the control of calculation indicators, the achieving of the stalls structure and the cantilevered balcony structure, foundation design and so on. According to the design objects of the structure performance, the static and earthquake were analyzed with SATWE, MIDAS and PMSAP programs. The calculation assumptions and the theater model simplification were discussed. The seismic fortification measures were also investigated to intensify the concept design.

Keywords: Theatre, floor discontinuous, performance-based design, seismic fortification measures

1 INTRODUCTION

In recent years, some grand theatres have been constructed in some cities of China. And some grand theatres are being planned to be designed and constructed. There are some design difficulties which are relatively typical in the theater structure design. Such as irregular plan, floor discontinuous, many split-level, cantilevered balcony, large-span roof structure and so on. In this paper, we’ll discuss these questions with The Mencius Grand Theatre for example, in order to be referenced by the next project.

2 PROJECT PROFILE

The Mencius Grand Theatre is planned to be located in the city of Zoucheng of Shandong Province, which is the hometown of Mencius. It will be a modern standard theater with 1300 seats, which can meet the needs of domestic and foreign large-scale song and dance performances. Designed with other movie theaters, commercial center, underground garage and regional power centers, the building functions are very complex. There are 4 stories aboveground, and part of the area, 2 stories underground. The auditorium building height is 25.0m, and the stage building height is 32.4m, as shown in Figure 1, the total construction area is 35220m2. The main structural form is reinforced concrete frame - shear wall structure. The roof structural form of the auditorium(40.5m×40.5m) and the stage(33.3m×24.3m) are both steel truss with supporting structure. The whole structure bases on the natural foundation. Beam stiffened raft is adopted for the basement part, and the single column foundation and wall strip foundation are used for the rest part. The level of the building structure’s security is class 2. The designed service life is 50 years. Building seismic

fortification classification is B.

Figure 1. Structure section plan

3 FOUNDATION DESIGN

According to the survey report, the basement bearing stratum of natural foundation is intensely weathered granite, whose bearing capacity values f ak = 500kPa, and E s1-2 = 45MPa. As to the beam stiffened raft, the width of the floor beam is 0.6m, and the height is 1.5m. The thickness of the bottom plate is mainly 450mm, several is 600mm. Bottom elevation of the floor beams in the stage and auditorium part is -12.78m. And in the neighboring parking garage part is -8.08m. The basement wall at the border must bear the soil pressure caused by the higher elevation raft. No expansion joints lie in the basement, but post-poured strip width 800 - 1000mm will be set every 30 - 40 meters. Post-poured strip settings are shown in Figure 2a), other layers are the same. The single column foundation and wall strip foundation are used for the rest part. The differential settlement is controlled by 0.003L. Taking into account the beneficial effects on subsidence deformation, the single column foundation and wall strip foundation land at -4.000m, which is the same raft foundation bearing stratum. In the auditorium area, the stalls cause the arc column grid, and the basement of the regional power centers cause the partial column or the column pulling. All these lead to the poor regularity of the basement column gird. Foundation beams are set at the outer edge of the basement board, to unify the basement floor reinforcement. Based on previous experience, the crack width is not necessary to be checked for foundation beam and plate. Anti-floating design water level is 5.1m underground. Anti-float calculation should be done for stage area and auditorium area respectively, in order to meet the requirements of the local anti-floating.

4 MAIN STRUCTURE DESIGN FEATURES

Acoording to GB 50011-2010 code 10.1.6, a certain number of reinforced concrete shear wall should be set between hall and auditorium, and auditorium and stage, in order to strengthen the lateral stiffness. Seismic walls are set up around the stage, and also axis Y direction wall of the side stage, in order to strengthen the stiffness where there is no floor. Combined with the vertical transportation, the shear walls are also set up in the stairway surroundings. In addition, shear walls also lie in the position, where makes the shear wall layout of the entire structure is more balanced, as shown in Figure 2(b).

As for floor structure selection, the cross beam floor is used when the column grid is regular, and the space between the beam is depend on the load magnitude. The one-way beam can divide plate flexible, and the floor is easy for construction, so it is used when the column grid is irregular. There are lots of region with no slab in the stage and side stage area, auditorium, rehearsal halls, cinema and film, multifunctional hall, lobby, etc.. There is more than 30 percent, or even 100% floor discontinuous, as shown in Figure 2(b). It’s not toward to set seismic joint for theater structure on account of the seismic design and the use function. As mentioned, seismic wall has been set to strengthen the rigidity of areas short of floor. Moreover, frame beams surrounding these areas are strengthen to pass the lateral force and enhance the rigidity of the layer. The structure torsional displacement ratio calculating the accidental eccentricity is controlled at less than 1.5.

Figure 2. Structure plan

The stage and auditorium roof structure form are both steel plane truss with supporting, which are located on the concrete wall or beam of the main structure. Through a combination of fixed pin support and sliding support, the horizontal thrust of the truss under vertical loads is minimized. The major earthquake and wind loads are transmitted to the shear wall, and the roof torsion is reduced. Gird and packway are set up from the bottom of the steel truss of the stage roof. Steel frame is suspended from the steel truss of the auditorium roof, which will meet the installation requirements of bridleways, sound bridge, the bridge of the surface light within the ceiling.

Balcony and corridors in the Grand Theatre are cantilevered structure, usually in theater design with large-span prestressed concrete beam as the fulcrum of the cantilever structure to reduce the cantilever. Yet with no conditions to set the fulcrum in this project, minimizing the cantilever length of the balcony is necessary. The maximum cantilever length is 6.35m. There are generally three structure forms for the

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auditorium: a) radial main beam, secondary beam and ladder board, it’s economical; b) annular main beam and gangboard; c) sleeper wall under the seats, it needs the secondary structure. The first structure is used here, and take steel reinforced concrete (SRC) truss as the radial cantilever components. It worth noting thar the calculation of the steel truss deflection should take into account the reduction of stiffness after concrete cracking. The reduction is even more than 60%. Profile steel is set in the concrete columns for the connection of the SRC truss. And it should be embedded in the solid side for the impact of the steel to the seismic performance. Postconstruction punching outlet holes in the ladder board below the chair is accurate and easy done.

5 STRUCTURE CALCULATION

5.1 Load

The seismic precautionary intensity is 6 degrees (0.08g), based on “The auditing idea of the project seismic precautionary requirement”. Site category is class II. The design seismic group is group 2. The damping ratio is 0.05. In this project, we calculate the earthquake action by 7 degrees, and the seismic measures are also 7 degrees. The temperature range for the calculation of the roof steel truss structure is ± 30℃.

5.2 Calculation Model Simplification

Theater structure is very complex, so the proper model simplification is very necessary for the calculation. The main simplification in this project include:

1) The theatre structure has no standard layer in the traditional sense, but has many split-level. We simulate this structure by amending the elevation of the columns and beams. Another model with more layer to contrast with the anterior one, and get whichever is the adverse results of the calculation;

2) The stalls and balcony are calculated in the overall model for reinforcement calculation. In the calculation of the overall displacement, the stalls and balcony are only taken as a load to simplify the model for their little function to seismic;

3) The roof steel truss are separated from the main structure with the sliding supports, so its influence to the overall stiffness can be neglected. It can be input only as load in the overall model. The steel truss can be designed separately with Midas model, considering a combination of vertical load and temperature. It’s also checked in PMSAP model.

5.3 Seismic Calculation

The static and multi-component earthquake were analyzed to ensure the bearing capacity of the structure. The elastic analysis under medium earthquake was to ensure that the key components do not yield under the earthquake. The elastic-plastic static analysis was to ensure the inelastic displacement angle of the structure can meet the basic specification requirements, and the structure will not fail under rare earthquake.

5.4 Calculation Result

5.4.1 Vibration modes

Torsional vibration takes place in the third vibration mode. The first two modes are both translational vibration mode, and their period are very approximate.

Table 1. The vibration mode period

Mode Period Torsion

coefficient

1 0.477 0.04

2 0.420 0.00

3 0.342 0.75

4 0.186 0.43

5 0.184 0.12

5.4.2 Layer displacement angle is very small. The control of layer maximum displacement to average displacement ratio is equal to control the structure torsion.

6 SEISMIC STRENGTHENING MEASURES

1) Adjust the location of the shear walls, that lead to the approximate vibration period on the two direction.

2) The beams supporting the steel roof and the fireproof curtain should be given seismic fortification measures.

3) The split-level place should adopt strengthening measures.

4) The stress ratio of the main roof steel members should not be greater than 0.85.

5) For the structural integrity, the floor in the weak parts should be strengthened, the beam should be strengthened where there is no floor.

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7 CONCLUSIONS

In this paper, the issues of the theatre structural design were studied, the following conclusions may be drawn:

1) The foundation design should meet the requirement of the local anti-floating.

2) The roof steel structure always lie in the single walls around the stage or the auditorium, so reduce the horizontal thrustthe by the sliding support is favorable.

3) The stalls and balcony structure adopt radial main beam, and take SRC truss as the radial cantilever component of balcony.

4) Theater model simplification and multimodel compare are necessary.

5) Seismic fortification measures are significant in the theatre structure. REFERENCES

Dong, W.Q., Wang, H.W., Ma, J. (2011). Structural Design of the Puer Theatre for Nationality. Building Structure, 41:10, 11-14. GB 50011-2010. (2010). Code for seismicdesign of buildings. Beijing: China Architecture and Building Press, China.

Zhang, Y., Liu, M.G., Rui, M.Z., Wang, D.S., Qian, P. (2012). Structural Design of Tianjin Grangd Theatre. Building Structure, 42:5, 119-124.

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高层建筑结构设计分析王方成

高层建筑结构设计分析王方成 发表时间:2016-07-28T15:02:06.787Z 来源:《基层建设》2016年10期作者:王方成 [导读] 本文结合工程实际,对高层建筑结构设计分析。 深圳市建筑设计研究总院有限公司 摘要:随着我国科学技术的不断进步和经济的快速发展,城市中高楼耸立,高层建筑物已成为人们共同的追求。本文结合工程实际,对高层建筑结构设计分析。 关键词:高层建筑;结构设计 1 工程概况 该建筑总长46.10m,总宽35.90m,总高 111.563m,大屋面层高96.90m。地上共23层,地下 2 层。地下室层高 4.7m 与 3.75m。1~22 层层高 4.2m,23 层层高4.5m。上部均为办公室,地下部分为车库和设备用房。总建筑面积53065.79 m2,其中地上37307.59 m2,地下 15758.20 m2,建筑占地面积 10636m2。 2 自然地质情况 本工程场地地震基本烈度 7 度,设计地震分组第三组,设计基本地震加速度 0.1g,属于抗震不利地段,建筑场地类别Ⅱ类,设计特征周期取 0.45s。50 年遇基本风压 0.80kN/m2,场地地基土自上而下可划分为 7 层,从上至下依次为①层填石,层厚 2.7~19m;②层中砂,层厚 0.90~22.9m;②-A 层淤泥,层厚 1.70~1.90m;③层(含砾砂)粉质粘土,层厚 1.3~3.2m;④层残积砂质粘性土,层厚 2.6~8.0m;⑤层全风化花岗岩,层厚1.1~7.3m;⑥层强风化花岗岩:灰白、灰黄、灰褐色,饱和。⑥-1层砂土状强风化花岗岩,层厚 1.1~11.1m;⑥-2 层碎块状强风化花岗岩,层厚 0.8~11.5m;⑦层中风化花岗岩:灰、灰黄、灰白色,岩芯多呈短柱状和长柱状,局部呈块状,中粗粒花岗结构,块状构造,岩芯裂隙较发育,多呈闭合,岩芯采取率 67%~87%,RQD=38~71,岩石饱和单轴抗压试验为 64.60~70.10MPa,标准值为 66.03MPa,岩石坚硬程度为坚硬岩,岩体完整程度为破碎~较完整,岩体基本质量等级为Ⅱ~Ⅳ级。本次勘察所有钻孔均有揭示至该层,均未揭穿,揭露厚度为2.20~10.76m。 3 基础形式 由于办公楼及其周边纯地下室在基坑开挖后存在一定厚度的①层填石(厚度为 3.46~11.54m),采用预应力管桩时难以穿越填石层,另可供预应力管桩选择的桩端持力层④层残积砂质粘性土、⑤层全风化花岗岩和⑥-1 层砂土状强风化花岗岩分布不均匀,考虑到⑥-2层碎块状强风化花岗岩和⑦层中风化花岗岩分布较均匀,根据拟建场地岩土层特性、拟建物结构特点及荷载情况,采用冲(钻)孔灌注桩基础。 4 主体结构设计 4.1 结构选型 本建筑抗震设防类别为标准设防类(丙类)。由于建筑功能布局多为开敞办公区、大会议室等大空间,中间部分以及建筑外形要求美观、大方等方面因素,故本建筑主体部分采用钢筋混凝土框架———核心筒结构形式。框架———核心筒结构的周边框架与核心筒之间形成的可用空间较大,能使房屋空间布局灵活,又能使高层建筑结构满足较大刚度的要求,因此广泛用于写字楼、多功能建筑。具体做法是在建筑中部的电梯井筒及楼梯间四周布置抗震墙框筒,加大外框筒的柱距,减小梁的高度,周边形成稀柱框架。参照规范抗震设防烈度为7 度,确定抗震等级框架为二级,核心筒为二级。 4.2 主要荷载取值 高压配电房、电梯机房、通风机房活荷载为 7.0 kN/ m2,储藏间活荷载为 5.0 kN/m2,备餐间、车库活荷载为 4.0 kN/m2,商场、消防疏散楼梯活荷载为3.5 kN/ m2,办公室、卫生间、走廊、门厅、屋面花园、多功能厅大会议室活荷载为 3.0 kN/ m2,食堂活荷载为 2.5 kN/m2,上人屋面活荷载为 2.0 kN/m2,不上人屋面活荷载为 0.5 kN/m2。大型设备按实际情况考虑。 4.3 主要受力构件尺寸取值 地下室~1 层墙厚度为 400mm,2~23 层墙厚度为300mm。框架柱截面尺寸:地下室为 1200mm×1200mm,1~3层为1100mm×1100mm,4~6 层为 1000mm×1100mm,7~9 层为 1000mm×1000mm,10~12 层为 900mm×1000mm,13~15层为 800mm×900mm,16~18 层为 800mm×800mm,19~21 为700mm×700mm,22~23 层为 600mm×600mm。地下室负一层顶板的厚度为 200mm,地下室顶板除核心筒内板厚 180mm之外,其余部位板厚为 300mm,屋面层的板厚为 120mm,其它各楼层的板厚为 100mm。 4.4 主要结构材料选取 梁板混凝土强度等级为 C30,柱墙混凝土强度等级:-2~4层为C50,5~9层为C45,10~14 层为 C40,15~19 层为C35,20构架层为 C30。此外,圈梁、构造柱、挑檐、雨篷及楼梯均采用 C30 混凝土。主要用于基础梁、板,墙和柱以及楼面梁的纵筋选用 HRB400级钢筋。 4.5 计算软件及计算依据 本工程计算使用程序为中国建筑科学研究院开发的建筑结构三维设计与分析软件 SATWE。计算依据为建筑条件图以及《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010等国家相关规范。 4.6 计算结果分析 (1)位移比。基于刚性楼板假定,考虑偶然偏心的条件下,X 方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.19 (第26层第1塔),Y 方向最大层间位移与平均层间位移的比值:1.28(第 26 层第 1 塔),属于平面不规则中的扭转不规则。位移比超过 1.2,需要考虑双向地震作用。 (2)层间位移。计算时不扣除整体弯曲变形,不考虑偶然偏心的影响,X 方向地震力作用下的楼层最大位移:1/1055<1/800;Y 方

机械结构设计的原则和特点

5.1.1机械结构设计的任务 机械结构设计的任务是在总体设计的基础上,根据所确定的原理方案,确定并绘出具体的结构图,以体现所要求的功能。是将抽象的工作原理具体化为某类构件或零部件,具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺寸、公差、热处理方式和表面状况的同时,还须考虑其加工工艺、强度、刚度、精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以,结构设计的直接产物虽是技术图纸,但结构设计工作不是简单的机械制图,图纸只是表达设计方案的语言,综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 5.1.2机械结构设计特点 机械结构设计的主要特点有:(1)它是集思考、绘图、计算(有时进行必要的实验)于一体的设计过程,是机械设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段,在整个机械设计过程中,平均约80%的时间用于结构设计,对机械设计的成败起着举足轻重的作用。(2)机械结构设计问题的多解性,即满足同一设计要求的机械结构并不是唯一的。(3)机械结构设计阶段是一个很活跃的设计环节,常常需反复交叉的进行。为此,在进行机械结构设计时,必须了解从机器的整体出发对机械结构的基本要求 5.2机械结构件的结构要素和设计方法 5.2.1结构件的几何要素 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对位置关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成,

一个零件通常有多个表面,在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触,把这一部分表面称为功能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。 零件的功能表面是决定机械功能的重要因素,功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。通过对功能表面的变异设计,可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 5.2.2结构件之间的联接 在机器或机械中,任何零件都不是孤立存在的。因此在结构设计中除了研究零件本身的功能和其它特征外,还必须研究零件之间的相互关系。 零件的相关分为直接相关和间接相关两类。凡两零件有直接装配关系的,成为直接相关。没有直接装配关系的相关成为间接相关。间接相关又分为位置相关和运动相关两类。位置相关是指两零件在相互位置上有要求,如减速器中两相邻的传动轴,其中心距必须保证一定的精度,两轴线必须平行,以保证齿轮的正常啮合。运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关,如车床刀架的运动轨迹必须平行于于主轴的中心线,这是靠床身导轨和主轴轴线相平行来保证的,所以,主轴与导轨之间位置相关;而刀架与主轴之间为运动相关。 多数零件都有两个或更多的直接相关零件,故每个零件大都具有两个或多个部位在结构上与其它零件有关。在进行结构设计时,两零件直接相关部位必须同时考虑,以便合理地选择材料的热处理方式、

国家大剧院声分析

国家大剧院建筑声学设计分析 国家大剧院位于北京市心脏地带,西长安街沿线,与人民大会堂和天安门广场相邻,占地面积11.89万平方米,总建筑面积21.75万平方米(包括地下车库近4.66万平方米)。 一般而言,建筑声学设计的工作内容主要包括音质设计和噪声控制两大部分。下面我仅从以下几个方面来分析: 一、室内音质设计 ·确定音质设计指标及其优选值。根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标,并确定各指标的优选值,是音质设计的重要任务。这些指标及其优选值的选定,将为进一步进行音质参量计算和将来竣工后的音质测试提供目标和依据。 大剧院的厅堂平面设计 ·室内音质的评价标准: 1、主观评价指标——合适的响,较高的清晰度和明晰度,足够的丰满度,良好的空间感,没有声缺陷和噪声干扰。 2、客观物理量——声压级,混响时间,反射声的时间分布,反射声的空间分布。 ·其基本原则有: 1、充分利用直达声 2、合理分布前次反射声 3、正确地控制混响时间及其频率特性 4、注意避免和消除声音缺陷和噪声影响 ·确定厅堂体型及体量。为看得清楚、听得清晰,各类厅堂都有个长度的限制。厅堂的宽度会涉及到早期侧向反射声的组织,与音质的空间感有重要关联。厅堂的高度不仅影响竖向早期反射声的组织,而且影响早后期声能比和混响声能的大小及方向。厅堂的体积和每座容积都直接影响混响时间等音质参数。厅堂的体型更是关系到是否存在回声、颤动回声、声聚焦、声影区等音质缺陷。所有这些,都必须在初步方案设计阶段就提供建筑声学的专业意见。 二、混响时间分析 在厅堂(室内)声学设计中,混响时间是一个重要的概念与指标。声音在室内衰减的过程称之为混响过程。声音在室内将从稳态开始衰减,直至衰减到其声能为原有声能的百万分之一时,这段时间被称为“混响时间”,也即衰减60dB所需的时间,记作(RT或T60)。 在厅堂内,适度的混响时间,可使音乐丰满,语言宏亮、饱满。过短的混响时间使声音干涩无力;混响过长将使语言清晰度降低,音乐缺乏节奏感和力度,唱词模糊还清。 因此,在厅堂音质设计中,根据不同的性质和要求,必须选择一个“最佳”的混响时间。但混响时间并非决定厅堂音质的唯一指标。噪声控制也非常重要,也是室内音质设计的重要指标之一。 三、声学材料分析

国家大剧院建筑设计特点

国家大剧院建筑设计特点人民大会堂以西 “城市中的剧院、剧院中的城市” 总述 巨大的绿色公园之内,一泓碧水环绕著椭圆型银色大剧院,钛金属板和玻璃制成的外壳与昼夜的光芒交相辉映,色调变幻莫测。建筑物在水面中的倒影构成了大剧院的外部景观,观众从水下通道进入其中。从远处眺望,水波中的倒影给人以梦幻般的感觉,弧线型的中央玻璃天篷像是打开的幕布,显露出内部金碧辉煌的歌剧厅和色调如古乐器那样深沉的漆木饰空间。 这是一个既简单又复杂,既明晰又隐秘的肌体。它广泛地采用了玻璃制造、面墙装饰、复合结构方面的高新科技。在大剧院巨大的外壳下,覆盖着歌剧院、音乐厅、戏剧场、艺术展厅、艺术交流中心、艺术商店、停车场以及各种各样的设施。3个主要演出场所设有大约6000个观众座席和非常现代化的舞台设施,它们由道路区分开,彼此以悬空走道相连,剧院的“街道”和公共大厅宽敞明亮,人来人往,使得整个剧院就像一座生机四溢的都市。歌剧院的四周是部分透明的金色网状玻璃墙,顶上是从建筑内部能够看到的永恒天空。 设计师 这一浪漫设计出自法国建筑师保罗·安德鲁之手。保罗·安德鲁生于1938年,是法国建筑学院和法兰西建筑科学院的院士。安德鲁设计了雅加达机场、开罗机场、大阪关西机场以及我国的上海浦东机场和广州新体育馆。 招标 建设国家大剧院是几代人的心愿,最早是周恩来总理在20世纪50年代提出,而1998年4月国务院方正式批准立项,大剧院工程是一项重大的文化工程,加之其所处地点的重要性和巨大的象征意义,决定了她的难度。为了保证大剧院的设计水平,当局下令进行国际招标,结果招来四十四份标书,到最后却又全部否决,竞标持续了一年半之久,在第3轮中,安德鲁的方案终于脱颖而出,获得由专家和各方人士组成的评委会的青睐。 总体概况国家大剧院项目位于北京最重要的交通动脉长安街上,位于天安门广场和人民大会堂西侧。用地南北长约450m,东西宽约220m(北端)、250m(南端),总占地118900m2,总建筑面积约219400m2。国家大剧院于2001年底开工,2007年9月底开始调试并试营业,2007年底完工正式投入使用。 国家大剧院主体建筑是一幢由曲线构成的巨大超椭球壳体。高45.9m,东西长轴212m,南北短轴144m,壳体四周为35500m2的景观水池。水池周围是39600m2的绿化种植了各种树木、灌木。 国家大剧院观众主入口位于其北侧长安街上观众次入口及演员入口位于其南侧人大南侧路。大剧院在地下与地铁天安门西站连通,人们可乘坐地铁经由地下通道直接进入大剧院。观众车辆由基地东北、西北侧进入地下车库,基地东南、西南为贵宾、货运及消防车辆入口。 为了给大剧院周围创造良好的环境,货运卡车、后勤服务车辆及布景道具运输车等出入口均设置在隐蔽处。基地北侧的地下设有近1000辆小汽车及约1400辆自行车的地下停车库及附属用房。基地中部壳体除三个剧场外,地下设有贵宾休息室、演员附属用房、录音及演播室、舞台设备机房、机电设备用房等。其中包括五个排练厅(一个大排练厅约600m2,两个中排练厅各约300m2,两个小排练厅各约200m2)、80个化妆间(主要演员和普通演员化妆间)、32间琴房及录音演播室等设施。艺术家们可在大剧院享受一流的服务设施。基地的南侧地下设有小剧场、餐厅及附属用房。 在公共区域及三个剧场的外廊中设置了展厅、新闻发布厅、图书资料室、休息厅、咖啡厅商店等公共设施这些设施可根据使用要求,既可独立使用,又可结合在一起。这样灵活的设计除满足演出功能外,还可满足各种各样的日常活动要求。

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念

浅析高层建筑结构设计的中震设计概念 发表时间:2016-06-27T14:51:54.553Z 来源:《基层建设》2016年5期作者:隆凡梅 [导读] 本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。 摘要:对于普通建筑物的结构抗震设计,目前我国是以小震为设计基础,中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但是对于较重要的、超高的、超限的建筑物则需要进行中震和大震的抗震计算。本文主要阐述了中中震设计的原理、设计方法及软件操作,并提出一些个人见解以供参考。 关键词:中震设计概念;地震影响系数;荷载 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001 2008年版)(下简称《抗规》)中对中震设计仅在总则中提到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,但没有给出中震设计的设计要求和判断标准。 首先我们了解一下现行《抗规》存在几个问题: 1规范未对结构存在的薄弱构件进行分析并作出专门的设计规定,仅对框架类剪切型结构适用的薄弱层作了一些规定; 2在中震作用下,规范仅提出“中震可修”的概念设计要求,没有具体的抗震设计方法; 3“中震可修”的技术经济问题:可修的标准决定工程????造价、破坏损失、震后修复费用。 随着时代的进步,现在的建筑物体型复杂,结构新颖,超高超限越来越多,因此要求对结构进行中震的设计也越来越多。 2 中震设计 2.1 为何要进行中震设计呢? 《抗规》条文说明1.0.1条指出,对大多数结构,可只进行第一阶段设计(即小震下的弹性计算),而通过概念设计和抗震构造措施来实现“中震可修和大震不倒”的设计要求,但前提是建筑物的体型常规、合理,经验上一般能满足大中震的抗震要求。反之对于一些体型很不好的甚至超限的建筑物,在大震下的结构反应和小震完全不同,不进行相应的中震和大震计算是没法保证结构安全的。 为达到各阶段抗震要求,须对于上述体型异常、刚度变化大、超高超限等类型建筑物进行中震抗震设计,其余类型建筑物建议可按中震抗震进行验算。 2.2 中震设计的基本概念 抗震设计要达到的目标是在不同频数和强度的地震时,要求建筑物具有不同的抵抗能力。中震设计就是为了使建筑物满足该地区的基本设防烈度,即能够抵抗50年限期内可能遭遇超越概率为10%的地震烈度。 中震设计和大震设计都可称为性能设计。基于性能的抗震设计是建筑结构抗震设计的一个新的重要发展,它的特点是使抗震设计从宏观性、规范指定的目标向具体量化的多重目标过渡,业主(设计者)可选择所需的性能目标,而不仅仅是按现行规范通过分项系数、内力调整系数、抗震构造措施等粗略、定性的手段来满足中震和大震的设防要求。针对本工程的结构特点,设定本结构的抗震性能目标。对超限结构而言,利用这些指标能更合理地判断整体结构在中震、大震作用下的性能表现,给超限设计提供可靠的判断依据。 2.3 中震设计的分类 中震设计就是结构在地震影响系数按小震的2.875倍(αmax=0.23)取值下进行验算。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法,第一种按照中震弹性设计,第二种是按照中震不屈服设计。 首先明确一点,中震弹性和中震不屈服是两个完全不同的概念,两者所采用的设计方法与设防目的均不相同。中震弹性设计,设计中取消《抗规》要求的各项地震组合内力调整系数,保留材料、荷载等分项系数,对应地保留了结构的安全度和可靠度,结构仍属于弹性阶段,属正常设计。中震不屈服设计,设计中除了地震内力不作调整,同时也取消了材料、荷载等分项系数,对应地不考虑结构的安全度和可靠度,结构已经处于弹塑性阶段,属承载力极限状态设计,是一种基于性能的设计方法。由此可见,中震弹性设计接近于平常的小震弹性设计,而中震不屈服设计则与大震设计同属于基于性能的设计。 3 基本方法及应用 根据中震设计的分类,以下分别阐述中震弹性及中震不屈服的具体设计方法,介绍如何在satwe、etabs、midas等软件中实现中震设计。 3.1 中震不屈服设计 3.3.1 不同抗震烈度下的各级屈服控制 若场地安评报告提供实际的地震影响系数,则应取用所提供的多遇地震、设防烈度地震下相应的地震影响系数,屈服判别地震作用1、2 的地震影响系数可相应插值求得。 3.3.2 SAWTE计算:地震信息中抗震等级均为四级;αmax按表3取值;总信息中风荷载不参加计算;勾选地震信息中的按中震(或大震)不屈服做结构设计选项;其它设计参数的定义均同小震设计。 3.3.3 MIDAS/Gen计算:主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→定义抗震等级:四级;主菜单→荷载→反应谱分析数据→反应谱函数:定义中震反应谱,在相应的小震反应谱基础上输入放大系数β即可,β值按表3计算所得;总信息中风荷载不参加计算;主菜单→结果→荷载组合:将各项荷载组合中的地震作用分项系数取为1.0;主菜单→设计→钢筋混凝土构件设计参数→材料分项系数:将材料分项系数取为1.0;其它同小震。 3.3.4 ETABS计算:选项→首选项→混凝土框架设计→定义抗震设计等级:四级;定义→反应谱函数→Add Chinese 2002 Spectrum→定义中震反应谱,地震影响系数最大值αmax取值,其余参数按《抗规》;静荷载工况中不定义风荷载作用;定义→荷载组合→各项荷载比例系数均取为荷载分项系数1.0x荷载组合系数φ;定义→材料属性→填写各材料的强度标准值其它同小震。 4 工程算例 4.1 示范算例 4.1.1 基本参数:二十二层框支剪力墙结构,三层楼面转换,无地下室,首、二层4.5米,标准层3.5米,总高79m。结构平面布置如图一所示。结构高宽比3.76,长宽比1.22;抗震参数,7 度,第一组,0.10g;场地II类;风荷载100年一遇为0.9kN/㎡。

高层建筑结构设计简答题及答案

.1 框架—支撑结构 在框架中设置支撑斜杆,即为支撑框架,一般用于钢结构,由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构,称为框架—支撑结构。 2.(框筒结构的)剪力滞后现象 翼缘框架中各柱轴力分布并不均匀,角柱的轴力大于平均值,中部柱的轴力小于平均值,腹板框架各柱的轴力也不是线性分布,这种现象称为剪力滞后现象 3. 框架的剪切刚度 C框架产生单位层间剪切变形所要施加的层间剪力。 f 三.. 简述房屋建筑平面不规则与竖向不规则的类型,在设计中应如何避免上述不规则结构?平面不规则包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续。 竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。 在设计中可以通过限制建筑物的长宽比,立面的外挑和内收以及限制沿向刚度的变化来避免不规则结构。 四. 剪力墙抗震设计的原则有哪些?为什么要设置剪力墙的加强部位?试说明剪力墙加强部位的范围。(10分) 强墙弱梁、强剪弱弯、限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件、加强重点部位、连梁特殊措施。 因为剪力墙加强部位的弯矩和剪力均很大; 总高1/8和底部2层高度中的较大值,且不大于15m.。 五.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? (10分) 第一阶段为结构设计阶段,第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 七. 简述框架-剪力墙结构的主要特点 (10分) 框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系,具有两种结构的优点,既能形成较大的使用空间,又具有较好的抵抗水平荷载的能力。 八.简述高层建筑结构结构设计的基本原则。(11分) 注重概念设计,注重结构选型与平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风好且经济的体系,加强构造措施,在抗震设计中,应保证结构的整体性能,使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求:1)具有必要的承载力、刚度和变形能力;2)避免因局部破坏而导致整个结构破坏;3)对可能的薄弱部位采取加强措施;4)避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位;5)宜具有多道抗震防线。 1. 框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别? 框架是平面结构,主要由于水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。 框筒是空间结构,沿四周布置的框架参与抵抗水平力,层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边,形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒,使建筑材料得到充分的利用。因此,框筒结构的适用高度比框架结构高得多。 2.计算水平地震作用有哪些方法? 计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。 3.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? 第一阶段为结构设计阶段,第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 9.什么是地震系数、动力系数和地震影响系数? 地震系数:地面运动最大加速度与g的比值。 动力系数:结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。 地震影响系数:地震系数与动力系数的积。 4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?

高层建筑结构设计分析论文

高层建筑结构设计分析论文 1结构分析及设计分析 1.1分析三种重要的体系 1.1.1剪力墙体系 剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切,其中依据轧受力特性的不同,单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙,对应的也会有不同的截面应力分布,所以,在对位移和内力进行计算时,也应该对不同的计算和设计方法进行使用,将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算,能够应用到各类剪力墙之间,然而,也有一定的弊端存在于这种方法中,其有着较多的自由度。所以,在具体的应用时,较为普遍地应用了开洞墙这一类型。 1.1.2筒体结构 筒体结构分为框架—核心筒、筒中筒等结构体系,其中框架—核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载,筒体主要承受水平荷载,变性特点类似于框架剪力墙,但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段,有三种类型的分析方法:主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法,其中三维空间方法的精确性会更高。 1.1.3框架—剪力墙体系 框架—剪力墙结构,是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较

多,然而,连梁连续化假定方法会经常被使用,在对位移协调条件进行计算时,应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计,将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而,应该考虑需求和因素量会存在的差异,所以,也会有着不同形式的解答方式。 1.2具体的设计与分析 1.2.1合理地确定水平荷载 每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载,对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中,尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响,然而,水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数,在高层建筑的结构设计中,水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先,由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能,对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中,并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力;其次,就高层建筑结构而言,地震作用和竖向荷载,也会跟着建筑结构的动力情况而出现较大的改变。 1.2.2合理地确定侧控 同低层建筑不同,在高层建筑结构设计中,结构侧移已经成为 了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量,结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中,不但规定结构要有一定的强度,对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受,同时,还应该确保具备一定的抗侧刚度,确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。

高层建筑结构设计特点.

浅论高层建筑结构特点及其体系 [摘要]文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 [关键词]高层建筑;结构特点;结构体系 我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。 一、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有: (一水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

建筑结构选型实例分析报告

建筑结构选型实例分析 第一章 悬挑结构:现代MOMA 1.工程概况: 当代MOMA位于东直门迎宾国道北侧,拥有首都北京的地标优势,项目规划建筑面积22万平方米,其中住宅为13.5万平方米,配套商业面积达8.5万平方米,包括多厅艺术影院,画廊,图书馆等文化展览设施,还包括了精品酒店,国际幼儿园,顶级餐饮,顶级俱乐部及健身房、游泳池、网球馆等生活设施与体育休闲设施。 当代MOMA由纽约的哥伦比亚大学教授StevenHoll设计,项目规划概念是BEIJINGLINKEDHYBRID,在建筑艺术方面实现了世界的唯一,更加充分的发掘城市空间的价值,将城市空间从平面、竖向的联系进一步发展为立体的城市空间。当代MOMA也是当代置业科技主题地产的延续与发展,在万国城Moma实现高舒适度、微能耗的基础上,将大规模使用可再生的绿色能源。从可持续的观点出发,当代MOMA适当的高密度(强度)开发利用土地与大规模使

用可再生的绿色能源是大城市发展的方向,是真正“节能省地型”的项目。 在当代MOMA的规划设计中,更多考虑了未来城市的生活模式,引入了复合功能的概念,实现开放功能的城市社区,在这里不单是居住功能,而且能够和谐的工作,娱乐、休闲消费、交通,作为一个汇集精品商业与国际文化的开放社区,充满生气与活力,将创造更和谐的国际化生活氛围,不仅为社区创造更舒适的环境,更多的交往机会,也将完善城市区域功能,为北京的城市形象,为北京奥运会增添光彩。项目计划2005年初开始建设,在2008年奥运会之前建成使用。 2.结构形式: 为减轻自重,梁柱采用H型钢,并且设置了受拉的钢斜撑,提高悬挑结构的刚度和承载力.为承受悬挑部分重力荷载产生的倾覆力矩,在悬挑部分增设钢斜撑,将倾覆力矩传递到塔楼上;在塔楼相应的部位增设钢管斜撑。使塔楼整体承受倾覆力矩。在塔楼内除设置核心筒外。还设置了十字型剪力墙,提高塔楼整体的刚度和抗倾覆能力。长悬挑是本工程主要设计难点之一,目前主体结构竖向构件采用了中震不屈服的性能目标,对于悬挑结构这样更加重要的部分,设计中采用了中震弹性设计的更高的性能目标,即悬挑部分的构件验算时,按中震弹性地震力(水平地震和竖向地震)与竖向荷载进行组合,考虑荷载分项系数,材料强度取设计值。经中震弹性设计验算,悬挑部位构件的应力比基本上都控制在0.9以下。 3.施工情况: 物业公司:第一物业服务有限公司 建筑面积:220000平方米 绿化率:34% 使用率:80% 容积率:2.64 建设规模:地上21层、地下两层

国家大剧院建筑分析

国家大剧院建筑分析: 中国国家大剧院,作为世界上最大的穹顶建筑,无论从它的建筑功能分区、体形设计以及建筑技术结构特点来说,都是相当完美与值得我们借鉴的。 国家大剧院是由法国建筑师保罗·安德鲁主持设计,该建筑主要是由国家大剧院主体建筑及南北两侧的水下长廊、地下停车场、人工湖、绿地组成,总占地面积11.89万平方米,总建筑面积约16.5万平方米。 国家大剧院整体是壳体结构,是世界最大的穹顶建筑。国家大剧院中心建筑为半椭球形钢结构壳体,东西长轴212.2米,南北短轴143.64米,高46.68米,地下最深32.50米,周长达600余米。整个壳体风格简约大气,其表面的材质是由18000多块钛金属板和1200余块超白透明玻璃共同组成,两种材质经巧妙拼接呈现出唯美的曲线,营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。 国家大剧院内部有四个剧场,中间为歌剧院、东侧为音乐厅、西侧为戏剧场,南门西侧是小剧场,四个剧场既完全独立又可通过空中走廊相互连通。内部以华丽辉煌的金色为主色调,彰显国家大剧院的恢宏与奢华。歌剧院的墙面上安装了弧形的金属网,声音可以透过去,而金属网后面的墙是多边形,这样就形成了视觉的弧形和听觉空间的多边形,做到了建筑声学和剧场美学的完美结合,使得混响时间达到1.6秒的极佳效果。 国家大剧院的内部音乐厅洁白肃穆,色调风格宁静、清新而高雅,以演出大型交响乐、民族乐为主,兼顾其它形式的音乐演出。音乐厅观众席围绕在舞台四周,设有池座一层和楼座二层,共有观众席2019个(含站席)。众所周知,歌剧院最重要的是音乐厅里面的声学效果,音乐厅内部无论从天花板、墙面还是座位都是经过特殊的声学处理,使得国家大剧院里面的声音效果达到了极致。天花板使用纤维石膏成型板制成,材质厚重,能够有效地防止低频吸收,增强厅内的低频混响时间,使低音效果(如管风琴、大管、大提琴等)更加具有震撼力和感染力。天花板上看似凌乱的沟槽实际上经过了特别的声学设计,使声音能够被扩散反射,更加均匀、柔和。精美的天花板其实是特制的声扩散装饰板。为达到声效的完美,在顶棚的下面还悬挂了一面龟背形状的集中式反声板,俗称“龟背反声板”,它的作用是将声音向四面八方散射。音乐厅舞台四周的墙面采用了声学扩散墙,墙面有如站立起来的钢琴琴键,凸凹起伏、不规则排列。其凹凸的尺寸和形状经由数论精确计算得出,能扩散反射来自演奏台的声音,保障演出者良好的自我听闻和相互听闻,有利于乐队更好地发挥表演水平。音乐厅的侧墙则采用与天花板类似的声扩散装饰板,墙壁表面轻微凹凸的效果同样经过特殊设计。通过这些凹凸不平的纹理,能将声音均匀地扩散反射至音乐厅空间内的每个角落。 国家大剧院在声学技术上又很多创新方面,外部蛋壳底层喷涂纤维素防止雨噪声,戏剧院的MLS声扩散墙面,音乐厅GRG声扩散装饰板,金属透声装饰网,还有音乐厅的单侧透明隔声玻璃等许多声学技术,将国家大剧院声学效果设计达到了极致。成为了北京市的一处地标性建筑。

高层建筑结构设计分析论文

关于高层建筑结构设计分析 摘要:随着社会经济的迅速发展,人民物质生活水平的不断提高,居住条件的不断改善,高层住宅如雨后春笋一座座拔地而起。一个优秀的建筑结构设计往往是适用、安全、经济、美观便于施工的最佳结合。 关键词:建筑结构结构设计 abstract: with the rapid development of social economy, the people’s material life level unceasing enhancement, the constant improvement of the living conditions, high-rise residential have mushroomed place have sprung up. a good structure design is often apply, safety, economy, beautiful is advantageous for the construction of the best combination. keywords: building structure design 中图分类号: tu3文献标识码:a 文章编号: 一、高层建筑各专业设计的协调 高层建筑设计是个多专业、多程序的复杂系统工程,涉及“建筑、结构、设备”三个基本环节,参与高层建筑设计的工程师都深深体会到,对于每个专业单独而言是最完美的设计,但结合在一起却不是优秀的设计。各专业之间的矛盾如不妥善处理!高层建筑就无法施工,建成后也无法使用。“建筑、结构、设备”是互相制约的三个有机组成部分,高层建筑设计既是各个专业自我完善的过

高层建筑结构设计特点及体系分析

高层建筑结构设计特点及体系分析 发表时间:2016-07-08T16:27:19.500Z 来源:《基层建设》2016年6期作者:李晓瑞 [导读] 近年来,我国高层建筑设计及施工又有很大的发展,各种结构型式得到充分应用。 广西南都建筑设计有限公司 530021 摘要:近年来,我国高层建筑设计及施工又有很大的发展,各种结构型式得到充分应用,高层建筑的体型和功能更加多样化,结构复杂程度增加。基于此本文着重对高层建筑结构设计特点及体系进行了分析,旨在为提高高层建设工程质量提供参考。 关键词:高层建筑;结构设计;体系 前言 高层建筑结构的最主要特点是水平荷载为设计的主要因素,侧移限值为确定各抗侧力构件数量和截面尺寸的控制指标。有些构件除必须考虑弯曲变形外,尚需考虑轴向变形和剪切变形的影响,地震区的高层建筑结构还需要控制结构和构件的延性指标。目前国内高层建筑类型不断增多,发展较快,由此需要结合钢结构和混凝土结构的优点,承载力高、延性好、变形能力强等理论基础,对建筑结构设计进行研究。 1高层建筑结构设计特点分析 1.1重视侧向荷载对结构的影响 随着建筑高度的增大,侧向荷载对结构影响的增长速率大于竖向荷载的增长速率,到某一高度时,侧向荷载对结构的影响将超过竖向荷载。从这开始,侧向荷载将成为确定高层建筑结构方案和影响土建造价的决定性因素。为此,对侧向荷载的作用,该倍加关注。 1.2结构设计除需满足承载力以外,还需满足侧移要求 (1)侧移的限值 结构受侧向荷载后,结构将发生水平变位——侧移。按侧移对结构的影响,可分为绝对侧移和层间侧移这两项。这里,绝对侧移是指建筑结构相对于地面原点的水平变位大小;而层间侧移则是指两相邻楼层绝对侧移值之差(见图1)。绝对侧移量过大,将会使结构产生P-效应,增大结构内力;有时甚至还会引起电梯运行困难,增加结构倾覆和失稳的危险性;同样,层间侧移过大,将会导致装修和非承重墙体的损伤[1]。 图1绝对侧移和层间侧移 (2)减少侧移的途径 一是减少风荷载或地震作用。对不考虑地震作用的高层建筑,风荷载是侧向荷载中的主要荷载。减少风荷载,就可减少侧移量。圆形平面时的风荷载最小,约只为矩形平面时的60%;即使将房屋的已定平面形状略加修饰,使之更近于流线形时,则同样也可起到减少风压的效果。 二是选用合适的结构方案。根据房屋的高度、高宽比、平面形状和它的体型,在选择结构方案时,将一并考虑控制侧移的这一因素。因一旦选定了结构方案,实际上,这时结构的侧移也就确定了。 三是设置刚性层。如我国某高层建筑 (地上37层、地下2层、高140m),钢筋混凝土框架一核芯筒结构,平面呈单轴对称的六边形,高宽比达5.2。但由于在第20层和第35层处各设了一道刚性层,使结构的顶点侧移量、由原先的284mm降至250mm,减少了10%。 1.3注意减轻楼面自重,减少楼面的结构高度 楼面(包括楼板及楼面梁)自重将占结构竖向荷载的大部分,由于高层建筑的层数多,虽每层的竖向荷载减少有限,但积累后的值对下层的柱、墙和基础都会产生不小的影响。 在确保楼层净高不变的条件下,减少楼面的结构高度,就可减少每层的层高。积累后,有时使房屋总高不变而增加楼层层数达1层或2层;或也可在楼层层数不变的条件下,减少房屋的总高。这些都将产生十分可观的经济效益。 2高层建筑结构设计体系分析 2.1框架结构体系 对于水平荷载作用,常用的方法有以下几种: 1)反弯点法。反弯点法的基本假设是把框架巾的横粱简化为刚性梁,因而框架节点不发生转角,只有侧移,同层各柱剪力与柱的移

建筑结构选型案例分析(1)

1 混合结构体系 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 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。 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 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

浅析中国国家大剧院的建筑设计特点

浅谈中国国家大剧院的建筑特点 [内容提要]国家大剧院中心建筑为独特的壳体造型,壳体表面由18398块钛金属板和1226多块超白玻璃巧妙拼接,营造出舞台帷幕徐徐拉开的视觉效果。壳体周围是人工湖及由大片绿植组成的文化休闲广场,不仅美化了大剧院外部景观,也体现了人与自然和谐共融的理念。国家大剧院由法国建筑师保罗·安德鲁主持设计。国家大剧院建筑屋面呈半椭圆形,由具有柔和的色调和光泽的钛金属覆盖,前后两侧有两个类似三角形的玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造水面之上。大剧院造型新颖、前卫,构思独特,是传统与现代、浪漫与现实的结合。国家大剧院庞大的椭圆外形在长安街上显得像个“天外来客”,与周遭环境的冲突让它显得十分抢眼。这座“城市中的剧院、剧院中的城市”计划以一颗献给新世纪的超越想象的“湖中明珠”的奇异姿态出现。东南几处萧”和具有雅俗弹性的主要原因。 [关键词]国家大剧院建筑特点设计理念 一、关于国家大剧院 (一)国家大剧院介绍 国家大剧院位于北京长安街以南、人民大会堂西侧总占地面积11.893万平方米,分为国家大剧院工程和天安门广场西侧环境改造及地下停车场工程两部分,总建筑面积约18万平方米。国家大剧院整个壳体钢结构重达6475吨,东西向长轴跨度212.2米,是目前世界上最大的穹顶。国家大剧院地下最深处为-32.5米,相当于往地下挖了10层楼的深度,成为北京最深的建筑 国家大剧院建筑造型新颖、前卫,构思独特,整体上体现了21世纪世界标志性建筑的特点。中心建筑为独特的椭球体,四面水池环绕,建筑主体与绿化广场、道路水池有机构成一个水上明珠建筑造型,大剧院是中国最高艺术表演中心和北京最新标志性建筑;是中国的最高艺术殿堂,是当代中国文化的象征。(二)背景 建设国家大剧院是几代人的心愿,最早是周恩来总理在20世纪50年代提出,而1998年4月国务院方正式批准立项,大剧院工程是一项重大的文化工程,加之其所处地点的重要性和巨大的象征意义,决定了她的难度。为了保证大剧院的设计水平,当局下令进行国际招标,结果招来四十四份标书,到最后却又全部否决,竞标持续了一年半之久,在第3轮中,安德鲁的方案终于脱颖而出,获得由专家和各方人士组成的评委会的青睐。 二、设计来源 1999年,安德鲁领导的巴黎机场公司与清华大学合作,经过两轮竞赛三次修改,在中国国家大剧院国际竞赛中36个设计单位的69个方案中夺标。1999年7月,获选为最终的建设方案。安德鲁曾说“我想打破中国的传统,当你要去剧院,你就是想进入一块梦想之地”。安德鲁这样形容他

高层建筑结构设计习题

一、简答题 1..试述高层建筑结构的受力特点。 2. .框架结构抗震延性设计的原则是什么? 3..剪力墙按受力特性的不同分为哪几类?各类的受力特点是什么? 4.对于剪力墙结构,平面及竖向结构布置有哪些基本要求? 5.在什么情况下,框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系? 二、选择题 1、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响,对现浇楼盖,中框架取I= ()。 A.2 I B.05.1I C.02.1I D.0I 2、整体小开口剪力墙计算宜选用()分析方法。 A. 连续化方法 B. 材料力学分析法 C. 壁式框架方法 D. 有限元法 3、在下列地点建造相同高度的高层建筑,什么地点所受的风力最大?() A. 建在大城市郊区 B. 建在小城镇 C. 建在有密集建筑群的大城市市区 D. 建在海岸

4、对现浇框架支座处弯矩可以进行调幅,以下不正确的论述是( ) A.负弯矩调幅系数为0.8—0.9 B.只需对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅 C.调幅必须在荷载效应组合之前完成 D.对水平和竖向荷载效应均需要调幅 5、关于框架结构的变形,哪个结论是正确的( ) A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型 B. 框架结构的层间变形一般为下大上下 C. 框架结构的层间变形一般为下小上大 D.框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关,而与梁的线刚度无关 6、在有地震作用组合设计表达式RE E E R S γ≤中,承载力抗震调整系数RE γ满足 ( ) A. 大于1 B. 小于1 C. 不一定 D. 1 7、剪力墙中,墙肢刚度不变时,如果增加连梁刚度,整体系数α将( ) A 、增加 B 、减小 C 、不减 D 、不增 8、结构在水平静荷载的作用下其内力计算方法为( ) A 、底部剪力法 B 、力矩分配法 C 、反弯点法 D 、时程分析法 9 ) A. 框架结构体系 B. 剪力墙结构体系 C. 筒体结构 D. 框架剪力墙结构

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