建筑结构与构造—建筑结构.ppt

风景园林建筑结构与构造 2、风景园林建筑结构,董冬,2.1 建筑结构基础知识 2.2 建筑结构的类型及风景园林建筑常用的结构形式 2.3 墙承重结构体系 2.4 框架结构体系 2.5 大跨度结构体系 2.6 高层建筑结构体系,一、工作原理及特点 1、工作原理 完全由承重骨架（柱、梁）支持其上部楼板屋面的荷载，并把这些荷载传递给下部的基础 2、特点 把承重的骨架和墙面明确的分开。,第四节 框架结构体系,框架结构的优缺点： 优点： 建筑平面布置灵活，易设置较大的房间，使用方便 构件类型少，易于标准化、定型化 可以采用预制构件，也易于采用定型模板现浇及现浇柱和预制梁板的半现浇结构 现浇结构整体性好 缺点： 抗震性能差；施工受季节影响大；抗侧刚度低，适于20层以下建筑 适用范围：办公楼、餐厅、车间、营业室、教室、实验室等,二、框架结构的演变及发展历程 1、木框架结构 中国木框架传力体系墙倒屋不塌 （1）屋顶举折坡度曲线平缓 （2）斗拱：承托檐口梁重，过渡构建（保护基础和结构，形成挑檐，出檐深远） （3）灵活多变的建筑形式：厅、堂、亭、榭、廊 （4）空廊、空门、空窗、漏窗等，轻巧淡雅，玲珑活泼 木结构框架特点： 木材便于加工，有弹性和韧性，可做成各种接榫，整体性强,2、砖石框架结构 13-15世纪，欧洲风行高直式建筑所采用的尖拱拱肋结构，将拱面的荷载分别集中在若干根拱肋上，再通过交叉的拱肋把重力汇集于平面的四角为克服拱肋的水平推力，分别在建筑的两侧设宽大的飞扶壁，形成向上的动势。 石材的整体刚性很差，梁柱之间的节点不是刚接点，砖石结构不是纯粹意义上的框架结构。,3、钢筋混凝土框架结构 由砼梁和柱刚性连接的骨架结构，其结构特点在与“刚节点”形成几何不变体。重力传递集中在若干点上，本身并不形成任何空间，但为空间提供了一个骨架，从而可以按功能与空间艺术处理需要灵活分隔。 对近现代建筑的发展起到了很大的推动作用。 如果说西方古典建筑的辉煌成就建立在砖石结构的基础上，中国古典建筑的辉煌成就建立在木框架的基础上，西方近现代建筑的辉煌成就就是建立在钢筋混凝土框架基础上。,4、钢框架结构 由钢梁和钢柱组成的能承受水平和垂直荷载的结构。 优点：抗震性能好（钢材的延性好，既能削弱地震反应，又使得钢结构抵抗强烈地震的变形能力）；自重轻（显著减轻结构传给基础的竖向荷载）；充分利用建筑空间（柱截面下，可增加使用面积2-4%）；施工周期短；形成较大空间（平面布置灵活，结构各部刚度分布均匀，构造简单）；侧向刚度小 缺点：易锈蚀；耐火性差,三、结构布置方案及适用范围,大跨度建筑大百科全书中关于大跨度建筑的定时是：跨度在30米以上的建筑，主要有民用建筑影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港等。 最早的大跨度建筑可以追溯到古罗马的万神庙，公元120124年建成圆形平面，穹顶直径达到43.3米，用天然混凝土浇筑而成。,第五节 大跨度结构体系,应用 公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等) 主要特点 跨度大 120m 160m(长春体育馆，网壳结构，1998) 主跨1385m (江阴长江大桥，悬索结构，1999) 个性化(非大量建设项目，方案的极其个性化),平面结构 由一些强度不大的纵向构件将平面结构连接起来构成纵向构件 层层重复传递荷载，并不分担荷载 拱式结构、刚架、桁架结构 空间结构 加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构，共同承载 克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗震性能好 悬索结构、网架、网壳结构、薄膜结构,拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力； 拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩； 拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。,1 拱及拱券结构特点,一、平面结构体系,早期罗马人在建筑中使用的拱券,拱券在早期建筑中的应用,拱券结构的住宅室内,美国蒙哥马里体育馆用平行拱支承屋面覆盖圆形平面,墨西哥马达莱纳体育中心体育宫用四道相交的拱支承屋面覆盖接近正方形的平面,某大学建筑由不断转变排列角度的落地拱生成,两片交叉拱作为索网边缘构件,两片刚性拱支撑屋面索网,在体育建筑中的拱,刚架结构特征、优缺点和适用范围: 刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。由于梁和柱是刚性节点，在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩；同样，在水平荷载作用下，梁对柱也有约束作用，能减少柱内的弯矩。 由于刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作又很方便，因而应用非常广泛。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间的民用建筑，也可用于工业建筑。,2 刚架结构,跨度 实腹式： 5060米 格构式两铰刚架： 60120米 格构式无铰刚架： 120150米 折线弓形刚架： 4050米 高1520米 断面 实腹式梁高 h=(1/121/20)L 设预应力拉杆 h=(1/301/40)L 折线弓形刚架梁高、柱宽 (1/151/25)L,刚架结构跨度尺寸,钢制刚架结构的玻璃暖房,钢制刚架结构的飞机库,某室内体育馆的木构刚架及天窗,某刚架结构车站,桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。杆件与杆件之间为铰接，所以在外力作用下，杆件的内力为轴向力。 造型可以设置成单坡，双坡，单跨等多种形式。,3 桁架结构,桁架结构某单层厂房室内,桁架结构厦门机场,网架：由许多杆件按照受力的合理性有规律地排列组合而成，可以分为平板网架和网壳两种。网架空间整体性好。平板网架杆件正交、斜交后可以形成不同的平面形状，使用相当灵活。在需要时结构杆件可以暴露。 网架结构主要用来建造大跨度公共建筑的屋顶，适用于多种平面形状，如圆形、方形、三角形、多边形等各种平面的建筑。 按外形分为平板网架和曲面网架； 按建造材料可分为钢网架、木网架、钢筋混凝土网架； 按网架本身的构造又可分为单层网架和双层网架。,1、网架,二、空间结构体系,网架是一种由很多杆件以一定规律组成的网状结构，它具有下列优点： （1）杆件之间相互起支撑作用，形成多向受力的空间结构，故其整体性强、稳定性好、空间刚度大，有利于抗震； （2）当荷载作用于网架各节点上时，杆件主要承受轴向力，故能充分发挥材料的强度，节省材料； （3）网架结构高度小，可以有效地利用空间； （4）结构的杆件规格统一，有利于工厂化生产； （5）网架形式多样，可创造丰富多彩的建筑形式。,网架结构优点,平板网架都是双层的，曲面网架可以是单层网架或双层网架。平板网架多采用钢管或角钢制作。曲面网架可采用木、钢、钢筋混凝土，我国受木材资源少的限制，很少用木材制作网架，而多采用钢网架，有时也采用钢筋混凝土网架。 平板网架自身不产生推力，支座为简支，构造比较简单，可以适用于各种形状的建筑平面，所以应用最广泛。 曲面网架多数是有推力的结构，支座条件比较复杂，但外形美观，建筑造型独具特色。,网架结构形式,1）杆件 角钢 钢管 2）节点 十字钢板节点：用于角钢杆件，焊接或螺栓 球节点：用于钢管杆件 a.实心球：螺栓连接 b.空心球：焊接连接 3）网架上弦起坡 排水坡度要求 25% 结构起拱：跨度60m时，起拱1/300 上弦加柱：按坡度变高,网架的构造组成,网架结构覆盖的音乐厅,由网架结构覆盖的交通空间,空间网架在建筑物入口,曲面网架的大型展示空间及运动馆,悬索用高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件以及下部的支承构件，使结构自重极大地减小，而跨度大大增加。除稳定性相对较差外，是比较理想的大跨屋盖结构形式。拉索显示出柔韧的状态，使得结构形式轻巧且具有动感。,2、悬索结构,柔性的悬索在自然状态下不仅没有刚度，其形状也是不确定的。必须采用敷设重屋面或施加预应力等措施，才能赋予一定的形状，成为在外荷作用下具 有必要刚度和形状稳定性的结构。因此也称其为张力结构。,屋盖用悬索结构的冰球馆,悬索结构屋面覆盖的某世博会展厅,某展示厅（意大利）,空间结构支承系统各向受力，可以较为充分地发挥材料的性能，因而结构自重小，是覆盖大型空间的理想结构形式。 自然界某些动植物的种子外壳、蛋壳、贝壳，可以说是天然的薄壳结构，它们的外形符合力学原理，以最少的材料获得坚硬的外壳，以抵御外界的侵袭。人们从这些天然壳体中受到启发，利用混凝土的可塑性，创造出各种形式的薄壳结构。 薄壳：属于空间薄壁结构，又可分为曲面壳和折板两种。对建筑而言，结构本身就形成了“面”，而且可以切削,3、薄壳结构（壳体结构）,结构特征、优缺点 薄壳结构是用混凝土、塑料等刚性材料以各种曲面形式构成的薄壳结构，呈空间受力状态，主要承受曲面内的轴向力，而弯矩和扭距很小，所以混凝土强度能得到充分的利用。 由于是空间结构，强度和刚度都非常好。薄壳厚度仅为其跨度的几百分之一。而一般的平板结构厚度至少是跨度的几十分之一。所以薄壳结构具有自重轻、省材料、跨度大、外形多样的优点，可用来覆盖各种平面形状的建筑屋顶。 但大多数薄壳结构的形式较复杂，多采用现浇施工，费工、费时、费模板，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载,这些缺点在一定程度上影响了它的推广使用。,罗马小体育馆 圆形扁球壳屋顶,用八个双曲抛物面薄壳拼成了洛斯马纳提拉斯餐厅（墨西哥）,用三个相同的扭壳构成某疗养所的餐厅,折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。折板结构通常用钢筋混凝土建造，也可用钢丝网水泥建造。 折板结构由折板和横隔构件组成。在波长方向，折板犹如一块折叠起伏的钢筋混凝土连续板，折板的波峰和波谷处刚度最大，可视为连续板的各支点，折板结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能，结构厚度薄，省材料，省模板，可预制装配，构造简单。折板结构可用来建造大跨度屋顶，也可用作外墙。,4、折板结构,折板薄壳结构建筑,膜在本质上也是受拉构件。像薄壳一样，兼有承重和围护的双重功能。其张拉力来源于充气或者用桅杆、拱、拉索等构件来将膜绷紧。由于这些构件灵活的布置形式以及膜本身轻柔的外表，在城市室外空间小品中也常应用；张拉式膜（或索-膜）结构自80年代以来在发达国家获得极大发展。这种体系与索网结构类似，张紧在刚性或柔性边缘构件上，或通过特殊构造支承在若干独立支点上，通过张拉建立预应力，并获得确定形状。,5、 膜结构,膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从上世纪70年代以来，膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。膜结构已成为大跨度建筑造型的一个重要手段。,体育场张拉膜结构顶盖,膜结构可以想象把索网结构的索细化加密，直到交织成一张薄膜,张拉膜结构的连廊,张拉膜结构的展示空间,安联体育场充气膜结构,充气膜结构的植物园穹顶,膜结构的空间研究大楼,各种空间结构类型比起其它平面类型的结构形式来，除了在发挥材料性能、减少结构自重、增加覆盖面积方面的优势外，其形状的富于变化以及支座形式的灵活选用及灵活布置，对建筑空间以