建筑结构选型(李广军主编)电力出版社-第00章绪论.ppt

2019/11/25,1,建筑结构选型,SELECTTHETYPEOFTHESTRUCTURE,2019/11/25,2,2019/11/25,3,建筑结构选型,绪论,2019/11/25,4,0绪论,0.1建筑与结构0.2现代建筑的结构体系0.3结构选型的意义0.4结构选型的原则0.5本课程学习方法,2019/11/25,5,0.1.1建筑,0绪论,建筑：人们用泥土、砖、瓦、石材、木材、钢筋混凝土及各种型材等建筑材料构成的供人居住和使用的空间，如住宅、桥梁、体育馆、窑洞、水塔、寺庙等。广义上，景观、园林也是建筑的一部分。,0.1建筑与结构,2019/11/25,6,0.1.1建筑,0绪论,按建筑材料，分为：木结构建筑、砖石建筑、钢筋水泥建筑、钢木建筑、轻质材料建筑等；,按所体现的民族风格，分为：中国式、日本式、意大利式、英吉利式、俄罗斯现代建筑式、伊斯兰式、印第安式建筑等；,按建筑的时代风格，分为：古希腊式、古罗马式、哥特式、文艺复兴式、巴洛克式、古典主义式、国际式建筑等；,0.1建筑与结构,2019/11/25,7,0.1建筑与结构,0.1.1建筑,0绪论,按建筑流派的不同，分为：西方就有野性主义、象征主义、历史主义、新古典主义、新方言派、重技派、怪异建筑派、有机建筑派、新自由派、后期现代空间派等。,按使用目的的不同，分为：住宅建筑、生产建筑、公共建筑、文化建筑、园林建筑、纪念性建筑、陵寝建筑、宗教建筑等。,2019/11/25,8,0.1.1建筑,0绪论,建筑构成的三要素：建筑功能建筑技术建筑艺术形象,澳大利亚悉尼歌剧院,0.1建筑与结构,2019/11/25,9,0.1.2结构,0绪论,结构的基本功能要求：安全、适用、耐久，以及在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，局部结构遭到破坏仍能保持整体稳定性。,结构是房屋建筑的空间受力骨架体系，是建筑物得以存在的基础构件：是结构的组成部分，如梁、板、柱、基础等结构的作用：承担荷载,0.1建筑与结构,2019/11/25,10,0绪论,2019/11/25,11,0.1.3建筑与结构的关系,0绪论,建筑形式决定结构型式结构型式影响建筑设计选型是一门综合性的科学问题，包括建筑艺术、结构、施工、设备、预算等多专业的密切配合。,0.1建筑与结构,2019/11/25,12,0.1.3建筑与结构的关系,0绪论,优秀的建筑结构应具有以下特点：,（1）在应用上，要满足空间和功能的需求；（2）在安全上，要符合承载和耐久的需要；（3）在技术上，要体现科技和工程的新发展；（4）在造型上，要与建筑艺术融为一体；（5）在建造上，要合理用材并与施工实际相结合。,0.1建筑与结构,2019/11/25,13,0.1.3建筑与结构的关系,0绪论,将建筑物比喻为人体,建筑容貌、体型、气质结构骨骼、耐力、寿命建筑设备神经、脉络、器官,0.1建筑与结构,2019/11/25,14,0.1.3建筑与结构的关系,0绪论,北京故宫太和殿,法国卢浮宫“金字塔”,0.1建筑与结构,2019/11/25,15,0.2现代建筑的结构体系,0绪论,按高度和跨度,2019/11/25,16,0.2现代建筑的结构体系,0绪论,按承担和传递荷载路线的不同，分为：,（1）水平结构体系主要包括：楼盖结构、拱式结构、薄壳结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、门式刚架结构等。,（2）竖向结构体系主要包括：砖混结构房屋的竖向体系、排架结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框支剪力墙结构、筒体结构和巨型结构等。,2019/11/25,17,0.3结构选型的意义,0绪论,“美观”艺术性。是指建筑作品最表象、最易被人们记住的建筑造型，它决定着建筑的风格，传递着建筑师对建筑的理解，是建筑师与人们交流的媒介。“实用”功能性。是指建筑的实用功能，要求建筑所提供的空间实用有序，符合建筑的意图，满足人们对建筑空间的各种功能要求。“坚固”技术性。是最基本的特征，是建筑物保持自身完整性并作为一个物体存在于世界的能力。,2019/11/25,18,从力学方面:铁塔可看成是嵌固在地上的悬臂梁，对于高耸入云的铁塔来说，风荷载是其主要荷载，由于铁塔的总体外形与风荷引起的弯矩图相似，因此充分利用了塔身材料的强度和刚度，受力非常合理；,巴黎艾菲尔铁塔，原是1889年为纪念法国大革命胜利一百周年及巴黎世博会而建的标志性建筑，高320m，为当时世界第一高度，用钢9000t。它不仅满足了标志性建筑及展览功能，并且由于其精美设计，一直保留至今。,0绪论,0.3结构选型的意义,2019/11/25,19,从建筑方面:现在，艾菲尔铁塔已成为巴黎和法国的象征。可见一栋优秀的建筑在社会、政治、经济和文化中所起的重大作用。每年600多万旅游者登塔观光，旅游收入也十分可观。,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,20,从结构方面：底部斜框架轻易地跨越了大街，车流人流在塔下畅通无阻，更显铁塔的雄伟壮观。艾菲尔铁塔可谓建筑、结构完美统一的代表。,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,21,人们在世界各地的火电厂附近常见到钢筋混凝土双曲抛物面冷却塔，其功能是要冷却汽轮机中被加热了的冷却水。,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,22,从工艺方面：汽轮机的效率和进汽温度与出汽温度之差有关，温差越大，效率越高，所以要用水来冷却汽轮机。冷却水被加热后，用管道送到冷却塔顶部喷洒下来，并通过滴水板尽量延长热水下落的路程，同时冷空气从冷却塔下部进入塔内，与热水进行热交换，被加热的冷空气体积膨胀，容重减轻，缓缓上升。,双曲抛物面冷却塔塔身中部略细，加速了空气上升速度，形成上拔力，加速空气流动。到塔身上部，上升的空气被继续加热，体积更加膨胀。此时，上部塔身略为放宽，减少了上升空气的阻力，有利于空气流动。可见，双曲抛物面薄壳冷却塔在冷却工艺上是很合理的。,双曲抛物面冷却塔,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,23,从结构方面：圆形平面与矩形平面相比风荷载可减少约30%，塔身下部外形与风荷载作用下的弯矩图相似，逐渐加大的直径对塔身稳定性十分有利，使自上而下逐渐增大的结构自重均匀分布。从施工方面：双曲抛物面是一个旋转曲面，可由一根倾斜母线绕纵轴旋转而成，曲面上存在两个母线方向。即曲面上任一点都存在两根曲面上的直线，施工比较方便。,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,24,双曲抛物面冷却塔可谓建筑造型、结构形式和使用功能的完美结合，世界各地到处都可看到双曲抛物面冷却塔。可见，即使设计象冷却塔这样一种工程构筑物也要求设计者具有渊博的知识。,双曲抛物面冷却塔优美的结构形式，加上冉冉升起的水气形成地平线上一道美丽的风景线，十分壮观。采用双曲抛物面壳这种薄壁空间结构，受力合理，自重轻，不但安全可靠，也经济合理。,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,25,球形或抛物面形的屋盖结构(壳体或拱结构)，若曲面的焦点位置处理不当，会形成声音聚焦。在焦点附近，强大的躁音会使人难以忍受，严重影响使用功能。,改变曲率或加设吊顶，可以减少或消除这种声聚焦的现象。可见，在设计的方案阶段，应注意基本的建筑功能、空间形式与结构体系的协调一致。,(b),(a),(b),(a),拱形天棚的声聚焦现象,0.3结构选型的意义,0绪论,2019/11/25,26,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和灵活性，所以应采用框架结构。,任何建筑物都具有对客观空间环境的要求，根据这些要求可以大体确定建筑物的尺度、规模与相互关系。首先，结构选型时应注意尽可能降低结构构件的高度，选择与建筑物使用空间相适应的结构形式。,2019/11/25,27,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,排架结构方案有3/5的空间不能利用，盐通过皮带运输机从屋顶天窗卸入仓库时，经常冲击磨损屋架和支撑，对钢支撑和屋架有不利影响。,落地拱结构方案通过选择合适的矢高和外形，建筑空间得到了较为充分的利用。建筑使用与结构形式较好结合，效果良好。,2019/11/25,28,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,结构选型时应注意尽可能降低结构构件的高度，选择与建筑物使用空间相适应的结构形式。,建筑物的使用要求应与结构的合理几何体型相结合。,2019/11/25,29,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,意大利罗马小体育宫钢筋混凝土网状扁球壳结构。球壳直径为59m。整体外观比例协调、形象优美、质朴洗练。结构与建筑型式高度统一。,2019/11/25,30,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,北京工人体育馆：屋盖采用辐射式双层悬索结构，由索网、外环和内环三部分组成，跨度达94m，有144根悬索，是我国悬索结构大跨度建筑的经典之作。,2019/11/25,31,0.4结构选型的原则,0绪论,一、满足功能要求,北京天坛回音壁围墙高3.72m厚度0.9m直径5.2m周长193.2m,2019/11/25,32,0.4结构选型的原则,0绪论,二、符合力学原理,选择能充分发挥材料性能的结构型式合理地选择结构材料,2019/11/25,33,0.4结构选型的原则,0绪论,二、符合力学原理,当拱的形状合适时，拱截面只受压力，能充分发挥材料性能，因而可用砖、石等抗压强度较好的材料建造跨度较大的结构。,2019/11/25,34,0.4结构选型的原则,0绪论,二、符合力学原理,悬索结构是轴拉构件，所建成的悬索桥是目前可达到最大跨度的桥梁形成,悬索桥,2019/11/25,35,0.4结构选型的原则,0绪论,二、符合力学原理,薄壁空间屋盖：薄壁空间结构主要也是受压，几十米的大跨度屋盖，薄壳厚度可做到只有几厘米。,2019/11/25,36,0.4结构选型的原则,0绪论,三、注意美观,澳大利亚悉尼歌剧院（拱壳结构）,其他例子详见“0.3结构选型的意义”，此处略,2019/11/25,37,0.4结构选型的原则,0绪论,四、便于施工,美国西雅图金郡体育馆采用十字形金属旋转胎模现浇而成，但此法仅适用于旋转薄壳，有很大的局限性。,2019/11/25,38,0.4结构选型的原则,0绪论,四、便于施工,上海八万人体育场屋顶为圆形三向网架，直径110m，如何进行安装，设计师在方案阶段就已经对其施工方法作了考虑。,2019/11/25,39,0.4结构选型的原则,0绪论,五、考虑经济因素,（1）不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性投资费用，还要考虑其全寿命期费用。（2）除了以货币指标核算结构的建造成本外，还要从节省材料消耗和节约劳动力等各项指标来衡量。此外，从人类长远利益考虑，还要特别考虑资源的节约。（3）某些生产性建筑若能早日投产交付使用，可以较快地回收投资资金，更能得到较好的经济效益。因此，在结构方案比较时还应综合考虑一次性初始投资和建设速度之间的关系。,2019/11/25,40,0.4结构选型的原则,0绪论,五、考虑经济因素,钢管混凝土工程经验表明：采用钢管混凝土柱后，承重柱自重可减轻65%左右，由于柱截面减小而相应增加使用面积，钢材消耗指标与钢筋混凝土结构接近，而工程造价与钢筋混凝土结构相比可降低15%左右，工程施工工期缩短1/3。,2019/11/25,41,0.5本课程的学习方法,0绪论,（1）对力学、结构