案例分析—结构PPT课件

案例分析 交通建筑的结构选型 演讲者 陈达 1 一 空港航站楼 航站楼建筑与其它建筑不同 其室内空间效果的重要性远大于室外 而且这种大空间建筑在建造过程中 为减轻屋面的重量 节约造价 建筑设计往往都采用暴露结构的设计手法 对于不做吊顶装饰的建筑 结构形式在很大程度上直接影响着建筑效果 此时结构的艺术性就显得十分重要 航站楼建筑还有一个十分重要的特点 航站楼建筑一般都做成大空间建筑 一方面是流程的需要 另一方面也是营造宽松气氛 愉悦心情的需要 2 案例 南京禄口国际机场T2航站楼 1工程概况 加上PDF中的图1234 T2航站楼工程是南京禄口国际机场二期建设工程的重要组成部分 建筑面积约23万m2其主体由扇形主楼及左右一字展开的指廊组成 总长约1200m 主楼最大宽度约170m 两侧指廊宽约40m航站楼效果图如图1所示 平剖面图见图2 4航站楼地下局部设有设备机房和设备共通沟 层1 0 00m标高 主要为旅客到达大厅行李机房和远机位出发到达厅 4 25m标高夹层主要功能包括到达旅客通道中转厅指廊端部候机厅和行李设备夹层 层2 9 00m标高 为出发层 图1航站楼鸟瞰效果图 图2出发层建筑平面图 3 T2航站楼下部主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构 主楼屋盖为配合建筑内外表面自由波状曲面造型的大跨度空间曲面网格钢结构体系 由悬臂钢柱支承 指廊屋盖为悬臂端设置预应力下拉杆的单跨带悬挑拱形钢梁 同样由悬臂钢柱支承 图3建筑横剖面图 图4建筑纵剖面图 4 2主体混凝土结构设计 主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系 部分支承屋盖的柱为钢管混凝土柱 设7道防震缝将结构划分为8个独立的单体 层1设置了现浇混凝土梁板除局部具有地下室部位外 该层大部分楼板直接与土面接触考虑到层1梁与基础承台间距较小 通过在梁两端加腋的方式与独立承台咬合 该层梁直接兼作基础拉梁 层2为到达夹层 楼板缺失较多 导致部分框架柱为跨层柱 层3楼板完整 框架梁一般跨度为18 24m 为了满足建筑净空要求 采用了预应力混凝土梁 层3楼面上布置有办票岛和零星商业夹层 均采用钢框架结构 图5混凝土主体结构分缝示意 5 3屋盖钢结构设计 主楼部位屋盖结构为悬臂柱支承的大跨度空间曲面网格钢结构体系 由多管空间桁架局部单层结构和双层网架组合而成 长471 5m 宽187 7m 最高处建筑标高为39 250m 图7出发层楼板预应力板带示意 图8航站楼主楼钢屋盖结构及支承柱轴测图 6 屋盖建筑造型是中间高四边低的自由曲面 顺长向为连续波形 室内吊顶的效果也是与之呼应的连续曲面为了在屋面最高点限高在40m的前提下获得最高的室内空间净高 减小波谷处的结构厚度是最有效的途径 因此 波谷处设计成单层构件 为800 300 12 16矩形钢管 同时结合采光天窗的布置对该处结构进行外露表达屋盖上表面需要起伏较大的波浪 以使屋面轮廓清晰 下表面曲线缓和 以使室内感觉不突兀这种上下表面的曲率差异在波峰处自然地形成了可用作结构厚度的空间 由于此处结构无需外露 双层的桁架结构可以自由地使用 最终形成了以多管空间桁架为主受力构件单层结构为联系构件桁架 局部大跨区域以双层网架补缺的网格结构体系 结构的上下表面均直接结合建筑外表需求为曲线形或折线拟合的曲线形 为屋面和吊顶系统的成型提供了方便 图9航站楼主楼屋盖结构平面图 图10航站楼主楼屋盖剖面图 7 图11航站楼主楼室内效果 图12屋盖结构与建筑空间 图13指廊结构剖面图 8 二 铁路旅客站 里昂机场铁路客运站是一个交通综合体 是由法国建筑师卡拉特拉瓦 SantiagoCalatrava 和结构工程师AlexisBourrat Se bastienMamet合作共同完成的 项目主体由车站和铁路站台组成 车站大厅形如振翅欲飞的飞鸟 外形突出 起到地标性作用 见图1 结构类型为无铰拱 无铰拱属于超静定结构 一般情况下 只有在地基良好或者两侧拱脚处有稳固边跨结构时 才采用无铰拱 无铰拱用于桥梁结构中比较普遍 而在房屋建筑工程中应用较少 车站大厅屋顶由四座呈放射状布置的钢管拱支撑 中轴对称 下端为一个巨大的钢筋混凝土拱基座 外侧两拱的跨度和高度比内侧两拱要大 内侧两拱之间支撑着中央屋架 其顶部开设有天窗 内拱与外拱之间架设钢梁 钢梁向外出挑 越接近后端钢梁出挑越多 见图2 9 建筑两侧墙面为玻璃幕墙 钢柱固定在下部混凝土拱与上部钢拱之间 下部混凝土拱顶还支撑着一系列斜柱 这些斜柱通过短杆与幕墙的钢柱呈三角构造连接 撑托支撑悬挑屋顶的斜杆 见图3 站台部分由开有天窗的拱顶及其下部斜向交织的混凝土梁柱构成 通过对混凝土塑性特征的把握 创造出丰富的建筑形象 总共有六条铁路线穿过其底部 中间的轨道设计可供时速300km h的高速列车穿过 这个轨道被罩上了一个混凝土的外壳 削弱了高速列车通过时对周围产生的冲击波 同时这个外壳又巧妙地成为上部廊道和屋顶的支撑结构 车站大厅结构荷载最复杂的地方在四座钢拱的交汇拱脚 巨大的荷载通过钢拱汇集到这里 所以拱脚采用巨大的构造尺寸 外侧拱的压力有一部分通过竖向钢柱传递到下部混凝土拱上 这样可以有效减小四绞拱交汇处的巨大水平推力 见图4 10 11 12 13 公路客运站 1工程概况昆明南部汽车客运站 图1 位于昆明市主城区和呈贡新城之间的彩云北路东侧 按一级客运站设计 是昆明最大的综合客运站 也是云南省面向东南亚的交通枢纽客运站 发挥着云南面向东南亚和南亚桥头堡的作用 主站房是整个客运站的功能中心 总长度135m 宽53m 高23 80m 主体地下1层为停车场和设备用房 地上3层为候车大厅及办公管理用房 总建筑面积约23000m2 图1昆明南部客运站建筑效果图 14 主站房结构设计使用年限为50年 建筑结构安全等级为二级 抗震设防烈度为8度 0 20g 设计地震分组第二组 场地类别 类 根据 建筑抗震设防分类标准 GB50223 2008 的规定 一级客运站的抗震设防类别为重点设防类 建筑场地属昆明冲湖积盆地 地形较平坦 无不良地质作用 场地整体稳定 适宜建筑 场地地基土均匀性差 属于对抗震不利地段 但经判别可不考虑地基液化和软土震陷的影响 15 2结构方案2 1平面布置主站房在 0 00 即首层地面 的平面为135m 53m的矩形 主要功能是售票大厅 候车大厅 安检处等 到了层2以上 建筑功能只剩下办公 管理用房 售票大厅 候车大厅上空一直到屋面 形成较大的空旷空间 图2 图2主站房层2平面图 16 2 3屋面体系屋面结构体系采用曲线形空间钢管桁架结构 钢管采用Q235B高频焊管 由于建筑对屋面造型处理的要求 整个屋面结构分为五个部分 各部分曲面形状和标高有所区别 且各部分由缝分开 各自独立 形成五个相对独立的屋盖结构单元 在每一部分的结构单元内 空间钢管桁架与钢管混凝土柱顶升起的树形支撑铰接形成排架结构体系 钢管混凝土排架柱顶沿纵向设置刚接的H型钢梁形成纵向刚架结构体系 空间桁架上弦之间设置通长刚性系杆 设部分横向刚性水平支撑 局部位置设平面次桁架竖向支撑 特别需要说明的是 在空间管桁架悬挑端部均设置平面次桁架把各榀空间管桁架连接起来 起到相当于锁口梁的作用 增强了屋面结构的整体性 屋面结构布置见图4 图4屋面结构平面布置 17 三 地铁轻轨站 案例 广州市地下铁道二号线首期工程的五个大跨度无柱车站 广州地铁二号线的座大跨度无柱车站覆土厚度均为左右 由于公共区不设柱 各层板 梁 跨度较大 净跨度达 赤岗站16米其受力变形较大 对承受荷载较大的顶板来说尤其如此 因此 要合理地选择车站结构型式 以满足结构受力和变形的要求 前述地铁站采用的结构形式基本上分为以下两种 18 l 顶板密肋梁方案 为减少顶板和中板的厚度 节省钢筋混凝土工程量 顶板可考虑采用密肋梁方案 采用该种方案的有鹭江站 中大站 市二宫站和纪念堂站 各站密肋梁梁高一般为14m左右 梁宽约1 0m 梁间距通常为Zm左右 19 2 顶板变截面板方案 根据矩形箱体的内力计算结果 顶板 中板在支座处的弯矩最大 跨中弯矩较小 因此 顶板和中板可采用变截面板的形式 即板厚在支座处最大 向中间减薄 至跨中时板厚最小 赤岗站采用了这一变截面板结构形式 如图5 20 四 城市公交换乘站 克罗地亚 奥西耶克 公共汽车站 Rechne 21 建筑师 Rechner地点 克罗地亚奥西耶克客户 Osijekkoteks建筑设计团队 PredragRechner BrunoRechner InesPelzer占地面积 21 199sqm建筑面积 11 066sqm竣工时间 2011摄影 MarioRomulic DrazenStojcic 22 23 在克罗地亚的奥西耶克建造一个新公共汽车站的念头始于2007年 当时奥西耶克市政府公开招标 拟以公私合作的原则在城区新建一个公共汽车站 招标要求建筑设计水平高超 同时在建设费用 维护和使用上尽量经济节约 挑战在于将这个公共汽车站设计为甲级车站 即高品质的当代建筑 而 奥西耶克Koteks公司 为项目融资 建设 维护和使用提供了最佳经济条件 根据招标要求 奥西耶克市和 奥西耶克Koteks公司 签署了一项公私合作合同 合同规定 城市提供土地 奥西耶克Koteks公司 投资建设车站 投资者对车站拥有28年的使用和管理权 之后其所有权必须回归奥西耶克市 设计完成并且取得所有必要的许可之后 工程就开始了 尽管时逢最大规模的全球经济危机 也没有阻止这项工程的进行 2011年