常用建筑結構實例調研及分析第一頁，共四十頁，2022年，8月28日高層建筑常用結構類型第二頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:筒中筒結構建筑名稱:蘭州國芳大酒店建筑概況:蘭州國芳大酒店位于蘭州市東方紅廣場，是蘭州國際博覽中心二期工程，為一五星級酒店兼商務寫字樓及商場的大型超高層公共建筑。總建筑面積約9萬m2，分主樓和裙樓兩部分。其中裙樓為酒店附屬用房，地下兩層，地面以上九層，總高43.4米。主樓地下三層，為車庫和六級人防兼設備用房，地面以上39層，由辦公、客房及公共用房組成，1-9層層高為4.8米，標準層層高為3.1米和3.15米，39層為帶夾層的旋轉餐廳，層高10米，建筑主體高144米。另出屋面設有三層塔樓，建筑總高為161.9米，是蘭州市中心繁華區內最高的一座建筑（見圖1）。該工程抗震設防烈度為8度，屬高度超出現行規范規定較多的超限高層建筑。按建設部59號令的要求，先后通過了全國和省超限高層建筑抗震設防審查委員會對初設和施工圖的抗震設防專項審查。該工程主樓和裙樓間采用了抗震縫，限于篇幅，本文僅介紹主樓部份的結構設計。第三頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:結構選型本工程主體高144米，平面布置規則，接近正方形，經技術經濟分析采用現澆鋼筋混凝土筒中筒結構。內筒為剪力墻（平面長寬分別為21m和12.6m），外筒由密柱高裙梁組成（平面長寬分別為45m和36.6m）。另結合建筑功能在外筒體四角處布置部分剪力墻，以增強結構抗扭剛度和外筒的整體抗彎能力。標準層結構平面布置見圖2.3.1.2體型參數為保證本工程筒中筒結構的空間受力性能和承載力，設計中對各項參數在滿足建筑功能的前提下，盡量控制在合理范圍內。其中：結構平面長寬比1.23，結構高寬比短向為3.9、長向為3.2，內筒高寬比長向為12.5、短向為7.5，內筒面積占樓層面積的16%.外筒柱距4.2m，外筒標準層立面開洞率為39%，洞口高寬比0.64和層高與柱距之比0.74基本接近。第四頁，共四十頁，2022年，8月28日第五頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:剪-筒結構建筑名稱:勝龍大廈建筑概況:本工程占地面積2342.7m2，總建筑面積18975m2，工程由地下二層，地上二層商場，北邊三至七層為辦公樓，南邊三至九層為商住樓組成，建筑物總高度辦公樓為29.7米，商住樓為36.3米，地下二層層高為4.2米，地上兩層商場層高為4.2米，商住樓標準層層高為2.8米，±0.00室內外高低差為0.45米，其中，地下二層為車庫、農貿市場的庫房、消防生活水池、配電房等，地下一層為農貿市場。根據工程特點、建筑要求及使用功能要求，本工程結構類型為全框架剪筒結構。基礎形式：本工程采用人工挖孔灌注樁，承臺采用樁帽加地梁拉結，核心筒區采用整板加群樁基礎的形式。本工程不設施工縫，只在5～6軸中間支邊處設置800寬施工期間的后澆帶。第六頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:根據工程特點、建筑要求及使用功能要求，本工程結構類型為全框架剪筒結構。基礎形式：本工程采用人工挖孔灌注樁，承臺采用樁帽加地梁拉結，核心筒區采用整板加群樁基礎的形式。本工程不設施工縫，只在5～6軸中間支邊處設置800寬施工期間的后澆帶。結構材料的選用： 1．砼強度等級為C25、C30、C35，其中基礎大底板采用C30S8。 2．鋼筋采用Ⅰ級鋼、Ⅱ級鋼，優先采用國產鋼材。 3．墻體：外墻樓梯間墻采用240厚KP1非承重空心磚，內墻采用200厚或120厚的輕質砌塊，衛生間墻均采用120厚的輕質砌塊。第七頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:束筒結構建筑名稱:西爾斯大廈建筑概況:美國芝加哥的一幢辦公樓,SOM建筑設計事務所設計，1974年建成,高443米，是當今世界最高建筑物之一。總建筑面積418000平方米，地上110層，地下3層。底部平面68.7×68.7米,由9個22.9米見方的正方形組成。在這些正方形的范圍內都不另設支柱，租用者可按需要分隔。整個大廈平面隨層數增加而分段收縮。在51層以上切去兩個對角正方形，67層以上切去另外兩個對角正方形，91層以上又切去三個正方形，只剩下兩個正方形到頂。建筑特點:大廈結構工程師是1929年出生于達卡的美籍建筑師F.卡恩。他為解決像西爾斯大廈這樣的高層建筑的關鍵性抗風結構問題，提出了束筒結構體系的概念并付諸實踐.大廈的造型有如9個高低不一的方形空心筒子集束在一起，挺拔利索,簡潔穩定。不同方向的立面,形態各不相同，突破了一般高層建筑呆板對稱的造型手法。這種束筒結構體系是建筑設計與結構創新相結合的成果。第八頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明西爾斯大廈高達443米，其平面由九個22.9米見方組成的豎筒，底層平面就是一個68.7米見方的大筒了。大廈的外形是逐漸上收，九個豎筒分別截止在不同的高度上，1到50層由九個豎筒組成正方形平面，51到66層截去3對角的兩個堅筒，67到90層截去了另一組對角的兩個豎筒組成一個十字形平面，91層到110層截去三個邊形豎筒，只剩兩個豎筒直達頂點。

整幢大廈被當作一個懸挑的束筒空間結構，離地面越遠剪力越小，大廈頂部由風壓引起的振動也明顯減輕。頂部設計風壓為305千克力／米2，設計允許位移（振動時允許產生的振幅）為建筑總高度的1/500，即900毫米，建成后最大風速時實測位移為460毫米。

西爾斯大廈用鋼材76000噸,每平方米用鋼量比采用框架剪力墻結構體系的帝國州大廈降低20％，僅相當于采用5跨框架結構的50％。這種束筒結構體系概念的提出和應用是高層建筑抗風結構設計的明顯進展。第九頁，共四十頁，2022年，8月28日第十頁，共四十頁，2022年，8月28日第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:框筒結構建筑名稱:金茂大廈建筑概況:占地236萬平方米，建筑面積28.95萬平方米。高420.5米，88層。建筑特點:金茂大廈的設計師是美國芝加哥著名的SOM設計事務所。設計師以創新的設計思想，巧妙地將世界最新建筑潮流與中國傳統建筑風格結合起來，成功設計出世界級的，跨世紀的經典之作，成為海派建筑的里程碑，并已成為上海著名的標志性建筑物，1998年6月榮獲伊利諾斯世界建筑結構大獎。1999年10月容膺新中國50周年上海十大經典建筑金獎首獎。金茂大廈的設計令人聯想起中國古代的寶塔造型，隨著樓高往上，一步步漸漸地向里退縮，構成一個有韻律的構圖。根據大廈的設計者：基于多處重復出現中國傳統上認為是吉祥之"8"這個數字，它可以說是一個"中國化的裝飾派藝術"風格的建筑。大廈充分體現了中國傳統的文化與現代高新科技相融合的特點，既是中國古老塔式建筑的延伸和發展，又是海派建筑風格在浦東的再現。金茂大廈主樓1～52層為辦公用房，53～87層為五星級賓館，88層為觀光層。大堂內的辦公區專用候梯廳造型獨特，猶如金碧輝煌的古埃及金字塔。專為辦公設置的五組26臺高速電梯采用獨特的玻璃轎廂，玻璃門廳，寬敞明亮，可迅速而又舒適地把客人送達各辦公樓層而又不必中轉。每十層5－6部電梯的配置可保證客人在上下班高峰時，候梯時間不超過35秒，給人以便捷的交通。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:本工程主樓結構形式是框筒結構，中間的核心筒為八角形的現澆鋼筋混凝土，在53層下內設井字型隔墻，外側有8根鋼巨形柱和8根復合式巨形柱，在24～26層、51～53層、85～87層設3道鋼結構的外伸桁架將核心筒與復合巨形柱連成整體以提高塔樓側向剛度。5層裙房采用一般的多層框架鋼結構體系.整體結構高寬比達9:1,總用鋼量18500噸。本工程主樓、裙房與廣場地面之下都為3層地下室，地下室為鋼筋混凝土結構，主樓下部為滿堂4m厚基礎板，裙房及廣場下部為普通筏式基礎。由于本工程基礎底部采用盲溝集流，人工排水系統，因此基底不考慮浮力，基礎板相對較薄。本工程主樓樁采用900mm鋼管樁一直打到地質構造中的第9層土，即地下83m處，裙房采用小型鋼管樁，打到第7層土。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日大跨度建筑常用結構類型第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:鋼架結構建筑名稱:鳥巢建筑概況:工程總占地面積21公頃，建筑面積258,000㎡。場內觀眾坐席約為91000個，其中臨時坐席約11000個。第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:工程主體建筑呈空間馬鞍橢圓形，南北長333米、東西寬294米的，高69米。主體鋼結構形成整體的巨型空間馬鞍形鋼桁架編織式“鳥巢”結構,鋼結構總用鋼量為4.2萬噸，混凝土看臺分為上、中、下三層，看臺混凝土結構為地下1層，地上7層的鋼筋混凝土框架-剪力墻結構體系。鋼結構與混凝土看臺上部完全脫開，互不相連，形式上呈相互圍合，基礎則坐在一個相連的基礎底板上。國家體育場屋頂鋼結構上覆蓋了雙層膜結構，即固定于鋼結構上弦之間的透明的上層ETFE膜和固定于鋼結構下弦之下及內環側壁的半透明的下層PTFE聲學吊頂。第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:折板結構建筑名稱:青島頤中體育館建筑概況:總建筑面積43700m2,建筑總高度413m。體育館固定座席10000余座,活動座席12500座,可滿足舉辦體操、手球、籃球、排球等項目全國性和單項國際比賽的要求,并可供冰上項目表演、文藝演出及集會使用,是一座大型體育建筑,該工程已于2009年2月21日竣工。第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:屋蓋結構采用折板球形網殼,桿件采用圓鋼管,最大桿件21914,最小桿件764,鋼管及焊接球材料為Q345B,螺栓球采用45#鋼,投影面積14122m2,展開面積18284m2,跨度110m,結構矢高13820m,矢跨比18,周邊最大懸挑長度11m。沿圓周共設36個支座,支承于下部鋼筋混凝土人字形格構柱上,并由柱帽形式支承整個網殼.第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:平板網架結構建筑名稱:首都體育館建筑概況:面積約為54,600平方米，毗鄰奧林匹克飯店。這座體育館占地七公頃，總建筑面積四萬平方米，東西長一百二十二米，南北寬一百零七米。館內有一萬八千個觀眾席，是北京市最大的現代化體育館。這座體育館設有比賽大廳一個，練習館三個，觀眾休息廳六個。比賽大廳的比賽場長八十八米，寬四十米。可進行乒乓球、羽毛球、排球、籃球、體操等多樣比賽，比賽場內的地板可以移動撤走，放水結冰后，可進行滑冰、冰球、花式溜冰等冰上體育比賽。第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:平板網架最引人矚目的空間結構仍是六七十年代就已嶄露頭角并得到持續發展和廣泛應用的平板網架，從1964年至1997年國內已有大約8000幢大大小小的建筑采用這類結構，廣泛用于大型體育館建筑、展覽中心、影劇院、商場、航站樓、候車廳、工廠、倉庫、電視塔，甚至食堂、門廊等，總覆蓋面積約900萬m2，年增長約80萬m2。網架在工業廠房中的應用在70年代末就開始研究，80年代初在唐山(豐潤)機車車輛廠的總裝車間(約5萬m2)和唐山齒輪聯合廠房(1．65萬m2)等開始采用，但大量應用還是在80年代后期和90年代規模之大為國際上少見。網架結構，改變了常規屋蓋體系，柱網加大，有利于工藝靈活布置，一個車間的面積往往達幾萬m2.第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:網殼結構建筑名稱:國家大劇院建筑概況:該殼體長約218m,寬約146m,高約46m,厚約3m,總體積約85萬m3,鋼結構總重約6500t,造價在35億人民幣左右。國家大劇院巨型的橢圓形殼體由雙層鋼網殼組成。殼體外部部分覆蓋以鈦合金板,殼體正門中間部分留有雙曲形透明玻璃磚蓋,以豐富建筑造型和局部采光之用,內側為木制吊頂。第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:鋼網殼由148榀空腹桁架構成的豎向主肋與53水平肋連接空腹桁架的內外豎桿形成殼體的環梁,到頂部水平肋形成一剛性環。幾何關系復雜。這給建模帶來了不便。本文的模型,主肋由內外豎桿與輻射桿構成空腹桁架,以寬200mm、厚60mm的鋼板制成。水平環肋為194mm5mm鋼管,頂部的水平環肋采用300mm20mm的圓鋼管。為了增加整體剛度,局部設置了114mm10mm的鋼管斜撐。網殼結構一般抽象為理想鉸接或理想剛接的桿系結構體系1按鋼架或桁架進行線性或非線性計算。雙層網殼多采用鉸接連接模型。由于空間桁架位移法涉及到邊界單元的問題,該模型龐大復雜,時間有限,所以本文均采用剛接,即所有桿件為梁單元。并且僅考慮網殼在彈性階段的受力。圖第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:薄殼結構建筑名稱天津博物館建筑概況:在天津市中心區友誼路銀河公園旁，一座酷似“白天鵝”的建筑，昂首挺立，展翅欲飛。這就是我國北方唯一的仿生薄殼式建筑——天津博物館。天津博物館坐落于天津市河西區友誼路與平江道交口的銀河廣場，占地面積5萬平方米，總建筑面積3.5萬平方米，總投資32711萬元，擁有1.1萬平方米的現代化展廳和功能齊全的文化休閑設施。其建筑外形為自湖面展翅飛翔的天鵝，線條流暢簡潔，極富時代感與藝術性，頗具特色。網殼的直徑為２００米，高３２米，整個博物館可容納１２，０００人，今春即將開放。第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:薄殼結構就是曲面的薄壁結構，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，材料大都采用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強度，同時又能將承重與圍護兩種功能融合為一。實際工程中還可利用對空間曲面的切削與組合，形成造型奇特新穎且能適應各種平面的建筑，但較為費工和費模板。第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:懸索結構建筑名稱:矮寨特大懸索大橋建筑概況:橋型方案矮寨大橋效果圖為鋼桁加勁梁單跨懸索橋，全1073.65m，懸索橋的主跨為1176m。該橋跨越矮寨大峽谷，主跨居世界第14、亞洲第8。工程計劃投入7.2億元，占吉茶高速公路計劃總投資的15％。目前正在建設之中。第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日結構分析說明:矮寨大橋索塔主跨1176m，加勁梁長1000.5m。吉首岸無索區長95m，主梁通過部分路基與隧道相連；茶洞岸無索區長109.5m，主梁直接與隧道連接。結合兩岸地形及地質條件，采用塔梁分離式懸索橋結構體系減小了主梁長度，最大限度減少了對山體的開挖，節省了投資；實現了橋梁結構與自然景觀的完美融合。由于選用了塔梁分離式懸索橋結構，鋼桁梁長度小于主塔中心距，主纜存在無吊索區，會出現吊索卸載應力為零的情況，且鋼桁梁轉角位移大，鋼桁梁的上、下弦應力超標，需對鋼桁梁作特殊設計。設計采用的是增加豎向錨固拉索方案，設豎向錨固拉索，通過預應力巖錨將其錨固于巖石上。第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日建筑結構類型:索膜結構建筑名稱:世博軸陽光谷建筑概況:在世博會倒計時300天之際，上海世博園區里的“大動脈”世博軸已初現風采。在這條