建筑结构选型

-40-建筑结构选型实例分析与设计报告班级：建筑学111班学号：2011012282姓名：张旭晨目录第一部分：结构实例分析一、引言………………3二、框架结构…………4三、剪力墙结构、框剪结构…………6四、超高层建筑………11五、桁架结构…………15六、拱结构……………19七、网架结构/大跨度屋盖…………21八、悬索结构…………25九、膜结构……………29第二部分：展览馆结构选型设计一、展览馆设计要求…………………35二、筒壳结构…………37三、展览馆方案………第一部分：结构实例分析引言本书简洁的叙述了各种常见结构体系设计的基本理论以及原理，全面系统的介绍了建筑结构的形式，包括：框架结构、剪力墙结构、框剪结构、超高层建筑结构、桁架结构、拱结构、网架结构、大跨度屋盖结构、悬索结构、膜结构等，对上述结构选型分别介绍结构组成、受力特点、布置方式、适用范围、构造要点等。

一、框架结构框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。分类：结构又称构架式结构。房屋的框架按跨数分有单跨、多跨；按层数分有单层、多层；按立面构成分为对称、不对称；按所用材料分为钢框架、混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。其中最常用的是混凝土框架（现浇整体式、装配式、装配整体式，也可根据需要施加预应力，主要是对梁或板）、钢框架。装配式、装配整体式混凝土框架和钢框架适合大规模工业化施工，效率较高，工程质量较好。优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。缺点：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏数量多，吊装次数多，接头工作量大，工序多，浪费人力，施工受季节、环境影响较大；不适宜建造高层建筑，框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对于各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素，对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理，故一般适用于建造不超过15层的房屋。应用范围：结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。混凝土框架结构广泛用于住宅、\o"学校"学校、\o"办公楼"办公楼，也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度；框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如\o"剧场"剧场、\o"商场"商场、体育馆、\o"火车站"火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。案例分析：广州合银广场广州合银广场用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系。结构方案控制原则：刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构的稳定性和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定的抗侧刚度，可继续工作。通过设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。高出屋面的幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用。

广州合银广场框架柱采用圆钢管混凝土：柱、支撑体系采用跨层、形矩形钢管支撑，层内人字形及V字形热轧或焊接正放H型钢支撑，框架梁采用烘轧或焊接H型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式。利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架土要承担竖向荷栽。钢柱与钢梁节点，钢支撑与钢骨连接点均采用刚性连接，主次梁节点为铰接。二、剪力墙、框剪结构剪力墙(shearwall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。一般为钢筋混凝土构造。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。简介：剪力墙结构(shearwallstructure）是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用。原理：钢筋混凝土墙体构成的承重体系。剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上，这样构成的一个体系，叫剪力墙结构。为什么叫剪力墙结构，其实楼越高，风荷载对它的推动越大，那么风的推动叫水平方向的推动，如房子，下面的是有约束的，上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动，摇摆的浮动限制的非常小，靠竖向墙板去抵抗，风吹过来，板对它有一个对顶的力，使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的幅度特别小，在结构允许的范围之内，比如：风从一面来，那么板有一个相当的力与它顶着，沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力，正好像一种剪切，相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往下剪力越大，因此，把这样的墙板叫剪力墙板，也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风荷载，包括水平方向的地震力和风对它的一个推动。效能：1．建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。剪力墙即由此而得名(抗震规范定名为抗震墙)。2．剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。3．剪力墙结构体系，有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此，可建造较高的建筑物。4．剪力墙的间距有一定限制，故不可能开间太大。对需要大空间时就不太适用。灵活性就差。一般适用住宅、公寓和旅馆。5．剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。特点：1、剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）。2、剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。3、短肢剪力墙结构应用越来越广泛，它采用宽度（肢厚比）较小的剪力墙，住户可以一定范围内改造室内布局，增加了灵活性，但这是以整个结构受力性能的降低为代价的（虽然有试验和研究表明这种降低幅度较小）。4、就当下中国现状，纯剪力墙结构造价高，施工困难[1]，耗钢量极大，所以往往因为建设单位的制约，结构抗震设计囿于成本而不得不降低标准，建议慎用此类结构形式。5、剪力在楼体下部最大。适用范围：1．框架-剪力墙结构。是由框架与剪力墙组合而成的[2]结构体系，适用于需要有局部大空间的建筑，这时在局部大空间部分采用框架结构，同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力，从而满足高层建筑的要求。2．普通剪力墙结构。全部由剪力墙组成的结构体系。3．框支剪力墙结构。当剪力墙结构的底部需要有大空间，剪力墙无法全部落地时，就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。框剪结构俗称为框剪结构。主要结构是框架，由梁柱构成，小部分是剪力墙。墙体全部采用填充墙体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。特征：剪力墙结合框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。剪弯型众所周知，框架结构的变形是剪切型，上部层间相对变形小，下部层间相对变形大。剪力墙结构的变形为弯曲型，上部层间相对变形大，下部层间相对变形小。对于框剪结构，由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。水平荷载从受力特点看，由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多，在水平荷载作用下，一般情况下，约80%以上用剪力墙来承担。因此，使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点，二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作，在水平作用下呈弯剪型位移曲线，层间变形趋于均匀，比纯框架结构侧移小，非结构性破坏轻，其中剪力墙为主要抗侧力构件，框架起到二级防线作用，比剪力墙体系延性好，布置灵活。因此，框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远，当结构遭遇强烈地震时，剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服，在出铰部位刚度大幅降低，刚度沿竖向发生突变，在塑性铰区发生塑性转动，从而带动上部的墙体发生刚体位移，再加上弯曲变形，顶部侧移激增，给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值，框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。剪力墙和框架之间刚度比值的变化也会引起地震作用的重新分配，增加了框架的负担，使得框架的延性降低，无法有效地担当起二道防线的作用。另外，框剪结构多用于10～25层左右的商住楼，根据工程设计实践，这一类层数的房屋自振周期大都在0.7～1.7s，与某些地区的地震卓越周期较接近。受力特点框剪结构是当代高层建筑设计普遍采用的结构形式，全称为“框架剪力墙结构”，结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，足够数量的剪力墙使建筑本身拥有相当大的刚度。框剪结构的受力特点是框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力结构形式，所以它的框架不同于纯框架中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于纯剪力墙结构中的剪力墙，因为在下部楼层剪力墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，剪力墙承受大部分水平力，上部楼层则相反，剪力墙位移越来越大，有外侧的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力，剪力墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力，框架剪力墙结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。案例分析：1、广州白天鹅宾馆广州白天鹅宾馆是中国内地第一家五星级大酒店。酒店于1983年开业，2000年重新装修，楼高28层，共有客房总数842间套。广州白天鹅宾馆是“世界一流酒店组织”之首家中国成员，是今日广州豪华酒店佼佼者，矗立于珠江河畔历史悠久的沙面岛。2010年广东省第三次文物普查，广州白天鹅宾馆将被认定为文物广州白天鹅宾馆主楼采用剪力墙大阪系统，主楼地下室采用钢筋混凝土防渗墙结构。.横向剪力墙和纵向剪力墙共同承重，侧刚度更强，侧移更小，从而保证了抗震性能。2、深圳发展中心大厦深圳发展中心大厦建于1990年，总层数43层，建筑面积75889m~2，是一幢集酒店、办公、商业和娱乐等多功能为一体的超高层大厦。外型独特，体现出特区所具有的活力。深圳发展中心大厦，采用了框架-剪力墙体系。剪力墙负担大部分的水平荷载，框架则以负担竖向荷载为主，两者共同受力、合理分工，各尽其能。

三、超高层建筑（筒结构）筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。特点：主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。分类：筒体结构分筒体－框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。筒壳—框架结构：筒心为抗剪薄壁筒，外围为普通框架所组成的结构框筒结构：围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。筒中筒结构：央为薄壁筒，外围为框筒组成的结构。束筒结构：若干个筒体并列连接为整体的结构案例分析1、北京银泰中心北京银泰中心（Beijing

Yintai

Centre）位于建国门外大街2号，地处北京中央商务区(CBD)核心地带，北临长安街，东接三环路，踞国贸桥“金十字”西南角。根据首都规划委员会规划，长安街两边建筑限高250米，北京银泰中心中央主楼高249.9米、63层，是长安街上的最高建筑。其建设与规划，经国务院总理办公会审批，曾连续多年列为北京市重点建设项目。其结构类型中央主楼纯钢结构，东西两侧写字楼钢、钢筋混凝土结构

。建筑高度

249.90米

，占地面积：31,305平方米

北京银泰中心拥有的凯悦酒店及度假村集团在大中华地区首家精品酒店——北京柏悦酒店，是凯悦集团在中国投资并全盘管理的第一个项目，

与一般建筑不同，北京银泰中心把酒店服务式公寓和酒店统一设置在整个建筑群的中央主楼，完美诠释“王者必居天下之中”的居住理念。把三幢塔楼连接在一起，将其变成全新概念的高品位商业、休闲、健康、美食及娱乐生活目的地，总面积52,199平方米，其中4层(地上3层、地下1层)近25,000平方米的商业配套设施荟萃顶级奢华品牌旗舰店、会议宴会设施、中西餐饮和健身休闲等设施。银泰中心东西两栋智能5A甲级写字楼，东侧写字楼已由中国人民财产保险股份有限公司（PICC）整幢购买。西侧的银泰写字楼以其显赫的位置、独特的空中环廊大堂、4米的办公层高、高效快速的双层轿箱电梯、具有架空地板的综合布线系统、精心设计的变频恒温恒湿新风对流系统，体现着北京银泰中心写字楼对最高质量的追求。2、上海金融中心上海环球金融中心工程是一幢以办公为主，集商贸、宾馆、观光、展览及其他公共设施于一体的大型超高层建筑，该楼地下3层，地上101层，净高492m（不含楼顶天线等高度），为世界净高第一高楼。上海环球金融中心位于上海市浦东新区：陆家嘴金融贸易中心区Z4-1街区，总建筑面积377300m2,楼建筑总高度492m，地上101层，地下3层，为钢骨钢筋混凝土核心筒和框架支撑钢结构。地面部分分为塔楼和裙房两部分。上海环球金融中心新建工程的主体结构为钢骨及钢筋混凝土混合结构。位于周边的巨型结构和中部核心筒是塔楼受力体系的核心部分。周边的巨型结构由巨型柱，带状桁架和巨型斜撑共同组成。周边巨型柱从地下室B3层开始设置，从第6层起，巨型柱之间每隔12层设有一道1层高的带状桁架，带状桁架之间通过巨型斜撑连接。中部核心筒79层以下主要为钢筋混凝土结构，在有伸臂桁架的部位，核心筒剪力墙内的钢骨架为型钢组成的桁架。中部核心筒与周边巨型结构之间通过伸臂桁架连接，伸臂桁架高3层，分别布置在28~31层、52~55层、88~91层之间。周边巨型结构和中部核心筒—起共同承受大楼的水平荷载。塔楼91~101层，有—个三维的框架结构，既起到支撑观光缆车的作用，又连接周边巨型结构，起到顶压桁架的作用。

钢结构按其分布位置主要分为三部分：

1．核心筒外构件

主要包括周边巨型柱、巨型斜撑、带状桁架、伸臂桁架、周边小立柱、楼层钢梁等。

2．核心筒内构件

主要包括埋设在核心筒剪力墙内的钢柱、钢梁桁架、位于核心筒内的楼层钢梁、钢柱及转换桁架。

3．顶部构件

位于91层以上的顶部构件为全钢结构，包括支撑观光缆车的三维框架、连接桥、倒锥形旋转楼梯等。四、桁架结构桁架结构（Trussstructure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。受力特点：各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，应用范围非常广。桁架梁和实腹梁（即我们一般所见的梁）相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给支座。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。更重要的意义还在于，它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态，使我们能够直观地了解力的分布和传递，便于结构的变化和组合。分类：一、根据桁架的外形分为：1.平行弦桁架（便于布置双层结构；利于标准化生产，但杆力分布不够均匀）；2.折弦桁架（如抛物线形桁架梁，外形同均布荷载下简支梁的弯矩图，杆力分布均匀，材料使用经济，构造较复杂）；3.三角形桁架（杆力分布更不均匀，构造布置困难，但斜面符合屋顶排水需要）。二、以桁架几何组成方式分：1.简单桁架（由一个基本铰结三角形依次增加二元体组成）；2.联合桁架（由几个简单桁架按几何不变体系的简单组成规则联合组成）；3.复杂桁架（不同于前两种的其它静定桁架）。三、按所受水平推力分：1.无推力的梁式桁架（与相应的实梁结构比较，掏空率大，上下弦杆抗弯，腹杆主要抗剪，受力合理，用材经济）；2.有推力的拱式桁架（拱圈与拱上结构联为一体整体性好，便于施工，跨越能力强，节省钢材料）。内力特征：受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。这一受力特性反映了实际结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。实际结构（如钢筋混凝土屋架，铆（栓）接或焊接的钢桁架桥）中由于结点的非理想铰结等原因，还同时存在微小的弯矩和剪力（理想铰接没有），对轴力也有很小的影响（因结点刚性和桁架杆横截面积与惯性矩比值的大小而异，一般减小5%～0.1%），称为次内力。考虑桁架各结点的平衡，结点承受汇交力系作用，逐次建立各结点的投影平衡方程，可求出所有的未知杆力，这种方法称结点法，最适用于简单桁架。求解时宜根据组成特点先判定零杆，并尽可能避免解联立方程。有时只需求少数杆件内力或者对于联合桁架和复杂桁架，结点法无法奏效时，需用截面法。有选择地截断杆件（一般不超过三杆）以桁架的局部为平衡对象，考虑其中任一部分平衡，由平衡方程即可求得所需杆件轴力。对于某些桁架（如K式桁架），联合应用结点法和截面法更有效。对于杆件很多的复杂桁架或空间桁架，最好的选择应是计算机方法。案例分析1、九江长江大桥九江长江大桥，为钢桁架桥，铁路桥长7675m，公路桥长4460m，江中有桥墩10个，共架设11孔钢梁，最大跨度216m，最小跨度126m。整个大桥设计新颖，造型优美，工艺独特，雄伟壮观。大桥铁路引桥采用的无碴无枕预应力箱形梁，在我国建桥史上还是第一次。主河槽216m宽的大跨度，居全国桥梁之首。我国第一次试验的15锰钡氮新钢种在这座桥上首先使用。这座桥使用的钢材、水泥、木材等建筑材料，均创造了我国建桥史上的最高纪录。九江大桥墩顶到基础最低底面，相距64米，相当于一座22层高的楼房。从钢梁拱顶到基础最低底面，高达132m，相当于一座45层的高楼。2、国家大剧院国家大剧院壳体钢结构主要由148榀沿椭球面均匀垂直布置的平面桁架、11840根水平布置的环向系杆、对称布置的四块平面斜撑及顶部结构组成，也就是说国家大剧院是以众多桁架组成的壳体结构。壳体总用钢量约6760t，主要钢材材质为Q345D钢。平面桁架按照是否外露分为长轴桁架和短轴桁架，短轴桁架区域的屋面采用玻璃形式，为外露构件，采用厚度为60mm钢板条作为桁架的弦杆和腹杆，共46榀，总重量约为2050t；长轴桁架区域的屋面采用钛合金板形式，为隐蔽构件，其弦杆和腹杆均为H型钢截面，共102榀，总重量约为2100t。水平布置的环向系杆采用Φ140～Φ194等规格的钢管，通过两端的半球与平面桁架连接。平面斜撑布置在长轴区域，截面均采用H型钢截面。顶部结构由钢管环梁、箱形梁、顶部短轴桁架、顶部长轴桁架、连系杆组成，钢管环梁的规格为Φ1117.6×26，顶部短轴桁架、顶部长轴桁架、连系杆与下部结构近似，总重量约为1050t。五、拱结构一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。优点：拱结构比桁架结构具有更大的力学优点。在外荷作用下，拱主要产生压力，使构件摆脱了弯曲变形。如用抗压性能较好的材料（如砖石或钢筋混凝土）去做拱，正好发挥材料的性能。缺点：拱结构支座（拱脚）会产生水平推力，跨度大时这个推力也大，要对付这个推力仍是一桩麻烦而又耗费材料之事。由于拱结构的这个缺点，在实际工程应用上，桁架还是比拱用得普遍。推力方法：1.利用地基基础直接承受水平推力；⒉利用侧面框架结构承受水平推力；⒊利用拉杆承受水平推力。案例分析1俄罗斯风景桥俄罗斯风景桥利用刚架拱横向布置巧妙地将桥墩基础设置在两岸岸边，这样既能保证桥墩的生根，又能使桥下河流畅通无阻，真是巧夺天工的设计。风景桥还有一个特点就是它的斜拉索体系。桥梁主跨为等截面的钢箱梁，钢箱梁被由刚架拱上的斜拉索牵引支撑，梁塔（刚架拱）完全分离，形成全浮悬状态，在78根拉索下组成了空间曲线索面的对称性斜拉桥。这种体系如果单就主梁的全浮悬状态来说，其抗震能力是很高的，当然，全桥的抗震水平还依赖于作为斜拉桥的主塔-刚架拱的稳定能力。看似两个毫无搭界的单一结构，一个是拱结构，一个是梁结构，它们通过斜拉索的连接使风景桥形成了一座独特的斜拉桥，这种由简单结构构件组成的复合结构形式的桥梁很值得我们桥梁工程师学习与借鉴。考虑观光的需要，桥梁主跨正上方利用刚架拱的支撑设置了类似于太空舱的圆形旋转餐厅。这成为风景桥一个建筑特点。2、上海卢浦大桥上海卢浦大桥堪称世界第一拱桥，工程创造了10项世界记录，2003年6月28日建成通车。全钢结构，被誉为“世界第一拱”。大桥全长3900m，其中主桥长750m，主桥设计6车道，设计航道净空为46m，通航净宽为340m。上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大的拱形桥。550m的跨度比排名第二的美国西弗吉尼亚大桥长出32m，比悉尼海湾大桥长47m。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现场焊接焊缝总长度达4万多m，接近上海市内环高架路的总长度。卢首次集斜拉桥、钢拱桥、悬索桥三种不同类型的施工工艺于一身。它是世界上首座采用箱形拱结构的特大型拱桥，主拱截面世界最大，为9m高，5m宽，桥下可通过7万t级的轮船。六、网架结构/大跨度屋盖根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。分类：一、按网架本身的构造可分为：单层网架结构、双层网架结构；、三层网架。其中，单层网架和三层网架分别适用于跨度很小（不大于30m）和跨度特别大（大于100m）的情况，在国内的工程应用极少。二、按建造材料分为：钢网架、铝网架、木网架、塑料网架、钢筋混凝土网架和组合网架（如钢网架与钢筋混凝土板共同作用的组合网架等），其中钢网架在我国得到了广泛的应用，组合网架还可以用作楼板层结构。三、按支承情况可分为：周边支承、四点支承、多点支承、三边支承、对边支承以及混合支承形式。四、按组成方式不同，又可将网架分为四大类：1、交叉桁架体系网架；2、三角锥体系网架；3、四角锥体系网架；4、六角锥体系网架。内力分析：网架结构是高次超静定结构体系。板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。也可采用简化计算法，诸如交叉梁系差分分析法、拟板法等进行内力、位移计算。单层壳型网架的节点一般假定为刚接，应按刚接杆系有限元法进行计算；双层壳型网架可按铰接杆系有限元法进行计算。单层和双层壳型网架也都可采用拟壳法简化计算形式：交叉桁架体系网架第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构，称之为交叉桁架体系网架二、三角锥体系网架第二大类适合于正方形、矩形、三角形、梯形、六边形、八边形和圆形等平面形状的建筑。其中分为：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。三、四角锥体系网架第三大类是由四角椎体组成的网架结构，有五种形式，分别是：正方四角锥网架、正方抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架和星型形四角锥网架。四、六角锥体系网架第四大类是由六角锥体（七面体）组成的网架结构，称为六角锥体系网架。它的基本单位元为6根弦杆，6根弦杆构成的六角锥体（可倒置或正置）。这类网架的一种主要形式即为六角锥网架。钢筋混凝土空间薄壁结构圆顶：壳身、支座环、下部支撑构件，壳体薄、覆盖跨度大、用料省、结构空间工作性能好筒壳与锥壳：壳身、侧边构件及横隔，筒壳外形简单，是单曲面壳体，零高斯曲率壳，其纵向为直线，有横向刚度小的缺点，但其最大的优点是可以使用直模板，施工方便，省工省料双曲扁壳：壳身及周边竖直的边缘构件，双曲扁壳在满跨均布竖向荷载作用下的内力亦有薄膜内力为主双曲抛物面扭壳：壳板和边缘构件，造型新颖，可单块形式作屋盖，也可多块组合折板：折板、边梁、横隔，节省三材、制作简单、施工速度快雁型板：施工方便、形成结构方案丰富幕结构：若干三角形或梯形板连接，制作方便适合中小跨度的建筑案例分析1、“岭南明珠”体育馆体育馆整个屋面采用连续的穹顶网壳结构，与以往的穹顶结构不同的是：引进了斗拱的概念，强调了水平环的作用。在力学合理性方面，将以往穹顶结构是拱的旋转体这种考虑方法，改变为水平环的集结体。穹顶的上半部为压缩环，下部为张力环，水平环采用H型钢组成的空间三角形钢桁架，具有足够刚度，水平环桁架通过层间立柱和外斜杆，逐层叠加形成一个牢固的穹顶。层间立柱由H型钢和圆钢管组成，外斜杆采用圆钢管，钢材均采用Q345B钢。主馆由15层水平环构成，两副馆分别由10层水平环构成，三个场馆三层以上通过多层水平环层层叠加，收聚成三个上部相互独立的空间穹顶，下部三层通过中间连廊连为一体。钢屋盖的投影面积为34330m2，用钢量为6838t，约197kg/m2。结构构成复杂，有22000根杆件，6000多个节点，而且多根杆件从空间不同角度汇交，节点型式多样，对制作、加工、定位、安装提出了很高的要求。本工程主体钢结构的杆件数量达22000多根，节点数量5000多个。考虑工程独特的结构形式，大部分节点采用H型钢直接交汇节点或板节点，部分采用了铸钢节点。主体结构总用钢量为12500t，附属结构重约1400t。在工程中大量采用的H型钢直接交汇节点构造非常新颖，如5、6根平面加空间扭曲的H型钢构件直接交汇的节点做法等，在国内外同类工程中尚属罕见。结构构件、节点数量繁多，构造复杂，加工制作难度大，是本工程深化设计与钢结构制作的最大特点。2、首都机场A380机库首都机场A380机库工程由中德合资企业北京飞机维修工程有限公司投资建设，中标价4.1283亿元人民币。A380机库位于首都机场3号航站楼的北侧，建筑面积6.4万平方米，局部地上三层，地下一层，由机库大厅和附楼两部分组成，建成后可同时容纳维修4架A380空中客车或两架A380和4架B747大型客机，是目前世界最大的飞机维修库。该工程将于2008年3月竣工，该工程已被列为奥运配套工程。

A380机库在世界航空领域具有高知名度、高技术含量的特点。其中三层球型焊接球钢结构网架的整体提升是该工程的最大技术难点。钢网架总面积4.1万平方米，相当于6个足球场，总重量1万余吨，采用地面组拼、一次整体提升到位的先进施工方案，一次提升面积和重量将创世界之最。七、悬索结构由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。悬索结构能充分利用高强材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省、易施工。分类：1.平面悬索结构主要在一个平面内受力的平面结构，多用于悬索桥和架空管道。按结构形式分为：①单层悬索结构。可用做柔式悬索桥，也可用于屋盖，结构刚度较小，在可变荷载作用下变形较大，宜在索上铺设重屋面。②加劲式单层悬索结构。通过在索下面若干吊杆吊有加劲桁架（或加劲梁），以增强结构的刚度。③双层悬索结构。其上索与下索曲率相反，并通过其间的受拉斜腹杆中施加预应力而具有较好的刚度。2.空间悬索结构一种处于空间受力状态的结构，多用于大跨度屋盖结构中。按结构形式分为：悬索结构①圆形单层悬索结构。用于圆形平面的屋盖，其索按辐射状布置，整个屋面形成下凹的旋转曲面。各根索的外端固定于周边的钢筋混凝土圈梁上，内端固定于圆心附近的拉环上。当圆心处允许设柱时，可形成伞形悬索结构。②圆形双层悬索结构。其外形与上述结构类似，只是有上下两层索，从而可以有不同布置形式的预应力拉杆以增强刚度。案例分析：1、宁波庆丰悬索桥甬江两岸的规划注重现代城市景观的塑造，甬江上的桥梁必须成为现代城市景观的一部分’悬索桥是以缆索为主要承重的结构，气势壮观的弧形主缆使大跨径一越而过，表现出轻盈纤柔、简洁流畅的现代气息。索塔设计索塔主要承受两部分荷载：一是由主缆和加劲梁传递的各种组合荷载；二为直接作用在塔身上的风、地震、温度等产生的各种组合荷载’由此，索塔是抵抗轴力和弯矩的构件，由荷载引起的塔顶位移受主缆力的支配。2、日本代代木体育馆代代木体育馆是上世纪60年代现代建筑技术进步的象征。柔性设计当时被视为最复杂的设计，其复杂在于大跨度、大空间，让场馆及其它设施都被统一在这个用高张力缆索为主体的悬索屋顶结构之下，他摆脱了当时勒·柯布西耶推崇的柱式建筑，被誉为划时代的建筑。首先是一个类似悬索桥的系统，它是吊起整个巨大屋面的主要构件，它决定了结构的尺度，它的安全也决定了整个结构的安全。然后，两边各有一个半圆形的钢筋混凝土刚性环被从主缆上伸出的众多钢缆吊离地面，与地面形成一个倾角，整个体育馆的基本形态就是这样。大概也正是通过这些变化，再加上大尺度的效果，传力如此清晰而简洁的结构体系展现出来的却是丰富无穷的表现效果。3、北京朝阳体育馆北京朝阳体育馆比赛馆主体为现浇钢筋混凝土框架结构，屋面为双曲索拱—索网结构。体育馆因设计新颖，构造独特，结构复杂，特别是复杂的多种预应力张拉综合技术等项新技术、新工艺施工的应用。朝阳体育馆比赛馆平面呈橄榄形，基层为现浇钢筋混凝土筏式箱形基础，主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，屋面为索拱—索网结构。东西各有两片高25m的预应力三角形斜大墙。屋面结构主要由双曲钢拱、双曲混凝土曲拱、预应力三角形斜大墙、二根主悬索及索网等组成。朝阳体育馆采用的中央索拱体系由两条悬索和两个钢拱组成。索和拱的轴线均为平面抛物线，分别布置在相互对称的四个斜平面内，通过水平和竖向连杆两两相连，构成桥梁形式的立体预应力体系。索拱体系的工作性能显示了索和拱两种构件相互配合、相互补充的特点。与单纯的悬索比较，索拱体系具有较大的形状稳定性和刚度。尤其是在抵抗集中或局部荷载时变形较小；与单纯的拱比较，索拱体系中的拱由于同张紧的索相连，其整体稳定性较好，因而不需强大的截面。这种索拱体系的概念是一种有意义的创新。八、膜结构膜结构又叫张拉膜结构（TensionedMembranestructure），膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。膜结构是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差（一般在10㎜～30㎜水柱之间）,室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。张拉摸结构则通过柱及钢架支承或钢索张拉成型。优点：建筑造型优美膜结构建筑是21世纪最具代表性与充满前途的建筑形式。它打破了纯直线建筑风格的模式，以其独有的优美曲面造型，简洁、明快、刚与柔、力与美的完美组合，呈现给人以耳目一新的感觉，同时给建筑设计师提供了更大的想象和创造空间。具有良好的环保性、透光性、自清洁性，膜材表面采用PVDF（聚偏二氟乙烯）涂层、或二氧化钛涂层，具有较好的隔热效果，对太阳热能可反射掉70%，膜材本身吸收了17%，传热13%，而透光率却在20%以上，经过10年的太阳光直接照射，其辉度仍能保留70%。覆盖大跨度空间膜结构中所使用的膜材料每平方壹公斤左右，由于自重轻，加上钢索、钢结构高强度材料的采用，与受力体系简洁合理——力大部分以轴力传递，故使膜结构适合跨越大空间而形成开阔的无柱大跨度结构体系。防火性与抗震性膜结构建筑所采用的膜材具有卓越的阻燃性和耐高温性，故能很好的满足防火要求。由于结构自重轻，又为柔性结构且有较大变形能力，故抗震性能好。工期短：膜材裁剪。拼合成型及骨架的钢结构、钢索均在工厂加工制作，现场只需组装，施工简便，故施工周期比传统建筑短。体系膜结构体系由膜面、边索和脊索、谷索、支承结构、锚固系统，以及各部分之间的连接节点等组成按支承分类膜结构按支承条件分类为：柔性支承结构体系、刚性支承结构体系、混合支承结构体系按结构分类结构应用文化设施--展览中心、剧场、会议厅、博物馆、植物园、水族馆等体育设施--体育场、体育馆、健身中心、游泳馆、网球馆、篮球馆等商业设施--商场、购物中心、酒店、餐厅、商店门头（挑檐）、商业街等交通设施--机场、火车站、公交车站、收费站、码头、加油站、天桥连廊等工业设施--工厂、仓库、科研中心、处理中心、温室、物流中心等景观设施--建筑入口、标志性小品、步行街、停车场等特性：作为一种建筑体系所具有的特性主要取决于其独特的形态及膜材本身的性能。恰由于此，用膜结构可以创造出传统建筑体系无法实现的设计方案。1、轻质：张力结构自重小的原因在于它依靠预应力形态而非材料来保持结构的稳定性。从而使其自重比传统建筑结构的小得多，但却具有良好的稳定性。建筑师可以利用其轻质大跨的特点设计和组织结构细部构件，将其轻盈和稳定的结构特性有机地统一起来。2、透光性：透光性是现代膜结构最被广泛认可的特性之一。膜材的透光性可以为建筑提供所需的照度，这对于建筑节能十分重要。对于一些要求光照多且亮度高的商业建筑等尤为重要。通过自然采光与人工采光的综合利用，膜材透光性可为建筑设计提供更大的美学创作空间。夜晚，透光性将膜结构变成了光的雕塑。膜材透光性是由它的基层纤维、涂层及其颜色所决定的。标准膜材的光谱透射比在10%~20%之间，有的膜材的光谱透射比可以达到40%，而有的膜材则是不透光的。膜材的透光性及对光色的选择可以通过涂层的颜色或是面层颜色来调节。通过膜材和透光保温材料的适当组合，可以使含保温层的多层膜具有透光性。即使光谱透射只有几个百分点，膜屋面对于人眼来说依然是发亮和透光的，具有轻型屋面的观感。3、柔性：张拉膜结构不是刚性的，其在风荷载或雪荷载的作用下会产生变形。膜结构通过变形来适应外荷载，在此过程中荷载作用方向上的膜面曲率半径会减小，直至能更有效抵抗该荷载。张拉结构的灵活性使其可以产生很大的位移而不发生永久性变形。膜材的弹性性能和预应力水平决定了膜结构的变形和反应。适应自然的柔性特点可以激发人们的建筑设计灵感。不同的膜材的柔性程序也不相同，有的膜材柔韧性极佳，不会因折叠而产生脆裂或是破损，这样的材料是有效实现可移动、可展开结构的基础和前提。4、雕塑感：张拉膜结构的独特曲面外形使其具有强烈的雕塑感。膜面通过张力达到自平衡。负HYP