建筑结构选型案例课程作业

建筑 结构课程报告 建筑 1002 班 号| 案例一、南京工业大学江浦校区体育场看台雨棚 案例二、紫峰大厦 | GREENLAND SQUARE ZIFENG TOWER 案例三、南京南站 | NANJING SOUTH RAILWAY STATION 案例四、国家大剧院 | NATIONAL CENTRE FOR THE PERFORMING ARTS 案例五、中央电视台新大楼

[课程名称] 建筑结构选型 [

学生姓名] [班级学号] 建筑 1002 班 [邮箱地址] [指导教师] 杨小山

建筑结构是指在建筑物（包括 构筑物）中，由建筑材料做成 用来承受各种荷载或者作用， 以起骨架作用的空间受力体 系。

建筑结构因所用的建筑材料不 同，可分为混凝土结构、砌体 结构、钢结构、轻型钢结构、 木结构和组合结构等。

张拉膜结构

（Tesioned Membrane Structure ） 张拉膜结构是依靠膜自身的张 拉应力与支撑杆和拉索共同构 成机构体系。张拉膜结构车棚 是由多种高强薄膜材料及加强 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。

南京工业大学体育场看台

南京工业大学江浦校区体育场看台雨棚 本案例位于南京工业大学江浦校区内，环山而建，坐南朝北，与浦江学 生公寓遥相对望。 膜结构是一种特殊的现代建筑结构，它是以高强度柔韧性薄膜材料与张 拉体系相结合，形成的具有一定刚度的空间结构体。现代膜结构集建筑 学、结构力学、精细化工与材料科学为一体的高科技工程。它具有力学 特性好、光学、热学性能优、阻燃又自洁性能佳，成本低，工期短等优 点，广泛应用于体育健身设施、文化娱乐设施、交通运输设施、工农业 建筑及标志性建筑中。 体育场看台雨棚的设计 随着建筑空间观念的日益深化以及科学手段的不断提高，“回归自然”、“沐浴 自然之温馨”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模 糊，出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定空间。由于膜材的光透性， 白天阳光可以透过膜材形成慢射光，使膜覆盖空间内达到和室外几乎一 样的自然效果，因此膜结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式。而 设计要求其具有广泛的可读性、雅俗共赏，既有超凡脱俗的艺术价值， 又能使大众喜闻乐见与大众息息相通。 一个校园的体育建筑不仅反映了学校对于运动精神的传承，更反映一个 学校的地理风貌和校园风情，同时，也是一个学校文化发展程度的标 志。 南京工业大学江浦校区四季景色宜人，其体育场看台，以张拉膜结构的 设计以其轻盈飘逸的造型、柔美并带有力量的曲线和大跨度和大空间的 鲜明个性和标识性，成为校园中的标志建筑之一。 膜结构材料特性 重量轻、强度高、防火难燃、自洁性好，不受紫外线影响、抗疲劳、耐 扭曲、耐老化、使用寿命长。具有高透光率，热吸收量很少。正是因为 这种跨时代的膜材料的发明，使膜结构建筑成为现代化的永久性建筑。 膜结构建筑特性 1、轻质：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

南京工业大学体育场顶棚

南京工业大学体育场顶棚

钢节点

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定性。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。 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。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。 3、柔性：张拉膜结构不是刚性的，其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。 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。 5、安全性：轻型张拉膜结构在地震等水平荷载作用下能保持很好的稳定 性，即使发生意外坍塌，其危险性也较传统建筑结构小。 6、功能：由于张拉膜结构的自身特性，其可以满足从简单遮阳结构到功 能复杂的大型建筑等许多不同的建筑功能要求。 7、极具表现力的建筑形态：具有特定功能的建筑都可通过立意得以表 达，张拉膜结构的独特外形体现了建筑自身的自然美感。这些建筑形态 本身和与其相协调的传统建筑一起构成了令人兴致盎然的地面标志性建 筑。优秀的膜结构设计是结构与外形的有机融合，使其显得了类拔萃， 同时与自然环境、历史及现代的城市景观有机结合。 8、抵御天气的影响：膜屋面的一个重要作用就是抵御各种天气变化对其 内部空间的影响，保持建筑物内部的舒适性。 9、可移动性和临时性：与其它结构相比的另一个突出优势是轻型结构对 环境的影响具有可调和性。另外它还有两个重要的特性，即可移动性和 灵活性。

施工方法和工艺流程 一、钢结构现场拼装 1、现场拼装前的准备工作 （1）在第一节准备发运前一周将工厂自备的工具设备运输到现场， 并实现水通、电通、路通； （2）将同车运到的配套胎架划线、定位、复验并焊接固定。 2、构件现场验收 构件检查验收。依据设计图纸和有关规范、构件进入安装现场后， 应对其标记、数量、外观质量进行仔细检查，并做好检查验收记录。对 不合格的构件，决不允许验收和进入安装工序。 构件临时堆放。构件进场验收合格后，应选择平实较高的地段作为 临时堆放的场地。构件要分类堆放，以便于查找。 构件的二次倒运。把构件由堆放场地向拼装场地进行二次倒运时， 要选择合理的吊点并采取必要的措施，以免损伤或损坏构件。

3、安装工艺方案

地面工作平台进行现场安装的工作。

（1）各构件或组件在安装前，要对其标记、几何尺寸、安装孔距等进行认真的检查，确认无误后，方可安装；

（2）校核测量预埋件的埋设精度是否与设计图纸一致；

（3）将配套胎架和临时吊装支架吊装上楼顶并配置到位；

（4）将桅杆分段及其它散件用汽车吊吊上；

（5）在安装好桅杆上的膜张紧装置后刚性连接牢固；

（6）将中间的与桅杆相连的桅杆和临时吊装支架安装到位，然后将其它两道横向桁架拼装成型，用临时支架固定在各自的预定位置；

（7）从中部开始向两边，逐次将纵向架安装到位并点焊定位。在精确测量位置、形状、相对距离等参数无误后进行定位焊接；

（8）待全部焊接工作结束 24 小时后，进行整个构架的完工测量并向甲方监理人员报检。

二、涂装工艺

本工程采用新型特种防腐涂料——无溶剂液体环氧重防腐涂料。无溶剂液体环氧重防腐涂料除具有溶剂型环氧煤沥表优良的抗微生

物腐蚀，优异的化学稳定性外，具有以下突出特性：

1、良好抗渗透性，吸水率极低；

2、粘结强度大，耐阴极剥离性能优异；

3、施工中无溶剂挥发，有效消除针孔弊病；

4、一次成膜厚，施工效率高；

5、涂料为非易燃、易爆品，施工安全卫生。

为了缩短施工周期。采用钢桁架加工厂进行整体涂装，运输、安装完毕后在进行补漆。

1、除锈要求

为了获得良好的漆膜保护性能和表面处理效果，焊接后先行做以下工作：

（1）金属表面应无油污，喷砂除锈表面应达到 Sa2．5 级，锚纹深度 50μm 左右；若限于条件，也可手工除锈，但必须达到 St3 级。清除钢铁面灰尘。混凝土表面应用钢丝刷处理，要求达到无粉尘、无油污、无水分、无碱性。修补咬边，清除焊接飞溅、焊渣；

（2）切割边、钻孔、冲孔的尖锐棱角打磨，圆角半径≥2mm；

（3）切割边、钻孔、冲孔的尖锐棱角打磨，圆角半径≥2mm；

（4）塔架表面应无凸起、无孔洞、无压痕，适于喷漆；

（5）喷砂处理前钢材表面的油污和其他污物清理干净。

2、涂装施工

（1）涂料配制：BH—100 涂料为双组分，A 组分为涂料的主要成分，B 组分为固化剂。该涂料 A、B 组分按比例搅拌均匀以后即可进行施工，将原固定配比包装的涂料双组分混合搅拌在一起，充分搅拌均匀后即可涂刷；或按使用量多少以 A 组分：B 组分=100：10—15 进行混配搅匀。根据气温情况，静置 0-30 分钟后进行涂刷；

（2）涂装施工：涂料可采用高压无气喷涂，刷涂等方法涂装。下一道漆应在一道漆表干后涂敷。涂料应在规定时间内用完，涂料粘度过大时可加入不超过3％的溶剂稀释。或如果漆膜完全固化，应打毛后再涂刷下一道漆；

（3）整个涂装过程中钢板表面温度最低应高于露点温度3℃以上，空气的相对湿度不超过 85％；

（4）喷漆前焊缝等难以喷到的位置应先预涂，以保证漆膜厚度达到规定要求；

（5）油漆的施工及施工条件应严格按涂料生产厂家产品说明书的技术要求实施；

（6）涂装后道油漆前，如超过规定的最大重涂间隔时间，应用砂纸将表面拉毛后清洁表面，然后再喷涂下一道油漆；

（7）每个架涂装完成后，必须等油漆干硬后才可进行吊运，或允许工人进行其他作业。

3、涂层修补

（1）在运输或装配过程中造成的涂层损坏应在抵达现场适当时间内修补；

（2）现场修补时的天气情况、油漆的各项技术参数应符合油漆说明书要求或遵从油漆技术代表指导；

（3）涂装质量要求及检验方法；

（4）涂装表面不能出现气泡、小孔、废渣，运输过程不能出现刮伤、剥落现象；

（5）面漆的光泽度为 30～40；

（6）施工单位应对涂装的全过程进行记录，其中包括：涂装环境、表面处理等级、施工方法、干膜厚度、工作时间、施工日期及操作者等等。

三、膜布安装工艺流程

1、施工准备

（1）检查现场的机器设备是否安全；

（2）召集现场工人讲话，讲解安装步骤及注意事项；

（3）清理工作场所和中心地带为膜布张开做准备；

（4）检查钢结构上的中心楔眼是否与膜布的模型相吻合；

（5）封闭接近现场道路，如需要可放置栅栏；

（6）检查场地上的新材料，是否分门别类，放在清洁通风的地方；（7）审查材料，保证所有的材料完全合格到达现场，同时清除不合格的材料；

2、架设脚手架

根据现场施工情况架设脚手架至距顶 1 米处。

3、膜布准备

（1）把膜布打开放在清洁的防潮布上；

（2）把膜对折在半个纵带上，然后夹住膜布使其成自由状；

（3）膜材临时就位；

（4）保证所有的调整都有利；

（5）把索系在较低的底部，以保证绳索系索具的末端；

（6）插入边缘绳索，与膜布相配合；

（7）把绳索系在膜布的角上；

（8）把绳索系在较高点的一头，让这些绳索超过膜布；

（9）使钢结构上的插销与膜布上的金属板相配合；

（10）检查所有的插销是否达到了设计上的要求；

（11）检查所有的支索、设备及附件是否爪确；

（12）清洗膜布；

（13）落实审查所有的零件是否到位，同时清理杂物。

4、铺膜

（1）将膜吊至铺装位置；

（2）用索扣固定牢固，保持织物的松持状态；

（3）将松散的膜和脊索分别拉至四周的接点处；

（4）连接四周的接点板并安装索扣将其固定牢固。注意膜保持在松持的状态。

5、张拉

（1）检查接触表面、所有的钢膜结构部位是否连接牢固；

（2）将膜铺至指定位置，同时注意配合协调，保持其稳定性；

（3）完毕后，用索扣将其牢固固定；

（4）最后戴上压条。

紫峰大厦 | GREENLAND SQUARE ZIFENG TOWER

南京绿地紫峰大厦是一幢屋顶高度达 381m 的超高层结构，采用了带有 加强层的框架-核心筒混合结构体系，多重的侧向荷载抗力结构体系，主 楼同时采用三个结构体系：首先为内部的钢筋混凝土的"巨型核心筒"剪力 墙系统，其次为由成型宽翼缘钢、钢筋和混凝土组成的外围复合柱，以 及"巨型核心筒"剪力墙系统和外围复合柱之间设备层的钢结构伸臂桁架及 带状桁架组成。 在紫峰大厦的层 36 之上，结构立面收进，存在于三角形平面底边和相邻 处的七根柱子不再向上延伸；从层 36 处的三角形核心筒底边剪力墙和该 剖面伸臂桁架向上伸出五根型钢混凝土柱，作为新的三角形结构平面的 底边；核心筒剪力墙也向内退进一格，形成新的缩小的核心筒。

工程特点 1、结构超高、体量大。俗话说：“高一分，险三分”，结构的超高给钢结构 施工带来巨大风险。 2、安装精度高，影响因素多。影响因素有：测量与焊接等；随着结构的 升高，季度温差、昼夜温差及因日照引起的结构温差，使结构的变形控 制难度大增；由于外围钢框架与混凝土核心筒材质不同，会产生竖向变 形差异，对伸臂桁架受力有较大的影响。 3、工程组织复杂，裙房要求提前营业。为满足工程总体施工进度、内外 结构的整体刚度、大型塔吊对永久结构的受力要求等，混凝土核心筒、 外围钢框架以及楼层混凝土施工须同钢结构的吊装顺序同步，并保持适 当的步距。由于钢结构施工过程中穿插土建施工、设备安装、幕墙安装 等，所以工程组织协调复杂。裙房结构施工虽不属施工难点，但因业主 要求裙房提前营业，也给施工带来了困难。

紫峰大厦地理位置

紫峰大厦位于中国江苏省省会 南京市，选址位于南京南鼓楼 区鼓楼广场，东至中央路，西 至北京西路。鼓楼周边区域有 玄武湖、北极阁、鼓楼、明城 墙等历史文物古迹；该地段是 南京城区的中心点及城市的制 高点，周边远景尽收眼底：东

可眺望紫金山、西可望长江、 南有雨花台、北有幕府山。也 是全国著名高等学府南京大 学、东南大学名校集聚之地； 该地段交通便利，地铁一号线 重要站点设置其中；是南京行 政中轴线和商业中轴线的交界 之处。

紫峰大厦结构工程难点

（1）工期紧、工作量大为了确保总工期的顺利实现，钢结构施工的工期安排仅为 18 个月，钢结

构总重量约 1.2 万吨，且高达 450m，涉及 70 多个楼层，结构数量多、重量重，又包括了三道桁架层。

（2）现场场地狭小、环境保护要求高由于本工程地处闹市中心，场地狭小，地下连续墙距离地铁隧道围护最

大距离为 10m，最小仅为8m，且工地现场多为办公室，其对钢结构施工的配套管理和现场环境保护提出了更高的要求。

（3）结构重、施工精度高

本工程钢构件重，形式多样，如何合理划分吊装单元，充分利用起重设备的性能，尽量减少高空散装和高空焊接，提高安装工效。三道桁架层结构体量大，最长的一榀为 53m，最重的一榀桁架为240t，而且伸臂桁架的节点形式采用全高强螺栓连接，对钢结构安装精度提出更高的要求。

（4）超高空作业的安全操作设施由于本工程结构超高，如何设计合理的安全操作设施，包括垂直登高、水平通道、作业平台和防坠隔离措施等是安全施工的前提和基本保证。尤其是天线桅杆安装阶段必须设计一套安全、可行、便利施工的安全操作设施。安全操作设施在保证安全可靠的同时，尚须兼顾周转便利、校正焊接等设备的搁置，超高空作业安全操作设施需改善施工人员心理状态视觉屏障和防风防雨等。

（5）焊接工艺要求高由于本工程属于超高层钢结构，存在大量的柱与柱对接、柱与梁对接节点。钢材板厚最大达 100mm，材质为A572，厚板等强对接焊，焊接要求高，焊接工作量大，焊接操作条件差。

钢框架安装工艺外围框架钢结构主要包括外围劲性柱、框架钢梁、核心筒内劲性柱。钢框架标准层高 4.2m 和 3.8m，外围框架柱以每三层为一节，长度 12.6m 和 11.4m，最大构件重量控制在 12t 之内。外围钢框架安装顺序应充分考虑在安装过程中结构（构件）的稳定，尽快形成单元刚度，确保施工阶段的及时定位和不同气候或环境条件下的结构安全。同时应兼顾焊接顺序，合理安排吊装和焊接的搭接施工。

南京南站正立面南京南站顶部结构南京南站运营中，顶部

地理位置

南京南站位于南京市南部新城核心区，是上海铁路局下辖的特等站，连接 8 条高等级铁路的国家铁道枢纽站，京沪高速铁路五大始发站之一。总建筑面积约 45.8 万平方米，其主站房面积达 28.15 万平方米，是亚洲最大的火车站。

南京南站| NANJING SOUTH RAILWAY STATION

南京南站主站房工程的特点：尺度大(主站房南北向约 410m，东西

向约 156m)、跨度大(最大柱网尺寸72m)、分缝多(承轨层六道结构缝，候车层两道结构缝)、错层及夹层分布多，结构类型繁杂(包含混凝土结构，钢骨混凝土结构、钢结构三种

结构类型)，荷载种类多(承轨层列车相关荷载分布复杂)、所涉规范跨领

域(涉及普通民用建筑规范及铁路桥涵规范)。本文叙述了南京南站结构的

主要特点和设计方法。

工程概述

南京南站站房工程是新建京沪高速铁路南京大胜关长江大桥南京南站及相关工程中的一个子项，由中铁第四勘察设计院集团有限公司与北京市建筑设计研究院组成的联合体共同完成。

南京南站结构体系复杂，主站房与东西两侧无站台柱雨棚采用防震缝完全脱开。主站房地下室采用钢筋混凝土框架剪力墙结构；首层(承轨层)采用钢筋混凝土框架结构，其中框架梁及承轨次梁(直接承托列车荷载)内增设钢骨：候车层楼盖采用钢管混凝土柱与钢桁架、钢梁及混凝土组合楼板组成的结构体系：屋顶采用两向正交正放钢网架结构，网架高度 6m，节点采用焊接空心球。因站房建筑南北向尺度大，承轨层设置6 道东西向结构缝将平面分成七段，各区段完全独立：候车层楼盖设置两道东西向结构缝将平面分成三段，变形缝处通过牛腿及单向滑动支座实现各区段南北向可自由滑动，东西向变形同步。屋顶网架不设结构缝，仅在南北两端柱顶支座处设置双向滑动支座释放部分温度应力。