大跨度结构的分类
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系一、概述大跨度与小跨度的划分和对应的结构体系一直是建筑工程领域中一个备受关注的问题。
随着建筑设计和施工技术的不断进步，对大跨度和小跨度结构的需求也在不断增加。
正确的划分和选择适用的结构体系对于工程设计和实施具有重要的指导意义。
本文将就大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系进行深入探讨。
二、大跨度与小跨度的定义1. 大跨度结构大跨度结构通常指的是在建筑或桥梁中跨度较大的结构。
一般来说，跨度大于50米的建筑或桥梁可以被称为大跨度结构。
大跨度结构由于其较大的跨度，需要考虑较多的内力、变形、振动等问题，因此在设计和施工中需要采取相应的措施来保证结构的安全和稳定。
2. 小跨度结构小跨度结构则是相对于大跨度结构而言的。
一般来说，跨度小于50米的建筑或桥梁可以被称为小跨度结构。
小跨度结构由于跨度较小，内力和变形等问题相对较少，因此在设计和施工中的考虑因素也相对较少。
三、大跨度与小跨度结构的区别1. 内力分布大跨度结构由于跨度较大，内力分布相对复杂。
在设计中需要考虑不同部位的受力情况，以保证结构的安全性。
而小跨度结构内力分布相对简单，设计上的考虑因素也相对较少。
2. 稳定性由于大跨度结构的跨度较大，其稳定性相对较差，需要采取相应的措施来保证结构的稳定性。
而小跨度结构由于跨度较小，其稳定性相对较好。
3. 振动问题大跨度结构在设计和施工中需要考虑振动等问题，以保证结构的使用安全性。
而小跨度结构由于跨度较小，振动问题相对较少。
四、大跨度与小跨度适用的结构体系1. 大跨度结构适用的结构体系钢结构体系是大跨度结构常用的结构体系之一。
钢结构具有自重轻、刚度大、施工速度快等优点，适用于大跨度建筑和桥梁的结构体系中。
索弦结构体系也是大跨度结构的常用结构体系，其富有弹性和变形能力，适用于跨度较大的结构。
2. 小跨度结构适用的结构体系混凝土结构体系是小跨度结构常用的结构体系之一。
混凝土结构具有承载能力强、耐久性好等优点，适用于小跨度建筑和桥梁的结构体系中。
简述大跨度空间结构的主要形式及特点
简述大跨度空间结构的主要形式及特点摘要：大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。
其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。
形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。
关键词：大跨度空间结构形式特点1网架结构由多根杆件按照某种规律的儿何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。
它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
1.1网架结构的形式(1)平而桁架系组成的网架结构。
主要有：两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。
(2)四角锥体组成的网架结构。
主要有：正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。
(3)三角锥组成的网架结构。
主要有：三角锥网架、抽空三角锥网架（分1型和11型）、蜂窝形三角锥网架等型式。
(4)六角锥体组成的网架结构。
主要形式有：正六角锥网架。
1.2网架结构的主要特点空间工作，传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工丨中成批生产，有利于提高生产效率；网架的平而布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。
2网壳结构曲而形网格结构称为网壳结构，有单层网壳和双层网壳之分。
网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
2.1网壳结构的形式主要有球而网壳、双曲而网壳、圆柱而网壳、双曲抛物而网壳等。
2.2网壳结构主要特点兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工）预制;安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平而还是空间曲而外形，都可根据创作要求任意选取。
大跨度钢结构
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2.3 拱式结构的特点和应用
特点
•拱式屋盖受力合理 •比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)
结构布置
•跨度为40∼60m时，拱间距可取6∼10m，无檩或型钢檩条
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2.3 拱式结构的特点和应用 续) 拱式结构的特点和应用(续
•跨度达100m左右时，宜采用相距3∼6m的拱对，拱对间距为9∼15m
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/20∼1/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/40∼1/30
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
•跨度较大时，常用双铰格构式框架 跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类个方向的平面桁架相互交角60° 比两向网架刚度大，适合大跨度 常用于正三角形，正六角形平面 在某些平面形状会出现不规则杆件
正放抽空四角锥网架
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类别
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
•三(多)层网架
减少弦杆内力(25%∼ 60%)，减小网格尺寸，大跨经济性好；杆件数量多
三层网架示意图
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3.3平板网架形式的选择 平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋 面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 • 从平面形状和大小来看，当周边简支时： 平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。 平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。 平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 • 从屋面构造来看： 正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
隧道跨度分类标准
隧道跨度分类标准
隧道的跨度是指两个支撑结构（如墙、拱、柱等）之间的距离，它是隧道结构设计中关键的参数之一。
根据不同的分类标准，隧道的跨度可以分为几种不同类型。
1. 按跨度大小分类：
(1) 小跨度隧道：跨度小于6米。
(2) 中等跨度隧道：跨度在6米至12米之间。
(3) 大跨度隧道：跨度大于12米。
2. 按支撑结构类型分类：
(1) 洞身型隧道：洞壁为支撑结构，如明挖法隧道。
(2) 拱型隧道：拱为支撑结构，如浅埋法、盾构法隧道。
(3) 框架型隧道：框架为支撑结构，如液压支架法隧道。
3. 按地质条件分类：
(1) 坚硬岩石地层隧道：如全断面掘进法隧道。
(2) 岩溶、破碎岩层隧道：如冻土工法、注浆法隧道。
(3) 软土层和松散层隧道：如织物管片法、顶进法隧道。
以上是隧道跨度的常用分类标准，不同类型的隧道设计与施工也会有所不同。
第三章大跨度建筑构造1
薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成 的薄板结构。
受力特点：结构呈空间受力状态，主要承受曲面内的 轴向力，弯矩和扭矩很小，刚度和强度都非常好。结 构厚度仅为跨度的几百分之一。 优点： 结构自重轻、省材料、跨度大、外形多样。
缺点：多数薄壳结构建筑的形体较为复杂，多采用现 浇施工；费工、费时、费模板，结构计算较复杂，不 宜承受集中荷载。
三、大跨度建筑的主要结构类型
结构技术是影响建筑 空间形式及造型的重 要因素，在大跨度建 筑中尤其如此。
按建筑材料和建造方式分为 钢筋混凝土薄壳结构 网架结构 轻钢结构 管桁架结构 悬索结构
膜结构
索-膜结构 混合结构
§3.2大跨度建筑结构类型及其造型、技术特点
一、拱结构及其建筑造型 二、钢架结构及其建筑造型 三、桁架结构及其建筑造型 四、折板结构及其建筑造型
哥特建筑尖拱与骨架拱
弧三角拱
罗马万神庙室内
法国里昂机场高速铁路车站
代表钢 铁时代 的埃菲 尔铁塔
文艺复兴时期公共会堂帕拉迪奥
（二）拱的形式
三铰拱
两铰拱 无铰拱
三铰拱
两铰拱
无铰拱
（三）拱结构的建筑造型
取决于矢高和平衡拱推力的方式 矢高影响建筑的外部轮廓形象。 通常矢高为拱跨的1/7～1/5，最小不小于1/10。
适用范围：体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、 商场等公共建筑。
（二）桁架结构的形式
1.用材：木材、钢材、钢筋混凝土
2.形式：三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱 式
（三）桁架结构的建筑造型
建筑结构 大跨度结构
一、刚架结构
单 层 刚 架 基 本 尺 度
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
第十一章 大跨度结构
受力 特点
桁架（屋架）的受力以轴力为主，各杆是承受拉（压）力的二力杆
件，受力状态比梁合理，计算简单、施工方便、自重较轻、适应性强。 但结构高度大，侧向刚度小，为保证其侧向稳定而设置的支撑往往耗 费过多的材料，为了构造和制作的方便往往采取由最大内力控制的等 截面杆件而使材料未尽其用。
二、桁架（屋架）结构
桁 架 结 构 布 置 及 支 撑 体 系
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
工 程 实 例
I 国 家 体 育 馆 鸟 巢
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
第十一章 大跨度结构
工程实例-国家体育馆鸟巢
三、拱结构
第十一章 大跨度结构
受力 特点
拱结构杆轴为凸向外荷载的曲线，在竖向荷载作用下产生推力并以
四、薄壳结构
第十一章 大跨度结构
薄壳结构主要形式及尺度
• 双曲扁壳
双曲扁壳矢高与底面短边之比应不大于1/5，但也不能太扁以避免向平板 转化。当双面扁壳双面曲率不等时，较大曲率与较小曲率之比，以及底面 长边与短边之比，均不宜超过2。双曲扁壳允许倾斜放置，但壳体底平面 的最大倾角不宜超过10°，其它尺度要求同球壳。
为使悬索结构具有足够的形状稳定性，应在悬索体系内建立适当的 预应力，使悬索绷紧。
类型
单层悬索加重屋面 预应力“悬挂薄壳” 预应力双层索系、 预应力索网
劲性悬索 横向加劲平行索系——索-梁(桁)体系、索-拱体系
七、悬索结构
第十一章 大跨度结构
悬索结构尺度
• 单层索系：承重索垂跨比1/20～1/10
大跨度建筑的结构类型及造型
薄壳结构形式
筒壳 圆顶壳 双曲扁壳 双曲抛物面壳
双曲扁壳与双曲抛物面壳
北京火车站——双曲扁壳
薄壳结构的建筑造型
建筑造型是以各种几何曲面图形 为基本，有圆筒形、圆球形、双 曲抛物面形。 不简单重复上述基本形式，而是 巧妙地运用交贯、切割、改变参 数等方法，重新组合再创造。造 型独特新颖，突出建筑个性。
巴黎国家工业与技术中心陈列馆
三束锥状双曲面薄壳交 汇于屋顶中心，立面呈 抛物线形，上下双层壳 板组成空腔壳体，平均 厚度18CM,仅为跨度的 1/144。
美 国 麻 省 理 工 学 院 礼 堂
埃罗· 沙里宁，1/8球面薄壳，平面为曲边三角 形，边梁向上卷起，传递荷载至三个支座，地 下埋设水平拉杆，平衡推力，铜板覆盖，玻璃 幕墙曲面外墙。
肯尼迪机场候机楼
四片双曲面钢砼薄壳合围成 屋顶，展翅飞翔的大鸟。采 光带分开四部分，边梁朝支 座逐渐加宽，适应增大的内 力。模型实验，艺术与结构 的完美结合，没有生硬的几 何图形痕迹。
空间网格结构
多根杆件
以一定规律 节点连接
平板网架 曲面网壳 空间结构形式
1、多向受力结构，整体性强，稳定， 刚度大； 2、杆件主要承受轴向拉、压力，符合 材料特性，节省； 3、结构高度小，有效利用空间； 4、杆件规格统一，易于生产。
常见的大跨度结构形式
常见大跨度的结构形式我国规范：跨度60m以上为大跨度。
类型：多为公建，人流集中，规模大，占地面积大。
例如影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工业建筑：飞机装配车间、飞机库等。
1、拱结构；拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩；拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。
是一种古老的方法适合脆性材料、石材、砖材、混凝土等关键是侧推力平衡问题2、钢架结构；1、材料强度高，自身重量轻;2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高;3、钢结构制造安装机械化程度高;4、钢结构密封性能好;5、钢结构耐热不耐火;6、钢结构耐腐蚀性差;7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用。
3、桁架结构；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。
4、网架结构；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。
由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构，可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖。
此外，折板还可用作外墙、基础及挡土墙。
6、薄壳结构；壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
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。
8、张拉膜结构；张拉整体结构是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构，其中「不连续的压杆」的含义是压杆的端部互不接触，即一个节点上只连接一个压杆。
9、充气膜结构；充气膜结构是一种新型建筑结构，是轻型空间结构的一个重要分支，具有丰富多彩的造型，建筑特性、结构特性优越，主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构等。
常见大跨度建筑的结构形式
常见大跨度建筑的结构形式结构类型：有拱、刚架以及桁架、折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。
很明显，这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力，结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料，近代建筑中，多采用钢筋混凝土拱，有的采用钢衍架拱，跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
刚架是由梁和柱组成的结构，各杆件主要受弯,刚架的结点主要是刚结点，也可以有部分铰结点或组合结点。
全部是钢材焊接的结构，一般用于超高层的办公大楼，或大型的会场和展厅。
桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
折叠折板屋顶结构一种由许多块钢筋混凝土板连接成波折形的整体薄壁折板屋顶结构。
这种折板也可作为垂直构件的墙体或其他承重构件使用。
折板屋顶结构组合形式有单坡和多坡，单跨和多跨，平行折板和复式折板等,能适应不同建筑平面的需要。
常用的截面形状有V形和梯形，板厚一般为5~10厘米,最薄的预制预应力板的厚度为3厘米。
跨度为6~40米，波折宽度一般不大于12米,现浇折板波折的倾角不大于30°;坡度大时须采用双面模板或喷射法施工。
大跨度建筑构造(史上最全面)详解
大跨度建筑构造
本章内容 主要的大跨结构类型及造型特点 屋顶的构造处理要点 天窗设计要点
学习重点
各类型大跨结构的基本力学原理和特征
建筑造型与结构的有机结合。 尺度的概念 屋顶构造及天窗
大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国 家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设 计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结 构，计算和构造均有特殊规定。我国目前最 大跨度做到340m，以钢索和膜材做成的索膜 结构最大已做到320m。
如何选择结构形式
——造型 ——空间利用的合理性 ——对内部装饰的影响
万神庙
穹顶直径达43.3米。顶 端高度也是43.3米。它中央 开一个直径8.9米的圆洞。结 构为混凝土浇筑，为了减轻 自重，厚墙上开有壁龛，龛 上有暗券承重，龛内置放神 像。神像外部造形简洁，内 部空间在圆形洞口射入的光 线映影之下宠伟壮观，富有 神秘感。
大跨度建筑构造----概论
界定：30M以上 我国现行钢结构规：60M 以上 历史
——万神庙 ——美国· 底特律· 韦恩县体育馆 （Wayne County stadium ） （266m，圆形钢网壳） ——上海体育馆 （110m，圆形钢平板网架） ——英国千年穹 （365m，帐篷结构）
二、刚架结构及其造型
结构类型
——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
二、刚架结构及其造型
三、桁架结构及其造型
特点 结构类型 造型
桁架由以铰接三角形为单元
(空腹桁架是刚接四边形)、不承受垂直于杆轴的荷
载的杆件组成的格构体系
空腹桁架:桁架通常由上下弦杆和腹杆组成，普通桁架（称之为实腹桁架）的腹
第九章 大跨度建筑结构
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
大跨度空间结构复习题
1空间结构的特点：1）空间结构具有合理形体，三维受力特性，内力均匀，结构整体刚度大，抗震性能好。
对集中荷载的分散性较强，能很好的承受不对称荷载或较大的集中荷载。
2）自重轻，经济性好。
3）便于工业化生产4）形式多样化，造型美观。
5）有较大的跨越能力，为建筑功能提供较大的空间。
6）建筑，结构和使用功能的统一。
2大跨度空间结构分类按大跨度空间结构的受力特点可分为刚性，柔性空间结构和杂交结构体系按单元划分分为板壳单元，梁单元，杆单团，索单元和膜单元。
3刚性空间结构体系包括薄壳，空间网络和立体桁架结构。
薄壳结构多为钢筋混凝土整体浇灌而成4空间网格结构一般是由钢杆件按一定规律组成的网格状高次超静定空间杆系结构。
空间网格结构根据外形分：网架——外形呈平板状，网壳——其外形呈曲面状5立体桁架结构是以钢管通过焊接有机连接而成的一种空间结构。
6柔性空间结构体系是指由柔性构件构成，通过施加预应力而形成的具有一定刚度的空间结构体系（包括：悬索结构，膜结构，xx整体结构）。
7杂交空间结构体系：第一类为刚性结构体系之间的组合，第二类为柔性结构体系于刚性结构体系的组合，第三类为柔性体系之间的组合。
8单层网壳由梁单元组成，而双层网壳由杆单元组成9网架结构具有空间三维受力、整体性好、刚度好、施工简单、快捷等优点。
优点：1，应用范围广2，建筑高度小，能更有效的利用建筑空间，获得良好的经济效益。
3，网格结构的刚度大，整体性好，抗震性好。
4，网格尺寸小，可采用小规模的杆件界面，并为采用轻型屋面提供了便利的条件。
5）便于制造定型化，网格可做成少数几种标准尺寸的组合单元，节点和零件，在工厂大量生产。
组合单元若采用螺栓连接，网架可装可拆，也可任意加长或缩短，灵活性更大。
6）由于网架杆件与节点的单一性，一般结构设计所需的施工图纸比较少。
10网架结构形式按结构组成分有双层和三层网架；按支承情况，可分为周边支承、点支承、三边支承和两边支承，周边支承与点支撑相结合的混合支承，按网格组成情况，可分为有两向或三向平面桁架组成的平面桁架体系和由三角锥、四角锥组成的空间桁架体系。
大跨度空间结构的主要形式及特点
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
团结 信赖 创造 挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结 信赖 创造 挑战
国家大剧院
团结 信赖 创造 挑战
悉尼歌剧院
团结 信赖 创造 挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结 信赖 创造 挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结 信赖 创造 挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点
常用大跨度结构
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面——构造层次与细部构造： 波高以35mm为界，纵向接缝搭接长度不小于100mm
彩色压型钢板屋面
大跨度建筑构造--中庭天窗构造
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
Palacio de los Deportes, /wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics
四、网架结构及其造型
——设置排水槽，排水槽要保证必要的排水坡度，排水路径不能过长
3. 天窗应有良好的防水性能
——足够的排水坡度、排水路线短捷畅通、接缝严密
4. 防止眩光对室内的影响
——采用具有漫反射性能的透光材料、加设折光构件
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面
——构造层次：檩条、木望板、干铺油毡（一层）、瓦材（防腐处理） ——屋面划分：瓦材尺寸不宜超过2m ——细部构造：拼缝、泛水、天沟、檐口等
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面拼缝构造
金 属 瓦 屋 面 构 造 实 例
金 属 瓦 屋 面 构 造 实 例
五、折板结构及其造型
特点
L1/L2≤1 L1/L2≥1 短折板 长折板 L2：波长（不宜大于12m）， L1：跨度
f长折板=（1/10~1/15）L1，f短折板≥（1/8）L1
——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
五、折板结构及其造型
大跨度封闭结构的形式简介
大跨度料场封闭常用结构形式—索网结构
鞍型索网结构
（围护结构—膜）
首钢热脱附土壤修复工程—膜结构（正、负压各一座） 跨度60m，长度135m，2015年投入使用
首钢热脱附土壤修复工程—负压膜结构 跨度60m，长度135m，2015年投入使用
大跨度料场封闭常用结构形式—索网结构
国家速滑馆是2022年北京冬奥会的标志性场馆，冬奥会期间国家速滑馆将承担速度滑冰项目的比 赛和训练；冬奥会后，将成为能够举办滑冰、冰球等国际赛事及大众进行冰上活动的多功能场馆。位 于北京市朝阳区林萃桥东南侧，其用地西侧为林萃路，东侧为奥林西路，北侧临近北五环路
椭圆形的“冰 丝带”之上，是一 个双曲马鞍形的屋 面。
首钢京唐灰石料场-平面网架（2015年）
大跨度料场封闭常用结构形式—管桁架结构 （跨度40～70m）
大跨度料场封闭常用结构形式—网壳结构 （跨度60～140m）
首钢长治焦化：跨度145m，长度200m， 2016年投入使用
大跨度料场封闭常用结构形式—预应力管桁架结构 （跨度140～250m）
国电宁夏方家庄电厂 跨度229m（目前国内最大跨度）
大跨度料场封闭常用结构形式
大跨度料场封闭常用结构形式—门式钢架 （跨度12m～48m）
跨度：40m+40m，长度195m。 中间柱间距24m，外侧柱间距8m。
山东球墨铸铁管有限公司环保搬迁120m2烧结机 工程矿料场（2017年）
大跨度料场封闭常用结构形式—平面网架 （跨度30～60m）
192m×200m 中间柱间距39m×50m
行业内规模最大的膜结构封闭建筑群，项目包含13个料条、5个封闭大棚，最大 跨度达到152米，总建筑面积约28.5万平米。采用管桁架或平板网架+膜结构。
大跨度空间结构
佛山罗村 文化广场
大梅沙 体育公园
索穹顶结构
索穹顶结构实质是用一个周边受压环梁来平衡张拉 体系的结构。索穹顶较之于其它结构形式， 体系的结构。索穹顶较之于其它结构形式，具有特殊 优越性。首先， 优越性。首先，它大量采用预应力钢索而较少使用压 能够充分利用钢材的抗拉刚度， 杆，能够充分利用钢材的抗拉刚度，若能避免柔性结 构有可能的结构松弛， 构有可能的结构松弛，索穹顶结构便不存在弹性失稳 问题。其次，使用薄膜等轻质材料作为屋面材料， 问题。其次，使用薄膜等轻质材料作为屋面材料，使 得结构自重相当轻。 得结构自重相当轻。
兰伯特圣路易市 航空港候机室
展览馆（波形装配式薄壳） 都灵 展览馆（波形装配式薄壳）
网架结构
使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。 网架屋顶结构 使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构 整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。 整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。网构架高度 较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑， 较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有效地利用 建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构， 建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，外形可分为平 板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、 板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种 平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分， 平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分， 并有单曲线、双曲线等屋顶形式。 并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
工程实例： 工程实例： 1：北京工人体育馆悬索屋盖 ： 2：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索） ：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索）
大跨度空间结构设计
contents
目录
• 引言 • 大跨度空间结构的特点与类型 • 大跨度空间结构的设计理念 • 大跨度空间结构的材料选择 • 大跨度空间结构的施工方法 • 大跨度空间结构的案例分析 • 大跨度空间结构的发展趋势与挑战
01 引言
主题简介
大跨度空间结构是指跨越较大空间的建筑结构，通常用于大型公共设施、工业厂 房、桥梁等。
其他建筑
大跨度空间结构还广泛应用于其他类型的建筑中，如机场航站楼、工业厂房、商业中心等。这些建筑 通常需要大跨度的屋盖结构或跨越障碍物的桥梁结构，以满足建筑的功能需求。
其他建筑的大跨度空间结构设计通常采用多种结构形式的组合，如预应力混凝土和钢结构的组合、混 合结构等。这些结构形式能够满足建筑的承载能力和稳定性要求，同时保证建筑的安全性和经济性。
大跨度空间结构设计涉及多个学科领域，如结构工程、材料科学、计算机科学等 ，需要综合考虑多种因素，如结构安全性、经济性、施工可行性等。
重要性及应用领域
大跨度空间结构设计在现代建筑中具 有重要意义，能够满足大型设施的建 筑需求，提高空间利用率和功能性。
应用领域包括大型体育场馆、会展中 心、机场航站楼、工业厂房等，这些 设施需要大跨度空间来满足多功能需 求和高效利用空间。
07 大跨度空间结构的发展趋 势与挑战
新材料的应用
高强度钢材
高强度钢材具有更高的屈服强度 和抗拉强度，能够减轻结构自重，
提高结构承载能力。
复合材料
如碳纤维、玻璃纤维等复合材料， 具有轻质、高强、耐腐蚀等特点， 可应用于大跨度空间结构的节点
和连接部位，提高结构性能。
智能材料
如形状记忆合金、光纤等智能材 料，能够实现自适应调节和实时 监测，提高大跨度空间结构的稳
大跨度结构体系的设计原理与应用
大跨度结构体系的设计原理与应用大跨度结构体系是指跨度大于50米的建筑结构，与传统的小跨度结构相比，大跨度结构具有更好的空间感和吸引力。
它可以为人们提供更广阔的视野和更舒适的活动空间，因此在大型商业、文化、体育场馆和交通工程等领域得到广泛应用。
然而，大跨度结构的设计与施工面临的技术难题较大，本文将介绍大跨度结构体系的设计原理和应用。
一、设计原理大跨度结构的设计原理包括材料、结构和构造三个方面。
1.材料：大跨度结构的材料应具有高质量、高强度、低膨胀、低收缩、低温敏度、抗裂性好、耐久性强等特点。
常用的材料有钢材、混凝土、玻璃、碳纤维等。
其中，钢材是一种重要的大跨度建筑结构材料，它具有高强度、承受力大、耐腐蚀等特点，广泛应用于桁架、拱、索链等结构中，满足大跨度结构的要求。
2.结构：大跨度结构的选择是根据建筑的使用功能、区域地理和气候条件等因素，尽可能地实现结构的可靠性、经济性、美观性、环保性和安全性。
其中，桁架、悬索桥和拱形结构是常见的大跨度结构类型。
桁架结构是由许多小梁组成的结构，弹性、轻量、可调整、英俊而优美，应用广泛。
悬索桥是以特殊的钢缆悬挂桥面，主要用于河流、湾和海峡等地形条件较恶劣的地方。
拱形结构是以弓形曲线为主体，分为单曲面拱和双曲面拱，可以较好地满足建筑的架构和空间感要求。
3.构造：大跨度结构的构造是在材料和结构基础上实现建筑空间可持续发展的关键要素。
构造应满足稳定、可靠、环保和美观等要求。
常见的构造形式包括钢结构构造、混凝土构造和玻璃构造等。
这些构造形式具有良好的承载和抗震能力，可为大跨度建筑提供优良的技术支撑。
二、应用领域大跨度结构技术的应用领域非常广泛，主要应用于以下领域：1.商业中心：大跨度结构可为商业中心提供更舒适、宽敞、灵活的空间，以满足不同商家的需求。
例如，建筑物中的广场、会议中心、公共广场、主楼、商铺等。
2.文化活动：大型文化活动需要舒适的室内外空间，大跨度结构可以为文化活动提供具有舒适和吸引力的空间。
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1.大跨度结构的分类?多高层建筑结构的分类?
(1)刚度结构，桁架结构，薄壳结构，悬索结构和网壳结构等。
(2)①多层；多层砌体混合结构，无梁楼盖结构；
②高层；框架结构体系，剪力墙结构体系，框架剪力墙结构体系，简体结构体系。
2. 梁式结构的受力与变形特点
（1）梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，其内力主要为弯矩和剪力，有时也伴有扭矩或这轴力：
（2）梁的变形主要是挠曲变形。
3. 桁架结构的计算假定？弦杆与腹杆的内力分布特点？屋架结构的支撑作用？种类？（1）①组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架中心平面；
②桁架的杆件与杆架和连接的节点均为铰接节点；
③所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用在支点上。
（2）弦杆
①矩形桁架，上下弦各节点间的内力随外荷载产生的总弯矩而，跨中节间轴力大，靠近支座处轴力较小或为零，上下弦内力变化比较大；
②三角形桁架上下弦杆内力在跨中节间最小，在靠近支座处最大，
③高度呈抛物线型的桁架，上下各节间轴力基本相等。
腹杆
①矩形桁架跨中小而支座处大，其值变化大；
②三角形桁架跨中大，支座处小；
③抛物线型或折线型桁架的腹杆内力全为零。
（3）支撑作用
①加强屋架之间的联系；②加强房屋的空间刚度；③提高构件的稳定性。
（4）种类
包括设置在屋架之间的垂直支撑、水平系杆以及设置在上、下弦还有平面内的横向支撑和通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。
4.刚架结构的受力特点？（主要看课本内容，这个不会出问答题的）
在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩。
在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱弯矩，梁和柱由于整体刚性连接，因而刚度得到了提高。
5. 拱结构的拱身内力与简支梁截面内力比较？最合理拱轴线？拱脚水平推力的平衡？拱式结构的支撑系统？
（1）①拱身内的弯矩小于跨度和相同荷载作用下简支梁内的弯矩；
②拱身截面内的剪力小于相同荷载作用下简支梁内的剪力；
③拱身截面内存在有较大的轴力，而简支梁中是没有轴力。
（2）只要共轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩值成比例，即可使拱截面内仅有轴力没有弯矩，满足这一条件的拱轴称为合理拱轴力。
（3）拱脚杆推力的平衡
①水平推力直接由拉杆陈承担；
②水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆；
③水平推力有竖向承重结构承担；
④水平推力直接作用在基础上。
（4）支承系统
拱为平面受压或压弯结构，因此，必须设置横向支撑并通过檩条或大型层面板体系来保证拱在轴线平面外的受压稳定性。
为了增强结构的纵向刚度，传递作用于山墙上的风荷载，还应设置纵向支撑与横向支撑形成整体。