建筑结构选型__网架结构__上海体育馆__
上海某体育馆改造复杂梁柱节点施工技术
上海某体育馆改造复杂梁柱节点施工技术摘要：城市更新改造中，保证加层梁柱节点加固的施工质量是整个加固工程质量的核心控制点之一。
本文以上海某体育馆更新改造为例，阐述了如何在尽可能少损伤原结构柱的基础上，保证梁主筋锚固数量和锚固可靠性、保证节点混凝土的浇筑质量以及具体施工方法。
关键字：梁柱节点、BIM、配筋优化设计、特种加固混凝土1 工程背景上海某体育馆是上海地标性的体育建筑，1973年开始设计施工，1975年竣工投入使用，主体结构为圆形，采用装配式框排架结构，其中径向排架有36榀，屋面结构为网架结构，跨度为110m。
体育馆受限于当时的设计安全水准影响，未抗震设防，结构以承受竖向荷载为主，梁柱间多为铰接节点，无侧向支撑体系，装配式排架在环向和径向均不满足抗震构造要求。
为了满足举行国际一流赛事和大型商业活动的要求，在保持场馆原有外观风貌前提下，对体育馆内部结构和设施进行了更新改造：在标高3.55m位置，CE轴之间增设了设备层；在看台下方为每只座位增设了空调通风系统；同时更换了屋顶钢结构，以适应节能、悬挂中央显示屏、舞美设备的要求。
这些改造增大了使用荷载，造成原有柱承载力不足。
根据新增荷载和抗震设计要求，本次更新改造对C-E轴高看台区域中36榀排架柱，进行了加大截面法加固，加大截面混凝土强度设计等级为C50，新浇筑了3.55m标高加层相关梁板，此部分混凝土强度为C35。
2 梁柱节点基本情况及问题图1径向排架剖面图为满足设备层需要，在3.55m标高设置了环向和径向梁板体系，对排架中的C\D\E轴柱进行加大截面加固，提高其承载力，满足使用要求和现行规范。
设备夹层最复杂的节点是D轴柱节点，柱采用向四周增加100m厚柱围套的方法，材料采用为C50灌浆料，新浇梁板为C35混凝土。
柱四个方向均有新增楼层梁，为保证1楼层高，梁高较矮，钢筋直径大,布置密集，同时新增D-E方向径向梁为上翻梁。
在施工准备过程中，发现该节点存在如下问题：a)新加混凝土梁钢筋，需要在四面植入柱中，原柱截面为450x600，在初始设计图纸中，梁主筋数量多排布密集，不同方向梁中主筋纵横交错、互相重叠，均需要锚入老混凝土柱，因此无法满足后锚固规范中植筋最小间距要求，老柱上植筋钻孔数量巨大，严重影响节点核心区安全。
建筑结构及选型
（2）按支座的形式分类
A. 四边固定 B. 三边固定，一边简支。 C. 两邻固定，两邻边简支。 D. 两对边固定，两对边简支。 E. 一边固定，一边简支，其它两边自由。 F. 两邻边固定，两邻边自由。 G. 一边固定，三边自由。 H. 三边简支，一边自由。
4. 板厚度的确定 板的厚度主要决定于板的跨度，同时要 考虑荷载及支撑情况。具体估算见表1：
1.3.1、悬挑梁的受力特点： 特点1：产生的内力大，变形大。 特点2：存在倾覆的可能。
1.3.2、结构的抗倾覆验算及措施： 1）抗倾覆验算： N·e /P·d≥1.5 2）措施： （1）拉力平衡 （2）压力平衡 （3）用压力支撑平衡
（4）用支撑和拉力相结合平衡 （5）用基础平衡 （6）用自重平衡
直线桁架 折线桁架
B. 拱（轴心受压）
两端周定拱
两端铰支拱
三铰拱
C. 悬索：主要承拉构件（轴心受拉构件）
D. 薄壳结构：轴向受力
（2）合理调整结构弯矩峰值，使结构受力合理。
二、合理的选用结构材料
（1）充分利用结构材料的长处
（2）提倡结构形的优选组合
（3）采用轻质较强的结构材料
三、要充分考虑建筑功能要求（住宅、商业、教育、体育、宗教、宫殿） 四、 要控制合理的造价
2. 排架结构的类型 柱头与屋架铰接，柱脚与基础刚接 根据生产工艺与使用要求，排架可做成单跨和多跨，亦可做成等高、 不等高和锯齿形等 跨度可达30m，高度可达30m以上，吊车吨位可达150t以上
3. 排架结构的组成 •单层厂房排架结构通常由屋面板、屋架、吊车梁、排架柱、抗风柱、基础梁、 基础等构件组成。 •上述构件分别组成屋盖结构、横向平面排架、纵向连系体系、围护结构等 •（1）屋架结构：分为有檩体系与无檩体系，有檩体系由小型屋面板、檩条、 屋架及屋盖支撑组成，无檩体系由大型屋面板、屋架及屋盖支撑组成，前者用 于小型厂房，后者用于大、中型厂房。
某体育馆网架结构设计要点分析
某体育馆网架结构设计要点分析空间网架结构是空间网格结构的一种，它是由大致相同的格子或尺寸较小的单元组成的。
一般，人们将平板型的空间网格结构简称平板网架。
20世纪90年代以来网架结构发展很快，在空间结构中应用最广。
近年来兴建的大型公共建筑，特别是体育建筑屋盖中，大多数采用了网架结构。
同时网架结构在工程中的应用具有以下优点：空间工作，传力途径简捷、重量轻，经济指标好、刚度大，抗震性能好、施工安装简便、网架杆件和节点定型化、商品化生产、网架的平面布置灵活。
1体育馆网架结构设计要点体育管中采用网架结构应进行在外荷载作用下的内力、位移计算，并应根据具体情况，对地震、温度变化、支座沉降及施工安装荷载等作用下的内力、位移进行计算。
1）内力计算基本假定。
①节点为铰接，杆件只承受轴向力；②按小挠度理论计算；③按弹性方法分析。
2）网架结构的外荷载按静力等效原则，作用在该节点上。
当杆件上作用有局部荷载时，应另考虑受弯的影响。
3）网架结构主要计算方法（网架规程中推荐方法）。
①空间桁架位移法。
适用于各种类型、各种支承条件的网架计算；②交叉梁系差分法。
跨度在40 m以下的由平面桁架系组成的网架或正放四角锥网架的计算；③拟夹层板法。
用于跨度在40 m以下的由平面桁架系或角锥体组成的网架的计算；④假想弯矩法。
用于斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架的估算。
4）抗震设计的一般原则。
①两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担；②有斜交抗侧力构件的结构，交角大于150时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用；③8、9度抗震设防时的大跨度和长悬臂结构，应计算竖向地震作用。
5）其他设计原则。
①支座节点的构造情况，分别假定为二向可侧移、一向可侧移、无侧移的铰接支座或弹性支承；②网架结构的容许挠度：屋盖≤12/250，楼层≤12/300。
2工程实例分析2.1工程概况某体育馆网架结构，建筑面积为1800 m2（40 m×45 m），采用斜放四角锥网架。
体育馆屋顶网架改建施工方案比选
体育馆屋顶网架改建施工方案比选摘要：作为上海地标性体育建筑，上海体育馆将全面改造成符合“国际赛事之都”要求的市级公共体育文化中心。
体育馆改造主要难点又集中在保留下部结构前提下的屋面网架系统改造——网架使用逾40年，跨度大，高度高，对保留结构保护要求严，社会影响大。
本工程对于大型体育场馆屋面网架改造方案的推进过程，对于改造方案的综合比对及实施方案的比选，可为以后类似工程提供了借鉴案例。
1 项目背景上海在竞技体育方面以打造“国际赛事之都”为发展目标。
东亚体育中心作为上海标志性体育设施，在设施能级、环境品质、赛事类型与组织等方面都存在一定差距。
为促进上海体育事业的进一步发展，将东亚体育中心改造为徐家汇体育公园，推进地区功能升级和环境改善。
2016年5月，市领导调研徐家汇体育公园时提出“要面向未来，站在更高的起点，让它重新焕发城市的功能，重新成为面向未来的新地标，既能够举办重要顶级国际赛事，又可以日常服务于广大市民的健身娱乐体育，成为体育公园”。
《上海市人民政府关于加快发展体育产业促进体育消费的实施意见》也明确提出上海将努力打造世界一流的国际体育赛事之都、国内外重要的体育资源配置中心、充满活力的体育科技创新平台。
图1体育公园鸟瞰图2 上海体育馆改造目标改造后的体育馆定位为“上海体育文化展示和创新竞演的标杆”，体育馆改造后将成为本市室内综合体育国际赛事场馆，能够举办CBA 职业联赛（包括NBA 季前赛）、乒乓球、羽毛球、篮球、排球、斯诺克等多类别顶级赛事和文化演艺活动的体育建筑，并可引进拳击、自由搏击、电子竞技等娱乐性、观赏性强的新兴体育赛事，同时满足各种文艺演出的需要，提供更加多样化的体育文化内容。
图2上海体育馆改造效果图3 上海体育馆现状上海体育馆地处繁华的徐家汇商圈，是上海地标性体育建筑群的重要组成部分，1972年经周恩来总理亲自批示，由上海市规划建筑设计院1973年至1974年间设计，上海市第八建筑工程公司于1975年建成，这座当年中国规模最大、设施最先进、功能最齐全的体育馆不仅成为了上海这座城市的新坐标，在世界上也处于领先水平。
建筑结构选型(ppt 85页)
讨论 结构选型－结构设计
“鸟巢”方案展现了一个新颖、独特、庞大的异型钢结构建筑物， 该方案预计消耗8万吨各类钢材，最长的一条钢梁达300米，平 均钢梁长度将在50至180米之间，巨型体育场的形象完美纯真， 外观即结构，犹如树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透
70年代末，文化部曾重提兴建国家大剧院之事，仍 未实现。
1990年，文化部再次提出在原址上兴建国家大剧院 ，并成立了筹建办公室。
1997年10月，中央决定在人民大会堂西侧空地尽快 兴建国家大剧院。
1998年1月8日，中央决定成立国家大剧院建设领导 小组和国家大剧院业主委员会。确定建设规模12万 平方米，建设内容为4个剧场，建筑设计方案采取邀 请方式为主进行国际招标，用4年左右时间建成。估 算，国家大剧院约需投资25.5亿元，外汇额度1亿美 元，其来源将主要是国家财政拨款。
直径110m 用钢量46.8kg/m2
锥体网架
•四角锥
棋盘形四 角锥
倒四角锥 正四角锥
正放四角锥 斜放四角锥
•三角锥
跳格三角锥
•六角锥
节点复杂，一般不采用
第五节 平面网架受力分析
第六节 网架杆件与节点
杆件可用
钢管（受力合理，节省钢材) 角钢（在小跨度简单型式使 用）
网架的结点
角钢杆件多用钢板连接，焊接或螺栓连接 钢管杆件连接宜采用钢球连接（构造简单，连接 方便，用钢量少，美观）
第三节 网架的结构形式
两向正交正放网架
适合接近正方 形建筑平面 （空间作用）
几何可变（斜 向支撑）
适宜中等跨度 30~60m
两向正交斜放网架
北京国际俱乐部网球馆采用的网架结构型式
三向交叉网架
结构空间刚度好 构件内力均匀 节点连接复杂
建筑结构选型------- 网架结构
平板网架的结构体系及其形式
• 三角锥网架 刚度特点及应用： 刚度较差，适用于屋
2.抽空三角锥网架
盖荷载较轻、跨度较 小的情况。
3.蜂窝形三角锥网架
组成特点： 上弦杆仍呈正三角形， 下弦杆则随抽锥方式 的不同而呈三角形、六边形等多种图案。 经济效果： 因杆件数与节点 数都比三角锥网架少，所以 用钢量也较少。
A.刚度好，内力均匀 B.杆件短，钢材强度得到充分发挥 C.杆件细，球铰小，节约钢材
3. 多层（弦杆）网架缺点
A.杆件和节点数量增多，增加了安装工作量 B.交汇杆件增多，球铰变大，杆件交角变小
4. 克服多层（弦杆）网架缺点的办法
局部单元抽空，加大中间弦杆间距
5. 多层（弦杆）网架工程实例
见右图 我国首都机场波音747机库
三角锥单元体
组成特点： A.由倒置的三角锥排列而成，其上下 弦杆 形成的网格图案均为正三角形; B.如果网架的高度h=s· SQRT(2/3)(s为弦杆 长度)，则 网架的全部杆件均等长； C.锥体间为角-角相连。 受力及刚度特点： 三角锥网架受力比较均匀，整体刚度也较 好。 应用： 一般适用于大中跨度及重屋盖的建筑物。
• 周边支承网架
2.结构选型
C.结构选型
三向网架
圆形或多边形的周边支 承网架，当荷载和跨度 较大时，应选用刚度较 好的右图两种方案
三角锥网架
网架结构的受力特点及其选型
• 四点及多点支承网架
1.受力特点
正交正放方 案因传力路 径较短而受 力更佳
2.结构选型
点支承宜选 用正交正放 方案
正交斜放
正交正放
2.影响因素
主要为跨度，还有荷载大小、节点 形式、平面形状、支承条件、起拱 因素、建筑功能与造型等
国内著名体育场馆介绍
国内著名体育场馆上海体育场中国综合性体育场之一。
1997年8月在上海建成。
占地面积19万平方米，建筑面积17万平方米。
可容纳观众8万人。
是国内目前规模最大、设备最先进的大型体育设施，采取了开放式、大起伏、强动感、多层次的建筑造型。
屋架成高低起伏的马鞍形，敷设乳白色半透明膜材，以大口径钢管纵横连接，并以32根混凝土大型斜柱支撑，配置玻璃墙和圆形室外平台，造型新颖、建筑精良，具有国际先进水平。
比赛场地：足球场105米×68米；设9道1.22米宽的400米跑道，其他竞赛区域共铺设塑胶14万平方米。
音响95分贝，双基色、全彩色显示屏各为11.7米×9米，2块共210平方米。
训练场地：足球场105米×68米，田径场面积8000多平方米，8道l.22米宽的400米跑道。
设有设施齐全的新闻发布厅、贵宾室、裁判员休息室、运动员休息室。
场内设有600个席位的主席台，300个席位的记者席和容纳8万名观众的3层环形看台。
设有100个配有国际国内通讯线路、卫星电视线等独立的豪华专用包厢。
体育场建有三星级标准的350套标准客房，1..6万平方米的体育俱乐部，1.5万平方米的商场。
还建有卡丁车赛车场、室内游泳娱乐池、蹦极跳、乒乓球房等体育娱乐设施以及文化、体育展示厅。
上海体育馆中国体育馆之一。
1975年在上海建成。
占地面积106332平方米，建筑总面积47800平方米。
由比赛馆、练习馆、机房和生活区组成。
比赛馆呈圆形，建筑面积31000平方米，直径114米，加上底层外围的一圈单层建筑，直径为136米。
屋顶最高处离地33.60米。
比赛大厅建筑面积10200平方米，设有18万个观众席位。
比赛场地面积为42米×38米，移走2000个席位的活动看台后，可放16只乒乓球台同时进行比赛。
场内设有电动升降排球网柱和电动翻板折叠式篮球架。
练习馆有三个长、宽各35米，高10米的综合性练习房，二个长35米、宽12米、高6米的乒乓球房。
建筑结构选型10_空间网架结构
建筑结构选型10_空间网架结构空间网架结构是一种由杆件和节点构成的均匀分布的网格系统，可在三维空间中形成稳定的结构。
它的优点包括承载能力大、自重轻、施工方便和空间利用率高，因此在建筑工程中被广泛应用。
本文将介绍空间网架结构的特点、分类及应用，并探讨其选型的相关考虑因素。
一、特点和分类1.特点（1）承载能力大：空间网架结构由大量的杆件和节点组成，形成均匀分布的网格系统，使得结构具有较大的承载能力，能够承受较大的荷载。
（2）自重轻：由于空间网架结构采用轻质的钢材或铝材构成，自重相对较轻，有助于减少结构的自重负荷。
（3）施工方便：空间网架结构可以预制加工，并在现场进行拼装，减少了现场施工的复杂性，提高了施工效率。
（4）空间利用率高：空间网架结构的各个杆件之间互相支撑，形成大空间的覆盖，可以让建筑物的内部空间得到更好的利用。
2.分类空间网架结构可以根据结构类型的不同进行分类。
常见的分类包括金字塔型、球型、圆筒型、球体型等。
这些分类主要根据结构形态和几何形状来划分。
二、应用领域空间网架结构可以在多个领域得到应用，包括：1.体育场馆：空间网架结构可用于搭建体育场馆的顶棚结构，能够覆盖大跨度的空间，为观众提供舒适的观赛环境。
2.展览馆：空间网架结构可以用于搭建展览馆的临时或永久性结构，提供宽敞的展示空间，给观众带来良好的观展体验。
3.会议中心：空间网架结构可用于搭建会议中心的大厅和会议室，提供开放式的空间，满足灵活多变的会议需求。
4.车站和机场：空间网架结构可以用于搭建车站和机场的候车厅和大厅，为旅客提供干净、宽敞的候车环境。
5.商业建筑：空间网架结构可用于搭建商业建筑的购物中心、办公楼等，提供更灵活的内部空间布局。
三、选型考虑因素在选择空间网架结构时，需要考虑以下因素：1.跨度要求：根据建筑物的功能和使用需求，确定空间网架结构的跨度要求。
跨度越大，所需的结构材料和工程成本会相应增加。
2.荷载要求：根据建筑物的使用要求，确定空间网架结构需要承受的荷载类型和大小。
体育馆结构
2、空间网格结构
• 由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称 之为空间网格结构。 • 按外形分为平板网架结构和网壳结构。 • 平板网架结构一般为双层的，有时也为三层的。可分为交叉桁架体系 和角锥体系。 交叉桁架体系是由两向或三向相互交叉的平面桁架所组成； 角锥体系是分别由三角锥、死角锥、六角锥等组成。 网壳结构即为网状的壳体结构，是以杆件为基础，按一定规律组成网 络，按壳体坐标进行的空间构架。 网壳结构分为单曲面（筒网壳）和双曲面（球网壳和扭网壳）
上海交大体育馆（张拉膜结构）
• 该工程为张拉膜结构，整个 体育馆全长94m，宽77.4 m 。总承重 • 结构为钢筋 • 膜织物而构成，整个顶棚投 影面积为5720.2 m2，表面 积为8910m2。
上海交大体育馆
水立方（充气膜结构）
• 水立方的双层ETFE 膜结构由3 097个气枕组成, 覆盖面积达10. 5万平 方米, 展开面积达26万平方米, 是世界上规模最大的ETFE 膜结构工程; 同时水立方是世界上首次采用不规则多面体空间钢架结构, 该结构填 补了世界空白, 令世人惊叹。
二、柔性结构
1、悬索结构
悬索结构是以一系列受拉钢索为主要承重构件，按一定规律 布置，并悬挂在边缘构件或支撑结构上面形成的一种空间 结构。 2、膜结构和索-膜结构； 当膜结跨度较大时，需用索加强，可称为索-膜结构； 悬索结构、膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外 荷载的作用，总称为张力结构。
北京工人体育馆
日本代代木体育馆（鞍形索网）
日本代代木体育馆
第一场馆 其类似于悬索桥的系统， 两边各有一个半圆形的 混凝土的刚环，刚环于 地面形成一个倾角，丹 下并没有把主揽铆钉在 中轴线上，而是在各个 端部伸出了一个尖角的 铆钉，这样才形成了最 终两个错开半圆的样子。
大跨度建筑
杆件互相支撑，形成多向受力的空间结构
• 优点
（多向受力，整体性好） ●自重轻 跨度大 （受力合理，节省材料） ●杆件规格统一为有限的几种，易于工厂化生产 ●有利于选型、适于各种屋面形状
●空间刚度好
——网架结构的类型
• 类型
• 按外形 • 按层数 • 按材料 平板、曲面 单层、双层、多层 木、钢、钢筋混凝土
见表4-1 约1/15 采用钢筋混凝土屋面板时 ≯3m×3m
• 杆件断面与节点连接
——网架结构的造型要素
• 影响造型的因素
●网架形式 ●支座方式
——网架结构实例
——网架结构实例
2.5 折板结构及其造型
• • • • 特点 结构类型 造型 实例
——折板结构的特点
• 特点
L2/L1≤1 短折板 L2≤12米 L2/L1≥1 长折板 f长折板=（1/10~1/15）L1 ——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
——结构轻；水流路线长应保证 防排水；保温隔热等热工要 求……
• 防水材料
——橡胶卷材 ——涂膜 ——金属瓦屋面 ——彩色压型钢板屋 面
• 屋顶构造组成
——承重结构、基层、防水层 ——有檩方案、无檩方案
——屋顶构造组成：有檩方案与无檩方案
3.2 橡胶卷材屋面构造
3.3
金属瓦屋面构造
1）基本内容
3．气候控制要求
——中庭的节能要求
——中庭的室形指数
2） 中庭的消防安全设计
· 中庭的防火措施 可参照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045)对高层建筑中 庭防火措施的规定: (1)房间与中庭回廊的门应设自动关闭的乙级防火门； (2)与中庭相连的过厅通道外，应设防火大门或防火卷帘门分隔； (3)中庭每层回廊应设有自动灭火系统，其喷头间距不小于2m，不大于 3.8m，中庭高度超过8m时，还应增水幕设备； (4)中庭每层回廊应设火灾自动报警设备； (5)应按规定设排烟设施: ①净空高度小于12m的室内中庭可采用自然排烟措施，其可开启 的平开窗或高侧窗的面积不小于中庭面积的50%。 ②不具备自然排烟条件及净空高度超过12m的室内中庭设置机械 排烟设施。此外，还要在中庭顶棚、走道、周围房间等部位设有 烟感探测器。同时还要采取隔离措施，保证周围房间的烟火不窜 入中庭空间。 · 必须使中庭空间能有效地排烟 中庭的机械排烟途径可以有两种： ——通过中庭排烟或将烟从中庭外部排出。
大跨度建筑
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力 支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构 既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻，仅为一般屋盖重量的1/10-1/30。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转 的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用 于大跨度的各类建筑。
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬 索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的 水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给 予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。
（2）悬挂膜结构-一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加 张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。
（3）骨架支撑膜结构-这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用 拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集 中，其灵活性就越大。从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱 的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
3常用结构体系所适用的建筑类型
钢制刚架结构的飞机库
钢制刚架结构的玻璃暖房
早期罗马人在建筑中使用的拱券
由于拱呈曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩值可 以降低到最小限度，主要内力变成轴线压力，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，为了保证 结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横向推 力。
板柱结构是 由楼板（屋 面板）、柱 等构件组成 的，承受竖 向及水平荷 载的空间结 构体系。
单层刚架、拱
排架
板柱结构除了具有框架结 构的优点外，由于其楼面荷 载直接传给柱及柱下基础， 因此缩短了传力途径，增大 了楼层净高，结构高度小， 顶棚平整，内部空间分隔不 受梁的影响。采光、通风及 卫生条件好，模板及施工简 单。但楼板较厚，楼板材料 用量较多。
框架结构体系 框剪、框筒等体系 板柱体系
框架结构以梁板 柱构成建筑物的 骨架，传递和支 撑建筑物的全部 荷载，而墙体仅 起分隔室内外空 间和围护作用。
框剪体系是在框架结 构中适当中布置能抵 抗水平推力的墙体， 并使框架柱、楼板有 可靠连接二形成的结 构体系。
框筒结构是指由一个 或几个筒体（加密柱 距）作为竖向结构。
板柱体系
单层刚架、拱
排架
某框剪体系高层旅馆平面
某框筒体系高层办公楼平面
某船厂技术中心楼外框 在垂直方向有变化
某框筒结构办公楼核心筒跟随建 筑外形作变化
美国芝加哥西尔斯大厦的束筒框架结构布置及体型变化
第2章 骨架结构体系所适用的建筑类型
骨架结构体系——对于建筑空间布置在构思上主要在于用两根柱子和一根横梁 来取代了一片承重墙。这样原来在墙承重结构支承系统中被承重墙体占据的空 间就尽可能地给释放了出来，使得建筑结构构件所占据的空间大大减少，而且 在骨架结构承重系统中，无论是内、外墙均不承重，可以灵活布置和移动，因 此较为适用于那些需要灵活分隔空间的建筑物，或是内部空旷的建筑物，而且 建筑立面处理也较为灵活
国内外大跨度屋盖建筑设计分析师
国内外大跨度屋盖建筑设计分析师国内外大跨度屋盖建筑设计分析师雷里体育馆1953年建成的美国雷里体育馆是由美国结构工程师塞弗德和建筑师诺威基所设计的一个鞍型正交索网结构。
其平面近似圆形，尺寸为91.5米×91.5米，索网支承在一对与地面成20°倾角的抛物线拱上，两抛物线拱脚由设置预应力混凝土拉杆的倒置V形架支承。
斜拱的周边以间距2.4米的钢柱支承，立柱兼作门窗的竖框，形成了以竖向分割为主、节奏感很强的建筑造型。
该结构受力明确，充分发挥了索拱的材料强度，索的拉力转化为拱承受的压力传递给基础，又因拱脚设置预应力拉杆大大减小了推力，使得基础较小，施工方便。
整个建筑屋盖自重不到30千克/平方米，建筑造价除基础外仅为141.5美元/平方米。
雷里体育馆被认为是世界上第一座优秀的现代大跨度索网屋盖结构，这一别具特色的新型结构对传统建筑结构的设计理念产生了深远的影响，随后，悬索结构如雨后春笋般地出现在欧洲、美洲、前苏联、日本和中国等国家。
蒙特利尔世博会德国馆1967年加拿大蒙特利尔世博会的德国馆是由德国建筑师佛赖·奥所设计的索膜结构。
其所呈现的不规则平面沿着湖边蜿蜒变化的建筑外观，在结构上是由预应力双曲型索网挂在不同斜度和高度的桅杆上，并将轻质透明的有机织物片作为屋面围护结构连接于索网上来实现的，预应力提供了索网形状稳定性和抵抗外部效应的刚度。
该建筑物覆盖面积达到8000平方米，屋顶仅重150吨，其重量是普通屋面的1/3～1/5，用钢指标约18.8千克/平方米。
德国大帐篷是一个被公认为最早的、真正意义上的现代索膜结构体系，它在建筑、结构和景观上实现了良好的融合，无论是对建筑还是结构都极具创新价值。
建筑师佛赖·奥托所用的词汇中，经常出现的就是“自然”，其设计理念的出发点就是从保护并利用地球上有限资源的观点出发，必须开发出以最低限度的材料可传递最大限度外力的新型建筑——轻型结构物。
建筑结构选型_网架结构__上海体育馆_PPT课件
网架节点
三向球节点
连接方式
焊接 吊装后局部补焊
分类
按其本身的构造 单层 双层 三层 单层 按建造材料分为：刚网架 铝网架 木网
架 塑料网架 钢筋混凝土网架和组合网 架 按支承情况分为周边支承 四点支承 多 点支承 三边支承 对边支承及混合支承
简介
由多根杆件按一定的网格形式通过节点 连结而成的空间结构 。
特点是：空间受力 重量轻 刚度大 抗震 性好
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
网架结构
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。 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，有效地利用建筑空间。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、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，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
大跨度结构
横向跨越60米以上空间的各类结构 形式的建筑。大跨度结构多用于民用建 筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会 堂、航空港候机大厅及其他大型公共建 筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装 配车间和大型仓库等。
结构类型
有折板结构、壳体结构、网架结构、悬 索结构充气结构、篷帐张力结构等
体育馆建筑设计及理论之体育馆概述场地尺寸
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体育馆建筑设计及理论
• 内容 体育馆建筑设计内容
声 功总 疏 视 结光 分能体 散 线 构环 类用设 设 分 选境 房计 计 析 型设
计
2021/4/17
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体育馆建筑设计及理论
体育建筑分类
•田体径类育建体筑育分场、类运动场、田径房
体育场设有看台 运动场不设看台
球类
体育馆、练习馆、灯光球场、篮排球场、手球 场、网球场、足球场、高尔夫球场、棒球场、 垒球场、曲棍球场、橄榄球场
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体育馆建筑设计及理论
一、体育馆建筑一些图片 4、上海体育馆
第三 课
202功1/4/能17 平面图
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体育馆建筑设计ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理论
一、案例介绍
5、芜湖奥林匹克体育中心
芜湖奥林匹克体育中心 设计时间：2000年 建设时间：2002年 建设地点：安徽省芜湖市 总占地面积：30hm2
总建筑面积：113600m2 获奖情况：航空工业优秀工程设计奖一等奖 全国优秀建筑结构设计奖三等奖
•
西班牙建筑师圣迭戈-卡拉特拉瓦受雅典文化部创意的启发，
由于比赛场馆和场馆对空间高度的要求不同，国家体育馆以中国“折扇” 为设计灵感，采取由南向北的波浪式造型，屋面轻盈而富于动感。这种波浪造 型也巧妙地连接了与之南北相应的平顶造型“水立方”和单曲面造型的国家会 议中心，使得奥林匹克公园内的城市景观达到协调统一。 国家体育馆的环保科技
采用多功能技术的复合屋面解决了目前大多数体育建筑普遍存在的屋面雨 点噪声问题，减少对体育馆正常使用的干扰。屋顶采用国内比较罕见的九层复 合结构，由水泥板、玻璃棉、防水层、吸隔声材料组成，并在最外层喷涂吸音 材料，最大限度地减少屋外噪音的影响。
建筑结构选型
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下部钢材受拉，上部钢筋混凝土受压，充分 利用其材料特性。
单跨梁 多跨梁
静定梁
超静定梁
静定多跨梁
连续梁
优
1.构造简单 点 2.支座不均匀沉降不 引起附加内力
缺点
1.内力大
2.挠度大
3.适合地基较差的建筑物
悬臂端视野开阔
需要验算整体 抗倾覆稳定性
1.充分发挥材料作用 2.构造上容易实现
简支梁
梁的两端搁置在支座上，但支座仅使 梁不产生垂直移动，可自由转动。为使 整个梁不产生水平移动，加设铰支座和 滚动支座。
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屋架结构的布置 梯形桁架
跨度 间距
屋架的跨度,一般以 3m为模数。
屋架一般宜等间距平行排列,与房屋纵向柱列的间 距一致,屋架直接搁置在柱顶。屋架的间距同时即为 屋面板或檩条、吊顶龙骨的跨度,最常见的为6m,有时 也有7.5m、9m、
在同层中屋架的支座取同一标高。屋架的支座形 式,在力学上可简化为铰接支座。
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三角形桁架
三角形屋架一般 用于屋面坡度较大 的屋盖结构中。一 般宜用于中小跨度 的轻屋盖结构。
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梯形桁架
梯型屋架一般用 于屋面坡度较小的 屋盖中。其受力性 能比三角形屋架优 越,适用于较大跨 度或荷载的工业厂 房。
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矩形屋架也称为 平行弦屋架。其上 下弦平行,腹杆长 度一致,杆件类型 少,易于满足标准 化、工业化生产的 要求。常用于托架 或支撑系统。
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桁架结构的内力
三角形桁架的高 度自跨中最大处向 支座节点最小处呈 线性变化,而弯矩 的变化自跨中向支 座呈抛物线变化, 弯矩的减小速度比 桁架高度的减小速 度慢,故上、下弦 杆内力在跨中节间 最小,而在靠近支 座处最大。
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横向跨越60米以上空间的各类结构 形式的建筑。大跨度结构多用于民用建 筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会 堂、航空港候机大厅及其他大型公共建 筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装 配车间和大型仓库等。 结构类型 有折板结构、壳体结构、网架结构、悬 索结构充气结构、篷帐张力结构等
上海体育馆(上海大舞台)
网架支承用摇摆支座, 网架由36 只摇摆
座支承。
网架节点
三向球节点
连接方式
焊接 吊装后局部补焊
分类
按其本身的构造 单层 双层 三层 单层 按建造材料分为：刚网架 铝网架 木网 架 塑料网架 钢筋混凝土网架和组合网 架 按支承情况分为周边支承 四点支承 多 点支承 三边支承 对边支承及混合支承
上海体育馆
结构体系
网架结构, 呈园形直径124.6米, 由均匀 分布在1 10 米直径园周上的36 根柱子支承, 支承点以外悬挑7.30 米, 网架中部有气楼。 网架高6 米, 中间起拱2.5 米,由1 1 4 0 0 多 根16 锰无缝钢管和90 多个钢球组成, 设计 总重量6 0 吨
支承方式
简介
由多根杆件按一定的网格形式通过节点 连结而成的空间结构 。 特点是：空间受力 重量轻 刚度大 抗震 性好 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
网架结构
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。 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，有效地利用建筑空间。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、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，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。 50年代后期上海同济大学曾建造了装配整体式钢筋 混凝土单层联方网架壳形结构建筑，大厅部分净跨 度为40米，外跨度54米。上海文化广场的改建设计 采用钢结构球节点平 板型网架，1970年建成。 1976年建成的美国新奥尔良市体育馆，圆形平面直 径达207.3米,是当今世界上最大的钢网架结构建筑。
上海体育馆，坐落在上海西南地区，著名的华亭宾 馆对面，现名上海大舞台，一九七五年建成使用。主馆 呈圆形，高33米，屋顶网架跨度直径110米，可容纳观 众18000人。一九九九年经改建，新增1250平方米的双 层舞台，设施先进，是目前国内首家剧院式的体育馆。 可承接各类文艺演出、大型体育比赛、集会、大型展览 等等，观众容量仍可保持在12000人左右。