第4章 大跨屋盖钢结构设计
钢结构设计原理 第四章-轴心受力构件
因此，失稳时杆件的整个截面都处于加载的过 程中，应力-应变关系假定遵循同一个切线模量 Et，此时轴心受压杆件的屈曲临界力为：
N cr ,t
2 Et I
2 二、实际的轴心受压构件的受力性能
在钢结构中，实际的轴压杆与理想的直杆受力性能之间差别很大，实 际上，轴心受压杆的屈曲性能受许多因素影响，主要的影响因素有：
一、理想轴压构件的受力性能 理想轴压构件是指满足下列4个条件： o杆件本身绝对直杆； o材料均质且各向同性； o无荷载偏心且在荷载作用之前无初始应力； o杆端为两端铰接。 在轴心压力作用下，理想的压杆可能发生三种形式的屈曲： 弯曲屈曲、扭转屈曲、弯扭屈曲——见教科书P97图4–6 轴心受压构件具体以何种形式失稳，主要取决于截面的形式 和尺寸、杆的长度以及杆端的支撑条件。
l N 2 EI 对一无残余应力仅存在初弯曲的轴压杆，杆件中点截面边缘开始 式中 N l2 NE 屈服的条件为：
0
1
经过简化为：
N N vm v0 v0 fy v m v0 v 1 1 N NE A W N N v0 N E fy A W NE N
An—构件的净截面面积_
N fy r f R An
P94式4-2
（1）当轴力构件采用普通螺栓连接时 螺栓为并列布置：
n1 n2 n3
按最危险的截面Ⅰ-Ⅰ 计算，3个截面净截面面积 相同，但 Ⅰ-Ⅰ截面受力最大。
N n
Ⅰ-Ⅰ：N Ⅱ-Ⅱ：N-Nn1/n Ⅲ-Ⅲ：N-N(n1+n2)/n
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
2 2
从上面两式我们可以看出，绕不同轴屈曲时，不仅临界力不同，且残余 应力对临界应力的影响程度也不同。因为k1，所以残余应力对弱轴的 影响比对强轴的影响严重的多。
大跨度房屋钢结构简介
工程实例
美国瑞雷（Raleigh）竞技馆（大剧院） 1952年建于美国北卡罗里那州，平面
91.5m×91.5近似圆形，两个砼斜放抛物线拱，鞍 形正交预应力索网，世界上第一个现代悬索屋盖 。
54
55
美国华盛顿杜勒斯机场 1962沙里宁设计，两排 巨型钢筋混凝土斜柱支撑，一高一低，其间悬挂 40余米长的钢索，上铺屋面板，在重力的作用下 ，钢丝自然下垂，形成充满张力感的屋顶曲线。
正放。
32
网架和网壳结构(5)
抽空三角锥 三(多网)架层网架 减少弦杆内力(25% 性好；杆件数量多
蜂窝形三角 锥网架 60%)，减小网格尺寸，大跨经济
三层网架示
意图
33
网架和网壳结构(6)
网架的点支承 点支承的设置原则 通过正弯矩和挠度减小，使整个网架的内力趋于均匀 对于单跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/3 (下图a) 对于多跨多点支承，悬挑长度宜取中间跨的1/4(下图b)
大时网可要两架向 构作几正造交稳何网 正双放 架定尺， 形坡正 式和寸放，四抗角四锥 震坡计或钢 算网筋其格混数凝它土屋复面跨体杂高系比的多坡网格排数钢檩水条屋屋面体面跨 系高 ；比跨度
正放抽空四角锥
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
两向正交斜放，棋盘形四角锥
大跨度房屋钢结构简介
大跨度钢结构的应用及其主要特点 大跨度房屋钢结构的类型 梁式结构 框架结构 拱式结构 网架和网壳结构 悬索结构
1
大跨度钢结构的应用及其主要特点
应用 公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等) 主要特点
建筑钢结构设计复习思考题(含参考答案)
《建筑钢结构设计》复习思考题2016.11.24第1章轻型门式刚架结构1.单层门式刚架结构有哪些特点？（1）质量轻（2）工业化程度高，施工周期短（3）综合经济效益高（4）柱网布置比较灵活2.轻型门式刚架的适用范围及截面形式？柱脚形式？(1).屋面荷载较小，横向跨度为12～48m(2).没有吊车或设有中、轻级工作制吊车的厂房。
(3).当厂房横向跨度不超过15m，柱高不超过6m时，屋面刚架梁宜采用等截面刚架形式。
当厂房横向跨度大于15m，柱高超过6m时，宜采用变截面刚架形式。
门式刚架柱脚分为铰接和刚接两种连接形式。
当吊车起重量≥5吨时应考虑设置刚性柱脚。
当有桥式吊车或刚架侧向刚度过弱时为刚接柱脚。
3.什么是摇摆住？摇摆柱：梁柱节点铰接连接4.门式刚架柱间支撑的布置原则是什么？柱间支撑的间距应根据房屋柱距、纵向受力情况、温度以及安装条件确定，无吊车时宜取30m-45m，端部柱间支撑宜设置在第一或第二柱间。
●当房屋高度较大时，柱间支撑应分层设置；有吊车时，下层柱间支撑宜设置在温度区中部。
柱间支撑间距不大于50m。
●端部柱间支撑考虑温度应力影响宜设置在第二柱间。
5.门式刚架所受的荷载有哪些？风荷载在规范中是怎么考虑的，风荷载标准值如何计算？风荷载系数是什么？风荷载系数 w考虑了结构内、外风压最大值组合。
风可以从任意方向吹来，需要考虑“鼓风效应”（+i）和“吸风效应”（-i）分别与外部压力系数组合的两种工况。
设计时，两种工况均需要考虑，取最不利工况。
6.荷载效应组合的原则是什么？（1）屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两者中的较大者（2）积灰荷载应与雪荷载或屋面均布活荷载中的较大者同时考虑（3）施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自重以外的其他荷载同时考虑（4）多台吊车的组合应符合《荷载规范》的规定（5）当需要考虑地震作用时，风荷载不与地震作用同时考虑7.刚架侧移计算的原则是什么？（1）变截面门式刚架柱顶侧移应采用弹性分析方法确定。
大跨度钢结构
12
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
13
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
11
2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
21
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
22
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
24
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
大跨钢结构屋盖的认识和理解
大跨钢结构屋盖的认识和理解一、结构形式和特点大跨钢结构屋盖是一种广泛应用于大型建筑和公共设施的结构形式，其特点在于能够提供大空间、高强度、轻质、耐久的建筑结构。
这种结构形式主要包括钢梁、钢柱、钢支撑、钢桁架等构件，通过精确的计算和设计，能够实现复杂的空间结构和优美的建筑造型。
大跨钢结构屋盖能够适应不同的气候条件和环境因素，因此在现代建筑中具有广泛的应用前景。
二、力学性能大跨钢结构屋盖的力学性能是其重要特性之一。
这种结构形式具有较高的承载能力和抗风、抗震性能。
钢材料的强度高、自重轻，能够有效地分散和吸收地震和风力等自然灾害产生的能量，从而保证了建筑物的安全性和稳定性。
同时，大跨钢结构屋盖还具有良好的延性和塑性，能够在较大的变形下保持结构稳定，不易破坏。
三、设计与建造大跨钢结构屋盖的设计与建造是其复杂性和技术性的重要体现。
设计师需要根据建筑要求和实际情况进行精确的计算和设计，确定合理的结构形式和构件尺寸，以确保结构的安全性和稳定性。
在建造过程中，需要采用先进的施工技术和管理手段，保证构件的精度和质量，同时需要严格遵守施工规范和安全标准，确保施工过程的安全性和可靠性。
四、维护与保养大跨钢结构屋盖的维护与保养对于保证其使用寿命和安全性具有重要意义。
由于钢材料易受腐蚀和氧化，因此需要定期进行清洁和维护，防止构件表面出现锈蚀和裂纹。
同时，需要对结构进行定期的检查和检测，确保其结构和构件的正常使用。
如果发现任何异常或损坏，需要及时进行修复和加固，以防止问题扩大和保证结构的安全性。
五、案例分析为了更好地理解大跨钢结构屋盖的应用和发展趋势，以下将介绍几个典型的案例分析。
（1）国家体育馆“鸟巢”北京奥运会主场馆“鸟巢”采用了大跨钢结构屋盖，其独特的结构和造型成为了北京的地标性建筑之一。
该场馆采用了双向倾斜的钢桁架屋盖，具有独特的外形和视觉效果，同时也体现了大跨钢结构屋盖的优点和发展趋势。
（2）上海中心大厦上海中心大厦是世界上最高的建筑之一，其采用了大跨钢结构屋盖，实现了超大空间和高度的建筑目标。
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构是现代建筑设计中常见的一种形式，它通常用于建造大型体育馆、剧院、展览馆等建筑。
大跨度屋盖结构可以创造出宽阔的空间、优美的形态和独特的建筑风格，因此备受建筑师和设计师的青睐。
目前，大跨度屋盖结构的形式主要有以下几种：
1. 弓形屋盖结构
弓形屋盖结构是一种流线型的结构形式，它采用拱形或悬链线的形式来支撑屋面。
这种结构形式的主要优点在于它具有良好的稳定性和高强度，能够承受大风、大雪等自然灾害的影响。
2. 穹顶屋盖结构
穹顶屋盖结构是一种球形的结构形式，它通常采用钢结构或混凝土结构来支撑屋面。
这种结构形式的主要特点在于它可以创造出开阔的空间和优美的形态，同时还能够有效地分散荷载，增强建筑的稳定性。
3. 空间网架屋盖结构
空间网架屋盖结构是一种由多个网格元素组成的结构形式，它采用类似蜘蛛网的形式来支撑屋面。
这种结构形式具有较高的刚度和稳定性，能够承受大荷载和大跨度，同时还具有较高的可塑性，能够创造出各种不同的形态和风格。
4. 悬索屋盖结构
悬索屋盖结构是一种采用悬挂索来支撑屋面的结构形式，它通常
采用钢结构或混凝土结构来支撑悬索索杆。
这种结构形式具有较高的刚度和稳定性，同时还能够创造出独特的形态和风格，适用于大型公共建筑和体育馆等场所。
总之，大跨度屋盖结构的形式多种多样，每种形式都有其独特的特点和优点，建筑师和设计师可以根据不同的需求和设计要求来选择适合自己的结构形式。
大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计
大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计摘要：随着经济的不断发展，以及功能需求的不断提升，越来越多的大跨度结构形式在各种建筑设计中出现。
按照GB50011-2010建筑抗震设计规范的要求，跨度大于18 m的框架为大跨度框架。
解决大跨度屋面结构有许多方法，如采用钢结构、预应力混凝土梁板结构或者是型钢混凝土梁板结构等。
各种结构形式有各自的特点和要求。
预应力框架主梁的经济跨度为15m～25m，梁跨高比15～20。
在该跨度范围内采用预应力混凝土，可解决大跨度梁的抗裂、挠度问题，扩大柱网，形成大空间，提高建筑物的使用功能。
关键词：大跨度结构；型钢混凝土梁板；屋盖设计前言高层建筑和大跨度建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。
随着经济的发展，人口向城市集中，造成城市用地紧张，促进了高层建筑的发展。
而随着人们物质和精神文明建设的发展，各类公共建筑也不断涌现，这又促进了大跨度建筑的发展。
这两类建筑都具有自重较大，结构构件受力较大，抗震性能要求较高的特点，而型钢混凝土结构相对于传统的钢筋混凝土结构，能更好地适应这些要求，因而在近些年来得到快速的发展。
型钢混凝土结构，又称钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，它是指梁、柱、墙、筒体等杆件或构件，以型钢为骨架，外围包以钢筋混凝土所形成的组合结构。
使用的型钢可分为实腹式和空腹式两大类：实腹式型钢构件可由型钢或钢板焊成，常见的截面有I、H形等，也有矩形及圆形钢管。
空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。
空腹式型钢比较节约钢材，但制作费用较高，抗震性能相对较差，目前应用不多。
实腹式型钢由于制作简便、承载力大，因此被广泛应用。
1型钢混凝土结构的优缺点1.1与钢筋混凝土构件相比较，型钢混凝土结构具有以下特点：（1）整体工作—型钢骨架与外包钢筋混凝土形成整体，共同受力。
（2）截面尺寸小—钢筋混凝土构件受到自重和配筋率限值的制约，提高承载力和刚度的唯一途径是加大截面尺寸；而型钢混凝土构件可以利用设置较大截面的型钢参与共同受力，承载力相同，截面面积可以大大减小。
大跨度钢结构施工技术
大跨度钢结构施工技术摘要：大跨度钢结构主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中，近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，呈现出跨度、规模越来越大，新材料、新技术应用越来越多，结构形式越来越丰富的特点。
相对来说，我国大距度钢结构施工基础较薄弱，本文结合相关工程实例，介绍了目前国际常用的几种大跨度钢结构施工技术，为国内同行施工提供借鉴。
关键词：大跨度钢结构施工技术滑移施工技术整体提升施工技术中图分类号：TU391文献标识码：A 文章编号：Abstract: the large span steel structure is mainly used for sports venues, the exhibition hall, the theater, HouCheTing etc of roof structure, in recent years, all kinds of large span steel structure in America and Europe, Japan and other developed countries have developed rapidly, present a span, scale is more and more big, new materials, new technology application more and more, and the characteristics of the structure form is more and more abundant. Relatively speaking, our country construction steel structure from the degree foundation is weak, this article unifies the related engineering examples, this paper introduces the current international commonly used several big span steel structure construction technology, construction to provide the reference for domestic counterparts.Keywords: big span steel structure construction technology slip construction technology the ascent of the construction technology1 引言大跨度钢结构是指跨度等于或大于60m的结构，主要用于体育场馆、展览馆、影剧院、候车厅等屋盖结构之中，近年来，各类大跨度钢结构在欧美及日本等发达国家得到了迅速发展，呈现出跨度、规模越来越大，新材料、新技术应用越来越多，结构形式越来越丰富的特点。
钢结构基本原理第4章
第4.1节 概述
本节目录
1. 轴心受力构件的应用 2. 轴心受力构件类型 3. 轴心受力构件的截面形式 4. 轴心受力构件的计算内容
基本要求
了解轴心受力构件的类型、应用及计算内容
4.1.1 轴心受力构件的应用
轴心受力构件是指承受通过截面形心轴线的轴向力 作用的构件。
图4.1.1 桁架
图4.1.2 网架
由于组合截面制作费时费工，其总的成本并 不一定很低，目前只在荷载较大或构件较高时使 用。
4.1.4 轴心受力构件的计算内容
件轴 心 受 力 构
强度 （承载能力极限状态） 轴心受拉构件 刚度 （正常使用极限状态）
强度 （承载能力极限状态） 轴心受压构件 稳定
刚度 （正常使用极限状态）
第4.2节 轴心受力构件的强度和刚度
②理想轴心压杆的弹塑性弯曲屈曲临界力和临界应力
对于长细比λ<λp的轴心压杆发生弯曲屈曲时，构件截 面应力已超过材料的比例极限，并很快进入弹塑性状态， 由于截面应力与应变的非线性关系，这时构件的临界力和 临界应力公式采用切线模量理论计算。
N cr
2Et I
l2
cr
2Et 2
Et ---切线摸量
A
N f
A
N ——轴心压力设计值；
A ——构件毛截面积；
f ——钢材抗压强度设计值；
——
cr
/
f
，称为轴心受压构件整体稳定系数，
y
根据截面分类和构件长细比，由柱子曲线或查表确定。
轴心受压构件的柱子曲线
压杆失稳时临界应力σcr与长细比λ之间的关系曲线 称为柱子曲线。
规范在制定轴心受压构件的柱子曲线时，根据不同 截面形状和尺寸、不同加工条件和相应的残余应力分布 和大小、不同的弯曲屈曲方向以及l/1000的最大初弯曲, 按照最大强度准则，对多种实腹式轴心受压构件弯曲失 稳算出了近200条柱子曲线。
大跨度钢结构厂房施工组织设计
1 编制依据 (7)2 施工工作范围 (8)3 工程概况 (9)4 工程重点、难点分析、关键技术、工艺及解决方案 (9)第二章施工平面布置和临时设施布置 (11)1 平面布置图说明 (11)2 施工现场总平面布置原则 (11)3 施工总平面布置依据 (11)4 施工现场平面管理规划 (12)5 临时设施布置 (13)5.1 办公区 (13)5。
2 生活区 (13)5。
3 工具用房 (13)5.4 现场值班室的布置 (13)6 大型机械设备及行走道路布置 (13)7 拼装及堆放场地设置 (13)8 施工用电用水计划 (13)8.1 施工用水 (14)8。
2 施工用电 (14)9 施工总平面布置图 (16)第三章施工进度计划及保证措施 (16)1 工期进度计划编制依据 (16)1。
1 进度计划编制原则 (16)1.2 进度计划编制的总体思路 (16)2 钢结构施工总体进度计划 (17)3 计划保证措施 (17)3.1 保证工期的组织体系 (17)3。
2 确保进度的资源保障 (18)3。
3 施工组织与技术措施资源保证 (19)3.4 劳动力资源保障 (20)3。
5 机械设备资源保障 (21)3。
6 资金资源保障 (21)3。
7 钢结构施工构件进度计划 (22)第四章施工总体部署 (24)1 施工部署 (24)2 项目施工管理要求、施工管理组织机构及其目标 (24)3 劳动力安排计划 (28)3。
1 劳动力选择 (28)3。
2 加工制作安装劳动力计划 (29)4 投入本工程加工的机械设备 (29)5 投入本工程施工的机械设备及检测设备 (32)6 材料供应计划及保证措施 (33)6.1 主要材料使用投入计划 (33)6.2材料使用投入保证措施 (33)6。
3 附件、辅材的材质及选择说明 (34)6.4 焊接材料采购 (34)6。
5 涂装材料采购 (34)7 钢材的检测试验 (35)7。
1 原材料的检测工艺和方法 (35)7。
钢结构第四章
1．轴心受压柱的实际承载力
轴心受压柱整体稳定计算：
N A f
4.23
式中N 轴心受压构件的压力设计值； A 构件的毛截面面积； 轴心受压构件的稳定系数，和截面类型、 构件长细比、所用钢种有关见附表17； f 钢材的抗压强度设计值，见附表11。
2．列入规范的轴心受压构件稳定系数
N A f
(6) 当截面有较大削弱时，还应验算净截面的强度，应使
N An f
(7) 验算刚度，柱和主要压杆，其容许长细比为[]=150， 对次要构件如支撑等则[]=200。
初定截面和长细比λ=100
查表λ→ 由 → A 计算i =l0 /λ i ,A→b, h,
A
A x 27 A1x
2 y
2 x 2 y 1
l0 x i ②求 x x ③查附表14确定分肢间距b，两分肢翼缘间的净空应大 于100mm，以便于油漆； 2 ④验算：刚度 0 x 2 x 1 [ ] 整稳 缀条柱 1 0.7max 分肢稳定： 缀板柱 0.5 1 max 1 40
失稳模式之间的耦合作用，局部和整体稳定的相关性。
4.2 轴心受压构件的整体稳定性
4.2.1 纵向残余应力对轴心受压构件整体稳定性的 影响
残余应力的测量及其分布
A、产生的原因：
①焊接时的不均匀加热和冷却； ②型钢热扎后的不均匀冷却； ③板边缘经火焰切割后的热塑性收缩； ④构件冷校正后产生的塑性变形。
2. 剪切变形对虚轴稳定性的影响 绕实轴屈曲时，剪切变形的影 响可忽略，弯曲失稳情况与实腹式 截面一样。
x
y x y
N f A
绕虚轴屈曲时，由于缀材刚
l1/2
大跨度钢结构的多种类型(一)
大跨度钢结构的多种类型（一）引言概述：大跨度钢结构是一种具有广泛应用前景的结构形式，具有重量轻、强度高、施工周期短等优点。
本文将介绍大跨度钢结构的多种类型，包括桁架结构、拱顶结构、空间网壳结构、索承屋盖结构和独特形态结构。
桁架结构：1. 定义：桁架结构又称为骨架结构，是由若干个三角形构成的网格状结构。
2. 优点：具有良好的刚度和稳定性，适用于悬索桥、体育馆等大型空间的覆盖结构。
3. 构件类型：主要包括上弦杆、下弦杆、斜杆等。
4. 应用案例：例如北京国家体育场（鸟巢）、广州体育场等都采用了桁架结构。
拱顶结构：1. 定义：拱顶结构是由弧形构件组成的结构形式，通常用于覆盖大跨度场地。
2. 优点：具有良好的承载能力和抗风能力，可以实现大空间的无柱支撑。
3. 构件类型：多种拱顶结构设计，如双曲面拱、等高弓形拱等。
4. 应用案例：例如迪士尼乐园的城堡、某些机场航站楼等都采用了拱顶结构。
空间网壳结构：1. 定义：空间网壳结构是由多个重复的构件组成的大面积覆盖结构。
2. 优点：具有良好的刚性和均匀分布载荷的能力，适用于大跨度建筑如展览馆、机场候机楼等。
3. 构件类型：常见的空间网壳结构有球面网壳、圆柱网壳等。
4. 应用案例：例如中国国家博物馆、韩国仁川机场等都采用了空间网壳结构。
索承屋盖结构：1. 定义：索承屋盖结构是由索杆和钢构件组成的覆盖结构，常用于体育场馆。
2. 优点：具有较大的跨度和受力均匀的特点，适用于举办大型体育赛事。
3. 构件类型：包括索杆、索梁、索承板等构件。
4. 应用案例：例如北京奥林匹克体育中心（鸟巢）的屋盖采用了索承结构。
独特形态结构：1. 定义：独特形态结构是指其他种类的大跨度钢结构中的特殊形态设计。
2. 优点：具有创意和艺术性的设计，能够提供独特的建筑外观。
3. 构件类型：根据具体设计需求，可以确定不同的构件类型和形态。
4. 应用案例：例如上海中心大厦的“魔幻”结构和北京国家大剧院的“鸟蛋”结构都属于独特形态结构。
大跨度屋盖设计
大跨度屋盖设计屋盖是建筑物的重要部分之一，起到了保护建筑物及其内部空间免受外部环境（如天气、水、阳光等）影响的作用。
大跨度屋盖的设计在现代建筑中越来越普遍，因为它可以为建筑物提供更广阔的空间和更强的视觉效果。
下面将探讨大跨度屋盖的设计原则、材料选择和施工注意事项等方面。
设计原则大跨度屋盖的设计需考虑以下几个方面：1.结构稳定性：大跨度屋盖通常需要支持更大的重量，因此需要考虑结构稳定性。
最好选择适合建筑物用途和地形条件的结构形式，同时考虑抗风、抗震、抗水等方面。
在设计过程中，需要考虑到横向和纵向的位移问题，尽可能减少屋盖的变形和振动。
2.材料保护性：屋盖的材料应能够抵御不良气候和自然环境的影响。
在大部分情况下，需要对材料进行保护性处理，如防水、防紫外线等。
同时，还要考虑环保性，选择对环境友好的材料。
3.美观性：大跨度屋盖设计需要考虑建筑物的整体风格和美观性。
设计应符合建筑物的设计理念和外观风格，同时突出屋盖的特色，使其成为建筑物中最吸引人的部分之一。
材料选择大跨度屋盖通常采用以下建筑材料：1.钢结构：钢结构是大跨度屋盖的最常用材料之一。
由于钢的高强度和耐久性，可以支持更大的重量，并耐受更严酷的气候和环境。
2.混凝土：混凝土是另一种常用的材料。
其重量大，耐用性好，可以承受更大的重量和压力，但在抗震方面存在一定的局限性。
3.木材：木材有较好的耐久性和美观性。
但是，木材不能耐受长期暴露在热、潮、风等环境中，因此需要进行保护处理。
4.玻璃：玻璃被广泛用于大跨度屋盖的建造中。
随着技术的不断进步，玻璃不断提高了其耐久性和抗力，使得它可以成为大跨度屋盖的理想选择。
施工注意事项大跨度屋盖在施工过程中需要注意以下几点：1.选材：选择合适的材料是设计成功的关键。
需要选择符合设计要求和地形条件的适当的材料，同时还要注意环保问题。
2.施工周期：大跨度屋盖的建造需要较长的时间，需要规划好施工期限和进度。
3.工艺要求：建造大跨度屋盖需要先进行详细的设计和技术探讨。
大跨度钢结构设计要点论述
大跨度钢结构设计要点论述1.大跨度钢结构应用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。
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑，如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。
大跨度结构也用于工业建筑，如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。
这些建筑采用大跨结构是受装配机器（如船舶、飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
大跨度结构主要是在自重荷载下工作，主要矛盾是减轻结构自重，故最适宜采用钢结构。
在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料，如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
在大跨度空间结构中引入现代预应力技术，不仅使结构体形更为丰富而且也使其先进性、合理性、经济性得到充分展示。
通过适当配置拉索，或可使结构获得新的中间弹性支点或使结构产生与外载作用反向的内力和挠度而卸载，前者即为斜拉结构体系，后者则为预应力结构体系。
这一类“杂交”结构体系将改善原结构的受力状态，降低内力峰值，增强结构刚度、技术经济效果明显提高。
目前我国已在80余项大跨空间钢结构工程中应用了预应力技术，如广东清远市体育馆（六点支承，对角柱跨度89m，六块组合型双层扭网壳）在周边设6道预应力索后其用钢量44.3kg/m，约比原方案节省钢材32%，其它一些类型的网壳结构采用预应力技术后一般都可节约30%以上的钢材。
目前许多高校对索托结构，索网结构等以高强钢索与钢材为主承重结构的预应力钢结构新体系，正在进行理论研究，积极准备工程实践，可以预期新型的预应力大跨空间钢结构不久即将涌现在各类建筑中。
膜结构是当前我国正在兴起的一种空间结构，其中应用较多的是张力膜结构。
这是一种以玻璃纤维织物或聚酯纤维织物为基层，以聚四氟乙烯或PVC为涂层的膜材与不同类型的支承体系间的组合，而其支承体系可为索一支柱或索一杆结构，它们常在膜材获得预应力后协同工作。
某体育馆大跨度屋盖钢结构设计
新疆通艺市政规划设计院新疆乌鲁木齐概要：内蒙古某体育馆直径98.6米，跨度最大91.8米，建筑面积约1.8万平方米，地下一层，地上四层，高33米，屋盖采用空间钢管桁架结构设计，桁架高3.6米，屋盖中心采用玻璃球顶，直径20米，中心凸起的玻璃屋盖采用单层网壳结构，本文对此建筑进行系统分析，供类似结构设计参考。
关键词：体育馆、大跨度、屋盖、钢结构1工程概况本工程规划地址位于内蒙古某市，建筑造型美观大方，融入了蒙古包等多种当地文化元素，是一座富有民族特色的体育文化建筑。
建筑面积约1.8万平方米，地下一层，地上四层，高33米。
效果图见：图1 轴测图、图2 立面图图1轴测图图2立面图本工程主体结构采用混凝土框架，基础采用独立基础+防水筏板。
屋面最大直径98.6米，跨度91.8米，两侧各悬挑3.4米，采360度卷边压型彩钢板屋面，屋面结构为空间钢管桁架结构，屋顶局部采用玻璃球面，直径20米，考虑结构透光和美观性，综合各方意见，中心凸起的玻璃屋盖采用单层网壳结构。
如下所示：图3图32荷载取值（1）恒载标准值（含檩条）：彩钢板0.6KN/m2。
玻璃屋面1.5KN/m2。
恒载按展开面积计算，实际加载时根据屋面坡度进行计算放大。
（2）屋面活荷载标准值： 0.5KN/m2。
屋面活荷载按实际投影面积进行加载。
计算时应考虑半跨不均匀分布。
（3）风荷载标准值：根据《建筑结构荷载规范》，按100年重现期取基本风压：0.6kN/m2,地面粗糙度B类，由于建设方不能提供风洞试验报告，风荷载体形系数参考规范取值-0.6~-0.8，屋顶突出屋面局部考虑正风压0.6。
（4）雪荷载标准值：根据《建筑结构荷载规范》，按100年重现期取基本雪压：0.3kN/m2,雪荷载准永久值分区为Ⅱ类，屋面造型周边为凹型，需考虑积雪荷载。
（5）地震荷载：地震设防烈度为7度.基本地震加速度值为0.15g，地震分组为第一组，阻尼比为0.035，场地类别为Ⅲ类,场地特征周期为0.45秒。
大跨度钢结构
浙江工业大学建筑工程学院课程学习报告课程名称：公共建筑结构报告（论文）题目：大跨度钢结构的结构特点学生姓名：叶哲谦学号：201504160228专业：建筑工程1501任课教师：赵必大2018年7月8日引言：通过这学期的课程，我们学到了许多大跨度钢结构的建筑，比如即将在杭州举办的亚运会主场馆“小莲花”。
在赵老师的推荐下，我在平时的闲暇时间也观看了中国的“超级工程”纪录片。
在其中的一集当中，北京大兴区的新国际机场给我留下了很深的印象，它也是大跨度钢架构的代表，而且外形“海星状”也让人非常震撼。
那么大跨度钢结构的特点有哪些呢？就让我在接下来的报告中进行讨论。
一、大跨度空间钢结构的特点1节点形式更为复杂，结构形式多样化和复杂化在现阶段，大跨度空间钢结构的一个特点就是节点形式变得更加复杂。
节点形式不但有铸钢节点，而且有球铰节点、锻钢节点等各种形式的节点。
大跨度空间钢结构发展初期，结构比较简单，但经济社会的不断发展对大跨度空间钢结构提出了新的要求。
大跨度空间钢结构变得更加复杂，新的组合、形式不断出现，使得大跨度空间钢结构的发展更加活跃。
鸟巢体育馆采用的结构是扭曲空间析架结构，这种结构较为复杂，从另一个侧面反映了大跨度空间钢结构的发展状态，它的形式和结构趋于复杂。
2大量应用现代预应力技术预应力技术有助于提高构件的刚度，使其更加持久、耐用，这一技术在弦支弯顶结构有所应用。
以北京工业大学体育馆为例，它是奥运会的羽毛球馆，采用的就是应用了预应力技术的弦支弯顶结构。
3构件加工的难度加大，加工精度的要求提高国家级或城市的标志性建筑这些重大工程对精度要求一般较高，它不仅要求精度较高的构件，还要求十分严格的焊接技术，这在某种程度上使得大跨度空间结构的施工对质量提出了更加严格的控制。
4钢材等级变高，钢板厚度加厚，结构跨度变大现代大型建筑规模和跨度变得越来越大，从几十米跨度到上百米甚至几百米的跨度，发展异常迅猛。
此外，钢材的等级也在不断增加，钢板的厚度加厚，据相关数据的统计，某些建筑采用的钢板厚度超过了120mm，而且还有不断增加的趋势。
钢结构大跨度屋盖设计与施工
钢结构大跨度屋盖设计与施工随着建筑技术的不断发展，钢结构大跨度屋盖在现代建筑设计与施工中扮演着重要的角色。
钢结构的优势在于其高强度、轻质化和可塑性等特点，使得它成为大跨度屋盖的理想选择。
本文将探讨钢结构大跨度屋盖的设计与施工，从材料选择、结构设计到施工过程中的关键问题进行讨论。
一、材料选择在钢结构大跨度屋盖的设计与施工中，材料选择是决定屋盖性能和质量的关键因素之一。
常用的钢材有普通钢和高强度钢两种，根据实际应用需要选择不同的材料。
一般来说，大跨度屋盖在承载能力上需要使用高强度钢材，通过使用更轻薄的材料，可以减少结构自重，提高整体的抗震性能。
二、结构设计在设计大跨度屋盖的钢结构时，需要考虑多个参数，如最大跨度、荷载要求、施工方法等。
首先，根据屋盖的跨度大小来确定合适的结构形式，如梁、桁架或折皱屋盖等。
梁式结构适用于中小跨度，而大跨度屋盖常采用桁架结构，通过桁架的布置来平衡荷载以及提高整体的稳定性。
其次，在钢结构屋盖的设计中，需要考虑荷载要求，包括永久荷载和可变荷载。
永久荷载主要是屋盖自重以及延伸器件重量，可变荷载则是指人流、雪、风荷载等。
根据荷载要求进行结构分析和计算，确定合适的截面尺寸和材料。
最后，施工方法在大跨度屋盖的设计中也非常重要。
由于钢结构屋盖通常需要在现场焊接和组装，因此合理的施工方法能够提高施工效率和质量。
工程师需要制定详细的施工方案，并根据具体情况进行优化。
同时，还需要注意安全施工，确保工人在高空作业时有必要的防护措施。
三、施工过程中的关键问题在钢结构大跨度屋盖的施工过程中，还存在一些关键问题需要重视。
首先是预制构件的精准度问题。
由于大跨度屋盖中涉及到很多组件的焊接和组装，构件的加工和现场拼装需要非常精确，以确保整体结构的质量和稳定性。
其次是焊接的技术要求。
焊接是钢结构大跨度屋盖施工中非常重要的一环，焊接质量直接影响到结构的可靠性和安全性。
因此，在施工过程中需要严格控制焊接工艺参数，保证焊缝的质量，减少焊接缺陷的出现。
建筑钢结构设计复习题及答案
《建筑钢结构设计》复习提纲《钢结构设计原理》第九章 单层厂房钢结构1、重、中型工业厂房支撑系统有哪些？(P305、317) 各有什么作用？答：⑴柱间支撑分为上柱（层）支撑和下柱（层）支撑（★吊车梁和辅助桁架作为撑杆是柱间支撑的组成部分，承担并传递单层厂房钢结构纵向水平力）。
柱间支撑作用：①组成坚强的纵向构架，保证单层厂房钢结构的纵向刚度②承受单层厂房钢结构端部山墙的风荷载、吊车纵向水平荷载及温度应力等，在地震区尚应承受纵向地震作用，并将这些力和作用传至基础③可作为框架柱在框架平面外的支点，减少柱在框架平面外的计算长度⑵屋盖支撑由上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑、系杆组成 屋盖支撑作用：①保证屋盖形成空间几何不变结构体系，增大其空间刚度②承受屋盖各种纵向、横向水平荷载（如风荷载、吊车制动力、地震力等），并将其传至屋架支座 ③为上、下弦杆提供侧向支撑点，减小弦杆在屋架平面外的计算长度，提高其侧向刚度和稳定性 ④保证屋盖结构安装时的便利和稳定2、屋盖支撑系统应如何布置？（可能考作图题）答：参考书P313-315 及 图9.4.33、檩条有哪些结构型式，是什么受力构件，需要验算哪些项目？（P317－319）答：结构形式：实腹式和桁架式：檩条通常是双向弯曲构件，需要验算强度、整体稳定、刚度。
4、设置檩条拉条有何作用？如何设置檩条拉条答：作用：为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My 以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度（课件）如何设置：当檩条的跨度4~6 m 时，宜设置一道拉条；当檩条的跨度为6m 以上时，应布置两道拉条。
屋架两坡面的脊檩须在拉条连接处相互联系，或设斜拉条和撑杆。
Z 形薄壁型钢檩条还须在檐口处设斜拉条和撑杆。
当檐口处有圈梁或承重天沟时，可只设直拉条并与其连接。
5、 压型钢板根据波高的不同，有哪些型式，分别可应用于哪些方面？(P323)答：高波板：波高>75mm ，适用于作屋面板中波板：波高50~75mm ，适用于作楼面板及中小跨度的屋面板低波板：波高<50mm ，适用于作墙面板6、普通钢桁架按其外形可分为哪些形式？(P326),梯形屋架有哪些腹杆体系？(P327)答：普通桁架按其外形可分为三角形、梯形及平行弦三种。
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
1)网架结构不变性分析
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式
(1)按结构组成分类 双层网架结构 三层网架结构 组合网架结构
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、平面结构体系
1)梁式结构体系
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、平面结构体系
2)刚架式体系 刚架是横梁和柱以刚性连接方式构成的一种门形结构。 3)拱式结构体系 拱式结构是一种重要的大跨度钢结构形式，其外形美观，体现 了结构受力与建筑造型的完美结合。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
2)柔性空间结构
(2)薄膜结构 膜结构是以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气压力支承 膜面，或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力， 从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系，主要受 力构件为双向受拉的膜。
1)刚性空间结构 (2)空间网格结构
①网架结构 网架结构是指由许多杆件按照一定规律布臵,通过 节点连接而成的外形呈平板状的一种空间杆系结构。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
1)刚性空间结构 (2)空间网格结构
②网壳结构
网壳结构是指由许多杆件按照一定规律布臵,通过节点连接 而成的外形呈曲面状的一种空间杆系结构 。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
1)刚性空间结构 (2)空间网格结构
③立体桁架
立体桁架结构是以钢管通过焊接而成的一种空间结构。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
2)柔性空间结构
(1) 悬索结构 悬索结构是由悬挂在支承结构上的一系列受拉高强索按一定规 律组成的空间受力结构 。悬索结构分为单层悬索结构、双层 悬索结构和索网结构。
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (2)按支承方式分类 混合支承网架
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (3)按网格形式分类 平面桁架体系网架
两向正交正放网架
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2)网架结构的形式 (2)按支承方式分类 周边支承网架
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (2)按支承方式分类 点支承网架
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (2)按支承方式分类 三边支承和两边支承网架
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第4章 大跨屋盖钢结构设计
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本 章 内 容
4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 4.2 网架结构设计 4.3 网壳结构设计 4.4网架结构设计实例
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、平面结构体系
1)梁式结构体系
梁式结构体系一般采用简支平面桁架的形式，它是大跨度建筑常 用的一种结构形式，其适用跨度一般为4060m。 桁架是由杆件（弦杆和腹杆）组成的一种格构式结构体系。因杆 件与杆件的结点认为是铰接，所以在外力作用下杆件均受轴力，而且分 布均匀，这使得材料强度能充分利用，减少材料用量和结构自重，使结 构跨度增大，故桁架结构比梁式结构受力合理。桁架的设计、制作、安 装也均较为简便。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
1)刚性空间结构 (1) 薄壳结构 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，呈空间受力状态，主要承受弯曲向内的轴内力，而弯 矩和扭矩很小，所以混凝土强度能得到充分利用。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (3)按网格形式分类 平面桁架体系网架
两向正交斜放网架
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (3)按网格形式分类 平面桁架体系网架
两向斜交斜放网架
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
2)网架结构的形式 (3)按网格形式分类 平面桁架体系网架
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
2)柔性空间结构
(3) 张拉整体结构 张拉整体结构是一组互相独立的受压钢杆与一套连续的预应力 受拉索相互联系,拉索与受压构件自应力、自平衡,实现自支承 的结构体系。
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4.1 大跨屋盖结构的特点与分类 一、空间结构体系
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4.2 网架结构设计 一、网架结构的形式与选型
结构本身就是一个几何不变的“自约结构体系”； 依靠支座的约束作用才能保持几何不变的“他约结构体系”。 (1)网架结构不变的必要条件
1)网架结构不变性分析
W=3J-m-r≤0
(2)网架结构不变的充分条件
组成网架结构的几何不变基本单元