第4章 大跨屋盖钢结构设计
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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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4.2 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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4.2 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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4.2 网架结构Βιβλιοθήκη Baidu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
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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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4.1 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
(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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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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4.2 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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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。
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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。
3)杂交空间结构 杂交空间结构是将几种不同类型的结构体系组合成为一种 新的结构体系,它能进一步发挥不同类型结构的优点,克服缺点, 丰富建筑造型,改善总体力学性能,可以更经济、更合理的跨越 较大空间。 杂交体系按照其组合方式的不同可分为以下三类：第一类 为刚性结构体系之间的组合,如组合网架、组合网壳、拱支网 壳等。第二类为柔性结构体系与刚性结构体系的组合,属于半 刚性结构,这种又可分为斜拉结构、拉索预应力结构、张弦结 构、支承膜结构等。第三类为柔性体系之间的组合,如柔性拉 索与索网的杂交，柔性拉索与膜材之间的组合形成索-膜结构。
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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4.2 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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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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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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1)网架结构不变性分析
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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Βιβλιοθήκη Baidu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
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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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1)梁式结构体系
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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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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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第4章 大跨屋盖钢结构设计
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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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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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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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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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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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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。
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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。
3)杂交空间结构 杂交空间结构是将几种不同类型的结构体系组合成为一种 新的结构体系,它能进一步发挥不同类型结构的优点,克服缺点, 丰富建筑造型,改善总体力学性能,可以更经济、更合理的跨越 较大空间。 杂交体系按照其组合方式的不同可分为以下三类：第一类 为刚性结构体系之间的组合,如组合网架、组合网壳、拱支网 壳等。第二类为柔性结构体系与刚性结构体系的组合,属于半 刚性结构,这种又可分为斜拉结构、拉索预应力结构、张弦结 构、支承膜结构等。第三类为柔性体系之间的组合,如柔性拉 索与索网的杂交，柔性拉索与膜材之间的组合形成索-膜结构。