钢结构 第2版 孙德发 主编 第九章大跨度房屋结构新精品PPT课件
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l2
矢高ｆ的影响：
矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大； 矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大； 合理矢高:f=(1/2~1/8)L，屋盖结构： f=(1/5~1/7)L 矢高f=L/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０，受力合理，但大
跨度时显得高耸，很少用于建筑物盖
1.拱的体系及形式
而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6、杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装
的整体吊装
材料：一般为钢结构（Q235、Q345） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度的
体育馆、展览馆等屋盖结构
3.2.2 网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架 一、曲面网架（网壳） 单曲、双曲、单层、双层
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦 标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米， 沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
大跨度房屋结构
201米
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑； 大跨度房屋结构也用于工业建筑 ； 大跨钢结构按几何形状、组成方法、结构材料及受
力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系 两大类。属于平面结构体系的有：梁式结构、平面 刚架和拱式结构；属于空间结构体系的有：平板网 架结构、网壳结构、索膜结构等
四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
三角锥体网架
型式： 1、上下弦均为三角形网格——空间刚度好 2、跳格（抽空）三角锥体网格：上弦为三角形网格， 下弦为三角形和六角形网格——用料省
3.1.2 框架结构
1.框架的体系及形式 覆盖大跨度常采用两铰及无铰框架 ；可用实腹式也
可用格构式框架
H13~ 014L 0
1.框架的体系及形式
H11~ 212L 0
格构式框架体系
框架横梁卸载的构造作法 a）墙挂于悬臂 b）支座铰侧移
折线形横梁的格构式框架
a）框架简图 b）格构式节点 c）实腹式填入钢板节点
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相 垂直
正放：两个方向桁架都与 建筑平面的边线平行
特点：两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架 受力才比较均匀，且能发生整体空间作用 如建筑平面为长方形，空间作用不明显 网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑 适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形 中等跨度：30~60米
特点： 1、利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2、多余的上凸增加了建筑容积 3、巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
二、平面网架（平板网架） 平行玄桁架交叉而成，双层平面网格 特点：空间受力，无推力
3.3.3 平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架 二、两向正交斜放网架 三、三向交叉网架 四、锥体网架
适用范围： 任意尺寸的
矩形建筑 平面 中等跨度： 30~60米 大跨度：60 米以上
由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中
三、三向交叉网架
三个方向的桁架相互交叉 60度而成
特点： 1、上下弦网格均为三角形 2、空间刚度比两向网架好 3、杆件内力更均匀 4、结点汇交杆件多，构造复杂
适用范围： 大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形
国家奥林匹克体育中心
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
3.1 平面承重的大跨屋盖结构 3.2 空间网架屋盖结构 3.3 索膜结构简介
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.1 梁式大跨结构
大跨屋盖的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型 式及在公共建筑物里通常设置的吊天棚结构。按重量 最优的屋架高跨比为1/6~l/8，大跨度（大于40~50m）
设有抬高拉杆的拱 车站月台顶盖的多跨拱
2.拱的构造特点
实 H 腹 1 5 ~ 1 0 8 拱 L ， 0 格 H 1 3 ~ 构 1 0 6 L 0
格 构 式 拱 构 造 方 案
拱与框架的支座（铰）节点
a）平板（铰）支座的节点构造 b）辊轴（铰）支座的节点构造
3.2 空间网架屋盖结构
3.2.1节 网架结构的特点、优点与适用范围 3.2.2 网架结构的分类 3.2.3 平板网架的结构形式 3.2.4 平板网架的主要尺寸 3.2.5 平板网架的受力特点 3.2.6 网架的支承方式
3.2.1 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： 1、多向受力的空间结构，跨度大 2、刚度大，稳定性好 3、杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4、高次超静定，安全度高 5、结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，
厦门国际会展中心
二、两向正交斜放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 斜放：两个方向桁架都与建筑
平面的边线成45度角
特点：1、长度不统一，最长的桁架长度=桁架长度不因平面长
边的增加而改变 2、短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力 3、网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好
4、网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角 支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起
H11~ 512L 5
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.3 拱式结构 1.拱的体系及形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱 按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
a）两铰拱 b）三铰拱 c）无铰拱
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关 均布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ载：二次抛物线
4f y x(l x)
屋架按运输条件不合乎轮廓尺寸的要求（h＞3.85m），
如图9-1所示；当采用短尺寸屋面材料以及需要吊天棚 时，必须具有较小节间而设置复杂的再分式腹杆体系。
3.1.1 梁式大跨结构
预应力三 角形截面 的桁架便 于制造、 运输和安 装，给设 置大跨梁 式结构体 系以良好 的基础。
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
矢高ｆ的影响：
矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大； 矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大； 合理矢高:f=(1/2~1/8)L，屋盖结构： f=(1/5~1/7)L 矢高f=L/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０，受力合理，但大
跨度时显得高耸，很少用于建筑物盖
1.拱的体系及形式
而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6、杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装
的整体吊装
材料：一般为钢结构（Q235、Q345） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度的
体育馆、展览馆等屋盖结构
3.2.2 网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架 一、曲面网架（网壳） 单曲、双曲、单层、双层
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦 标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米， 沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
大跨度房屋结构
201米
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑； 大跨度房屋结构也用于工业建筑 ； 大跨钢结构按几何形状、组成方法、结构材料及受
力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系 两大类。属于平面结构体系的有：梁式结构、平面 刚架和拱式结构；属于空间结构体系的有：平板网 架结构、网壳结构、索膜结构等
四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
三角锥体网架
型式： 1、上下弦均为三角形网格——空间刚度好 2、跳格（抽空）三角锥体网格：上弦为三角形网格， 下弦为三角形和六角形网格——用料省
3.1.2 框架结构
1.框架的体系及形式 覆盖大跨度常采用两铰及无铰框架 ；可用实腹式也
可用格构式框架
H13~ 014L 0
1.框架的体系及形式
H11~ 212L 0
格构式框架体系
框架横梁卸载的构造作法 a）墙挂于悬臂 b）支座铰侧移
折线形横梁的格构式框架
a）框架简图 b）格构式节点 c）实腹式填入钢板节点
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相 垂直
正放：两个方向桁架都与 建筑平面的边线平行
特点：两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架 受力才比较均匀，且能发生整体空间作用 如建筑平面为长方形，空间作用不明显 网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑 适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形 中等跨度：30~60米
特点： 1、利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2、多余的上凸增加了建筑容积 3、巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
二、平面网架（平板网架） 平行玄桁架交叉而成，双层平面网格 特点：空间受力，无推力
3.3.3 平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架 二、两向正交斜放网架 三、三向交叉网架 四、锥体网架
适用范围： 任意尺寸的
矩形建筑 平面 中等跨度： 30~60米 大跨度：60 米以上
由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中
三、三向交叉网架
三个方向的桁架相互交叉 60度而成
特点： 1、上下弦网格均为三角形 2、空间刚度比两向网架好 3、杆件内力更均匀 4、结点汇交杆件多，构造复杂
适用范围： 大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形
国家奥林匹克体育中心
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
3.1 平面承重的大跨屋盖结构 3.2 空间网架屋盖结构 3.3 索膜结构简介
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.1 梁式大跨结构
大跨屋盖的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型 式及在公共建筑物里通常设置的吊天棚结构。按重量 最优的屋架高跨比为1/6~l/8，大跨度（大于40~50m）
设有抬高拉杆的拱 车站月台顶盖的多跨拱
2.拱的构造特点
实 H 腹 1 5 ~ 1 0 8 拱 L ， 0 格 H 1 3 ~ 构 1 0 6 L 0
格 构 式 拱 构 造 方 案
拱与框架的支座（铰）节点
a）平板（铰）支座的节点构造 b）辊轴（铰）支座的节点构造
3.2 空间网架屋盖结构
3.2.1节 网架结构的特点、优点与适用范围 3.2.2 网架结构的分类 3.2.3 平板网架的结构形式 3.2.4 平板网架的主要尺寸 3.2.5 平板网架的受力特点 3.2.6 网架的支承方式
3.2.1 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： 1、多向受力的空间结构，跨度大 2、刚度大，稳定性好 3、杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4、高次超静定，安全度高 5、结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，
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二、两向正交斜放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 斜放：两个方向桁架都与建筑
平面的边线成45度角
特点：1、长度不统一，最长的桁架长度=桁架长度不因平面长
边的增加而改变 2、短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力 3、网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好
4、网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角 支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起
H11~ 512L 5
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.3 拱式结构 1.拱的体系及形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱 按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
a）两铰拱 b）三铰拱 c）无铰拱
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关 均布ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ载：二次抛物线
4f y x(l x)
屋架按运输条件不合乎轮廓尺寸的要求（h＞3.85m），
如图9-1所示；当采用短尺寸屋面材料以及需要吊天棚 时，必须具有较小节间而设置复杂的再分式腹杆体系。
3.1.1 梁式大跨结构
预应力三 角形截面 的桁架便 于制造、 运输和安 装，给设 置大跨梁 式结构体 系以良好 的基础。
3.1 平面承重的大跨屋盖结构