大跨度场馆结构设计共27页
大跨度场馆结构设计
大跨度场馆通常具有大面积的屋顶和 开放式空间，需要满足特殊的功能需 求和视觉效果。
结构设计的基本原则
01
安全性
确保结构在各种可能出现的荷载和 环境下都能保持稳定和安全。
适用性
考虑结构的可维护性和可扩展性， 以满足未来可能的需求变化。
03
02
经济性
在满足功能和安全的前提下，尽可 能降低结构成本。
后期评估
对建成后的结构进行性能评估， 确保满足设计要求。
03
大跨度场馆的主要结构形式
钢架结构
总结词
由钢柱和钢梁组成，具有较高的承载力和稳定性，适用于大型场馆和工业厂房。
详细描述
钢架结构采用钢材作为主要材料，通过焊接、螺栓连接等方式组装而成。其结 构形式简单、施工方便，能够满足大跨度、大空间的需求，同时具有较强的抗 震性能和耐久性。
总结词
由多个杆件按照一定规律组成的网格状结构，具有较高的承载力和稳定性。
详细描述
网架结构采用钢材作为主要材料，通过焊接或螺栓连接形成三维空间网格。其结构形式多样，可根据需求进行定 制，适用于不同规模和形式的场馆建设。网架结构的受力性能良好，能够承受较大的集中荷载和均布荷载，同时 具有较高的刚度和稳定性。
美观性
结构设计应与建筑美学相结合，创 造令人愉悦的视觉效果。
04
结构设计的流程与方法
方案设计
根据需求分析，制定多个设计 方案并进行比较。
施工图设计
根据详细设计结果，绘制施工 图纸并编制施工说明。
需求分析
明确结构设计的目标、要求和 限制条件。
详细设计
对选定的方案进行详细的计算 和分析，确定结构构件的尺寸 和材料。
02
优化设计包括结构形式、材料选择、节点连接方式等方面，以
某大跨度体育馆的结构设计
某大跨度体育馆的结构设计万操中规院（北京）规划设计公司摘要：介绍了某大跨度体育馆从前期方案比选到后期施工图设计的全过程，详细阐述了大跨度楼面部分的方案选择及后张法有粘结预应力梁的设计过程，简要介绍了屋面钢桁架设计中的变通之处。
结构设计应注重前期方案比选，灵活变通，高质高效地完成设计任务。
关键词：大跨度；预应力；钢桁架一、项目概况本项目为某校体育馆，共2层，地下一层为游泳池，层高6.3米，泳池底至正负零高度8.8m ，地上一层为篮球馆，层高10m ，外围半层处设室外走廊；平面尺寸40.5m×45m ，柱距5.4m 、7.5m 、31.5m，形成大跨度结构。
抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g ，场地位置曾经为鱼塘，有淤泥淤积，为III 类场地。
二、结构设计方案初选（一）结构特点1、结构体系选择，本工程跨度大，层高较高，短方向仅两跨，若采取纯框架结构可能造成结构位移超限、框架柱过大等问题，需设置剪力墙形成框架-剪力墙结构体系以承担水平荷载作用。
2、地上一层层高较高为10m ，宜结合室外走廊及建筑立面幕墙、窗的布置，设置一道层间梁。
3、二层楼面跨度31.5米，且为篮球场，需考虑人群跳动和有规律运动可能引起的楼盖振动问题，设计需进行楼盖竖向自振频率控制和振动加速度峰值控制。
4、屋面跨度31.5m ，均为单跨，可采用梯形钢桁架。
（二）首层大跨度结构方案比选1、普通井字梁方案一般大跨度楼面的常见结构形式为井字梁。
本工程篮球场长短跨之比较大为1.43，使得长跨方向井字梁承担弯矩与其自重附加弯矩基本持平，甚至可能对短跨起“反作用”。
通过建立简略计算模型，对普通井字梁布置、单项密肋梁布置进行对比试算，如图1所示，通过计算可得，按井字梁布置的短跨跨中弯矩约为9230kN·m ，按照单向密肋梁布置时，跨中弯矩约为7180kN·m ，井字梁布置时的弯矩反而较大。
由此可知井字梁结构形式的缺点为截面笨重，自重过大，裂缝挠度难以控制。
超大跨度幕墙结构设计
刍议超大跨度幕墙结构设计摘要：本文首先对场馆类建筑玻璃幕墙进行概述，然后以工程实例探讨了超大跨度幕墙的结构设计。
关键词：超大跨度幕墙，结构设计。
中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：一、场馆类建筑玻璃幕墙的概述随着我国国民经济的快速发展, 近年来在我国大中城市中涌现出了一大批场馆类建筑，如大型的机场、会展中心、体育场馆等。
该类建筑大都具有恢宏磅礴的气势、独具匠心的造型和时尚现代的外观, 成为当地的地标性建筑。
建筑玻璃幕墙作为一种新兴的建筑外装饰技术，具有现代感强烈、轻盈通透、节能环保等诸多优点，受到了建筑师的青睐，被广泛应用于场馆类建筑外维护结构中。
目前我国场馆类建筑玻璃幕墙特点主要表现在：1. 幕墙位于建筑中人流密集的区域，要求具有通透的视野和良好的采光性能，玻璃面板建筑分格尺寸较大，安全节能性能要求高。
2. 玻璃幕墙支承结构跨度较大，采用的多是造型别致、构造轻巧、观感性强的新型结构。
3. 连接节点功能性要求高，且一般为可见结构，要求外观美观，以衬托建筑幕墙的时代质感。
二、天津滨海国际机场二期扩建工程项目机场工程t2航站楼幕墙工程概况天津滨海国际机场t2航站楼位于机场t1航站楼东侧，总体呈工字型，由主楼与指廊组成，建筑面积约为24.8万平方米。
其中主楼地上两层、局部四层结构，主楼地下一层、局部两层结构；指廊为地上两层结构；主楼和指廊局部设有夹层。
二层主要为出发大厅、安检、办票、候机区域；一层主要为行李提取大厅、迎客大厅、远机位候机区、贵宾候机室和办公区；夹层主要为旅客到达走廊。
整个航站楼长度方向约700m，宽度方向约402m，为超长结构。
图1 机场工程t2航站楼幕墙工程总体效果三、玻璃幕墙支承结构设计1. 幕墙支承结构该幕墙采用不锈钢拉杆框架式玻璃幕墙系统，横梁采用宽体式遮阳设计，突出玻璃面450mm。
幕墙承受的风荷载通过大尺寸截面横梁传递到后面空间桁架钢结构上，空间桁架钢结构再通过二连杆机构将水平风荷载传给网架下弦结构，屋面系统只承受作用于幕墙的水平风荷载；幕墙的自重荷载通过隐藏在玻璃分格间胶缝内的不锈钢拉杆承受，最终通过空间桁架钢结构将自重荷载传递到楼层结构上。
大跨度建筑屋盖结构课件
•大跨度建筑屋盖结构
•22
•大跨度建筑屋盖结构
•23
2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
•大跨度建筑屋盖结构
•24
3.从跨数分：
•大跨度建筑屋盖结构
•25
构造
纵向柱距：６米 横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大， 三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
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第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
•大跨度建筑屋盖结构
•67
•大跨度建筑屋盖结构
•68
•大跨度建筑屋盖结构
•69
风雨操场
•大跨度建筑屋盖结构
•70
室内采光效果
•大跨度建筑屋盖结构
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农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
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飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
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第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围
•大跨度建筑屋盖结构
•63
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
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
•大跨度建筑屋盖结构
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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
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
•大跨度建筑屋盖结构
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第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
•大跨度建筑屋盖结构
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受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
公共建筑大跨度空间结构设计
公共建筑大跨度空间结构设计摘要：本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，简要介绍了该工程结构设计中的一些特点和难点，提出了一些有关设计方面上的思路，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
关键词：大跨度空间；结构设计；分析所谓的大跨度空间结构，通常是指跨度在60m以上的建筑结构，主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，并结合了实际的工程实例，简要介绍了有关该工程结构设计的特点和难点，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
1 工程概况某公共建筑工程，建筑面积28210m2，地面共4层。
建筑物总长90.9m，宽81.3m，室外地面至大屋面檐口高度26.8m，采用现浇钢筋砼框架结构体系（局部布置少量剪力墙）。
建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。
所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为ⅱ类，建筑类别调整后用于抗震验算的烈度为6度，用于确定抗震等级的烈度为7度，框架、剪力墙抗震等级均为二级。
2 基础设计拟建场地位于江边冲积平地上，河岸已建有防洪堤和道路。
场地平坦开阔，未见滑波、崩塌、泥石流等不良地质现象，地层变化较为均匀。
场地主要岩土层工程地质综述及地基评价如下：本次工程勘察揭示的岩土层，按其岩土工程性状划分主要分为8层：①吹填砂，②含泥中砂，③（含砾）细中砂，④淤泥质土，⑤细砂，⑥圆角砾、⑦碎卵石，⑧中等风化花岗岩。
结合拟建建筑物荷载情况，本工程最佳桩基持力层选用⑦碎卵石。
根据satwe电算分析结果，柱底最大轴力（标准组合）为12351kn。
根据地质报告，本工程基础可采用预应力砼管桩或冲（钻）孔灌注桩，相比冲（钻）孔灌注桩，管桩的优点是造价相对较低，工期较短，且桩身质量可靠。
所以本工程基础选用锤击先张法预应力高强砼管桩，桩端持力层选用碎卵石⑦或根据地质情况选用圆角砾⑥。
日本大跨度公共建筑的结构概念
８
５
ｍ １２
２ｍ
２
５８３８
膜片
３
５８３８
４
东京穹顶（Ｔｏｋｙｏ Ｄｏｍｅ） １９８８．４
点：
建筑与结构：Ｎ ｉ ｋ ｋ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｋ ｋ ｅ ｉ 公司和 在正常使用时，室内增压 ３ ０ ｍ ｍ Ａ ｑ （ 相 当
Ｔａｋｅｎａｋａ 集团
０．３ｋＮ／ｍ２ 的力） 使索与膜均处于受拉和稳定状
前桥绿色穹顶（Ｇｒｅｅｎ Ｄｏｍｅ Ｍａｅｂａｓｈｉ）１９９０．６ 建筑与结构：Ｍ Ｈ Ｓ 规划。建筑、结构 ＳＨＩＭＩＺＵ 集团 施工：Ｍａｓａｏ Ｓａｉｔｏｈ ⒈工程概况： 前桥绿色穹顶为多功能的体育馆，该馆可供
具有较高刚度，另一个方向为单层拱与空腹拱架 举行室内自行车、网球、音乐会、各种展览、庆
日本大跨度现代空间结构工程一览
表１ 体育场
名 称 ⒈ 宫城体育场 ⒉ 新泻体育场 ⒊ 鹿岛体育场 ⒋ 崎玉体育场 ⒌ 东京体育场 ⒍ 横滨体育场 ⒎ 静冈体育场 ⒏ 丰田体育场 ⒐ 大阪体育场 ⒑ 神户体育场 ⒒ 大分体育场 ⒓ 熊本体育场
建成时间 ２０００ ２００１ ２００１ ２００２ ２００１ １９９７ ２０００ ２００１ １９９６ ２００１ ２００１ １９９８
世界上许多先进国家著名城市的标志性建 筑，以及很多优秀旅游景区的建筑始终与大跨度 空间结构密不可分，历届奥林匹克运动会、世界 各国的各种经济贸易会、世界博览会也无不成为 各国最先进的大跨度空间结构竞相亮相的舞台。 ２００１年７月１３日国际奥林匹克委员会在莫斯科通 过决议，确定 ２００８ 年 ２９ 届奥林匹克运动会将在 北京举行。这肯定将对我国空间结构技术的进步 与发展产生极大的促进作用，肯定将有大量宏伟 壮观的现代空间结构在美丽的北京耸立。 日本是现代空间结构发展很快的国家，２００１ 年 １ ０ 月我们有幸参加了在日本名古屋举行的 ＩＡＳＳ ２００１ 国际空间结构大会。与会期间我们参 观了一些日本的大跨度空间结构，收集了一些日 本空间结构的资料，通过参观、讨论，我们深切 体会到现代空间结构无不充分体现了宏伟、美 观、富有艺术想象力，无论哪一个空间结构都充 分体现了结构设计技术的进步，体现应用了优 质、高强、最新的建筑材料，体现了空间结构施 工技术的进步，也体现了每一个现代空间结构均 建立在合理的结构设计概念、合理的结构布置的 基础之上。
某大跨度体育馆的结构设计
某大跨度体育馆的结构设计作者：万操来源：《砖瓦世界·下半月》2019年第05期摘要：介绍了某大跨度体育馆从前期方案比选到后期施工图设计的全过程，详细阐述了大跨度楼面部分的方案选择及后张法有粘结预应力梁的设计过程，简要介绍了屋面钢桁架设计中的变通之处。
结构设计应注重前期方案比选，灵活变通，高质高效地完成设计任务。
关键词：大跨度;预应力;钢桁架一、项目概况本项目为某校体育馆，共2层，地下一层为游泳池，层高6.3米，泳池底至正负零高度8.8m，地上一层为篮球馆，层高10m，外围半层处设室外走廊;平面尺寸40.5m×45m，柱距5.4m、7.5m、31.5m，形成大跨度结构。
抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.2g，场地位置曾经为鱼塘，有淤泥淤积，为III类场地。
二、结构设计方案初选（一）结构特点1、结构体系选择，本工程跨度大，层高较高，短方向仅两跨，若采取纯框架结构可能造成结构位移超限、框架柱过大等问题，需设置剪力墙形成框架-剪力墙结构体系以承担水平荷载作用。
2、地上一层层高较高为10m，宜结合室外走廊及建筑立面幕墙、窗的布置，设置一道层间梁。
3、二层楼面跨度31.5米，且為篮球场，需考虑人群跳动和有规律运动可能引起的楼盖振动问题，设计需进行楼盖竖向自振频率控制和振动加速度峰值控制。
4、屋面跨度31.5m，均为单跨，可采用梯形钢桁架。
（二）首层大跨度结构方案比选1、普通井字梁方案一般大跨度楼面的常见结构形式为井字梁。
本工程篮球场长短跨之比较大为1.43，使得长跨方向井字梁承担弯矩与其自重附加弯矩基本持平，甚至可能对短跨起“反作用”。
通过建立简略计算模型，对普通井字梁布置、单项密肋梁布置进行对比试算，如图1所示，通过计算可得，按井字梁布置的短跨跨中弯矩约为9230kN·m，按照单向密肋梁布置时，跨中弯矩约为7180kN·m，井字梁布置时的弯矩反而较大。
由此可知井字梁结构形式的缺点为截面笨重，自重过大，裂缝挠度难以控制。
浅谈某大跨度学术报告厅的结构设计
浅谈某大跨度学术报告厅的结构设计发表时间：2019-08-30T16:20:58.337Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：解辉[导读] 摘要：本文以某学术报告厅为例。
中轻建设(安徽)设计工程有限公司合肥 230041摘要：本文以某学术报告厅为例。
针对该工程中存在的大跨度结构，从结构受力、正常使用状态等进行分析与比较，选择最优方案进行结构设计。
关键词：结构分析；大跨度结构Abstract：This paper takes an academic lecture hall as an example. In view of the large-span structure existing in the project, this paper makes analysis and comparison from the structural stress and normal service state, and chooses the optimal scheme for structural design.Keywords：Structural arrangement; Long-span structure0 引言近年来，随着我国经济的不断发展进步，人们对建筑使用功能的不断提高，大跨度建筑被广泛的应用到不同类型的建筑场所中。
大跨度建筑不管是在设计阶段还是在实际施工中难度都较大，本文主要是通过某一大跨度工程为实例，对其从结构方案、结构概念、结构设计与分析中应注意的问题进行了分析和阐述。
1 工程概况某大跨度学术报告厅，建设地点位于蚌埠市，为公共建筑，建筑主要功能为会议、办公。
采用框架结构，地下一层为地下车库，地上两层为办公及报告厅，建筑总高度20.1m。
2 结构概念本建筑抗震设防类别为乙类，地区设防烈度为 7 度（0.10g），地震设计分组为一组，II 类场地，特征周期 0.35s【1】。
最新体育馆大跨度钢结构屋盖的结构设计
精品资料体育馆大跨度钢结构屋盖的结构设计........................................体育馆大跨度钢结构屋盖的结构设计【摘要】进入二十一世纪以来，在经济持续不断发展的过程中，建筑行业也进入到了一个蓬勃发展的时期，期间涌现出了各种不同的新兴建筑结构和新型工程设备，这类新兴技术和新型设备的应用，对于现代建筑工程结构性能的提升带来了巨大的便利。
如大跨度钢结构结构，该结构形式为大空间建筑结构的修建提供了更好的技术支持，本篇文章主要对某体育馆的大跨度钢结构屋盖设计进行了全面详细的阐述，从而对其中的关键环节进行了全面的计算，以期为其他大跨度钢结构建筑修建提供参考。
【关键词】钢管桁架；立体桁架；相贯节点大跨度钢结构是建筑行业不断发展过程中出现的一种极为优秀的建筑结构形式，该建筑结构形式自身所具有的结构性能能够为开阔性空间提供极为良好的结构支撑，避免结构出现各种不同的质量问题。
在大跨度钢结构实际施工的过程中，最为重要的便是对大跨度转换立体桁架计算、拱型倒三角形钢管桁架计算、构造处理、节点设计等几个方面。
下文主要针对体育馆大跨度钢结构屋盖结构设计进行了全面详细的阐述。
0.工程概况某体育馆建筑平面呈八角形，由65.4m×67.2m 矩形切角而成，地上三层，一层地下室。
地下室用作羽毛球馆、乒乓球室、健身房等体育训练用房及设备间。
一层局部为门厅及休息室，其余均不设楼板，以形成地下室大空间训练用房。
二层是由篮球赛场、看台、舞台等组成大空间运动馆，看台下夹层为办公室、会议室及休息室等。
三层和局部四层为休息室、灯光音响控制室及机房。
室内座位为3000 座。
屋盖结构横向由不等高三跨组成，中间主跨跨度33.6m，为一拱形倒三角形钢管桁架，凸出屋顶4.5m；两侧低跨为跨度15.9m 的斜屋面，坡度5%，采用网架结构；屋盖周边纵向柱距8.4m。
屋盖内无柱支承，在轴设一转换立体桁架，其上弦作为钢管桁架支座，下弦为网架屋面支座，立体桁架在轴间跨度为42.0m。
例析大跨度体育馆钢—混凝土混合结构设计
例析大跨度体育馆钢—混凝土混合结构设计一、前言针对我国的国情而言，对于高层的结构建筑，采取钢-混凝土混合结构被认为是最为合适的施工技术，并受到了建设部的推荐和推广使用。
该技术顾名思义，就是采取钢筋混凝土构件和钢构件、组合构件等相互组合，从而形成一种混合型的新体系。
在体系中由于存在钢结构和混凝土结构，因此该体系能够很好地将两者的优势充分发挥出来，起到了相互补充的作用。
针对一些大型的场馆建设，例如大跨度体育馆的设计施工上，由于结构和强度的要求，最后在确保功能性得到体现的基础上，往往会采用下部混凝土结构和上部大跨度钢屋顶相结合的混合型结构体系。
本文以某大型体育馆为例子来分析大跨度钢-混凝土结构之间的协同效应。
并未其它可能采取该结构系统的建筑提供一些实践经验和参考借鉴。
二、大跨度体育馆的基本概述1.工程概况在本文中選择工程建筑项目是某一大跨度体育馆建筑，其具体的工程概况为：体育馆的总建筑面积是2.2万平方米，大跨度的体育馆东西长约130米，南北长约86米，计划修建为地上三层的规模，其中的高度分别设计为中间层的高度是5.4米，其余两层的高度是6米，网架支座底标高为18米，屋面建为坡屋面，其中最高点标高是23.6米。
2.结构选型在本工程中满足建筑的基本功能基础上，并且充分的考虑工程的经济性，最终确定本工程中的体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，而钢屋盖采用正放四角锥网架形式和下弦支撑，在体育馆周圈和内部设混凝土框架柱，在框架柱顶设置混凝土环梁。
设计具体的体育馆布置图如图1与图2 所示。
3.荷载条件荷载类型：根据建筑领域的结构荷载规范，在本工程项目中选择的大跨度体育馆钢-混凝土混合结构设计中充分的考虑了自重附加恒载、活载、马道荷载、雪荷载及风荷载。
建筑受地震的影响作用：依据对体育馆地震安全的评价报告，在本次的跨度体育馆钢-混凝土混合结构设计中按抗震设防烈度7度计算，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅲ类。
大跨度场馆结构设计共27页文档
结构中建立虚面后，由于其刚度很小，因而在特征值分析时前几阶出 现局部振型。且振型参与质量系数很难达到90%，此时可采用里兹向量法 进行特征值分析。
里兹向量法的优点：
➢ 只计算初始荷载向量激振的振型形状；
➢ 自动移除不激励任何质量自由度的向量。 初始荷载向量的选取：
➢ 各静力荷载工况； ➢ 地面加速度X，Y，Z组阻尼比组源自尼比设定方法：• 定义结构组
模型->组->定义结构组 分别定义混凝土结构组和钢结构组。
• 定义组阻尼比
目录
➢ 基本建模方法 ➢ 荷载施加方法 ➢ 组阻尼比 ➢ 其它；
一、基本建模方法
基本建模流程
结构
混凝土结构
导入Satwe数据文件
钢结构 导入Dxf文件
合并数据文件
整体建模分析
1. 规范要求（抗规10.2.7条） 计算模型应计入屋盖结构与下部结构的协同作用。
混凝土与钢结构分别建模时的问题：
➢ 仅考虑上部屋盖结构的荷载，不能考虑上部结构的刚度；
(C30: 25 kN/m3) • 厚度：1mm ➢ 虚面上施加压力荷载；
施加风荷载的方法
方法三：建立虚面加压力荷载
➢ 压力荷载的导荷—通过节点 梁单元弯矩（My）比较
划分网格
不划分网格
➢ Gen780 中可以对板单元自动划分网格，同时划分相邻 梁单元；
主菜单：模型->网格->自动平面网格区域
施加风荷载的方法
• 系数： 组合值系数：0.6； 频遇值系数：0.5； 准永久值系数：0；
地震荷载
地震荷载施加方法
• 水平地震作用 • 竖向地震作用（新抗规5.3.4条）
竖向地震影响系数：0.65 X 水平地震影响系数；
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
某大跨度游泳馆结构设计
建筑设计建 筑 技 术 开 发·31·Architectural DesignBuilding Technology Development第47卷第11期2020年6月1 工程概况本项目位于晋城市省道 311 线和滨河路的交叉口西南角。
项目总建筑面积约1.6万m 2。
项目主体结构地上3层，地下1层，屋面结构最高处标高为21.6 m 。
建筑投影长轴方向长度约为102.4 m ，短轴方向长度约为63 m ，屋盖在比赛池区域最大跨度约52 m （图1）。
图1 建筑效果本工程结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，场地特征周期T g 为0.45 s 。
抗震设防烈度为7度（0.1g ）。
基本风压为0.45 kN/m 2，地面粗糙度类别为B 类。
基本雪压为0.35 kN/m 2。
2 结构体系及设计要点2.1 结构体系本工程结构是由钢结构屋盖加下部钢筋混凝框架结构（包括地面3层和1层地下室）组成，如图2所示。
图2 结构体系构成示意钢结构屋盖部分根据整体建筑形态效果结合下部混凝土结构能提供的支承位置，在比赛池区域的大跨度部分屋盖采用拉索平衡桁架加劲的折板网格结构形式，主看台及训练池区域非大跨度部分采用普通桁架加劲的折板网格结构形式，建筑的立面大尺度折板部分则采用网格梁的结构形式。
2.2 设计要点本工程大跨度钢屋盖既要满足建筑造型，又要兼顾结构受力合理，体现结构美感。
经过多种比选，大跨度区域选择了拉索平衡桁架作为主受力结构。
本工程另一个设计要点是要考虑钢结构屋盖和下部混凝土结构共同工作下，结构计算的准确性。
设计中，在保证2个软件的结构整体模型主要结构特性基本一致的前提下，根据不同软件的特点，选用SAP2000软件分析钢结构屋盖，选用YJK 软件分析混凝土结构和基础。
3 基础设计根据地勘报告拟建场地类别为Ⅱ类，地下水位比较低，基础设计等级为乙类。
本工程具有1层地下室，基础埋深约为5.6 m 。
某大跨度博物馆结构设计与分析
!"#$ SPST2021年4月I 第38卷I 第2期中文引用格式：朱铁城.某大跨度博物馆结构设计与分析[]•特种结构，2021, 38(2)： 51-57英文引用格式；Zhu Tiecheng. Structure Design and Analysis of a Long-span Museum [ J ]. Special Structures , 2021 , 38(2) : 51-57某大跨度博物馆结构设计与分析朱铁城华东建筑设计研究院有限公司上海200002摘要：上海嘉定文博苑项目的博物馆建筑造型新颖，结构形式特殊。
在100mx100m 的平面范围内仅 由四个核心筒和少量的剪力墙落地，通过连接剪力墙的大跨度钢桁架及钢梁形成楼面体系。
本文分析 了结构在竖向荷载作用下的内力与位移，通过合理设计关键构件截面及连接节点保证受力性能。
分析了大跨度楼面在人行荷载激励下的加速度响应，在整体竖向振动自振振型的振幅最大处桁架下弦安装 调谐质量阻尼器（TMD ）能显著减小竖向振动的加速度峰值，使之满足规范要求。
对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性分析，剪力墙仅有局部部位出现中轻度损伤，型钢梁、型钢柱、钢桁架大震下均处于 弹性工作阶段，结构整体抗震性能良好。
关键词：博物馆结构大跨度桁架楼板舒适度分析调谐质量阻尼器弹塑性分析DOI ： 10. 19786/j. tzjg. 2021. 02. 009Structure Design and Analysis of a Long-span MuseumZhu TiechengEast China Architectural Design and Research Institute Co. , Ltd. , Shanghai 200002, ChinaABSTRACT: The museum of Jiading Wenbo Garden, Shanghai has a novel architectural modeling and specialstructural form. In a plane of 100 m x100 m, there are only four concrete core tubes and a few shear walls. The floor system is formed by large-span trusses and steel beams connected by shear walls. In this paper, the inter nal forces and displacements of the structure under vertical loads were analyzed. By rationally designing the key components and connection nodes, the safety of the structure can be ensured. The acceleration response of thelong-span floor under pedestrian loads was studied. Installing a tuned mass damper (TMD) on the lower chord of the truss at the maximum amplitude can significantly reduce the peak acceleration of the vertical vibration and make it meet the specification requirements. According to the elastic-plastic analysis of the structure, some partsof the shear walls are slightly to moderately damaged in a rare earthquake. Under a major earthquake, the steel beams, steel columns and steel trusses are all in the elastic working stage, and the overall structure has good seismic performance.KEYWORDS : Museum structure Large-span truss Floor comfortability analysis Tuned mass damper( TMD)Elastic-plastic analysis中的博物馆，建筑屋面高度约26.31m ,地上5层,地下1层，总建筑面积42329m 12 o 博物馆结构单体 东西向长104m ,南北向长97m ,由于建筑要求博物馆大空间且底部通透，全楼仅有四个角落的楼 梯间和电梯间核心筒及少量的剪力墙落地，在四 个核心筒间通过大跨度钢桁架相连支承楼面，同时将分散的四个核心筒连成整体以形成抗侧刚度。
大跨建筑结构课件
常用形式: （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以 减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力 一般由屋架下弦的弹性变形产生。*
11
上海证券大厦
连接两幢主楼 的天桥桁架跨度 63m, 共支承着从 17层至26层共8个 楼层, 采用了H型 钢重型桁架。
20
为保证节点板受压时的稳定, 桁架杆件间间隙不 能太大, 例如有竖腹杆的节点板（或自由边有加劲
的节点板）c 15t 235 / f y , 不能理解为c 值愈小愈
好。规范规定“弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间 隙, 不应小于20mm”, 是由于间隙过小, 焊接残余 应力影响过大。而对吊车桁架, 为避免疲劳破坏又 规定此间隙“不宜小于50mm”；同时还规定在工作 温度-20 C地区的桁架, 为防冷脆, “腹杆与弦杆 相邻焊缝焊趾间净距不宜小于2.5t ”。同样, 这些 规定不能理解为杆件间间隙愈大愈好, 在某些情况 如出现矛盾, 应妥善处理。
大跨建筑结构
1
参考书目: 1.《大跨空间结构》 张毅刚等编 机械工业出版社； 2.《大跨空间结构》完海鹰编 中国建筑工业出版社； 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91； 4.《空间结构设计与施工》 东南大学出版社；
2
概述
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。
新修订的荷载规范增加了以恒载为主的不利组 合式, 屋面活荷载中主要考虑的仅是施工荷载即偶然 因素的不利影响, 故又恢复到0.5kN/m2。但注明“对 不同结构可按有关设计规范作0.2kN/m2的增减”。新 修订的《钢结构设计规范》规定“对支承轻屋面的构 件或结构, 当仅有一个可变荷载且受荷面积超过 60m2时, 取0.3kN/m2 ” 。这与原《门式刚架轻型房 屋钢结构技术规程》的规定有所不同, 应注意檩条的 计算。
实例分析大跨度结构设计
实例分析大跨度结构设计1 工程概况某影剧院，一共3层，地下1室，长、宽为94.00米和84.00米，高为16.00米主要包括剧院厅和电影院两个部分，其中剧院厅设计为歌舞剧表演和召开会议，一共1130座;而电影院设计为休闲空间，采取中、小厅相结合设计方式。
地下1室为地下汽车库和设备用房，1层为电影院及配套用房;2～3层为办公区及剧院配套用房;屋顶为设备机房。
本工程观众厅、舞台部分为单层空旷结构。
1～3层层高为6.00米;地下1层层高为4.5米。
观众厅跨度28.00米，舞台跨度18.00米，放映厅跨度16.00米。
采用钢筋混凝土框架剪力墙结构。
框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为一级。
建筑物抗震设防类型为乙类，抗震设防烈度为7度。
2 结构选型及布置本工程建筑平面具有不规则性，所以设置一道宽100毫米抗震缝，把建筑结构分为剧院和影院两个部分。
这种对称划分出来的两部分，其平面结构较为规则且抗震性能较好。
剧院舞台的平面采用品字型布置。
建筑平面结构采用对称的布置方式。
舞台区域的结构荷载大，且结构超长，在地震作用下结构的扭转效应较大，同时在扭转位移比控制方面具有一定的难度。
除此之外，剧院的观众厅、舞台较空旷，出现较大的高差，一些被开洞分开的各部分连接比较薄弱，在地震作用下容易出现振动而使削弱部分产生震害。
结合以上特点，剧院单体的抗侧力结构方案选用框架-剪力墙结构，为了调整结构整体刚心，在适当的位置设置了12道对称的剪力墙，减小刚心与质心的偏心距，增强结构的整体抗扭刚度，提高结构的稳定性。
影院和剧院两部分单体都属于超长结构，为了避免混凝土收缩而引起收缩裂缝，本工程采取以下几方面的处理措施：（1）每隔设置一条后浇带。
后浇带作为一种传统方法，结合混凝土的收缩特点，采取“以放为主”的设计思路，是为了在不减少温度应力的情况下，释放混凝土的收缩应力而产生的变形。
（2）使用低强度的混凝土，同时掺入适量粉煤灰，并采用后期养护措施;使用低水化热水泥（如矿渣硅酸盐水泥），使混凝土内外温差控制在<25℃范围内。
大跨建筑构造设计
篮球馆的主张拉构件从单根主塔柱顶 端开始盘旋而下至地面，钢管主张拉 构件与钢筋混凝土塔柱之间形成格构 式结构，保证整体结构的稳定性。在 主张拉钢管和看台钢筋混凝土构架结 构后端之间布置工字钢悬吊构件组成 半刚性曲面悬吊结构
5.轻钢结构
截面为H型、C型、Z型、U型 钢构件（一般构件的厚度小于 16mm,其中C型、Z型、U型钢属冷 弯薄壁型钢) 连接起来，组成主 体承重体系；以各种板材(板材厚 度一般小于4mm）作为屋面和墙面， 再配以构件、门窗等形成完整的 建筑体系。 轻--自重轻、围护结构轻、构 件轻、用钢少等。
钢结构示意图 1.单跨双坡排架(CSl) 等截面柱，柱底固接、梁端铰接的节点设 计，抗变形能力强，适合于软土地基上的 建筑物
2.单跨双坡刚架(CS3) 具有类型CS2的特点。等截面柱，底端固 接的节点设计，承受更大的支座弯矩， 适合有吊车荷载的建筑物。
3.单跨双坡刚架(MSl) 内柱的设计，使结构达到更大的屋面跨 度，通常36—72M，更经济的设计。
然而大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半 叶以后，特别是第二次世界大战后的几十年中。例如1889年 为巴黎世界博览会建造的机械馆，跨度达到115m，采用三 铰拱钢结构；又如1912-1913年在波兰布雷斯劳建成的百年 大厅直径为65m，采用钢筋混凝土肋穹顶结构。目前世界上 跨度最大的建筑是美国底特律的韦恩县体育馆，圆形平面， 直径达266m，为钢网壳结构。我国大跨度建筑是在解放后 才迅速发展起来的，20世纪70年代建成的上海体育馆，圆形 平面，直径110m，钢平板网架结构。我国目前以钢索及膜 材做成的结构最大跨度已达到320m。
7桁架结构
桁架结构（Truss structure）中 的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种 梁式结构。桁架结构常用于大跨度的厂 房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑 中。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁 架通常也被称作屋架。
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混凝土与钢结构分别建模时的问题：
仅考虑上部屋盖结构的荷载，不能考虑上部结构的刚度；
刚度不准确，导致周期不准确；
T 2 M
K
采用振型分解反应谱法时，各振型的地震荷载取值不准确；
导入CAD文件
首先需要把CAD文件保存为DXF 格式； 可以选择某些层导出，选择导出节点或
单元； 可以过滤掉不想要导入的层； 同一层导入后将作为一个结构组； 材料和截面： 仅能定义一种，即导入后所有构件材 料和截面特性相同。 可在导入之后按照结构组进行修改；
导入CAD文件
放大系数和原点： 要注意CAD图与模型的单位体系； 原点：CAD图原点在模型中的坐标；
旋转角度：绕X，Y，Z轴旋转的角度； 其他：
1. 定义为块的线或面要打断，否则无 法导入； 2.线导入后默认为梁单元，面默认为 板单元，可在导入后进行修改。
合并数据文件
• 定义反应谱荷载工况
阻尼计算方法选择“应变能因子”
Байду номын сангаас
四、其它
其它
1. 混凝土和钢结构连接处如何处理？
• 可采用弹性连接 定义弹簧刚度值
• 得到弹性连接内力值 用于设计支座
其它
2. 屋盖结构采用何种单元？
桁架单元还是梁单元？
其它
3. 根据组合应力比修改截面
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主菜单：文件->合并数据文件 数据文件名
要合并的数据文件名；
要合并的模型数据类型：
节点，单元； 材料和截面特性； 无法合并荷载数据；
原点和旋转角度：
原点：要合并的数据文件的原点在当前视图 中的位置； 旋转角度：绕X，Y，Z轴旋转的角度；
合并数据文件
如何处理荷载数据？ 在和并之后输入荷载； 要合并数据文件中已经施加了荷载时：
z ：风振系数
与地面粗糙度，建筑物高宽比，结构类型，基 本周期，阻尼比等有关；
s ：风荷载体型系数；
z 0
：风压高度变化系数； ：基本风压；
按规范选取；
施加风荷载的方法
方法一：规范的方法
W1=wk1xBxH1/2+wk2xBxH2 /2; W2=wk2xBxH2/2;
wk1: 1层层高处风压； wk2: 2层层高处风压； B：迎风面宽度； H1：1层层高 H2：2层层高
地震作用
γEh
γEv
水平地震作用
1.3
0.5
竖向地震作用
0.5
1.3
三、组阻尼比
阻尼比计算方法
• 振型阻尼比： 协同分析时，阻尼比可取为0.025~0.035； 具体数值跟混凝土和钢结构部分的体量有关。
• 瑞利阻尼： 已知振型的周期T1和T2，阻尼比ξ1和ξ2； 计算质量因子和刚度因子； 计算其余各振型阻尼比；
大跨场馆结构设计
-中建国际设计顾问有限公司
北京迈达斯技术有限公司 侯晓武
2019年8月
目录
基本建模方法 荷载施加方法 组阻尼比 其它；
一、基本建模方法
基本建模流程
结构
混凝土结构
导入Satwe数据文件
钢结构 导入Dxf文件
合并数据文件
整体建模分析
1. 规范要求（抗规10.2.7条） 计算模型应计入屋盖结构与下部结构的协同作用。
各静力荷载工况； 地面加速度X，Y，Z
温度荷载施加方法
温度荷载
• 系统温度：整个结构温度变化； • 单元温度：所选单元温度变化；
• 最大升温：∆T=Tmax-T0，min • 最大降温： ∆T=Tmin-T0，max Tmax, Tmin: 最高及最低月平均气温；
• 温度梯度：梁/板单元顶部和底部的温差； T0，max,T0，min: 结构最高及最低初
• 应变能（抗规10.2.8条文说明）： 原理：不同材料的单元对于振型阻尼比的贡献与单元变形能有关， 变形能越大，贡献越大；变形能越小，贡献越小。 实现方法：组阻尼比
组阻尼比
组阻尼比设定方法：
• 定义结构组
模型->组->定义结构组 分别定义混凝土结构组和钢结构组。
• 定义组阻尼比
模型->材料和截面特性->组阻尼比 对于不同的结构组分别定义不同的 阻尼比；
施加风荷载的方法
方法一：规范的方法
刚性楼板假定
加载位置
考虑
将按照规范计算的荷载作用于形 心
不考虑
将按照规范计算的荷载分配给该 层各节点
注：如果不考虑楼板刚性假定，则此时需在建筑物主控数据中将“对 弹性板考虑风荷载和静力地震作用” 勾选
施加风荷载的方法
方法二：采用风洞试验结果
A. 层荷载 基本风压：输入0；
否则将重复考虑； 分别输入各层的X，Y向风
荷载以及绕Z向扭矩； B. 节点荷载 分别输入各点风荷载
施加风荷载的方法
方法三：建立虚面加压力荷载 建立虚面
虚面：重量和刚度可以忽略不计， 仅起导荷的作用；
建立方法： • 材料：弹性模量：1kN/m2
(C30: 3x107 kN/m2) 泊松比：0.1(C30: 0.2)
容重： 0.01kN/m3 (C30: 25 kN/m3)
• 厚度：1mm 虚面上施加压力荷载；
施加风荷载的方法
方法三：建立虚面加压力荷载
压力荷载的导荷—通过节点 梁单元弯矩（My）比较
划分网格 格
不划分网
Gen780 中可以对板单元自动划分网格，同时划分相 邻梁单元；
主菜单：模型->网格->自动平面网格区域
（1）对文件中节点和单元重新编号； 避免两个模型中的节点或单元号重合
（2）导出mgt文件； （3）找到施加荷载相关的部分； （4）打开“工具->mgt命令窗口”，粘贴到空白处后 运行；
二、荷载施加方法
1.风荷载； 2.温度荷载； 3.地震荷载；
风荷载施加方法
方法一：规范的方法
z s z0
T0， min=0.3Tmin+0.7Tmax • 系数： 组合值系数：0.6； 频遇值系数：0.5； 准永久值系数：0；
地震荷载
地震荷载施加方法
• 水平地震作用 • 竖向地震作用（新抗规5.3.4条）
竖向地震影响系数：0.65 X 水平地震影响系数；
特征周期：均按第一组；
• 荷载组合：增加了竖向地震为主的组合
• 梁截面温度：截面内部温度非均匀分布； 始温度；应采用施工时可能出现的实际
合拢温度。
系统温度设定方法：
• 设定初始温度：模型->结构类型 • 定义荷载工况：升温和降温； • 设定最终温度：
建筑结构荷载规范 GB50009 征求意见搞
混凝土：后浇带封闭时的月平均气温；
钢结构：合拢时的日平均温度。
可近似取为 T0， max=0.7Tmin+0.3Tmax
施加风荷载的方法
里兹向量法
结构中建立虚面后，由于其刚度很小，因而在特征值分析时前几阶 出现局部振型。且振型参与质量系数很难达到90%，此时可采用里兹向量 法进行特征值分析。
里兹向量法的优点：
只计算初始荷载向量激振的振型形状；
自动移除不激励任何质量自由度的向量。 初始荷载向量的选取：