第四章-大跨建筑结构选型PPT课件
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第四章-大跨建筑结构选型PPT课件
1）组成：壳面、支承环 2）几何尺寸 ① 跨度：可达100米，多用60米以下 ② 失高：f≥(1/8～1/4)跨度 ③ 壳板厚：现浇式≥40
装配式≥30 3）支承环：同筒壳边梁
.
29
7.3.3 双曲扁壳
1）组成：壳面、边缘构件 2）几何尺寸 ① 跨度：经济跨度30～60米 ② 失高：f≥(1/5～1/6)短边长度 ③ 壳板厚：跨度30～60米时，板厚50～100 3）边缘构件
1）体系构成
① 覆盖膜面
② 支撑结构
胞体仿生 → 建筑结构
2）薄膜材料
① 聚脂织物加聚氯乙烯涂层：适用于中小跨度的临时性建筑屋盖。
② 无机织物加聚四氟乙烯涂层：适用于大跨度永久性建筑屋盖。
3）结构类型
① 充气薄膜结构
② 悬挂薄膜结构
③ 骨架支撑薄膜结构
.
59
9.1.2 结构体系类型
1）充气薄膜结构
.
24
第四章 大跨度建筑结构选型----6 折板结构
6.2 折板结构的主要尺寸
1）折板类型 ①长折板：L/B>1，f≥(1/10～1/15)L ②短折板：L/B≤1，f≥1/8L 2）跨度：普通砼可达到21米，预应力砼可达到27米 3）一般尺寸：B=2～3米，f=0.5～1.2米，板厚≥B/40
L≥24米，B=1～2米，板厚25～45
4.2 桁架结构的型式
1）按材料：木、钢砼、钢、组合式
2）按外形：① 三角形 L≤18m，i=1/5～1/2
② 梯 形 L=18～36m，≤72m，f/L=1/6～1/8
③ 拱 形 L=18～36m，≤60m，f/L=1/6～1/8
④ 折线形
⑤ 平行弦
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16
第四章 大跨度建筑结构选型----4 桁架结构
装配式≥30 3）支承环：同筒壳边梁
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7.3.3 双曲扁壳
1）组成：壳面、边缘构件 2）几何尺寸 ① 跨度：经济跨度30～60米 ② 失高：f≥(1/5～1/6)短边长度 ③ 壳板厚：跨度30～60米时，板厚50～100 3）边缘构件
1）体系构成
① 覆盖膜面
② 支撑结构
胞体仿生 → 建筑结构
2）薄膜材料
① 聚脂织物加聚氯乙烯涂层：适用于中小跨度的临时性建筑屋盖。
② 无机织物加聚四氟乙烯涂层：适用于大跨度永久性建筑屋盖。
3）结构类型
① 充气薄膜结构
② 悬挂薄膜结构
③ 骨架支撑薄膜结构
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9.1.2 结构体系类型
1）充气薄膜结构
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第四章 大跨度建筑结构选型----6 折板结构
6.2 折板结构的主要尺寸
1）折板类型 ①长折板：L/B>1，f≥(1/10～1/15)L ②短折板：L/B≤1，f≥1/8L 2）跨度：普通砼可达到21米，预应力砼可达到27米 3）一般尺寸：B=2～3米，f=0.5～1.2米，板厚≥B/40
L≥24米，B=1～2米，板厚25～45
4.2 桁架结构的型式
1）按材料：木、钢砼、钢、组合式
2）按外形：① 三角形 L≤18m，i=1/5～1/2
② 梯 形 L=18～36m，≤72m，f/L=1/6～1/8
③ 拱 形 L=18～36m，≤60m，f/L=1/6～1/8
④ 折线形
⑤ 平行弦
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第四章 大跨度建筑结构选型----4 桁架结构
大跨结构第4讲-网壳结构
第4讲：网壳结构
北京体育学院体育馆 59.2m×59.2m 四块组合双层扭网壳 1988年建成，52kg/m2
第4讲：网壳结构
长春体育馆 120m×166m 1997年建成，80kg/m2
第4讲：网壳结构
国家大剧院, 212.2x143.6m，双层空腹椭球壳 137kg/m2
第4讲：网壳结构
=
4 R2
EBh
等效刚度B，等效厚度h
第4讲：网壳结构
考虑局部凹陷大变形影响系数η=0.25~0.3, 缺陷 敏感系数β=0.4~0.5,安全系数K=2.5~3.0
P des cr
=
βη
K
P lin cr
=
(0.04
~
0.05)
P lin cr
柱面网壳受径向均布荷载，也有近似临界荷载理论解
第4讲：网壳结构
国家大剧院椭球面
⎜⎛ x ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ y ⎟⎞2.2 + ⎜⎛ z ⎟⎞2.2 = 1 ⎝ 105.963 ⎠ ⎝ 71.663 ⎠ ⎝ 45.203 ⎠
第4讲：网壳结构
②层数：单层、双层和单双混合；单层网壳应采用刚接节 点，双层网壳可采用铰接节点
③曲面曲率：正高斯—球面、抛物面；零高斯— 柱面、锥面；负高斯—马鞍面
∑ γ ∑ xj
=
m iX ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
∑ ∑ γ yj =
m iY ji
m
i(X
2 ji
+
Y
2 ji
+
Z
2 ji
)
建筑结构选型
2.3 薄壳结构——实例1
丰岛博物馆（日本）
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2.3 薄壳结构——实例2
台湾东海大学路思义教堂
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2.3 薄壳结构——实例2
台湾东海大学路思义教堂
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2.3 薄壳结构——实例3
拉斯阿雷纳斯文化休闲中心（西班牙）
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2.3 薄壳结构——实例3
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2.4 网架与网壳结构——实例1
泰国素万那普机场客运大航站楼
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2.4 网架与网壳结构——实例1
泰国素万那普机场客运大航站楼
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2.4 网架与网壳结构——实例2
大兴安岭文化体育中心
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2.4 网架与网壳结构——实例2
大兴安岭文化体育中心
• 对各种建筑结构形式的组成、基本力学特点、使用范 围以及技术经济分析、施工要求等方面的内容进行分 析和研究——建筑师在方案设计阶段须考虑并解决的 问题
1 结构选型概述
1.4 结构选型解决的问题
• 结构是建筑物种构成建筑空间、承受建筑荷载的部分， 是建筑的基本受力骨架，是使建筑屹立起来的根本
1.5 结构选型的影响因素
▪ 楼盖的作用： 1）将竖向荷载传递给竖向构件 2）将风荷载、水平地震作用等传递到各抗侧力
构件，并且与竖向构件连接成为整体的空间结构 ▪ 设计要求：
1）满足承载力和竖向刚度的要求 2）足够的水平刚度和整体性 3）与竖向构件有可靠的连接 ▪ 楼盖的分类： 按施工方法：现浇楼盖、装配式楼盖、装配式 整体楼盖 按结构形式：
楼面承重的结构体系。 • 优点：
1. 材料易得：砌体材料容易就地取材； 2. 刚度较大：纵横墙体布置一般容易达到刚 性方案构造要求； 3. 经济性能指标较好：材料主要用于楼（屋） 盖部分，可节省钢筋混凝土材料。 • 缺点： 1. 房屋层数和在地震区使用都受到限制； 2. 砌筑工程繁重，施工进度慢。 • 展望：改善传统的砖混结构，提高砖的质量，以充 分利用人力和地方资源。
大跨度建筑屋盖结构课件
固结时，梁截面较小 ，柱为不变截面，基础较大
•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
•66
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
•71
农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
•72
飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
•73
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
•64
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
•37
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
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
•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
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•大跨度建筑屋盖结构
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•大跨度建筑屋盖结构
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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
•72
飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
•73
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
•64
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
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
大跨度建筑的结构类型及造型
桁架拱网架网壳膜材仅为表皮使用自身结构承载作用不能得到充分发挥结构跨度造型也受到支撑骨架的限制上海八万人体育上海八万人体育场与它前面的场与它前面的老上海万人体育老上海万人体育场场充气膜结构充气膜结构利用膜材料制成气囊充气后总利用膜材料制成气囊充气后总是以曲线和曲面来构成自己独特外是以曲线和曲面来构成自己独特外薄膜结构兼有承重和维护功能简薄膜结构兼有承重和维护功能简化建筑构造
薄壳结构形式
筒壳 圆顶壳 双曲扁壳 双曲抛物面壳
双曲扁壳与双曲抛物面壳
北京火车站——双曲扁壳
薄壳结构的建筑造型
建筑造型是以各种几何曲面图形 为基本，有圆筒形、圆球形、双 曲抛物面形。 不简单重复上述基本形式，而是 巧妙地运用交贯、切割、改变参 数等方法，重新组合再创造。造 型独特新颖，突出建筑个性。
巴黎国家工业与技术中心陈列馆
三束锥状双曲面薄壳交 汇于屋顶中心，立面呈 抛物线形，上下双层壳 板组成空腔壳体，平均 厚度18CM,仅为跨度的 1/144。
美 国 麻 省 理 工 学 院 礼 堂
埃罗· 沙里宁，1/8球面薄壳，平面为曲边三角 形，边梁向上卷起，传递荷载至三个支座，地 下埋设水平拉杆，平衡推力，铜板覆盖，玻璃 幕墙曲面外墙。
肯尼迪机场候机楼
四片双曲面钢砼薄壳合围成 屋顶，展翅飞翔的大鸟。采 光带分开四部分，边梁朝支 座逐渐加宽，适应增大的内 力。模型实验，艺术与结构 的完美结合，没有生硬的几 何图形痕迹。
空间网格结构
多根杆件
以一定规律 节点连接
平板网架 曲面网壳 空间结构形式
1、多向受力结构，整体性强，稳定， 刚度大； 2、杆件主要承受轴向拉、压力，符合 材料特性，节省； 3、结构高度小，有效利用空间； 4、杆件规格统一，易于生产。
薄壳结构形式
筒壳 圆顶壳 双曲扁壳 双曲抛物面壳
双曲扁壳与双曲抛物面壳
北京火车站——双曲扁壳
薄壳结构的建筑造型
建筑造型是以各种几何曲面图形 为基本，有圆筒形、圆球形、双 曲抛物面形。 不简单重复上述基本形式，而是 巧妙地运用交贯、切割、改变参 数等方法，重新组合再创造。造 型独特新颖，突出建筑个性。
巴黎国家工业与技术中心陈列馆
三束锥状双曲面薄壳交 汇于屋顶中心，立面呈 抛物线形，上下双层壳 板组成空腔壳体，平均 厚度18CM,仅为跨度的 1/144。
美 国 麻 省 理 工 学 院 礼 堂
埃罗· 沙里宁，1/8球面薄壳，平面为曲边三角 形，边梁向上卷起，传递荷载至三个支座，地 下埋设水平拉杆，平衡推力，铜板覆盖，玻璃 幕墙曲面外墙。
肯尼迪机场候机楼
四片双曲面钢砼薄壳合围成 屋顶，展翅飞翔的大鸟。采 光带分开四部分，边梁朝支 座逐渐加宽，适应增大的内 力。模型实验，艺术与结构 的完美结合，没有生硬的几 何图形痕迹。
空间网格结构
多根杆件
以一定规律 节点连接
平板网架 曲面网壳 空间结构形式
1、多向受力结构，整体性强，稳定， 刚度大； 2、杆件主要承受轴向拉、压力，符合 材料特性，节省； 3、结构高度小，有效利用空间； 4、杆件规格统一，易于生产。
建筑结构类型讲解ppt详细课件
框架结构
剪力墙结构
剪力墙结构通 过剪力墙提供 竖向承载力和 抗侧力，较之 于框架结构， 墙的抗侧力比 柱子抗侧力好， 适合做高层建 筑，如图所示。
框架-剪力墙结构
既有框架柱又有剪力 墙的结构称之为框架 -剪力墙结构，框架 和剪力墙组成了多道 防线，如图所示。
框架-斜撑结构 (小斜撑结构)
小斜撑结 构用斜撑 代替部分 剪力墙， 达到提高 抗侧力的 效果，如 图所示。
大跨空间楼盖
门式钢架
门式刚架是 厂房、大棚 多用的一种 结构，类似
于钢构桥跨 越大跨度， 门市刚架是 梁柱节点刚 接，如图所 示。
排架
类似于桁 架桥，排 架一般通 过桁架跨 越一定距 离，如图 所示。
桁架可 以跨越 较大距 离，一 般用于 车站、 机场大 厅等。
桁架
张弦结构（鱼腹式）
张弦结构原理 与图上承式悬 索桥（鱼腹式） 类似。将上承 式索桥的鱼腹 梁原理用于空 间结构即为张 弦结构，如图 所示。
悬挂结构
数层楼 层通过 悬挂的 方式悬 挂于主 结构之 上的结 构称之 为悬挂 结构， 如图所 示。
悬索（拉索）结构
利用索受拉承载，图中为美国 Minneapolis联邦储备银行大厦悬索 结构，有专家建议在上面做拱结构加 层，拱的推力能够抵消一部分索的拉 力。
美国Minneapolis联邦储备银行大厦 加层建议图
代代木体育馆内景
日本代代木体育馆
辐射式单层拉索结构模型
拉索结构仿生蜘蛛网
加拿大马鞍形单层索网体育馆及索网示意图
羽毛球拍
该结构与 斜拉桥原 理类似，
将斜拉桥 结构原理 用于空间 结构即为 斜拉结构， 如图所示。
斜拉结构
斜拉结构-杭州黄龙体育场
建筑构造——大跨度建筑ppt课件
.
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
.
2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
.
3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
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2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
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3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
建筑结构课件-大跨度建筑结构
主要特點 •跨度大
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成 縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載 梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳 日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)
網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成 縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載 梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳 日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)
網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)
大跨度建筑结构
悉尼超级穹顶体育馆
达 州 市 体 育 场 效 果 图
达州市体育场看台挑棚采用了在节点处相贯连接的圆钢 管空间桁架结构，拱顶为覆盖的膜结构。 管空间桁架结构，拱顶为覆盖的膜结构。 圆钢管空间桁架的主拱跨度为240m， 圆钢管空间桁架的主拱跨度为240m，与主拱垂直的次 拱最大跨度34m。 拱最大跨度34m。 主拱截面为菱形空间桁架，次拱为三角形空间桁架， 主拱截面为菱形空间桁架，次拱为三角形空间桁架，次 拱与主拱间均采用相贯连接。 拱与主拱间均采用相贯连接。
二、大跨度空间结构的分类
大跨空间结构的类型 和形式十分丰富多彩，习 惯上分为如下这些类型： 一、实体结构类--薄壳结 构，折板结构 二、网格结构类--网架结 构、网壳结构 三、张力结构—悬索结构、薄膜结构 四、其它新型大跨度空间结构-- 可展开折叠式结构、开合屋 盖、 张拉整体结构、 张弦结构、 整体张拉预应力拱架结构
日本名古屋，支承在看台框 架柱顶的屋盖直 径则有187.2m, 采用边长约10m 的钢管构成的三 向网格，每个节 点上都有六根杆 件相交，采用直 径为1.45m的加 肋圆环，钢管杆 件与圆环焊接,成 为能承受轴向力 与弯矩的刚性节 点
THE
END
悬挂在两个塔柱上 的两条中央悬索及 分列两侧的两片鞍 形索网是屋盖结构 的主要组成部分。 高耸的塔柱、下垂 的主悬索和流畅的 两片鞍形曲面组成 了雄伟别致的建筑 物
日本东京代代木体育馆 鞍形索网
悉尼超级穹顶体育馆是被作为
2000年奥林匹克运动会的多功能体育 馆进行设计的。 菲利普·考克斯与其合作者们把大 穹顶体育馆想象成一座庞大、水平且 半透明的建筑。建筑外形呈鼓状，由 24根钢柱支撑着的放射状网架结构形 成了遮盖赛场的轻型屋盖体系。为使 其尺度不至于过大，他们在两侧设置 了环抱体育场的轻质廊道，这就给这 个大尺度的表皮添上了一些人性化的 细部。但是要欣赏大穹顶还是需要一 定的角度和高度，所以他们在设计时 运用了一种类似桅杆的结构，就像是 一个花冠围绕在体育馆的周围。他们 以其纤细但不失强度的悬索和自由排 列的柱廊强调大穹顶的整体外观。支 撑柱廊的是树状的柱子，屋顶采用了 有拉索支撑的桁架结构，大尺度出挑 的屋檐为场馆提供了阴凉的空间。
大跨度房屋钢结构简介PPT课件
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框架结构(3)
•格构式框架的横梁高跨比宜在跨度的1/201/12范围选取 格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应) •折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能 常用于高度相对较大(跨度约4050m，高度约1520m)的建筑物 横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/251/15范围选取
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拱式结构(1)
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薄壳结构
折板结构 u筒壳结构 u圆顶壳结构
u双曲扁壳结构
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折板结构
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折板结构
巴黎联合国 教科文组织 总部会议大 厅
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球壳
罗马万神殿 约公元120～124年建于
意大利 ，直径43.3m，用天 然火山灰，变壳厚，顶厚 1.2m。
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球壳
圣索菲亚大教堂 公元532～537年建于土耳其伊斯担布尔，直
27网架与网壳我国网架结构发展历程1982年修建中的上海游泳1984年建造的广州天河体育中心体育馆特点多向传力空间刚度大抗震性能好适应性强经济指标好网架类别以网架构成方式分类由平面桁架构成四种两向正交正放网架表示法两向正交斜放两向斜交斜放两向正交斜放短桁架对长桁架有嵌固作用受力有利角部产生拔力常取无角部形式两向斜交斜放适用于两个方向网格尺寸不同的情形受力性能欠佳节点构造较复杂三向网架三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六三角形平面在谋些平面形状会出现不规则杆件由四角锥体构成五种正放四角锥网架正放抽空四角锥网架斜放四角锥网架棋盘形四角锥网架星形四角锥网架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棋盘形四角锥网架保持正放四角锥网架周边四角锥不变中间四角锥间隔抽空下弦杆呈正交斜放上弦杆呈正交克服了斜放四角锥网架屋面板类型多屋面组织排水较困难的缺由三角锥体构成三种三角锥网架抽空三角锥网架蜂窝形三角锥网架三多层网架减少弦杆内力2560减小网格尺寸大跨经济性好
大跨建筑结构设计要点ppt课件
伦敦千年穹顶
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
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。
（2）H型钢重型桁架
桁架节点铰接是一种近似，条件是杆件较细长， 以H型钢作弦杆或腹杆的重型桁架，设计时应注意 节点的次应力，或按刚接节点设计，对重要的节点 还应进行有限元分析。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
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。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
（1）角钢（或T型钢）桁架
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
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。
（2）H型钢重型桁架
桁架节点铰接是一种近似，条件是杆件较细长， 以H型钢作弦杆或腹杆的重型桁架，设计时应注意 节点的次应力，或按刚接节点设计，对重要的节点 还应进行有限元分析。
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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。
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（1）角钢（或T型钢）桁架
国家大剧院建筑结构分析ppt课件
金属网构造其纵向采用5根 φ2mm不锈钢绳索 间距77mm， 横向用φ3.5mm铝镀金色单纤丝 杆，间距11mm
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16
·GRG装饰板
GRG是以天然改良石膏为凝 胶材料，以玻璃纤维为增强材料 加细集料和水 制成的预制式新型 装饰板材。其特点是 可随意造型 可完全发挥建筑师的想象力，满 足艺术的追求。它们具备不变形、 质量轻、强度高、防火环保、声 音效果好板材表面光洁细腻等特 点。建筑师充分利用其特点在大 剧院内许多部位应用了这种材料。
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18
·艺术灯具
歌剧院里灯光璀璨
建筑的照明已被越来越多的 建筑师所重视，它已成为建筑创 作中不可缺少的重要环节，一个 好的建筑师在建筑创作中就应把 选用何种建筑装饰材料、建筑风 格和需要何种照明放在一起综合 考虑。
在国家大剧院设计中，无论 是室外还是室内，建筑师亲自参 与了光源及灯具的设计，把灯具 视为工程设计的一种建筑装饰材 料，从传统的设计方式跳出来， 用一种新的思路重新审视灯具与 建筑的完美结合方式。建筑师最 大的愿望，是让灯具变成一件雕 塑品，产生视觉美感，创造优美 的艺术效果。
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15
·金属网
透过歌剧院的金属网看外景
建筑师利用金属网的通透性， 使简单厚重的建筑结构在视觉上 形成为多维空间，轻盈简捷又不 失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金 属网从高处垂下，将歌剧院与壳 体公共空间分隔开来隐隐透出淡 黄色人们可以透过金属网看到歌 剧院环廊内人们活动的场景，若 隐若现，朦胧而神秘，激发人们 的好奇、想象和思索。建筑师充 分利用了金属网的特点来提升室 内的装饰效果。
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26
GRC墙板
GRC是由抗碱玻璃纤维、 石英砂和高强水泥按一定配比， 使用模具(喷射)制作，一体成 型。其特点与GRG类似：质 量轻、防火环保、声音效果好， 使用寿命长、安装方面等特点。 板的图案样式与具体构造同前 GRG墙板类似。
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16
·GRG装饰板
GRG是以天然改良石膏为凝 胶材料，以玻璃纤维为增强材料 加细集料和水 制成的预制式新型 装饰板材。其特点是 可随意造型 可完全发挥建筑师的想象力，满 足艺术的追求。它们具备不变形、 质量轻、强度高、防火环保、声 音效果好板材表面光洁细腻等特 点。建筑师充分利用其特点在大 剧院内许多部位应用了这种材料。
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·艺术灯具
歌剧院里灯光璀璨
建筑的照明已被越来越多的 建筑师所重视，它已成为建筑创 作中不可缺少的重要环节，一个 好的建筑师在建筑创作中就应把 选用何种建筑装饰材料、建筑风 格和需要何种照明放在一起综合 考虑。
在国家大剧院设计中，无论 是室外还是室内，建筑师亲自参 与了光源及灯具的设计，把灯具 视为工程设计的一种建筑装饰材 料，从传统的设计方式跳出来， 用一种新的思路重新审视灯具与 建筑的完美结合方式。建筑师最 大的愿望，是让灯具变成一件雕 塑品，产生视觉美感，创造优美 的艺术效果。
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15
·金属网
透过歌剧院的金属网看外景
建筑师利用金属网的通透性， 使简单厚重的建筑结构在视觉上 形成为多维空间，轻盈简捷又不 失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金 属网从高处垂下，将歌剧院与壳 体公共空间分隔开来隐隐透出淡 黄色人们可以透过金属网看到歌 剧院环廊内人们活动的场景，若 隐若现，朦胧而神秘，激发人们 的好奇、想象和思索。建筑师充 分利用了金属网的特点来提升室 内的装饰效果。
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26
GRC墙板
GRC是由抗碱玻璃纤维、 石英砂和高强水泥按一定配比， 使用模具(喷射)制作，一体成 型。其特点与GRG类似：质 量轻、防火环保、声音效果好， 使用寿命长、安装方面等特点。 板的图案样式与具体构造同前 GRG墙板类似。
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2.4 拱结构屋盖布置
1）跨度40～60米时 拱间距6～10米，设上弦横向支撑及纵向支撑
2）跨度70～120米时 拱间距9～15米，采用相距3～6米的成对拱
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拱结构屋盖布. 置
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2.5 拱结构支座处理
1）由拉杆承受推力 2）由框架承受推力 3）基础承受推力 4）刚性水平构件承受推力
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3 刚架结构
4.3 桁架结构节点构造
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1）支座 ① 平板支座 ② 滚轴支座
2）屋架端部 ① 内天沟式 ② 自由落水 ③ 外天沟式
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5 网架结构
5.1 网架结构的特点
1）整体刚度大，稳定性好，为空间多向受力状态 2）杆件受力合理，能充分利用材料特性 3）高跨比小，能有效利用空间 4）杆件规格少，便于工厂化、装配化 5）建筑造型新颖，可适合于多种平面
2.2 拱结构的型式
1）按受力 ① 三铰拱 ② 两铰拱 ③ 无铰拱
2）按外形 ① 双折线型
② 圆弧线型 ③ 抛物线型
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第四章 大跨度建筑结构选型----2 拱结构
2.3 拱结构的主要尺寸
1）跨度：公建主体30～40米，可达到95～200米， 经济跨度80～100米
2）矢高：与建筑外形、使用要求、屋面构造、内力计算有关 屋盖结构 f=(1/10～1/5)L 公建主体 f=(1/5～1/2)L
4.2 桁架结构的型式
1）按材料：木、钢砼、钢、组合式
2）按外形：① 三角形 L≤18m，i=1/5～1/2
② 梯 形 L=18～36m，≤72m，f/L=1/6～1/8
③ 拱 形 L=18～36m，≤60m，f/L=1/6～1/8
④ 折线形
⑤ 平行弦
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第四章 大跨度建筑结构选型----4 桁架结构
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6
1.3.2 大跨结构是梁结构的改造和演变
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7
1.3.3 新型大跨结构的特点
① 整体上是空间结构 ② 跨度大，可覆盖巨大的室内空间 ③ 矢高小、曲率平缓，可有效利用空间 ④ 厚度薄、自重轻，节省材料 ⑤ 形式多样，可适合于各种形状的平面组合
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8
2 拱结构
2.1 拱结构的特点
1）拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力 2）拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩 3）拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大
利用小型杆件，组合成整体结构，刚度大， 变形小，自重轻，材料省
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5
1.3 大跨度建筑的结构特征
1.3.1 大跨建筑主要承受竖向荷载 1）高层结构 荷载：水平荷载为控制因素 构件：竖向悬臂构件—柱(线)，墙(面)，筒(体) 变形：水平侧移
2）大跨结构 荷载：竖向荷载为控制因素 构件：水平简支构件 变形：竖向挠曲
2）角锥体系 ① 三角锥体 ② 四角锥体 ③ 六角锥体
3）平板网架的主要尺寸
网架短向跨度 <30m
30～60m >60m
高跨比 1/10～1/13 1/12～1/15 1/14～. 1/18
网格尺寸与短跨比 1/8～1/12 1/11～1/14 1/13～1/1819
② 格构式两铰刚架： 60～120米 ③ 格构式无铰刚架：120～150米 ④ 折线弓形刚架：40～50米
高15～20米
2）断面
① 实腹式梁高 h=(1/12～1/20)L 设预应力拉杆 h=(1/30～1/40)L
② 格构柱宽同横梁节间 5～7米 ③ 折线弓形刚架梁高、柱宽 (1/15～1/25)L
5.2 网架结构的型式
1）按材料：木、钢砼、钢、组合式
2）按外形：① 平板网架 a.交叉桁架体系 b.角锥体系
② 曲面网架 a.球面网壳
b.柱面网壳
c.双曲面网壳 .
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第四章 大跨度建筑结构选型----5 网架结构
5.3 平板网架
1）交叉桁架体系 ① 两向正交正放: 适用于正方形平面 ② 两向正交斜放：适用于矩形平面 ③ 三向交叉网架：适用于圆形、三角形、多边形平面
3.1 刚架结构的特点
1）内力分布均匀 2）结构轻巧，节省材料，制作方便 3）空间高度大 4）结构刚度差
3.2 刚架结构的型式
1）按组成 ① 三铰刚架 ② 两铰刚架 ③ 无铰刚架
பைடு நூலகம்
2）按断面 ① 实腹式
② 格构式
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第四章 大跨度建筑结构选型----3 刚架结构
3.2 刚架结构的主要尺寸
1）跨度
① 实腹式：50～60米
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3.4 刚架结构节点构造
1）顶点铰
钢销栓
2）实腹刚架支座
① 固定支座
细石砼填实
② 铰支座
沥青麻丝填
3）格构刚架支座
① 板式支座
支反力≤100t
② 臼式支座
支反力>100t
③ 平衡支座
支反力≤100t
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4 桁架结构
4.1 桁架结构的特点
1）将受弯杆件转化为轴力杆件 2）充分利用三角形的刚性特点 3）充分利用材料特性，以小杆件拼合跨越大空间
特征：“薄壳、悬索、网架” 新型大跨结构
1）鸡蛋壳—薄壁结构
合理的外形，充分发挥材料受压性能，以较 薄的壳体跨越很大的空间，而具有足够
• 从鸡蛋壳到薄壁结构 • 从蜘蛛网到悬索结构 • 从蜜蜂巢到网架结构
的强度和刚度。
2）蜘蛛网—悬索结构
纤细的索网，充分发挥钢材抗拉性能，轻盈 活波，适宜与大跨度
3）蜜蜂巢—网架结构
1.2 大跨度建筑的发展过程
1.2.1 古典大跨结构（2000多年前～文艺复兴）
特征： “砖石结构”
1）从梁到三角璇 梁：受弯，砖石不宜 拱：受压，发挥材料特性
古典大跨结构
• 从梁到三角璇 • 从筒拱到交叉拱 • 从交叉拱到拱肋结构 • 从穹隆到帆拱
2）从筒拱到交叉拱
筒 拱：墙承重，平面狭长 交叉拱：柱承重，空间贯通
建筑结构选型
第四章 大跨度结构选型
1 大跨度建筑概况
2 拱结构
3 刚架结构
4 桁架结构
5 网架结构
6 折板结构
7 薄壳结构
8 悬索结构
9 其它结构型式 .
1
1 大跨度建筑概况
1.1 大跨度建筑定义
按网架结构设计规范规定
≤30米，小跨度
30～60米，中跨度
>60米，大跨度
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第四章 大跨度建筑结构选型----1大跨度建筑概况
3）从交叉拱到拱肋结构
交叉拱：屋面自重较大
拱 肋：结构高直轻巧
4）从穹窿结构到帆拱
穹隆：圆形平面
帆拱：方形平面
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1.2.2 平面大跨结构（19世纪后半叶～二战）
特征：“桁架、刚架、拱结构”
1）从梁到桁架 2）从梁到刚架 3）从梁到拱
平面大跨结构
• 从梁到桁架 • 从梁到刚架 • 从梁到拱肋
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1.2.3 新型大跨结构（二战～）