钢结构大跨房屋结构
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钢结构
设计
（a）
（b） 图1.4
大跨度房屋结构
1.3 拱式结构
1.3.1 拱的体系及形式
（1）拱的形式有：两铰拱、三铰拱、无铰拱。拱式 体系用钢量比梁式体系及框架体系经济。
f
f
f
l
l
l
(a)
两铰拱
Fra Baidu bibliotek
(b)
三铰拱
图1.5
(c)
无铰拱
两铰拱：安装和制造简单。因为铰可自由转动的特性，
两铰拱易于适应变形。
三铰拱：与两铰拱相比无突出的优点，拱钥铰还使拱
钢结构
设计
大跨度房屋结构
◆ 构造特点
当支座反力大于2500～3000kN时，框架的支座应设 计成辊轴式；反力较小时，可设计成平板式。
(a)
(b)
在双铰框架结构中,
为减小横梁中部的弯矩,
可采用图中使横梁卸载 O
的做法。
悬 挂
墙
钢结构
设计
R
R e
图1.3
大跨度房屋结构
横梁与柱连接 的框架节点内角 弯折处应做成平 缓曲线以避免应 力集中。为使转 角处腹板不致失 稳，应在其内部 受压区设置短加 劲肋。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
铝合金三角板 铝合金穹顶构架
遮雨板 披水板
下沉式碗形气楼
铝穹顶
铝墙板以及 采光窗
钢结构
设计
图0.8 上海国际体操中心主体育馆
大跨度房屋结构
50005000 10000
22.000
22000
钢结构
设计
±0.000
预应力混凝土长梁
115000
图0.9 海南美兰机场库机库网架与拉杆拱架结构
大跨度房屋结构
本章目录
基本要求
1 平面承重的大跨屋盖结构 2 空间网架屋盖结构 3 悬挂式屋盖简介
1.了解平面承重的大跨屋盖 结构的分类和构造特点。
2.了解空间网架屋盖结构的 特性和组成分类。
3.了解悬挂式屋盖结构的布 置形式。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑。如会堂、影剧院、 展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、市场、火车 站、航空港等。
(b) 钢筋混凝土屋面板
拉杆
6m
(c)
24~30m
(d) 钢筋混凝土屋面板
玻璃窗
18~24m
图1.2
三角形屋架 钢筋混凝土屋面板
大跨度房屋结构
1.2 框架结构
1.2.1 框架的体系及形式 两铰框架：对温度作用不敏感，刚度较差 无铰框架：刚度好，用钢量省、便于安装，但对基础要
求较高 实腹框架：用工量少，可装运性好，还能降低房屋高度。
大跨度房屋结构
◆预应力三角形截面桁架 预应力三角形截面桁架便于制造、运输和安装，给
设置大跨度梁式结构体系以良好基础。
(a)
钢结构
设计
图1.1
大跨度房屋结构
钢结构
设计
铺设于屋架上 的钢筋混凝土 屋面板可参与 共同受压，采 用管材(方管、 圆管)杆件以及 施加预应力这 三个方面使得 这种结构体系 钢材用量比较 经济。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
±0.0
拉杆
钢结构
设计
550
16700
550
17800
图1.6 设置抬高拉杆的拱
②设置拱扶壁 在加盖的体育场、展览馆以及飞机库里，拱的支座常
常是房屋的墙体、看台等。没有横墙或看台的情况下则 要求设置拱扶壁以承受拱的水平推力。
大跨度房屋结构
（3）拱外形：——接近压力曲线
抛物线拱：当对称的、沿拱弦线均布的荷载值起主 要作用时最为合适。
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.10 首都机场三号航站楼
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.11 日本名古屋网壳穹顶
大跨度房屋结构
第1节 平面承重的大跨屋盖结构
本节目录
1. 梁式大跨结构 2. 框架结构 3. 拱式结构
基本要求
了解大跨屋盖结构分类方法与应用
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.1 梁式大跨结构
圆弧拱：适于扁平拱,可以简化拱的设计与制造，使 拱构件及节点达到最大标准化。
悬链线拱：适于自重很大的高拱。高拱中风荷载引 起很大的内力，而且风荷载有可能自两面作用并给出 两条截然离散的风压线。此时拱的外形宜取两条极端 风压曲线的中间线。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.3.2 拱的构造特点 ◆拱截面分实腹式和桁架式两种，一般为等截面。拱身所
格构框架：当跨度大于60m时，实腹式框架不太经济， 此时可采用格构式，最大可做到150m。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.2.2 计算原则及构造特点
◆ 计算原则
格构式普通框架可以折算成与其等效的实腹框架。 重型的格构式框架按格构式体系考虑全部腹杆的变形 进行计算。 大跨框架的挠度仅用可变荷载求得，永久荷载产生的 挠度由相应的结构起拱来抵消。 当跨度大于50m且刚性柱(支座)不高时，须计入框架 的温度应力。两铰框架中，框架柱可以做成沿高度变截 面形式，这样能减轻结构自重并具有较好的外观。 当杆件内力大于等于2000kN时，应按重型桁架设计， 杆件截面通常设计成双腹杆的。
应用：通常采用简支桁架作为主要承重构件。其上、下弦 及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。重点是支 撑系统的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要 的。
优点：制造与安装较为简单。
常用体系：大跨度屋盖、预应力三角形截面桁架
钢结构
设计
适用跨度：4060m，更大的跨度由于耗钢量过大而不经 济。
也用于工业建筑，特别是在航空工业和造船工业中， 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。
大跨度建筑物的用途、其使用条件以及对其建筑造 型方面要求的差异性，决定了采用结构方案的多样性。
可采用梁式、框架式、拱式、空间式以及悬挂-悬索 式的结构。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.1
钢结构
设计
本身结构及屋面设置复杂化。
大跨度房屋结构
无铰拱：对于弯矩沿跨度的分配最为有利，但必须设 置强大的基础，而且要计算温度的作用。
（2）水平推力的解决措施：
①设置拉杆 对于软弱地基的情况，设置拉杆承担拱的横向水平力
更为合适。设有拉杆的拱其支座主要承受垂直荷载，故 这种情况下支座比较轻巧。
拱支承在墙体上时，横向反力也可用在支座铰水平处 设置拉杆的办法加以解决。为了在不增加房屋高度的情 况下增大房间的有效高度，有时将拉杆布置于拱支座铰 水平之上。
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.2
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.3
大跨度房屋结构
950 1100
73.84
87500
图0.4 飞机库梁式结构
4500 0
7700
钢结构
设计
图0.5
图0.6
大跨度房屋结构
40,000
5000
12500
2800
32000
16000 80000
32000
21,500
图0.7 郑州碧波园娱乐中心空间拱形屋盖结构（建筑平面80m×80m）
设计
（a）
（b） 图1.4
大跨度房屋结构
1.3 拱式结构
1.3.1 拱的体系及形式
（1）拱的形式有：两铰拱、三铰拱、无铰拱。拱式 体系用钢量比梁式体系及框架体系经济。
f
f
f
l
l
l
(a)
两铰拱
Fra Baidu bibliotek
(b)
三铰拱
图1.5
(c)
无铰拱
两铰拱：安装和制造简单。因为铰可自由转动的特性，
两铰拱易于适应变形。
三铰拱：与两铰拱相比无突出的优点，拱钥铰还使拱
钢结构
设计
大跨度房屋结构
◆ 构造特点
当支座反力大于2500～3000kN时，框架的支座应设 计成辊轴式；反力较小时，可设计成平板式。
(a)
(b)
在双铰框架结构中,
为减小横梁中部的弯矩,
可采用图中使横梁卸载 O
的做法。
悬 挂
墙
钢结构
设计
R
R e
图1.3
大跨度房屋结构
横梁与柱连接 的框架节点内角 弯折处应做成平 缓曲线以避免应 力集中。为使转 角处腹板不致失 稳，应在其内部 受压区设置短加 劲肋。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
铝合金三角板 铝合金穹顶构架
遮雨板 披水板
下沉式碗形气楼
铝穹顶
铝墙板以及 采光窗
钢结构
设计
图0.8 上海国际体操中心主体育馆
大跨度房屋结构
50005000 10000
22.000
22000
钢结构
设计
±0.000
预应力混凝土长梁
115000
图0.9 海南美兰机场库机库网架与拉杆拱架结构
大跨度房屋结构
本章目录
基本要求
1 平面承重的大跨屋盖结构 2 空间网架屋盖结构 3 悬挂式屋盖简介
1.了解平面承重的大跨屋盖 结构的分类和构造特点。
2.了解空间网架屋盖结构的 特性和组成分类。
3.了解悬挂式屋盖结构的布 置形式。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑。如会堂、影剧院、 展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、市场、火车 站、航空港等。
(b) 钢筋混凝土屋面板
拉杆
6m
(c)
24~30m
(d) 钢筋混凝土屋面板
玻璃窗
18~24m
图1.2
三角形屋架 钢筋混凝土屋面板
大跨度房屋结构
1.2 框架结构
1.2.1 框架的体系及形式 两铰框架：对温度作用不敏感，刚度较差 无铰框架：刚度好，用钢量省、便于安装，但对基础要
求较高 实腹框架：用工量少，可装运性好，还能降低房屋高度。
大跨度房屋结构
◆预应力三角形截面桁架 预应力三角形截面桁架便于制造、运输和安装，给
设置大跨度梁式结构体系以良好基础。
(a)
钢结构
设计
图1.1
大跨度房屋结构
钢结构
设计
铺设于屋架上 的钢筋混凝土 屋面板可参与 共同受压，采 用管材(方管、 圆管)杆件以及 施加预应力这 三个方面使得 这种结构体系 钢材用量比较 经济。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
±0.0
拉杆
钢结构
设计
550
16700
550
17800
图1.6 设置抬高拉杆的拱
②设置拱扶壁 在加盖的体育场、展览馆以及飞机库里，拱的支座常
常是房屋的墙体、看台等。没有横墙或看台的情况下则 要求设置拱扶壁以承受拱的水平推力。
大跨度房屋结构
（3）拱外形：——接近压力曲线
抛物线拱：当对称的、沿拱弦线均布的荷载值起主 要作用时最为合适。
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.10 首都机场三号航站楼
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.11 日本名古屋网壳穹顶
大跨度房屋结构
第1节 平面承重的大跨屋盖结构
本节目录
1. 梁式大跨结构 2. 框架结构 3. 拱式结构
基本要求
了解大跨屋盖结构分类方法与应用
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.1 梁式大跨结构
圆弧拱：适于扁平拱,可以简化拱的设计与制造，使 拱构件及节点达到最大标准化。
悬链线拱：适于自重很大的高拱。高拱中风荷载引 起很大的内力，而且风荷载有可能自两面作用并给出 两条截然离散的风压线。此时拱的外形宜取两条极端 风压曲线的中间线。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.3.2 拱的构造特点 ◆拱截面分实腹式和桁架式两种，一般为等截面。拱身所
格构框架：当跨度大于60m时，实腹式框架不太经济， 此时可采用格构式，最大可做到150m。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
1.2.2 计算原则及构造特点
◆ 计算原则
格构式普通框架可以折算成与其等效的实腹框架。 重型的格构式框架按格构式体系考虑全部腹杆的变形 进行计算。 大跨框架的挠度仅用可变荷载求得，永久荷载产生的 挠度由相应的结构起拱来抵消。 当跨度大于50m且刚性柱(支座)不高时，须计入框架 的温度应力。两铰框架中，框架柱可以做成沿高度变截 面形式，这样能减轻结构自重并具有较好的外观。 当杆件内力大于等于2000kN时，应按重型桁架设计， 杆件截面通常设计成双腹杆的。
应用：通常采用简支桁架作为主要承重构件。其上、下弦 及腹杆仅承受拉力或压力，对支座也没有横推力。重点是支 撑系统的布置，对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要 的。
优点：制造与安装较为简单。
常用体系：大跨度屋盖、预应力三角形截面桁架
钢结构
设计
适用跨度：4060m，更大的跨度由于耗钢量过大而不经 济。
也用于工业建筑，特别是在航空工业和造船工业中， 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。
大跨度建筑物的用途、其使用条件以及对其建筑造 型方面要求的差异性，决定了采用结构方案的多样性。
可采用梁式、框架式、拱式、空间式以及悬挂-悬索 式的结构。
钢结构
设计
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.1
钢结构
设计
本身结构及屋面设置复杂化。
大跨度房屋结构
无铰拱：对于弯矩沿跨度的分配最为有利，但必须设 置强大的基础，而且要计算温度的作用。
（2）水平推力的解决措施：
①设置拉杆 对于软弱地基的情况，设置拉杆承担拱的横向水平力
更为合适。设有拉杆的拱其支座主要承受垂直荷载，故 这种情况下支座比较轻巧。
拱支承在墙体上时，横向反力也可用在支座铰水平处 设置拉杆的办法加以解决。为了在不增加房屋高度的情 况下增大房间的有效高度，有时将拉杆布置于拱支座铰 水平之上。
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.2
大跨度房屋结构
钢结构
设计
图0.3
大跨度房屋结构
950 1100
73.84
87500
图0.4 飞机库梁式结构
4500 0
7700
钢结构
设计
图0.5
图0.6
大跨度房屋结构
40,000
5000
12500
2800
32000
16000 80000
32000
21,500
图0.7 郑州碧波园娱乐中心空间拱形屋盖结构（建筑平面80m×80m）