(完整版)第九章大跨屋盖结构

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大跨楼屋盖结构建模教学

大跨楼屋盖结构建模教学1.概述网架本身具有：重量轻、刚度大、抗震性能好、空间大等自身的优势,所以越来越受到大家的青睐.大跨度楼盖和屋盖的应用也越来越普遍,也越来越多的出现在大家的视线中,比如：加油站、门厅、大型展厅,都喜欢采用这种混搭结构形式.但是大部分设计师,对于这种结构如何建模及进行整体计算非常困惑,本篇文章将详细讲解,如何在结构设计软件PKPM中快速完成这类结构的建模及相关参数的设置.2.网架独立计算的缺点和整体计算的必要性大家对于这种结构,有一些很简化的处理方法.一般都是先对网架单独进行计算分析,然后把支座力以集中力的形式,加到下部主体结构中,以此来考虑网架荷载对下部结构的影响.另外,因为网架的面内刚度很大,所以设计师一般采用一些近似的方法,模拟网架刚度对主体结构的影响,比如：用虚梁、用等代梁、用刚性杆件、用刚性楼板模拟等.但这些模拟方法都是不准确的,因为不管用什么方法模拟,都没有真实的把上部网架建到模型中,更无法实现上部网架和下部主体结构的整体计算分析,尤其是网架单独分析与整体分析在动力特性上的差异.所以这些简化处理方法,都无法真实反映出网架的刚度、没有反映出网架真实的变形及振动、无法准确考虑竖向地震的影响、无法考虑上下部的相互作用,以及大屋盖结构和下部结构的整体效应.简言之,这些近似的处理方法都是不准确的,网架与下部结构整体计算是十分必要的.3.相关的规范条文规范中对于该类结构的规定很多,下面列出其中几处,供大家参考：《建筑抗震设计规范》10.2.7中提到：屋盖结构抗震分析的计算模型,应符合下列要求：1、应合理确定计算模型,屋盖与主要支承部位的连接假定应与构造相符.2、计算模型应计入屋盖结构与下部结构的协同作用.《建筑抗震设计规范》10.2.7条文说明：屋盖结构自身的地震效应是与下部结构协同工作的结果.由于下部结构的竖向刚度一般较大,以往在屋盖结构的竖向地震作用计算时通常习惯于仅单独以屋盖结构作为分析模型.但研究表明,不考虑屋盖结构与下部结构的协同工作,会对屋盖结构的地震作用,特别是水平地震作用计算产生显著影响,甚至得出错误结果.即便在竖向地震作用计算时,当下部结构给屋盖提供的竖向刚度较弱或分布不均匀时,仅按屋盖结构模型所计算的结果也会产生较大的误差.因此,考虑上下部结构的协同作用是屋盖结构地震作用计算的基本原则.考虑上下部结构协同工作的最合理方法是按整体结构模型进行地震作用计算.因此对于不规则的结构,抗震计算应采用整体结构模型.当下部结构比较规则时,也可以采用一些简化方法(如等效为支座弹性约束)来计入下部结构的影响.但是,这种简化必须依据可靠且符合动力学原理.透过以上内容,可以非常清晰的看到,对于这种结构结构进行整体分析的必要性.4.应用PKPM整体建模方法为了实现这种结构形式的快速建模,V3以后的版本,利用PMSAP核心的集成设计,即图1.图1因为该产品线是PM和Spas的结合,对于下部的标准层依然可以在PM 中正常建模,只有上部的空间网架需要采用Spas的建模方式.具体的操作流程如下：1、新建工程目录,并且在左侧选择第二条产品线：PMSAP核心的集成设计.然后直接进入【结构建模】模块中；2、此时会进入PMCAD建模界面,设计师可以在该界面下,建立下部主体结构模型,如图2所示；图23、建完下部主体结构后,开始建立空间网架；进到空间层有两条路径：路径一,点击：【基本丨工具】>【空间建模】菜单,程序即可自动进入空间建模模块,如图3所示；图3路径二,点击【添加新标准层】>【空间标准层】,也可以进入空间层建模功能,如图4所示：图44、进入空间层功能后,程序会弹出图5的对话框.图5设计师可以根据工程需要,选择显示部分楼层,或者显示全部楼层（对于楼层比较多的工程,可以选择显示部分楼层,使得后续操作更方便）；5、创建上部网架模型.对于上部网架,程序支持：自己创建或者外部导入两种方式；方法一,围区网架：如果是非常规则的网架,可以使用程序提供的【围区网架】功能,如图6所示.图6具体操作步骤如下：a）选择【围区网架】命令；b）沿逆时针依次选择节点,直至形成封闭围区,然后右键确定.c）选择与网架网格平行的两点,会弹出图7所示的对话框.图7设置相应的参数后,即可形成图8所示的网架；最后按照实际截面进行构件布置即可.图8方法二,外部导入：a）先用pmsap打开已经建好的网架,点击图9中的【设基点】命令,再点击网架中的某一点.这样,下次导入该网架时,就会以刚刚设置的点左右对位基点；图9b）【PMSAP核心的集成设计】打开已经建好的下部结构,然后进入空间标准层；c）点击【导入子结构】,然后根据定位基点,把网架拼到下部结构中即可,如图10所示.图106、对下部主体结构和上部空间网架层,进行组装：1）点击【返回】键,回到PM建模界面,如图11所示；图112）点击：【楼层组装】>【空间层组装】,会弹出图12所示的空间层组装对话框；图123）根据实际工程情况,选择“空间标准层号”,以及对应的“标准层号”,本实例的空间层以及标准层号都是1；4）设置好对应关系后,点击“添加”即可完成空间层的组装.拼装后的完整模型,如图13所示：图135.几个关键点说明如果设计师看的仔细的话,会发现刚才导入的网架中,有一根竖向的短线；其实这根短线是用来模拟支座的.因为网架和下部结构之间需要通过支座连接,所以这里通过一根短柱来模拟支座.下面说一下支座的建模,以及支座和下部结构的连接如何模拟；1）支座的模拟：模拟支座的小短柱,可以按照实际支座的高度建模即可（一般是300-600mm之间）；支座的截面宽度,可以定在300-400mm左右.如果把支座层单独建成一个标准层,并且与下部结构一起组装的话,因为该层柱子太短,刚度较大,为了规避掉这个问题,建议设计师把该短柱层,直接建到上部网架层中；本例题即是采用的这种建模方法.2）支座层与下部结构的连接形式：根据实际工程情况不同,网架与下部结构的连接形式,也可能有所不同,比如：滑动、铰接等.设计师可以根据自己的工程情况,在程序中设置相应的参数,即可达到不同的约束效果,如图14所示;图14图14中,K11、K22、K33,表示三个方向的平动约束刚度；Kθ1、Kθ2、Kθ3,表示三个方向的转动约束刚度；如果按照上图的约束刚度填写,即是常见的铰接形式.因为每个节点有三个平动、三个转动六个自由度,设计师可以根据自己的工程情况,进行约束刚度的填写,进而可以达到不同的约束情况.另外：对于一般不会产生附加阻尼的支座,图14中的阻尼系数填零即可.约束形式定义好后,即可布置到模型中,如图15所示：图15到此,上部网架和下部主体结构已经完整拼接到一起；设置好相应的计算参数后,就可以对结构进行整体计算和分析了.6.小结本文较为详细的介绍了底部结构与顶层网架这种常见结构形式的建模方法、参数设置等,希望会对设计师能够有所帮助.。

大跨钢结构屋盖的认识和理解

大跨钢结构屋盖的认识和理解一、结构形式和特点大跨钢结构屋盖是一种广泛应用于大型建筑和公共设施的结构形式，其特点在于能够提供大空间、高强度、轻质、耐久的建筑结构。

这种结构形式主要包括钢梁、钢柱、钢支撑、钢桁架等构件，通过精确的计算和设计，能够实现复杂的空间结构和优美的建筑造型。

大跨钢结构屋盖能够适应不同的气候条件和环境因素，因此在现代建筑中具有广泛的应用前景。

二、力学性能大跨钢结构屋盖的力学性能是其重要特性之一。

这种结构形式具有较高的承载能力和抗风、抗震性能。

钢材料的强度高、自重轻，能够有效地分散和吸收地震和风力等自然灾害产生的能量，从而保证了建筑物的安全性和稳定性。

同时，大跨钢结构屋盖还具有良好的延性和塑性，能够在较大的变形下保持结构稳定，不易破坏。

三、设计与建造大跨钢结构屋盖的设计与建造是其复杂性和技术性的重要体现。

设计师需要根据建筑要求和实际情况进行精确的计算和设计，确定合理的结构形式和构件尺寸，以确保结构的安全性和稳定性。

在建造过程中，需要采用先进的施工技术和管理手段，保证构件的精度和质量，同时需要严格遵守施工规范和安全标准，确保施工过程的安全性和可靠性。

四、维护与保养大跨钢结构屋盖的维护与保养对于保证其使用寿命和安全性具有重要意义。

由于钢材料易受腐蚀和氧化，因此需要定期进行清洁和维护，防止构件表面出现锈蚀和裂纹。

同时，需要对结构进行定期的检查和检测，确保其结构和构件的正常使用。

如果发现任何异常或损坏，需要及时进行修复和加固，以防止问题扩大和保证结构的安全性。

五、案例分析为了更好地理解大跨钢结构屋盖的应用和发展趋势，以下将介绍几个典型的案例分析。

（1）国家体育馆“鸟巢”北京奥运会主场馆“鸟巢”采用了大跨钢结构屋盖，其独特的结构和造型成为了北京的地标性建筑之一。

该场馆采用了双向倾斜的钢桁架屋盖，具有独特的外形和视觉效果，同时也体现了大跨钢结构屋盖的优点和发展趋势。

（2）上海中心大厦上海中心大厦是世界上最高的建筑之一，其采用了大跨钢结构屋盖，实现了超大空间和高度的建筑目标。

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
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2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
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3.从跨数分：
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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
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风雨操场
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室内采光效果
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农贸市场
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飞机库
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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
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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
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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：
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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
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开封县温泉游泳馆

大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计

大跨度型钢混凝土梁板屋盖设计摘要：随着经济的不断发展，以及功能需求的不断提升，越来越多的大跨度结构形式在各种建筑设计中出现。

按照GB50011-2010建筑抗震设计规范的要求，跨度大于18 m的框架为大跨度框架。

解决大跨度屋面结构有许多方法，如采用钢结构、预应力混凝土梁板结构或者是型钢混凝土梁板结构等。

各种结构形式有各自的特点和要求。

预应力框架主梁的经济跨度为15m～25m，梁跨高比15～20。

在该跨度范围内采用预应力混凝土，可解决大跨度梁的抗裂、挠度问题，扩大柱网，形成大空间，提高建筑物的使用功能。

关键词：大跨度结构；型钢混凝土梁板；屋盖设计前言高层建筑和大跨度建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物。

随着经济的发展，人口向城市集中，造成城市用地紧张，促进了高层建筑的发展。

而随着人们物质和精神文明建设的发展，各类公共建筑也不断涌现，这又促进了大跨度建筑的发展。

这两类建筑都具有自重较大，结构构件受力较大，抗震性能要求较高的特点，而型钢混凝土结构相对于传统的钢筋混凝土结构，能更好地适应这些要求，因而在近些年来得到快速的发展。

型钢混凝土结构，又称钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，它是指梁、柱、墙、筒体等杆件或构件，以型钢为骨架，外围包以钢筋混凝土所形成的组合结构。

使用的型钢可分为实腹式和空腹式两大类：实腹式型钢构件可由型钢或钢板焊成，常见的截面有I、H形等，也有矩形及圆形钢管。

空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。

空腹式型钢比较节约钢材，但制作费用较高，抗震性能相对较差，目前应用不多。

实腹式型钢由于制作简便、承载力大，因此被广泛应用。

1型钢混凝土结构的优缺点1.1与钢筋混凝土构件相比较，型钢混凝土结构具有以下特点：（1）整体工作—型钢骨架与外包钢筋混凝土形成整体，共同受力。

（2）截面尺寸小—钢筋混凝土构件受到自重和配筋率限值的制约，提高承载力和刚度的唯一途径是加大截面尺寸；而型钢混凝土构件可以利用设置较大截面的型钢参与共同受力，承载力相同，截面面积可以大大减小。

大跨屋盖结构抗风类型划分方法及应用

大跨屋盖结构抗风类型划分方法及应用陈波;杨庆山;武岳【摘要】根据风振响应中平均响应、背景响应和共振响应之间的关系,初步提出划分结构抗风类型的思想,将大跨屋盖结构分为4类抗风类型,并给出具体的划分方案,以简化风振响应和等效静风荷载的分析过程.在此基础上,以拱作为研究对象,在工程常用的参数范围内,通过风洞试验,确定屋面风荷载,对矢跨比分别为1/8和1/4的大跨拱结构的抗风类型进行系统的参数分析,研究风荷载基本参数和结构参数(矢跨比、跨度、结构截面刚度和屋面质量)对拱结构抗风类型的影响.分析结果表明:基频小于4Hz的绝大多数拱结构,脉动风响应明显大于平均风响应,脉动风响应不可忽略,属于背景响应可以忽略、共振响应占主导地位的结构抗风类型.%According to the relationship among the mean response, background response and resonant response of wind-induced response, an idea is advised to classify long-span roof structures into four wind-resistant types, and the detailed classification criterions are developed. Systematic parameter analysis of wind-resistant types of long-span arch structures is performed with the presented method in this paper, by considering some parameters of wind loading and arch structures, such as mean wind velocity, roof mass, rise-span ratio and section properties of the arch, where wind pressure loads are obtained by wind tunnel test. The results show that: the parameters of the wind loads and the structure have important effect on structural response for long-span arch structures. The fluctuating wind-induced response can't be ignored, and most arch structures, whose first naturalfrequencies are lower than 4Hz, belong to the wind-resistant type that resonant response is more predominant than background response.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2011(035)004【总页数】7页(P66-72)【关键词】大跨屋盖结构;拱;风荷载;风振响应;等效静风荷载【作者】陈波;杨庆山;武岳【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】TU393.3大跨屋盖结构对风荷载的作用较为敏感，风荷载成为该类结构设计的控制性荷载之一.该类结构的屋面脉动风荷载常常需要通过风洞试验确定，且风振响应一般具有多振型参与结构振动的特点.如何精确地计算大跨屋盖结构风振响应和等效静风荷载，国内外学者已经开展了大量的研究工作[1-4]，但其研究成果还未纳入建筑结构荷载规范，这一现状与分析方法和分析过程的复杂性，以及如何以便于结构设计师使用的形式表示等问题密切相关.风荷载可以分为平均风和脉动风两部分，脉动风对结构的作用又可以分为背景响应和共振响应[5]，结构响应谱可分为两部分，其中一部分形状与风压谱形状相同，体现了脉动风的准静力作用，被称之为背景响应，而在结构自振频率附近的响应谱尖峰体现了因结构惯性力产生的动力放大效应，被称之为共振响应.与此对应，这两部分响应分量所对应的等效静风荷载称之为背景分量和共振分量.与风振响应特征对应，文献[3-4]将大跨屋盖结构的等效静风荷载分为平均分量、背景分量和共振分量，背景分量分析采用荷载响应相关系数法(LRC法)[6-7]，共振分量考虑了风振响应中多振型参与振动的特点，将其表示为多阶惯性力的组合.这一方法适用于常见的线性结构体系，但其分析过程较为复杂.实际上，可以根据风荷载特性和结构特性，对风振响应和等效静风荷载的分析方法进行简化，如对一些刚度较大的结构，可能不需要考虑脉动风效应或者不需要考虑脉动风中的共振响应，此时，只需要考虑平均分量，或者考虑平均分量和背景分量.文献[8]提出将结构分为小型静力结构、中型静力结构、大型静力结构和动力结构.文献[9]指出高层结构自振频率大于1 Hz时，可以忽略脉动风效应.文献[10]指出基频小于4H z，高度大于30 m，且高宽比大于1.5的高层结构均应考虑脉动风荷载对顺风向风振响应的影响.但是这些规定主要是针对高层结构，是否适用于大跨屋盖结构值得商榷.大跨屋盖结构风振响应特性与高层结构迥然不同，是否可以忽略脉动风响应，或者忽略脉动风响应中的背景分量或共振分量，需要采用更精细化的方法进行深入分析，给出具体的划分标准，从而达到简化该类结构等效静风荷载分析过程的目标.基于此，本文作者提出根据风振响应中平均响应、背景响应和共振响应之间的相对关系，将大跨屋盖结构分为若干类结构抗风类型，在此基础上，采用该方法对大跨拱结构抗风类型进行研究.结构的抗风分析包括确定风荷载、风振响应分析和等效静风荷载计算等3个主要过程.1)对于形体复杂的大跨屋盖结构，主要依靠风洞试验确定风荷载.当需要考虑脉动风效应时，常常需要进行同步测压试验，反之，则只需测定平均风压系数.此时可以在屋面分批分次地进行测压试验，对风洞试验中测压系统的技术要求较低.2)风振响应分析过程中，对于一些复杂结构，需要采用一些精细化方法，同时考虑平均响应、背景响应和共振响应，如Ritz-POD法[2]或三分量分析方法，将风振响应分为平均响应、背景响应和共振响应等3个分量.当采用风振响应三分量的分析方法时，脉动风响应可表示为结构风振极值响应可表示为式中、σy分别表示平均风响应和脉动风均方根响应;σb、σr分别表示背景响应和共振响应;g表示峰值因子，一般在3～5之间.但对于一些刚度较大的简单结构，风振响应分析过程可以简化，可仅考虑平均风响应，或者当需要考虑脉动效应时，可直接采用准静力方法.3)等效静风荷载计算包括平均分量、背景分量和共振分量，可表示为式中:P eb、W b分别表示等效静风荷载背景分量及相应的权重因子;P ej、W j分别表示等效静风荷载共振分量中第j阶振型分量及权重因子;¯F表示平均风荷载.在具体分析过程中，根据是否可以忽略脉动风响应，或脉动风响应中的背景响应或共振响应，对等效静风荷载计算过程进行简化.综合抗风分析的3个主要过程可知:根据平均风响应、背景响应和共振响应的相对大小，可以判断是否能够忽略脉动风响应，或者脉动风响应中的背景响应或共振响应.若能给出忽略各分量响应的具体条件，则在实际工程应用中，使确定风荷载、风振响应分析和等效静风荷载的计算过程简化.因此，根据平均响应、背景响应和共振响应之间的大小关系，可划分结构抗风类型，从而达到简化部分结构抗风分析过程的目的.在结构抗风类型划分过程中，主要考虑两个层次上的关系，即:与平均风响应相比，是否需要考虑脉动风的响应;若需要考虑脉动风响应，是否需要考虑背景响应或者共振响应.层次1:脉动风响应与平均风响应的关系.当脉动风响应小于平均风响应的10%时，可以认为脉动风可以忽略不计，即满足层次2:共振响应与背景响应的关系.在提出具体的结构抗风类型划分标准前，先根据式(1)给出的背景响应和共振响应组合方法，确定背景响应或共振响应可以忽略的条件.假设不考虑某一响应分量的影响所引起的误差小于10%，则该响应分量可以忽略不计，根据式(1)，有式中:a、b分别表示风振响应的背景响应或共振响应相当于式(1)表示的结构脉动风响应.式(5)和式(6)间的误差为0.56%.式(4)和式(5)中的误差取为10%，是综合考虑了工程应用方便性和计算精度，具有一定的经验性.脉动风效应与平均风响应组合得到总风效应(见式(2))，且在结构承载能力极限状态设计和正常使用极限状态验算阶段，风效应应与恒荷载和其他活荷载效应进行荷载工况组合.因此，式(4)和式(5)所引存在的误差导致结构设计阶段的最大效应组合值计算误差将明显小于10%，可认为是能够满足工程精度要求.此外，可以用Davenport所提出等效静风荷载中的阵风荷载因子[5](类似于中国建筑结构荷载规范的风振系数)，间接地描述平均风效应、背景响应和共振响应间的相对关系，阵风荷载因子为式中表示忽略结构动力放大作用的极值风响应;βs为阵风效应因子，不考虑结构动力放大作用时体现风荷载的阵风效应，与《建筑结构荷载规范》中的阵风系数相似;βd为动力放大系数，主要体现结构的动力放大作用.这样，平均风效应、背景响应和共振响应间的相对关系可以用具有明显物理含义的阵风荷载因子G、阵风效应因子βs和动力放大系数βd描述.基于两个层次的考虑，本文作者提出了根据风振响应中平均响应、背景响应和共振响应的相对大小，将大跨屋盖结构抗风类型分为Ⅰ～Ⅳ类:Ⅰ类结构.这类结构的特点是刚度较大，且屋盖表面的脉动风压成分较小，满足式(4)，此时结构的脉动风响应较平均风响应可以忽略不计，阵风荷载因子 G较小，风效应分析以及等效静风荷载只需要考虑平均风荷载.Ⅱ类结构.这类结构的特点是刚度较大，与Ⅰ类结构的主要区别在于脉动风响应不可忽略，且脉动风响应以背景响应为主，阵风效应明显(βs较大)，但是动力放大系数βd较小.背景响应与共振响应间的比值大于2，此时按照式(5)，共振响应的影响可以近似忽略，风振响应只需考虑平均响应和背景响应，即等效静风荷载也只需考虑平均分量和背景分量Ⅲ类结构.这类结构的刚度介于Ⅱ类和Ⅳ类之间，需要同时考虑结构的背景响应和共振响应，等效静风荷载则需要同时考虑平均分量、背景分量和共振分量.风振响应分析需要按照式(2)分析，等效静风荷载需要按照式(3)计算.Ⅳ类结构.这类结构的特点是刚度较小，脉动风响应较大，且脉动风响应以共振响应为主，阵风效应明显，且动力放大系数βd较大.共振响应与背景响应间的比值大于2，此时按照式(5)，背景响应的影响可以近似忽略，风振响应分析只需考虑平均响应和共振响应，即等效静风荷载以只需考虑平均分量和共振分量图1给出了代表3类不同抗风类型结构的响应谱特征，分别是国家体育场、某拱结构和某单层球面网壳结构的一个节点竖向位移响应谱.从图1可以看出:对于Ⅱ类结构，结构自振频率附近的响应谱明显低于低频位置的响应谱;对于Ⅲ类结构，自振频率处的响应谱峰值明显，但峰值大小及附近的面积(包围的面积大小就是均方响应)与低频响应成分处于同一数量级;对于Ⅳ类结构，结构自振频率附近的响应峰值十分明显，而且峰值大小及附近的面积远大于低频响应成分.上述结构分类方法是基于风振响应中平均响应、背景响应和共振响应的相对大小，不便于工程应用.在研究过程中，应建立结构抗风类型与脉动风荷载、结构的基本几何参数或结构动力参数之间的直接联系，这样结构工程师只需通过风荷载和结构基本参数，就可确定结构抗风类型，进一步选择相应的抗风分析方法，从而简化部分结构的抗风分析.影响风振响应中3个响应分量相对大小的主要因素包括屋面风荷载的分布特征和结构刚度的大小.对于某一具体结构形式，屋面风荷载分布特征相似，结构的基频能够较好地反映结构的刚度和动力特性.因此，针对某一类型结构，可以通过参数化研究，根据风荷载基本参数(如平均风速)和结构基频，划分结构抗风类型.研究结构抗风类型划分的关键是大规模计算结构风振响应，分析风振响应随各参数的变化规律.平均风荷载下的平均响应可以直接采用静力方法进行计算.背景响应是反映脉动风荷载的准静力效应，采用准静力方法计算将更为高效.在脉动风荷载作用下，t时刻的背景响应可表示为式中:{i r}表示该响应的影响线函数;{P(t)}表示脉动风荷载向量.ij、pj(t)分别表示{i r}和{P(t)}的第j个元素;N表示结构的总自由度数.根据式(14)，可以将背景响应的功率谱表示为式中:Spjpk(n)表示 j，k自由度两方向间脉动风荷载的互谱密度.根据式(15)，背景响应均方根为共振响应可采用振型分解法计算，其主要贡献振型可以根据文献[2]所述方法进行选择.共振响应的功率谱矩阵可表示为式中:{ψ}j和{ψ}k分别表示{ψ}的第 j阶和第k阶振型;表示第 j阶与第k阶振型广义力互功率谱;Hk(n)表示频响传递函数表示振型广义坐标响应谱密度是H j(n)的共轭复数.对式(17)进行积分，便得到第 i自由度的共振响应均方根值根据第1节所述结构抗风分类方法，以拱结构作为研究对象，研究风振响应随风荷载参数和结构参数的变化特性，并对拱结构的抗风类型进行分类.拱结构作为大跨度屋盖结构的一种基本结构形式，可以看作两边支承柱面网壳或者拱桁架的简化模型，在实际工程中应用较为广泛.图2为所分析的拱结构模型，两支点为固定铰支座.其中，h0为檐口高度;f为拱的矢高;L为拱的跨度.将拱模型均匀地划分为20个节点和20个单元，其编号从左侧到右侧按顺序依次增大.为确定拱形屋面的风荷载，进行了矢跨比分别为1/8和1/4的柱面屋盖结构刚性模型同步测压试验.风洞试验在长安大学大气边界层风洞进行，试验段高2.5 m，宽3.0m，长 15m.拱结构原型的跨度L=80m，檐口高度h0=20m.试验模型几何比例为1∶100，屋面共布置204个测压点，按B类地貌进行同步测压试验，采样频率为312.5 Hz，可以获取屋面平均压力和脉动压力，以用于结构风振响应分析.图3和图4分别给出了B类地貌条件下，矢跨比为1/8和1/4的柱面结构的风洞试验结果，风压系数参考点为离地面10m高度处.假定拱位于试验模型长边方向的中间位置，如图3(a)所示的1-1剖面位置，根据柱面风洞试验结果就可以确定图2所示拱结构的平均风荷载和脉动风荷载，用于风振响应分析.当风向为图3所示的方向时，对结构较为不利.拱结构的参数设计符合工程设计要求、并覆盖工程常用应用范围的原则.拱的截面尺寸根据跨度、矢跨比和拱的间距确定，满足变形和承载力要求，文中所有参数均在常用范围内选取，考虑主要参数变化.每榀拱之间的间距为6 m.结构矢跨比对结构动力特性和风荷载影响较大;屋面质量对结构动力特性有较大影响，在矢跨比一定的条件下，改变结构跨度和屋面质量对结构动力特性的影响相似，因此，着重考虑屋面质量的变化.1)结构跨度.跨度 L取 80m和40 m两种.该类屋面近似为钝体，其屋面风压主要受特征湍流控制，因此，同一次风洞试验的脉动风压系数适用于不同跨度、但几何形状完全相同的拱结构.2)矢跨比.矢跨比是影响拱结构力学特性的重要参数，而且直接影响屋面风荷载的分布特征，根据开展的风洞实验，屋盖矢跨比f/L分别取1/8和1/4.3)屋面质量.屋面质量(不包括拱构件自重)分别考虑了10 kg/m2、60 kg/m2和100 kg/m2共3种情况.当平均风速为30 m/s时，还增加了30 kg/m2和150kg/m2两种情况.4)截面类型.主要考虑了4种截面刚度:截面1，面积为0.011m2，惯性矩为0.000 244 m4，截面高度为400mm;截面 2，面积为 0.021 m2，惯性矩为0.00195m4，截面高度为800 mm;截面 3，面积为0.032 m2，惯性矩为0.006 59 m4，截面高度为1 200mm;截面 4，面积为 0.043 m2，惯性矩为0.015 60 m4，截面高度为1 600mm.结构跨度为40 m时，分别取截面1、截面2和截面3;跨度为80 m时，分别取截面2、截面3和截面4.在矢跨比、屋面质量和截面变化范围内，结构的基频在0.4～7.0Hz之间变化，涵盖了较大范围.5)平均风速.考虑的平均风速分别为25m/s、30 m/s、35m/s和40m/s.对应的基本风压在0.4～1.0 kN/m2范围变化.考虑以上各参数的变化，共分析了168个拱结构的风振响应.在参数变化范围内，按照第1.3节的风振响应三分量频域分析方法对大跨拱结构的风振响应进行系统的参数分析.结果表明，所有拱结构的极值响应与平均风响应之比均大于2，没有出现结构抗风为Ⅰ类的情况.因此将着重研究背景响应与共振响应间的比值随风荷载参数和结构参数的变化规律.因各点位移及各单元应力的背景响应和共振响应间比值存在一定差别，定义针对整个结构的背景响应与共振响应间比值，即式中表示第i个节点位移或者第i个单元的背景响应和共振响应间比值.对于跨度 L=80m、矢跨比 f/L=1/8、第4种截面、屋面质量为60 kg/m2、平均风速为30 m/s的拱结构，图5分别给出了竖向位移和杆件内力中背景响应与共振响应间比值的分布特征.可以看出:根据位移响应和单元应力计算的针对整个结构的背景响应与共振响应的比值较为近似;不同节点间的位移背景响应与共振响应比值较为近似.因此，选取针对整个结构竖向位移响应的背景响应与共振响应的比值作为划分结构抗风类型的响应指标.图6给出了屋面恒荷载为60 kg/m2，不同矢跨比、不同跨度和不同平均风速条件下，背景响应与共振响应间比值的变化规律.可以看出:背景响应与共振响应间的比值，基本呈现随着平均风速的增大，比值逐渐减小的总体变化趋势，但波动幅度较小.图7给出了跨度 L=80 m、矢跨比 f/L=1/4、V0=30 m/s，不断改变拱截面和屋面质量时，背景响应与共振响应比值的变化情况.图7中所呈现的基本趋势是:随着屋面质量的增大，截面刚度的减小，结构刚度变柔，基本呈现背景响应与共振响应间的比值也逐渐减小的总体变化趋势.通过参数化研究可知:影响背景响应与共振响应间比值的主要因素是风速和结构特性;风速越大，背景响应与共振响应间的比值呈现减小的趋势，但变化幅度不大;矢跨比越大、截面刚度越小、屋面质量越大时，拱结构自振频率越小时，背景响应与共振响应间比值呈现逐渐减小的趋势.风速是体现荷载特性的重要参数.跨度、矢跨比、截面刚度和屋面质量是影响结构动力特性的主要参数，可用结构的第1阶自振频率(基频)综合反映这几个影响因素的共同影响.为此，以第2.4节的参数分析结果为基础.图8给出了在不同设计基本风速条件下，背景响应与共振响应间的比值与结构自振频率的变化规律.从图8可以看出:基频小于4 Hz，且背景响应与共振响应之比小于0.5的绝大多数拱结构都属于脉动风响应不可忽略，背景响应可以忽略，共振响应占主导地位的Ⅳ类结构.结构抗风类型的划分方法，在工程应用时，可以采用式(12)和式(13)这一简化方法计算结构风振响应和等效静风荷载，忽略风振响应和等效静风荷载的背景分量，使抗风分析过程得以简化.1)在研究确定风荷载、风振响应分析和计算等效静风荷载等过程的基础上，初步提出了划分大跨屋盖结构抗风类型的思想，并给出了具体划分方法，能够有效地简化抗风分析过程.2)对于大跨拱结构，风荷载基本参数和结构参数对结构风振响应特性都有较大影响，基频小于4 Hz的绝大部分拱结构属于脉动风响应不可忽略，背景响应可以忽略、共振响应占主导地位的Ⅳ类结构.【相关文献】[1]M asanao Nakayama，Yasuhito Sasaki，Keiji M asuda.An efficientmethod forselectionof vibrationmodes contributory to wind responseon dome-like roofs[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynam ics，1998，73:31-43.[2]Chen Bo，Wu Yue，Shen Shizhao.A new method for wind-induced response analysis of long span roofs[J].International Journal of Space Structures，2006，21(2):93-101.[3]陈波，杨庆山，武岳.大跨空间结构的多目标等效静风荷载分析方法[J].土木工程学报，2010，43(3):62-67.CHEN Bo，YANG Qingshan，WU Yue.Multi-objective equivalent static wind loads forlarge-span structures[J].China Civil Engineering Journal，2010 ，43(3):62-67.(in Chinese) [4]顾明，周暄毅.大跨度屋盖结构等效静力风荷载方法及应用[J].建筑结构学报，2007，28(1):125-129.GU Ming，ZHOU Xuanyi.Equivalent static wind loads of large-span roofstructure[J].Journal of Building Structures，2007 ，28(1):125-129.(in Chinese)[5]Davenport A G.Gust loading factors[J].Journal of the Structural Division，1967，93(ST3):11-34.[6]Holmes JD.Effective static load distributions in wind engineering[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynam ics，2002(90):91-109.[7]Kasperski M.Extreme wind load distributions for linear and nonlineardesign[J].Eng.Struct，1992，14:37-34.[8]Harris R I.The classification of structures for assessment and codification of w ind effects[C]∥Wind Engineering:Proceedings of the Fifth International Conference，Colorado，USA，1982，2:1257-1269.[9]ASCE 7-05，Minimum design loads for buildings and other structures[S].American Society of Civil Engineers，2006.[10]GB 5009-2001，建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2006.GB 5009-2001，Load code for the design ofbuilding structures[S].Beijing:China Architecture and Building Press，2006.(in Chinese)。

建筑结构选型复习资料

建筑结构选型复习资料1、简述简支梁和多跨连接梁的受力和变形特点？简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。

简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。

因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。

简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接结构。

多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。

2、桁架结构的受力计算采用了哪些基本假定?一、组成桁架结构的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

二、桁架的杆件和杆件的相连接的节点都是铰接节点。

三、所有外力都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。

3、桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？斜腹杆的布置方向对腹杆受力符号（拉或压）有直接关系。

对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反。

对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆总是受拉。

4、屋架结构的布置有哪些具体要求？一、屋架的跨度：一般以3米为模数二、屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶三、屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、跺、柱或圈梁上。

当跨度较大时，则应该采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。

5、钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取什么措施？在构件转角处，由于弯矩过大，且应力集中，可采取加腋的形式，也可适当的用圆弧过渡。

为了减少材料用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架，其形式有两种：一种是把杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。

6、刚架结构的支撑系统起何作用？应怎样布置？为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱之间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑。

柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。

大跨度房屋结构

大跨度房屋结构摘要：随着经济的发展，大跨度结构在公共建筑中的应用越来越广泛。

关键词：大跨度;实腹式框架;格构式框架Abstract: with the development of economy, big span structure in the public buildings used more widely.Keywords: big span; Solid-web framework; Of lattice frame大跨度房屋结构常用于公共建筑。

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，市场，火车站，航空港等，受使用要求和建筑造型要求所制约，具有大的跨度。

它们是为了满足人类社会文化生活不断丰富的需求而产生的。

大跨度房屋结构也用于工业建筑。

特别是航空工业和造船工业中，更多地采用大跨度结构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等。

这些建筑采用大跨度结构是受装配机器（如船舶，飞机）的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。

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------梁式的，框架式的，拱式的，空间式的以及悬挂-悬索式的。

梁氏及框架式体系，较常用于矩形平面的大跨建筑无盖；拱式体系具有建筑造型方面的优点，跨度在80m和更大时，这种体系比较经济；呈网格或实腹薄壳及褶板，平板网架结构，穹顶或篷盖状的空间体系，用钢量最为经济，多用于圆形或矩形的房屋平面。

悬挂结构体系中主要承重构件是用高强材料制作的受拉索缆（钢绞线，高强钢丝束等），轻巧是它的最大优点。

这种结构体系制造和安装都比较简单。

大跨度屋盖主要具有矩形平面。

但是公共建筑如影剧院，音乐厅，体育馆，展览馆等，除了矩形平面，也可能具有圆形或椭圆形平面。

采用普通矩形以外的平面，使屋盖结构的构成复杂化，这不便于使用定型结构构件。

大跨建筑物一般不属于大量建设项目，其建筑及结构方案极具个性，当然，这也在一定程度上限制了结构的定型化及工业化。

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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15
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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17
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

大跨度屋盖设计

大跨度屋盖设计屋盖是建筑物的重要部分之一，起到了保护建筑物及其内部空间免受外部环境（如天气、水、阳光等）影响的作用。

大跨度屋盖的设计在现代建筑中越来越普遍，因为它可以为建筑物提供更广阔的空间和更强的视觉效果。

下面将探讨大跨度屋盖的设计原则、材料选择和施工注意事项等方面。

设计原则大跨度屋盖的设计需考虑以下几个方面：1.结构稳定性：大跨度屋盖通常需要支持更大的重量，因此需要考虑结构稳定性。

最好选择适合建筑物用途和地形条件的结构形式，同时考虑抗风、抗震、抗水等方面。

在设计过程中，需要考虑到横向和纵向的位移问题，尽可能减少屋盖的变形和振动。

2.材料保护性：屋盖的材料应能够抵御不良气候和自然环境的影响。

在大部分情况下，需要对材料进行保护性处理，如防水、防紫外线等。

同时，还要考虑环保性，选择对环境友好的材料。

3.美观性：大跨度屋盖设计需要考虑建筑物的整体风格和美观性。

设计应符合建筑物的设计理念和外观风格，同时突出屋盖的特色，使其成为建筑物中最吸引人的部分之一。

材料选择大跨度屋盖通常采用以下建筑材料：1.钢结构：钢结构是大跨度屋盖的最常用材料之一。

由于钢的高强度和耐久性，可以支持更大的重量，并耐受更严酷的气候和环境。

2.混凝土：混凝土是另一种常用的材料。

其重量大，耐用性好，可以承受更大的重量和压力，但在抗震方面存在一定的局限性。

3.木材：木材有较好的耐久性和美观性。

但是，木材不能耐受长期暴露在热、潮、风等环境中，因此需要进行保护处理。

4.玻璃：玻璃被广泛用于大跨度屋盖的建造中。

随着技术的不断进步，玻璃不断提高了其耐久性和抗力，使得它可以成为大跨度屋盖的理想选择。

施工注意事项大跨度屋盖在施工过程中需要注意以下几点：1.选材：选择合适的材料是设计成功的关键。

需要选择符合设计要求和地形条件的适当的材料，同时还要注意环保问题。

2.施工周期：大跨度屋盖的建造需要较长的时间，需要规划好施工期限和进度。

3.工艺要求：建造大跨度屋盖需要先进行详细的设计和技术探讨。

大跨度钢结构屋盖同步滑移、过程纠偏施工工法(2)

大跨度钢结构屋盖同步滑移、过程纠偏施工工法大跨度钢结构屋盖同步滑移、过程纠偏施工工法一、前言大跨度钢结构屋盖的施工工法一直是建筑领域中的关键问题之一。

传统的施工方法通常会面临时间长、成本高和施工过程中的不确定性等问题。

为了解决这些问题，同步滑移、过程纠偏施工工法被引入，该工法以其高效、准确的特点逐渐在大跨度钢结构屋盖的施工中得到了广泛应用。

二、工法特点同步滑移、过程纠偏施工工法的主要特点有：1. 高效快速：通过同步滑移的方式，工人可以同时进行多个构件的安装，在同一时间内完成较大区域的施工。

2. 精确准确：利用先进的测量技术，施工过程中能够及时发现和纠正偏差，确保结构的准确度和稳定性。

3. 可控性强：通过计算机控制系统，施工人员可以根据实际情况灵活调整滑移速度和位置，保证施工过程的平稳进行。

4. 减少人工劳动：相比传统的施工方法，同步滑移、过程纠偏施工工法大大减轻了工人的劳动负担，提高了施工效率。

三、适应范围同步滑移、过程纠偏施工工法适用于大跨度钢结构屋盖的施工，特别适合于体育场馆、展览馆、机场航站楼等大型建筑物的屋盖构造。

四、工艺原理同步滑移、过程纠偏施工工法的实际工程应用基于以下几个原理：1. 设计准备：根据设计要求，确定钢结构屋盖的布置和构件的尺寸。

制定详细的施工方案，并提前进行土建工程的基础预制。

2. 同步滑移施工：采用特殊的滑移机械，通过同步工具梁的滑移以及钢结构构件的组合安装，实现大面积结构的同步施工。

3. 纠偏调整：结合测量和控制技术，对滑移过程中的偏差进行检测和纠正，确保结构的准确度和稳定性。

五、施工工艺1. 设计准备：在土建工程完成后，根据设计要求和施工方案确定滑移机械的安装位置和滑移点的设置。

2. 机械安装和调试：将滑移机械安装到预先设置的位置，并进行调试和测试，确保滑移机械的正常工作。

3. 模板和支撑安装：根据设计要求，在滑移线上安装钢模板和支撑，在滑移机械的引导下逐步进行固化施工。

大跨度空间结构概述

1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径 207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳。
美国新奥尔良“超级穹顶”
东京代代木国立体育中心莫斯 Nhomakorabea中央红军之家综合体育馆
巴塞罗那圣乔地体育馆
3.大跨空间结构问题及解决方法
多种作用耦合情况对结构影响（温度应力，风载，焊接残余应力等）
70年代以来，由于结构用织物材料的改进，膜结构或索 -膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展： 1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，就采用这种结构，技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为202m； 1996年，美国亚特兰大为奥运会修建的“佐治亚穹顶” （Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的索穹顶结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
第29届奥运会主场馆：北京奥林匹克体育场
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。
扩展内容：
空间网格结构网壳结构的出现早于平板网架结构。在国外，传统的肋环型穹顶已有一百多年历史，而第一个平板网架是1940年在德国建造的（采用Mero体系）。中国第一批具有现代意义的网壳是在50和60年代建造的，但数量不多。当时柱面网壳大多采用菱形“联方”网格体系，1956年建成的天津体育馆钢网壳（跨度52m）和 l961年同济大学建成的钢筋混凝土网壳（跨度40m）可作为典型代表。球面网壳则主要采用肋环型体系，1954年建成的重庆人民礼堂半球形穹顶（跨度46.32m）和1967年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖（跨度64m）可能是仅有的两个规模较大的球面网壳。自此以后直到80年代初期，网壳结构在我国没有得到进一步的发展。相对而言，平板网架结构自60年代后期起获得较多应用，1967年建成的首都体育馆和1973年建成的上海体育馆是早期成功采用平板网架结构的杰出代表，对这种结构形式在其后一段时期的持续发展有很大影响。80年代后期北京为迎接1990亚运会兴建的一批体育建筑中，多数仍采用平板网架结构。随着经济和文化建设需求的扩大和人们对建筑欣赏品位的提高，在设计日益增多的各式各样大跨度建筑时，设计者越来越感觉到结构形式的选择余地有限，无法满足日益发展的对建筑功能和建筑造型多样化的要求。这种现实需求对网壳结构、悬索结构等多种空间结构形式的发展起了良好的刺激作用。

钢结构教学大纲

《钢结构》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：钢结构课程代码：56030120课程类别：专业课学时： 64学时学分：4学分理论教学：56学时实践教学：8学时二、教学目的及要求课程性质与任务1、课程性质《钢结构》是土木工程专业学生的一门必修的主要专业基础课。

课程教学的目的是使学生掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识，熟悉一些常用钢结构构件的计算原理；了解民用和工业建筑中常用钢结构房屋的特点，基本设计方法，计算简图与内力分析，并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理。

通过本课程的学习，使学生能解决钢结构设计施工中的一些技术问题，为以后从事施工管理、设计工作打下基础。

2、课程任务⑴ 了解钢结构的特点、历史、现状及发展前景；⑵ 掌握钢结构材料的工作性能；⑶ 掌握钢结构基本构件及连接的性能、受力分析与设计计算；⑷ 了解钢结构体系的组成原理和典型结构形式的设计要点。

三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并注明重点、难点）大纲正文第一章绪论（2学时）本章讲授要点：1、了解钢结构的特点和应用；2、钢结构的设计原则；3、了解钢结构的发展方向。

重点：无。

难点：无。

第二章钢结构的材料（4学时）本章讲授要点：1、了解钢结构所使用钢材的要求；2、掌握钢材的主要性能和影响钢材性能的因素；3、了解钢材破坏形式和不同情况下的荷载效应；4、熟悉钢材类别和钢材选用的原则。

重点：钢材的主要性能和影响钢材性能的因素、钢材类别和钢材选用的原则。

难点：钢材的主要性能和影响钢材性能的因素。

第一节钢材的主要性能一、钢材的破坏形式二、单向受拉时的性能三、冷弯性能四、冲击韧度第二节影响钢材性能的主要因素一、化学成分的影响二、成材过程的影响三、影响钢材性能的其他因素第三节钢材的疲劳一、常幅疲劳二、变幅疲劳第四节建筑钢材的规格和选用一、钢结构对材料的要求二、钢的种类三、钢材的选择四、钢材的规格第三章钢结构的连接（8学时）本章讲授要点：了解钢结构的连接方法及各自的特点；掌握焊接和普通螺栓、高强度螺栓连接的计算。

大跨屋盖结构风致振动(精)

强/台风场作用下大跨屋盖结构风致振动的原型实测及风洞试验研究项目批准号：90715025项目类别：培育项目执行期：2008.01-2010.12 项目负责人及单位：傅继阳研究员暨南大学研究进展：一、研究计划要点①在广州国际体育演艺中心上安装风速仪、加速度传感器和风压传感器等实测所需的仪器设备，利用远程控制技术建立起大跨屋盖结构的台风风场特性与结构风振响应远程实时同步监测网络，选择适当时机进行现场实测，并及时分析数据。

②实施广州国际体育演艺中心的刚性模型的风洞多点同步测压试验，计算出结构的风振响应和等效静力风荷载。

③将广州国际体育演艺中心的原型实测结果、风洞试验及数值分析结果进行比较，以验证风洞试验及数值分析方法和结果的合理性与准确性，总结出相关的规律和特征，并在此基础上提出改进风洞试验模拟方法和数值分析方法的措施。

二、研究进展1. 广州国际体育演艺中心（NBA ）屋盖风压分布特性及风致响应研究。

以NBA 场馆为案例，进行了刚性模型多点同步测压风洞试验。

试验模型的几何缩尺比为1: 200，在其上表面及4个侧立面共布置了629个测压点，试验以36个风向角在B 类地貌湍流边界层的来流条件下进行。

本项目分析了NBA 场馆的风压分布特征，并将风洞实验所测得的数据结合结构有限元模型计算了结构风致响应，包括以下主要研究内容和基本结论：①对屋盖风压分布特征分析按照广州地区50年重现期的基本风压0.50kN/m2考虑，屋盖结构的极值正压出现在东立上部距地面高度24m 的幕墙位置，极值正压为1.422kN/m2，这表明东立面东侧的低矮附属建筑物可能对幕墙风压产生不利影响；极值负压出现在屋盖上表面，为-2.501kN/m2。

②采用完全二次型相关法（CQC ）计算了结构的风致响应。

结构共有4270个有限元节点，单节点按6个自由度考虑。

首先采用测点风压影响系数矩阵将风洞测压试验所得到的风压时程转化为作用于有限元节点上的风荷载，然后在频域采用CQC 方法计算出结构的风致位移响应，需要说明的是，为了提高计算速度，本项目采用了有关文献中提出的与CQC 方法完全等价的快速算法（谐波激励法）。

第九章大跨屋盖结构

厦门国际会展中心
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。
(6)如果需要考虑温度变化引起的网架内力，可采用空间桁架位移法，或近似计算方法。 (7)对非抗震设计的网架，荷载及荷载效应组合应按国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009—2001 的规定进行计算。 (8)对抗震设计的网架，荷载及荷载效应组合尚应符合国家标准《建筑抗震设计规范》的规定。
五、网架高度及网格尺寸 ⑴网架高度：与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道等因素有关。下列情况时，网架高度大些： A、屋面荷载较大、跨度较大时； B、狭长平面时，单向传力明显时； C、点支承网架； D、网架中有穿行管道时。
⑵网格尺寸：与网架高度关系密切。 A、斜腹杆与弦杆夹角在40°～55°之间为宜； B、网格尺寸要与屋面材料相适应，直接铺设钢筋混凝土板时尺寸不宜大于3m。 C、若采用有檩体系时，檩条长度一般不超过6m。对周边支承的各类网架高度及网格尺寸按下表选用。
— 系数，对钢管杆件网架取1.0；对型钢杆件网架取1.2。
2、网架结构的可变荷载有： ①屋面(或楼面)活荷载； ②雪荷载(雪荷载不应与屋面活荷载同时组合)； ③风荷载，由于网架刚度较大，自振周期较小，计算风载时可不考虑风振系数的影响； ④积灰荷载； ⑤吊车荷载(工业建筑有吊车时考虑)。 3、抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋盖结构可不进行竖向抗震验算；在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震验算。

大跨度双层网壳屋盖结构的设计

大跨度双层网壳屋盖结构的设计前言：大跨度的双层网壳由于其整体性好，覆盖空间大，耗钢量省、施工方便等优点，越来越多的作为工业建筑、体育馆、会馆等结构的屋盖结构。

这类结构为空间多自由度铰接体系，具有杆件多、节点多，动力性能极为复杂等特点。

本文通过一个工程实例，分析了该类结构体系的主要静力和动力特性，对在设计中起控制作用的水平和竖向地震作用进行了较详细和全面分析和研究。

最后，对必不可少的抗震构造措施进行简要介绍。

【关键词】双层网壳；支承体系；竖向地震；抗震性能；抗震构造工程概况某水泥厂石灰石均化库的屋面圆形楼盖的直径为102.00m，球型壳体球径为58.07m，矢高30.30m，楼盖支座高度5.52m；屋面楼盖的结构形式采用双层球面网壳，网格采用正交四角锥系，肋环型布置，环向数为，径向为，支座数为32个。

网壳厚度为m。

竖向支承系统由钢筋混凝土柱和混凝土环梁组成。

结构分析和设计分析模型：本工程利用Autodesk公司的AutoCAD软件建模，采用北京建研院pkpm系列工程设计软件的PMSAP软件进行计算分析。

网架的杆件采用空间铰支杆单元来模拟。

网壳支座节点与混凝土柱采用固定铰支座。

荷载作用：荷载工况主要包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震作用和温度作用，各项荷载的取值如下：1）恒荷载（DL）：杆件自重由程序自动计算。

屋面板自重0.25为kn/m2,按照屋面板的面积折算为集中力作用于网壳上弦的节点上。

2）活荷载（LL）：屋面检修活载：0. 50 kn/m2,积灰荷载：0.50 kn/m2,雪荷载0.625 kn/m2。

取三项活载中最大的雪荷载进行设计。

按照屋面板的水平投影面积折算为集中力作用于网壳上弦的节点上。

3）风荷载（WL）：场地的基本分压为0.563kn/m2, 地面粗糙度类别为B 类。

风荷载体型系数按照建筑结构荷载规范（GB50009-2001）（2006年版）中表7.3.1中第35款旋转壳顶中f/l=30.3/102>1/4的情况下相关公式进行计算。

建筑结构知识讲义建筑结构大跨结构

有些壳体曲面（如球壳、扁壳等）可导致声音反射与混响，产生回声现象，对音响效果要求高的建筑需采取一定的措施（如吸音处理）后选用此结构。
壳体还存在一些有待研究的问题，如开孔、稳定、振动、徐变等。
薄壳的曲面形式
壳体具有的优越受力性能，依赖其 “形”——曲面。壳体的曲面形状和曲率变化会直接影响其应力状况，故壳体线型是决定其受力特征的关键因素。
拱结构由于有支座的水平推力，而且拱的跨度越大、矢高越小，其推力也越大，这样就需要建造抗推力结构平衡水平推力。
推力直接传给支座(落地拱) 这种处理方法比较简单，且能提供较大的空间。当土质较好，推力不大时，这样处理也最为经济。
苏州：寒山寺旁的石拱桥——下津桥
运河上的石拱桥
充分利用了石材抗压的特点，经济合理，造型美观。
大跨度结构面临的问题还有声、光、热、空调等建筑物理方面的问题及内部结构空间的利用、能源消耗的问题。
另外，大跨度结构对施工技术要求较高，有些还需要专业施工单位施工。
拱结构
拱结构的受力特点和优缺点
拱结构的受力特点：把直杆梁变为上凸的曲杆就形成了拱，拱结构仍然是平面结构。拱是一种有推力的结构，它的主要内力为轴向压力。
推力由侧面框架结构承受
根据建筑功能要求，当拱的两侧有边跨建筑时，可以采用这种方法，使拱脚推力传给边跨结构。但是，侧面框架的刚度要足够大，框架顶部不能有过大的侧移，以保证拱的正常受力，且框架柱基底不允许出现拉应力。
拱的主要尺寸拱的矢高f
矢高f对拱的外形影响很大，它直接影响建筑造型和构造处理。
土坯拱
赵州桥
位于河北省赵县，建于公元590～608 年间，全长 50.82 m, 跨度L = 37.20 m,矢高f = 7.23 m （f /L = 1/5.12）,桥宽10 m,是世界上最早的敞肩式拱桥,早于欧州同类桥约1000 年。主拱上设有四个小拱，既减轻自重，便于泄洪，又更为美观。无论在材料利用、结构受力、艺术造型和经济上都达到了极高的成就。

(完整版)建筑大跨度结构案例分析

1.2园拱屋顶结构：天津西站
金属编织状的屋面，跨度114米，施工人员先在空中10 米高架层上分组进行屋面拼接，然后再整体提升到50米，即站房的主体结构整个屋顶长度是386.15米，重量接近7万吨。在拱顶拼接完后，采取液压千斤顶群提升，整体提起来，再与两侧进行拼接，最终形成整个的拱结构
2.1刚架结构
屋盖采用管桁架+ 焊接球节点网架组成的折板壳结构。由呈辐射布置的11 对管桁架构成的支撑结构体系+11对桁架梁之间的多面体折板网格结构体系组合而成
折板网格结构由双层正交正放网格结构构成，厚度为2.5m，采用焊接空心球节点。管桁架与折板网格桁架之间的连接单元，与管桁架相连一端采用相贯焊形式，另一端为焊接空心球节点
4.1网格结构：上海宝耘石化设备有限公司
三角形网格钢网壳有良好的强度、刚度、稳定性。在相同安全度情况下，其用钢量比四边形网格网壳节约50%以上。在相同用钢量情况下，其承载力比四边形网格网壳高50%以上。两向正交网格钢网壳（双向子午线网格钢网壳
4.2网格结构观测台
5.1折板结构：内蒙古大草原上的一座丰碑—成吉思汗博物馆
通泰大桥主跨190米，双向6车道，设计行车速度 60公里/小时，洪水频率百年一遇，抗震烈度7度
全桥吊索共28根，吊索采用高强度镀锌钢丝成品索，双层PE保护层，冷铸锚固体系。为保护吊索，除采用PE保护层外，在桥面以上2.5米高度内设不锈钢管，在与主梁结合处设防水罩，上、下锚头采用防腐油脂处理，并设置减震器，在索管内注入发泡材料，拱座基础采用钢筋混凝土结构。
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型具有不规则、多面、薄壳结构的特点，是全国第二座薄壳结构设计建筑——第一座是广州歌剧院。该体育馆的最大跨度为111 米