大跨度空间结构教学大纲教案
大跨度空间结构
土耳其圣索非亚教堂， 建于公元537年， 跨度32m
意大利佛罗伦萨圣玛丽亚 教堂，建于公元1420年， 跨度42m
英国伦敦圣保罗大教堂， 建于公元1710年， 跨度33m
意大利罗马大教堂， 建于公元1593年， 跨度42m
2. 钢筋混凝土薄壳结构的出现和发展
1824年：英国人阿士普丁发明混凝土制作法 1856年：英国人贝斯麦首次用转炉炼钢成功，钢材开始用 于建筑结构 1886年：德国人冠农通过圆拱与平板荷载实验确定了钢筋 受拉、混凝土受压的钢筋混凝土理论 1892年：法国人亨奈比克用圆钢筋埋入混凝土作整体梁板 结构，随即钢筋混凝土开始广泛应用于房屋建筑 1892年：A.E.H.Love考虑径向剪力与弯矩的理论为壳体结 构理论的发展打下了基础
永久性膜结构的产生：
在大阪世博会，盖格公司成功地向世人推出气承式膜结构的新设计技 术，而受到建筑工程界一致认可后，又面临所使用的膜材料问题。这 种膜材只有7年— 8年的寿命，在太阳紫外线及风、雨的交互作用下， 膜布会变得硬脆、破裂，而失去结构性能。 正在此时，美国福特基金会下属的教育设施实验室给盖格公司一笔资 金，用来开发此种永久性的建筑膜。 在盖格公司领导下，同美国的杜邦公司、康宁玻纤公司等五家共同开 发永久性的结构膜。 产品很顺利地就制成了，化纤公司将康宁公司提供的玻璃纤维，先集 成线再织成布纱，经过矽胶浸泡，先制成水密坯布，再多次快速放入特 氟隆溶液中，使坯布两面皆有均匀的特氟隆涂层，永久性的PTFE膜正式 诞生。 经过加速气候实验，其物理稳定性确定后，盖格公司又设计各种结构 配件及确定设计程序，以建造不同性质的膜结构。
Tokyo Dome
日本东京后乐园棒球馆 Span Structure Completion 201m Air-inflated membrane structure 1988
大跨度桥梁课程设计
大跨度桥梁课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解大跨度桥梁的基本概念、结构类型及其力学原理；2. 学生掌握大跨度桥梁设计的基本原则、流程和关键参数；3. 学生了解我国大跨度桥梁建设的成就及其在国内外的影响力。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析大跨度桥梁的受力特点，进行初步的设计计算；2. 学生通过课程学习，能够运用绘图软件绘制大跨度桥梁的示意图，提高空间想象和动手能力；3. 学生能够通过小组合作，进行桥梁设计方案的讨论、比较和优化，培养团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过对大跨度桥梁的学习，增强对我国桥梁工程事业的热爱和自豪感；2. 学生在学习过程中，培养勇于创新、严谨求实的科学态度；3. 学生能够认识到桥梁建设对经济社会发展的重要意义，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为工程技术类课程，旨在让学生了解大跨度桥梁设计的基本知识和技能，提高学生的工程素养。
学生特点：高中生具有一定的物理、数学基础，对工程类知识有浓厚兴趣，喜欢探索和实践。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手能力和团队协作能力的培养。
通过课程目标的具体分解，使学生在掌握知识的同时，提高技能和情感态度价值观。
后续教学设计和评估将围绕课程目标进行，确保学生达成预期学习成果。
二、教学内容1. 大跨度桥梁概述：介绍大跨度桥梁的定义、分类及其发展历程，对应教材第一章内容。
- 桥梁的定义与功能- 桥梁的分类及特点- 大跨度桥梁的发展趋势2. 大跨度桥梁的结构类型与力学原理：分析各类大跨度桥梁的结构特点及其力学原理，对应教材第二章内容。
- 梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等结构类型- 桥梁受力分析基本原理- 结构稳定性与承载能力3. 大跨度桥梁设计原则与流程：阐述桥梁设计的基本原则、流程和关键环节，对应教材第三章内容。
- 设计原则与要求- 设计流程及各阶段任务- 设计中的关键参数与计算方法4. 大跨度桥梁设计实例分析：结合国内外典型桥梁案例，分析其设计特点和成功经验，对应教材第四章内容。
大跨度空间结构讲稿2011-07
1.钢索的形式
(1) 钢索的材料及性能
钢索一般采用以下材料： 高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线、钢缆绳 圆钢、型钢、带钢、钢板
高强钢丝： 优质碳素钢盘条经多次连续冷拔而成 直径3mm、 4mm、 5mm、 6mm、 7mm、 8mm、 9mm 抗拉强度标准值一般为1370—1860N/mm2 对其化学成分、力学性能、外观质量有严格要求
已知初始态：
( ) 节点坐标： p xp , yp , z p
q T0i l0i
Pyq
q
Ti li
Pzq Pxq
p
初始态
p
( ) q xq , yq , zq
索段张力：T0i 索段长度： l0i
y x
荷载 Pxq 、Pyq 、Pzq 作用后：
z
节点产生位移：p(u p , vp , wp ) q(uq , vq , wq )
⎦
∑ ( ) m
i =1
⎡ ⎢ ⎣
Ti li
⎤ z p + wp − zq − wq ⎥ + Pzq = 0
⎦
初始态时节点 q 的平衡条件：
∑ ( ) m T0i
l i=1 0i
xp − xq
=0
∑ ( ) m T0i
l i=1 0i
yp 数
∑ ( ) m T0i
从物理方面考察，索段的伸长系由弹性变形和温度变形引起：
li
− l0i
=
Ti − T0i EAi
l0i
+ αΔtl0i
Ti
− T0i
=
EAi ⎜⎜⎝⎛
li l0i
−1⎟⎟⎠⎞ −
EAiαΔt
li
=
大跨度空间结构课程设计
大跨度空间结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解大跨度空间结构的基本概念，掌握其分类和特点。
2. 学生能描述大跨度空间结构的受力特性，掌握主要的受力分析方法。
3. 学生能掌握大跨度空间结构的设计原则和步骤，了解其在我国建筑行业的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析大跨度空间结构的受力情况，并选择合适的设计方案。
2. 学生能够运用相关软件或工具，进行大跨度空间结构的初步设计和分析。
3. 学生能够通过小组合作，完成一个大跨度空间结构的设计项目，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习大跨度空间结构，培养对建筑结构的兴趣和热爱，增强工程意识。
2. 学生在学习过程中，培养严谨、务实、创新的学习态度，提高解决问题的能力。
3. 学生通过了解大跨度空间结构在我国建筑行业的发展和应用，增强民族自豪感，激发为国家和地方建设贡献力量的意愿。
课程性质：本课程属于专业核心课程，以实践性、应用性为主，注重培养学生的实际操作能力和设计思维。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的专业知识基础，具有较强的自学能力和团队合作意识。
教学要求：教师应结合学生特点和课程性质，采用讲授、实践、案例分析等多种教学方法，注重培养学生的实际操作能力和创新精神。
教学过程中，注重分解课程目标，确保学生能够达到预期学习成果，为后续的职业生涯奠定基础。
二、教学内容1. 大跨度空间结构基本概念与分类：包括拱式结构、悬索结构、薄壳结构等，结合教材第二章内容，分析各类结构的特点及应用。
2. 大跨度空间结构的受力特性：讲解教材第三章内容，引导学生掌握结构受力分析的基本原理和方法。
3. 大跨度空间结构设计原则与步骤：依据教材第四章内容，详细介绍设计原则、设计步骤以及设计过程中需考虑的因素。
4. 大跨度空间结构案例分析：选取教材第五章典型案例，分析其设计理念、结构特点和施工技术。
5. 大跨度空间结构设计软件应用：结合教材第六章，教授学生使用相关软件（如SAP2000、MIDAS等）进行结构设计和分析。
大跨度空间结构教学大纲教案
《大跨度空间结构》（Space Structure about Long Span）一、课程说明课程编号：306433学时学分：24学时，1.5学分先修课程：材料力学，结构力学，钢结构设计原理适合专业：土木工程（建筑工程方向、基地班）开课学院：土木工程学院二、课程性质和任务本课程是土木工程专业的选修课，属于专业课。
近20年来，大跨度空间结构得到了长足的发展，结构型式不断创新，科技成果也十分丰富，也积累了大量的设计和施工经验。
本课程的任务是使学生获得有关大跨度空间结构的基本知识，掌握基本理论和基本结构型式；掌握各种结构体系的主要受力特征和设计方法；为今后的工作中结构选型、工程监理和科学研究打下坚实的基础。
三、主要教学内容1．绪论大跨度空间结构的特点与适用范围；大跨度空间结构的研究、应用现状与发展前景；本课程的任务与学习建议。
2．网架结构结构体系及其形式；网架结构的受力与变形特点及其选型；网架结构的主要几何尺寸；网架结构设计的一般原则；网架结构的简化分析方法；网架结构的有限元分析；网架结构的节点构造与设计；典型工程实例介绍。
3．网壳结构结构体系及其形式；网壳结构的受力与变形特点及其选型；网壳结构的主要几何尺寸；网壳结构设计的一般原则；网壳结构的简化分析方法；网壳结构的有限元分析；网壳结构的特殊节点构造与设计；典型工程实例介绍。
4．悬索结构悬索结构的受力与变形特点；悬索结构的形式；悬索结构设计的一般原则；悬索结构的设计方法；悬索结构的特殊构造与设计；典型工程实例介绍。
5．膜结构膜结构的形式与分类，膜材料，膜结构的形态分析、荷载分析和裁剪分析的基本理论和基本方法，膜结构的连接构造；典型工程实例介绍。
6．其他形式空间结构薄壳结构，组合网格结构，斜拉结构，预应力网格结构，张弦结构；张拉整体体系与索穹顶等。
四、教学基本要求【重点掌握】：重点掌握网架结构、网壳结构的受力与变形特点及其选型的主要内容；【掌握】：掌握网架结构的受力与变形特点及其选型的主要内容；包括网架结构的主要几何尺寸，网架结构设计的一般原则，熟悉网架结构的简化分析方法；掌握网壳结构的受力与变形特点及其选型，包括网壳结构的主要几何尺寸，网壳结构设计的一般原则，网壳结构的特殊节点构造与设计要点；掌握悬索结构的受力与变形特点；基本掌握悬索结构的形式和设计的一般原则；初步掌握膜结构的连接构造；【了解】：了解大跨度空间结构的特点与适用范围；对大跨度空间结构的研究、应用现状与发展前景有充分的认识；明确本课程的任务与学习建议。
大跨空间结构课程设计
大跨空间结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解大跨空间结构的基本概念，掌握其分类及特点。
2. 学生能掌握大跨空间结构的设计原理，包括结构形式、受力分析及稳定性。
3. 学生了解大跨空间结构在工程中的应用，如体育场馆、展览馆等。
技能目标：1. 学生具备运用计算机辅助设计软件（如CAD、SketchUp等）进行大跨空间结构初步设计的能力。
2. 学生能够运用所学知识，对大跨空间结构进行简单的受力分析和计算。
3. 学生能够通过团队合作，完成一个大跨空间结构的设计项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对建筑结构设计的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生关注我国建筑事业的发展，树立民族自豪感。
3. 培养学生具备良好的团队协作精神，增强沟通与交流能力。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在让学生了解并掌握大跨空间结构的设计方法，提高学生的实践操作能力。
学生特点：高年级学生，具有一定的建筑结构基础知识，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：结合课程特点，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养。
在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养学生的创新意识和实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成大跨空间结构的初步设计，并为后续的专业课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 大跨空间结构概念及分类- 空间结构定义与特点- 常见大跨空间结构类型及实例分析2. 大跨空间结构设计原理- 结构形式及受力特点- 稳定性和强度计算方法- 节点设计及连接方式3. 计算机辅助设计软件应用- CAD软件绘制平面图和立面图- SketchUp软件建立三维模型- 结构分析软件进行受力分析4. 大跨空间结构工程案例- 国内外典型大跨空间结构工程案例介绍- 案例分析与讨论5. 实践操作- 团队合作完成一个大跨空间结构设计项目- 设计项目包括结构选型、计算、绘图及分析教学大纲安排：第一周：大跨空间结构概念及分类第二周：大跨空间结构设计原理第三周：计算机辅助设计软件应用（上）第四周：计算机辅助设计软件应用（下）第五周：大跨空间结构工程案例第六周：实践操作（团队合作完成设计项目）教学内容与教材关联性：本教学内容与教材中关于大跨空间结构的相关章节紧密相关，涵盖了基础知识、设计方法、案例分析及实践操作等方面，旨在帮助学生全面掌握大跨空间结构的设计方法。
大跨度空间结构(城规专业)
大跨度空间结构空间结构与高耸结构空间结构与平面结构梁、拱等，所承受的壳、网架等，荷载、空间结构与航天结构•太阳帆板可展结构•雷达天线结构生活中的空间结构蜘蛛网强度相当于钢材的50倍直径几微米1:120“形态学”（Morphology）起源于古希腊，Morphology一词由希腊语Morphe（形态）和Ology （科学）构成。
形态学最初是一门研究人体、动物、植物的形式和结构的科学。
结构形态学作为形态学的一个分支是一门从整体上研究建筑形状与结构受力之间关系的学科，目的在于寻求二者的协同统一。
“形”关注的是结构的外形，即结构的几何形状；“态”关注的是结构的受力，可以延伸为“力流”、连接方式或是一种变化。
蜂窝Eden Project(British)Polyhedron (Platonic and Archimedean)Frei Otto’s greenhouseP. Drew, Frei Otto Form und Konstruktion, Verlag Gerd Hatje, Stuttgart, 1976The fly’s eye dome (Buckminster Fuller)1895-1983American architect,systemstheorist, author,designer, inventor,and futuristSPUNT’S MODULAR DOMECSU at Northridge, CA, USA. Design by Leonard Spunt in the 1970’s.Geodesic dome (Paris)2002年美国盐湖城冬奥会颁奖广场舞台Hoberman拱门Basket with fabric空间结构的主要形式空间结构发展简史皮革、木材智能结构2008鸟巢结构1856智能材料1986索穹顶膜结构19751970网格结构1957混凝土薄壳悬索结构1953A. D123拱壳B.C3000帐篷钢筋混凝土1864B.C2000largest span masonry domesSt Peter’s Basilica in Rome (1588–93)圣母百花大教堂Santa Maria del Fiore in Florence (1420–34)，approximately 42 m diameter世界上跨度最大的薄壳（边长218m,矢高48m）法国巴黎国家工业与技术中心陈列大厅（1959）深圳国际机场广东省人民体育场Xian Gymnasium(1999)96mX96m,4 supports上海美罗城D=48mCoal storage(Beijing,2004, span:120m)天津新体育馆（直径135m ）1994首都机场T3航站楼北京首都国际机场新航站楼T3A(180,000m2）属铝板。
最新大跨度结构基础知识教学课件
应用
公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等) 专门用途的建筑 (飞机库，汽车库等) 生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等)
主要特点 •跨度大
120m 160m(长春体育馆，网壳结构，1998)
主跨1385m (江阴长江大桥，悬索结构，1999)
•个性化(非大量建设项目，方案的极其个性化)
钢 筋 混 凝 土 屋 面 体 系
钢 檩 条 屋 面 体 系
网 格 数 跨 高 比 网 格 数
跨 高 比
两 向 正 交 正 放 ， 正 放 四 角 锥
正 放 抽 空 四 角 锥
(24 )+ 0 .2 L 2
1 01 4 (68 )+ 0 .0 7 L 2
(1 31 7)+ 0 .0 3 L 2
两 向 正 交 斜 放 ， 棋 盘 形 四 角 锥
网架和网壳结构(10)
a)正放四角锥斜置正放四角锥柱面网壳
e)抽空三角锥柱面网壳
双层柱面网壳的网格形式 1.交叉桁架体系(略) 2.四角锥体系
a)：刚度大，杆件少，最常用 b)：适用于小跨度，轻屋面 c)：系将a)斜置 3.三角锥体系 常用d) ， e) 两种
•双曲面网壳
网架和网壳结构(13)
a) 正交正放类 d) 正交斜放设斜杆类
b) 正交斜放类 e) 正交斜放设斜杆类
c) 正交斜放设斜杆类
双曲面网壳的网格形式 1.正交正放类
a):单层时在方格内设斜杆 双层时组成四角锥体 2.正交斜放类 b):抗剪强度弱 c):第三方向局部设斜杆 d):全部方格内设双斜杆 e):第三方向全局设斜杆
斜 放 四 角 锥 ， 星 形 四 角 锥 (68 )+ 0 .0 8 L 2
大跨度空间结构建筑构造概述
筑
材
当 代
料
建
筑 设
与
计 语
构
汇 解 析
造
1
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
六.折板结构及其建筑造型
折板是以一定倾斜度整体连接的一种 薄板体系，一般采用钢筋混凝土或钢 丝网水泥建造。 （一）受力特点、优缺点和适用范围 1. 受力特点
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
24
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
25
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
九 .张拉膜结构及其建筑造型 张拉膜结构是利用骨架、索网将各种
现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结 构。
作为新的建筑形式于本世纪五十年代 在国际上开始出现，至今已有四十多年的 历史，特别是到了七十年代以后，膜结构 的应用得到了迅速发展。膜结构重量只是 传统建筑的三十分之一,造型自由轻巧、 制作简易、安装快捷，阳光的照射下，由 膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无 强反差的着光面与阴影的区分，室内的空 间视觉环境开阔和谐 。因而使它在世界 各地受到广泛应用。
4. 双曲抛物面壳 双曲抛物面壳是马鞍形薄壳
结构，由壳面和边缘构件组成。 从双曲抛物面壳上取一部分进 行组合，则可以形成各种形式 的扭壳结构。
11
《大跨度钢结构》课程教学大纲
《大跨度钢结构》课程教学大纲课程英文名称：Steel Structure of Large Span Structure课程编号：193990350课程类别：专业课课程性质：选修课学分：2学时：32（其中：讲课学时：32 实验学时：0 上机学时：0）适用专业：土木工程本科专业开课部门：土木工程与建筑学院一、本课程教学目的和课程性质《大跨度钢结构》是土木工程专业的专业选修课。
其目的在于使土木工程专业的学生在所学专业基础课程的基础上，进一步熟练掌握和运用大跨空间钢结构设计的基本理论、基本概念和基本构造，并了解大跨空间结构相关结构类型的特点、设计及施工内容，拓宽在建筑工程领域的知识面。
二、本课程与相关课程的关系先修课程：高等数学、理论力学、材料力学、结构力学、钢结构三、课程的主要内容及基本要求第1单元绪论（2学时）[知识点]大跨空间钢结构的轻质高强；塑性、韧性；制作简便，施工速度快；大跨空间钢结构的合理应用范围；大跨空间钢结构的发展；大跨空间钢结构课程的内容、特点和学习方法。
[重点]大跨空间钢结构的特点；大跨空间钢结构的结构形式。
[难点]大跨空间钢结构的结构形式中杂交体系的辨识及应用。
[基本要求]1、识记：大跨空间钢结构的特点；大跨空间钢结构所用材料轻质高强，承载能力大制作简便，施工速度快。
2、领会：大跨空间钢结构的各种结构形式；3、简单应用：可以应用大跨空间钢结构的特点说明各种大跨空间钢结构形式的合理使用范围；第2单元网架结构（14学时）[知识点]网架的形式与选型；网架的高度与网格尺寸；网架的整体构造；荷载和作用；网架结构的静力计算；网架在温度作用下的内力计算；网架在地震作用下的内力计算；网架的杆件与设计；网架的节点与设计；网架的制作节点；网架的制作与安装。
[重点]网架的形式与选型；网架的高度与网格尺寸；荷载和作用；网架的杆件与设计；网架的节点与设计。
[难点]网架的形式与选型；网架的节点与设计。
[基本要求]1、识记：网架的形式与选型；2、领会：网架的高度与网格尺寸；荷载和作用；网架的杆件与设计；网架的节点与设计。
09大跨度空间结构建筑构造概述01
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
瑞典斯德哥尔摩车站
建筑师：本特.阿尔奎斯特
16
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
伦敦Broadgate联合企业办公楼
建筑师：SOM
பைடு நூலகம்17
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第一节 大跨度空间结构概念
一. 由一些特殊空间效果引发的思考
出云穹顶棒球场，伊东.丰雄，1997 直径143米，高49米的倒扣碗状的穹顶无论形状还是颜色都显示出极致的简单和幽雅，并融合 与自然风景中，其造型创意原自于日本纸灯，到了夜晚又变成了一个透明的发光体。
7
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
一.拱结构及其造型
（三）拱结构的建筑造型 决定拱建筑造型的因素：矢高、平衡 拱推力的方式 1 矢高： 拱顶到拱脚的垂直距离。 矢高越大，拱的起伏越大，产生的水 平推力小，建筑内部使用空间就大，但材 料耗费多，并且较大的屋面坡度,不利于卷 材防水屋面的铺设；矢高越小，拱越扁平， 材料耗费越少，但产生的水平推力大，且 较小的屋面坡度不利于屋面排水。因此拱 矢高的选择应该综合考虑建筑外形、结构 受力合理性、材料消耗量以及屋面防水等 因素。 有以下的经验值以供参考： 设矢高为f,拱跨为L 一般取f=L/5-L/7,最小不应小于 L/10 卷材屋面防水f≤L/8，钢筋混凝土自防 水屋面f=L/6
8
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第一节 大跨度空间结构概念
三. 大跨度空间结构的由来与发展变化
大跨度建筑课程设计
大跨度建筑 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解大跨度建筑的基本概念、分类及其应用场景。
2. 学生能够掌握大跨度建筑的主要结构形式及其受力特点。
3. 学生能够了解大跨度建筑在设计、施工和运维过程中的关键技术。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析大跨度建筑的结构受力，并进行简单的设计计算。
2. 学生能够通过小组合作，运用CAD等软件绘制大跨度建筑的平面图和立面图。
3. 学生能够针对特定项目需求，提出大跨度建筑的设计方案，并进行合理的论证。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对建筑学科的热爱，激发对大跨度建筑的兴趣。
2. 学生能够认识到建筑与环境的和谐共生，关注绿色建筑和可持续发展。
3. 学生能够通过课程学习，培养勇于创新、严谨求实的科学态度。
课程性质：本课程为建筑学科的专业课程，旨在帮助学生掌握大跨度建筑的设计原理和方法。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的建筑基础知识，对新鲜事物充满好奇心，喜欢实践操作。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 大跨度建筑的定义、分类及特点- 教材章节：第二章第四节- 内容：拱式、悬索、网架、薄壳等大跨度建筑结构形式及其特点2. 大跨度建筑结构受力分析- 教材章节：第三章第二节- 内容：梁、拱、悬索等结构受力特点，内力分布及计算方法3. 大跨度建筑设计原理- 教材章节：第四章- 内容：设计原则、结构布局、材料选择、节点设计等4. 大跨度建筑施工与运维技术- 教材章节：第五章- 内容：施工工艺、施工组织、运维管理、绿色施工等5. 大跨度建筑案例分析- 教材章节：第六章- 内容：国内外典型大跨度建筑案例，分析其设计、施工、运维等方面的特点教学进度安排：第一周：大跨度建筑的定义、分类及特点第二周：大跨度建筑结构受力分析第三周：大跨度建筑设计原理第四周：大跨度建筑施工与运维技术第五周：大跨度建筑案例分析及小组讨论教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节和课程目标，注重理论与实践相结合，旨在帮助学生全面掌握大跨度建筑相关知识。
大跨钢结构课程设计
大跨钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解大跨钢结构的基本概念，掌握其构造原理和设计要点；2. 学生能够掌握大跨钢结构的主要受力特性，了解其稳定性和强度计算方法；3. 学生能够了解大跨钢结构在建筑中的应用，认识其在现代建筑中的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析大跨钢结构的受力情况，并完成简单的结构计算；2. 学生能够通过实际案例，学会大跨钢结构的设计方法和步骤，具备初步的设计能力；3. 学生能够运用相关软件或工具，进行大跨钢结构的模拟分析和优化设计。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到大跨钢结构在我国建筑领域的重要地位，增强对建筑事业的热爱；2. 学生能够通过学习，培养严谨的科学态度，提高对工程质量和安全的责任感；3. 学生能够通过团队合作，学会沟通与协作，培养团队精神和集体荣誉感。
课程性质分析：本课程为建筑学或土木工程专业的高年级课程，旨在帮助学生掌握大跨钢结构的设计原理和方法，培养其实际操作能力。
学生特点分析：高年级学生具备一定的专业知识基础，具有较强的学习能力和实践欲望，对实际工程项目有较高的兴趣。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采用启发式教学，引导学生主动思考，培养其解决问题的能力；3. 强化团队合作，锻炼学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 大跨钢结构基本概念：包括大跨钢结构定义、分类及其在建筑中的应用。
教材章节：第一章第一节2. 大跨钢结构的受力特性：介绍大跨钢结构的主要受力形式、稳定性及强度计算方法。
教材章节：第一章第二节3. 大跨钢结构设计原理：讲解大跨钢结构设计的基本原则、方法和步骤。
教材章节：第二章4. 大跨钢结构构造要点：分析大跨钢结构的构造细节，如节点设计、连接方式等。
教材章节：第三章5. 大跨钢结构计算实例：通过实际案例，演示大跨钢结构的计算过程。
教材章节：第四章6. 大跨钢结构设计软件应用：介绍相关软件的使用方法，如SAP2000、3D3S 等。
大跨度空间结构讲稿2011-06
2
2
2
du ⎛ dz ⎞ ⎛ dz0 ⎞ ds − ds0 = 1 + 2 + ⎜ ⎟ dx − 1 + ⎜ ⎟ dx dx ⎝ dx ⎠ ⎝ dx ⎠
2
2
du ⎛ dz ⎞ ⎛ dz0 ⎞ ds − ds0 = 1 + 2 + ⎜ ⎟ dx − 1 + ⎜ ⎟ dx dx ⎝ dx ⎠ ⎝ dx ⎠
q z (x)
q x (x)
x
索的曲线形状： z = z (x )
z
dx
索的张力T
dz 张力的竖向分力 H q z dx dx q x dx
H
张力的水平分力
H+
dz
dx
H
dH dx dx
dz d ⎛ dz ⎞ + ⎜ H ⎟dx dx dx ⎝ dx ⎠
∑ X = 0,
dH dx + q x dx = 0 dx dH + qx = 0 dx
⎡ dz0 dw 1 ⎛ dw ⎞ 2 ⎤ H − H0 ⋅ + ⎜ l = u r − ul + ∫ ⎢ ⎟ ⎥dx − αΔt ⋅ l EA l ⎢ ⎣ dx dx 2 ⎝ dx ⎠ ⎥ ⎦
2 .双层索系的计算
（1）索中点不相连结的情形 （2）索中点相互连结的情形
（1）索中点不相连结的情形 q(x )
索的张力T
H
张力的水平分力
H+
dz
dx
H
dH dx dx
dz d ⎛ dz ⎞ + ⎜ H ⎟dx dx dx ⎝ dx ⎠
情形一：竖向荷载沿跨度均布的情形
q A
当q x = 0时
大跨度建筑构造教学案例
造型受两个因素影响 — 网架的形式、网架的支撑方式（p=110） 网架的支撑方式 — 网架四周为墙、柱，悬挑、封闭、开敞。其决定因 素 — 建筑功能、跨度大小、受力情况、艺术构思等
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第三章 大跨度建筑构造
五、折板结构及其建筑造型
1、受力特点及适用范围 受力特点 ： 折板结构由折板和横隔构件组成 折板结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能 结构厚度薄、省材料、构造简单 适用范围： 可用来建造大跨度屋顶，也可用于外墙 2、折板的结构形式 ： 单波和多波；单跨和多跨；三角形及梯形折板
适用范围：
薄壳结构可用来覆盖各种平面的建筑屋顶，但其体型复杂又采用线浇 施工，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载，这些缺点影响其推广。
2、 薄壳的结构形式 ：筒壳、圆顶壳、双曲扁壳、鞍形壳等
3、薄壳结构的建筑造型：以各种几何曲面图形为基本特征，在造型上独
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具特色，给人以新奇感，突出建筑个性。
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3、悬索结构的建筑造型：
以几何曲面为特征，但有自身特点，表现在两方面： 悬索只能受拉，不能受压，外形呈凹曲面 悬索由两造不同材料的构件组成（索网、边缘构件），其变化能创造出与 基本形式截然不同的造型
八、张拉薄膜结构及其建筑造型
1、受力特点及适用范围 受力特点 ： 利用骨架、网索将各种现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结构 薄膜不能承受荷载，绷紧后承受拉力且任何状态下保持，否则会失稳 轻巧柔软、采光好、构造简单、安装快、便于拆迁、外形千姿百态 适用范围： 适用于各种建筑平面，主要用于临时及半永久建筑：博览会、体育建筑、 文202娱0/2
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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
《大跨度空间结构》课程教学大纲
《大跨度空间结构》教学大纲一、课程基本情况英文名称：Large Span Spatial Structure课程编号：F0917********总学时：32讲课学时：32 实践学时：0总学分：2课程性质：选修考核方式：考查适用对象：土木工程专业（建筑工程方向）先修课程：材料力学、结构力学、钢结构设计原理参考文献：《大跨空间结构》（第2版），张毅刚主编，机械工业出版社，2014.1《大跨度空间结构》，王秀丽主编，化学工业出版社，2017.5《空间结构》，潘秀珍主编，中国建筑工业出版社，2013.9二、课程目标本课程是土木工程专业的专业选修课程，主要讲述网架结构、网壳结构、悬索结构和薄膜结构等常见的大跨度空间结构的类型和选型、分析理论、设计和施工要点。
通过本课程的学习，使学生到达如下课程目标：1.能够根据受力特点和单元类型对空间结构进行分类，能分析列举不同空间结构的特点及其应用范围，并能够列举工程应用中各类新型空间结构体系。
支撑毕'也要求3-22.能说明网架结构、网壳结构、悬索结构及薄膜结构的类型和选型原那么，分析结构的受力特点，能够利用基本理论，对空间结构进行受力分析并进行构件的连接及杆件和节点的设计。
支撑毕业要求3-13.根据给定的工程背景，能够选择适当的空间结构形式，建立合理的模型，进行荷载分析和内力计算，通过分析研究给出结构的施工方案，概括总结空间结构的设计方法。
支撑毕业要求3-2表1本课程对毕业要求及其指标点的支撑三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一:绪论支撑课程目标1（建议2学时）教与学要求：本知识单元要求学生能描述大跨度空间结构开展的历程，列举开展历程中的典型工程案例；能够根据受力特点和单元类型对空间结构进行分类，能分析列举空间结构的特点。
教与学方法：讲授、观摩录像、讨论知识点1:大跨度结构的开展状况主要内容：大跨度空间结构的基本概念，大跨度空间结构的由来及开展概况。
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《大跨度空间结构》paceStructureaboutLongS一、课程说明课程编号：306433学时学分：24学时，1.5学分先修课程：材料力学，结构力学，钢结构设计原理适合专业：土木工程（建筑工程方向、基地班）开课学院：土木工程学院二、课程性质和任务本课程是土木工程专业的选修课，属于专业课。
近20年来，大跨度空间结构得到了长足的发展，结构型式不断创新，科技成果也十分丰富，也积累了大量的设计和施工经验。
本课程的任务是使学生获得有关大跨度空间结构的基本知识，掌握基本理论和基本结构型式；掌握各种结构体系的主要受力特征和设计方法；为今后的工作中结构选型、工程监理和科学研究打下坚实的基础。
三、主要教学内容1．绪论大跨度空间结构的特点与适用范围；大跨度空间结构的研究、应用现状与发展前景；本课程的任务与学习建议。
2．网架结构结构体系及其形式；网架结构的受力与变形特点及其选型；网架结构的主要几何尺寸；网架结构设计的一般原则；网架结构的简化分析方法；网架结构的有限元分析；网架结构的节点构造与设计；典型工程实例介绍。
3．网壳结构结构体系及其形式；网壳结构的受力与变形特点及其选型；网壳结构的主要几何尺寸；网壳结构设计的一般原则；网壳结构的简化分析方法；网壳结构的有限元分析；网壳结构的特殊节点构造与设计；典型工程实例介绍。
4．悬索结构悬索结构的受力与变形特点；悬索结构的形式；悬索结构设计的一般原则；悬索结构的设计方法；悬索结构的特殊构造与设计；典型工程实例介绍。
5．膜结构膜结构的形式与分类，膜材料，膜结构的形态分析、荷载分析和裁剪分析的基本理论和基本方法，膜结构的连接构造；典型工程实例介绍。
6．其他形式空间结构薄壳结构，组合网格结构，斜拉结构，预应力网格结构，张弦结构；张拉整体体系与索穹顶等。
四、教学基本要求【重点掌握】：重点掌握网架结构、网壳结构的受力与变形特点及其选型的主要内容；【掌握】：掌握网架结构的受力与变形特点及其选型的主要内容；包括网架结构的主要几何尺寸，网架结构设计的一般原则，熟悉网架结构的简化分析方法；掌握网壳结构的受力与变形特点及其选型，包括网壳结构的主要几何尺寸，网壳结构设计的一般原则，网壳结构的特殊节点构造与设计要点；掌握悬索结构的受力与变形特点；基本掌握悬索结构的形式和设计的一般原则；初步掌握膜结构的连接构造；【了解】：了解大跨度空间结构的特点与适用范围；对大跨度空间结构的研究、应用现状与发展前景有充分的认识；明确本课程的任务与学习建议。
了解网壳结构的简化分析方法及有限元分析；了解悬索结构的设计方法、特殊构造与设计；了解膜结构的形式与分类、形态分析、荷载分析和裁剪分析的基本理论和基本方法。
了解其他形式的空间结构，包括钢管桁架、薄壳结构、弦支结构、索穹顶、玻璃幕墙等。
了解网架、网壳、膜结构等典型工程实例。
【难点】：利用软件进行网架结构的有限元分析并进行网架结构和网壳结构的节点构造与设计。
五、参考学时分配六、教材及参考书教材：[1]王秀丽•大跨度空间结构计算分析与概念设计[M].北京：机械工业出版社，2008.9.[2]孙建琴•大跨度空间结构设计[M].北京：科学出版社，2009.8.参考书：[1]张文福，王秀丽主编，空间结构[M],科学出版社，2006.7[2]李星荣，魏才昂，丁峙崐.钢结构连接节点设计手册[M].第二版•北京：中国建筑工业出版社，2005.4.[3]完海鹰，黄炳生，大跨空间结构[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.6.[4]杜文风，张慧，空间结构[M].北京：中国电力出版社.2008.8.[5]沈祖炎，陈扬骥•网架与网壳[M].上海：同济大学出版社，1997.4.七、考核方式综合测评安全教育是事故预防的三大策略之一，搞好安全教育必须要用安全教育学做理论支撑。
安全教育学是从事安全教育的教师和培训师最重要的理论基础之一，由于许多安全管理工作者经常需要承担安全教育的工作，安全教育学也是他们的必选课。
安全教育学是安全科学与工程和教育学两个一级学科的交叉所形成的一门分支学科。
安全教育学是一门以提高各类安全教育的绩效为主要目标，对人类一切与安全教育活动有关的现象、规律、方法、原理和技术及其应用等进行研究和实践的交叉学科，具有重要的理论和实际意义。
三、课程的基本要求使安全工程专业学生掌握安全教育学的内涵和学科体系、安全教育学原理、安全教育的主体和客体、安全教育方法论、安全教育的教学设计、安全教育评价、现代安全教育技术，学会做安全教育培训项目开发、安全培训项目和课程的设计与实施、安全培训质量控制与管理等。
四、教学内容、重点难点及教学设计注：实践包括实验、上机等；实验课更具可教学需要灵活穿插在各堂课之中。
五、实践教学内容和基本要求1.主题演讲（1）活动主题：“安全颂”“安全故事会”“安全观”等演讲。
每人一题，要求学生根据布置的题目写好演讲，长度1200~1500字，可以演讲5~7分钟左右。
稿子要求围绕题目写，要原创、精炼、生动、翔实有事故案例，距演讲前一周提交。
演讲要求学会控制情绪、时间、节奏，能够合理运用开场白、眼神、声音、表情、手势、步伐、姿势等技巧。
（2）活动过程：采用自己报名的形式，以便增强学生准备过程的主动性；由学生自己做主持人；请了摄像师全程拍录像；请会做FLASH的同学制作视频片头；后期制作之后供学生自己欣赏或传播。
（3）活动效果：通过编稿和演讲准备，让学生体会了教学的备课和讲课的过程，也感受了当教师的不易；教学虽说不是“台上一分钟，台下十年功”，可也是“台上一刻钟，台下十年功啊”；通过录像等方式，也学习了现代教育技术的运用，提高了学习和演讲认真程度和兴趣。
学生和我总的感觉还不错。
'内部网络--WindowsXP IP：192.168.1.100 Windows2003server IP：192.168.1.254VPN是实现保密通信的基本手段，在Windows系统上，可以直接进行VPN服务的搭建，本实训就是在Windows系统上实现VPN的连接。
实训任务基于Windows实现VPN的连接。
实训目的1.掌握基于Windows实现VPN连接的方法；2.VPN技术原理及特点，熟悉常用的VPN隧道协议；3.熟悉常用的VPN技术。
实训步骤1.规划实训环境和网络拓扑为保证实训环境的适应性，本次实训使用虚拟机进行。
如图3-17所示，运行两台虚拟机，一台使用Windows2003server，一台使用WindowsXP，分别VPN服务器和客户端，IP规划如图中所示。
这里将192.168.1.0/24作为外网网段，172.16.1.0/24作为内网网段。
作为VPN服务器的Windows2003server，需要添加一块网卡，作为连接内部权限子网的端口。
添加方式：点开“虚拟机设置”，添加硬件设备，在“添加硬件向导”中选择硬件类型网络适配器，适配器模式选择“NAT”，点“确定”即可添加一块网卡。
如果系统中看不到新添加的网卡，只需将虚拟机重新启动即可。
模拟连接内部子网I IP：172.16.1.2.__x图3-17实训环境网络拓扑2.配置VPN服务器Windows2003server系统中，在开始-程序-管理工具-选择路由和远程访问。
步骤如下:步骤一：在本地服务器上右键，选择配置并启用路由和远程访问。
步骤二：在公共配置中选择虚拟专用网络VPN服务器，然后点击下一步。
4路由湘运程访问文枠的时如醱如辖貼®也EH X□蚩凹图3-18启用路由和远程访问图3-19选择配置VPN服务器步骤三：指定服务器与互联网相连接的网卡。
步骤四：选择远程拔入客户的IP 地址来源。
[器1=141IL-Z 、汕■梢遇遥噩阿辱nrtrc旻址许™霉Pfil 淫捋到ttl 豁矽至5-ffTi —T-F^S 口15丧和I .L'U'AI'L附i!曲口>11 宕獄I .口"M:^ttizS H-lvlIEI PUD J 1IWXJl-ffi IM 1曲 币电斑2IsUil(RIPlD/iOM.i 书！ie L.2t*F岸IS 览迪宣花邮K 壇未时海挥她口咗右（？护电i ・英斗初上1■两止北便甘肮用尸週过iD^rrit 访冃比2桶甘匚曲菲岂”谊雄怖由和•斑甘国痢h.<±—¥①[T-半®取iH J1踣已刖4髯5所■紙*宜期廊斗IF 处描电RHI童町M5再对富誉畧尸5画*打地址的万i 為pgt庄雪iWUShM 耳口呦时[F 址0SSfffHffl-iuticr ■酊认凶3■正赚蚪龈讶便 S[Kf ・您拓H 弼生阪甩扫「if 曰一讣州动旳址布阁呼<_t-fai[T-J ffl):|¥iR |图3-20选择外网网卡图3-21选择远程客户IP 地址来源步骤五：启用名称和地址转换服务。
步骤六：系统提示将从外网网卡所在的网段指定IP 给客户端。
电It 雷碑龜幽P J M JE 育貓FW 定冥丁一-电址昶製聘曜黒器菱i 涓单击“下_尸-细®S 退出昨恥懿釉I 辛篦运程巧日倒审匍跑上甲!谓求地址肘+尊1111也一丁电址」电勒世同tt 出址LT2.i<L&0ZS^.ZSE.D.D出ItlS 因由呛网卡苗』串世圭戍-W£JjSSMdi«g]Fi^HniLiiaS 和R HJEH R SffK 中帀同旨誉i?記藏开血图3-22启用名称和地址服务 图3-23指派地址池 步骤七：为了对客户端拔入进行身份验证，可以设置一个RADIUS 服务器，也可以用VPN 服务器来 进行验证，如图3-24所示。
步骤八：单击“下一步”按钮后就可以看到正在完成初始化的过程，完成后就可以接受VPN 客户端 的拔入了。
可以看到在服务列表中路由和远程访问已经启动，如图3-25所示。
y 降由WE&访日互住宙和远灘冋 -IHBO^TOSBGUlATl ：(^11)頁55口 苴远程述问客户端（■：■）目直理睹也选聲1•矍瞬滿由蛊wr 中樂代理GJt …盘IGUPJi.胆侄年KT 火普直逻远程ii 闫夷喀&□远程访旬诃裂 此服务罟L 配置了略由利瓦軒此服务冠已经用胳由冠拆访同服务冠当前用五进行更改，诒在控制台树中选柞”菜单上单".St"“有去韩卑由和远程访问.部需旖.古平吏霍土上ill 述鯉=團文件⑩臊柞遲豆看®窗口迪帮助® 昌计岸机営理怎g 芍理系妊工具:国冈爭蚌查看開 :■-u 井李立件来 ；H 密本迪用户和詆:…岂AiEl 邇删■■■■4fl日囱存祐- 新用尸直百①从逮里刨建恕皆iMniriistr...嚴⑻SET 翁血小igro JUKD...■jlfAN..肛KO...—阮，S'#PORr3...TinASP.HIT i Intetrnei启动IIS ksCK=Mi eras ¥JIIl图3-26VPN 服务器属性 图3-27进入计算机管理界面添加用户图3-24选择身份认证图3-25配置完成3.VPN 网络客户端的配置在虚拟机XP 系统下（或者在物理机上也可以）进行配置。