大跨度空间结构工程实例分析-上海科技馆资料
大跨度建筑案例分析
2013年12月2日，国家大剧院壳体钢结构安装完成
·网壳结构
网壳是一种与平板网架类似的空间 杆件结构，系以杆件为基础，按照一 定规律组成网格，按壳体结构布置的 空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。 其传力特点是通过壳内两个方向的拉 力，压力或剪力逐点传力。此结构是 一种有广阔发展空间的空间构件。
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。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖,前后两侧有 两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造 水面之上。
国家大剧院壳体结构呈半椭球型。 由顶环梁，梁架，斜撑和环向连系 杆件组成。其中顶环梁呈椭圆形，长轴 长约60米，短轴长约38米，由环形钢架， 箱形梁，以及H型钢焊接而成。梁架呈 中心对称辐射状布置。 连杆沿水平环向布置，上下里外共 82道，并采用铸钢连接件或套筒连接件 连接。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界上最深的建筑，拥有亚洲最大的管 风琴。整体简洁而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观，同时又彰 显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释， 建筑也总是超越功能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
大跨度建筑的混合空间结构案例分析
大跨度建筑的混合空间结构案例分析作者：张玥明来源：《砖瓦世界·下半月》2019年第04期摘; ;要：以大跨度建筑的混合空间结构为研究对象，从工程概况、结构体系两个方面分析当代国内案例，重点对大跨度建筑的混合空间结构的特点和组成要素进行分析。
为以后大跨度建筑设计理念和设计手法提供启发与参考，关键词：大跨度建筑;混合空间结构;拱-壳结构;悬索-拱结构一、概述混合空间结构，指的是将刚架结构、桁架结构、拱式结构、薄壁结构、网架结构、悬索结构和薄膜结构等不同形式的结构经过合理组合而形成的空间结构形式。
它充分发挥了各种结构及各种材料的特长，弥补了单一大跨结构受力、材料上的不足，使结构更广泛的适应于多种建筑功能并增大了建筑造型的灵活性。
一般来说，建筑形体轮廓由巨大的刚架、拱、悬索或斜拉结构作为巨型骨架而形成;屋盖造型则由骨架上布置的平板网架、网壳、桁架、悬索或薄膜结构形成。
通常，混合空间结构由刚架、桁架、拱、薄壁、网架、网壳、悬索、薄膜结构的两种或者三种结构单元组成。
在选择不同的组合方式时应满足建筑功能的需要、保持结构受力的均匀合理，充分发挥材料的特性、尽量采用预应力等先进的技术手段，改善结构受力性能、使整体结构刚柔并济，具有良好的整体稳定性、并保证施工简洁，造价合理的原则。
二、案例分析（一）武汉火车站1、工程概况武汉火车站是全国四大铁路网客运中心之一，也是第一个上部大型建筑与下部桥梁共同作用的新型结构火车站，实现了高速铁路，地铁，公路三者的无缝对接。
它的建筑面积为33.2万㎡，建筑高度为59.3m，建筑主体采用了拱-网壳结构。
2、结构体系武汉火车站由中央站房、南侧雨棚、北侧雨棚三部分组成。
武汉火车站中央站房的屋面支承结构由五榀主拱、半拱和斜立柱共同支撑，五榀主拱的基本间距为64.5m，最大主拱跨度甚至可达到116m。
主拱、半拱共同承担着楼面梁的支承任务，由于共用支撑结构，楼面结构与屋面结构有间接的联系;中央站房的屋盖采用网壳覆盖，其中上下弦采用圆管、腹杆两种形式。
案例分析-上海科技馆
球幕影院：具有球幕电影和天象演示双重 功能的、集教育与娱乐为一体的、新颖的 影视场所。银幕直径23米，倾斜度为30 度，倾斜式银幕能使观众具有飘浮在空中 之感觉。可容纳观众280位。
球幕影院 巨幕影院
Case Study
上海科技馆—展区分布
“生物万象”：表现生物多样性的展区 展区分为两大部分：热带雨林区和石林区 展示面积3,000平方米 “动物世界特展”：表现五大洲野生动物 原生态展示 展示面积2000平方米 “智慧之光”：表现多学科基本原理和典 型现象的展区 分设序厅、中央活动区和互动展品区 展示面积约1800平方米（包括夹层） 1F “彩虹儿童乐园”：儿童体验科学乐趣可 分成“一园三区”：供小朋友休息娱乐的 街心花园；1-4岁感知外部世界的梦幻森 林；5-8岁认知外部世界的游玩场所；912岁参与科技活动的实践区域 展示面积为1200平方米 “设计师摇篮”：强调“好主意”是创意 之源的展区 展区分为设计制造区、游客设计区、设计 杰作区 展示面积800平方米
彩虹儿童乐园
1F平面图
Case Study
上海科技馆—展区分布
“蜘蛛特展”：突现蜘蛛奇特生活方式 分为走近蜘蛛、体验蜘蛛的生活、交配和 繁殖、编织蛛网及蜘蛛的毒液五个部分 2F平面图
“信息时代”：表现信息技术引领社会巨 大变革的展区
“地球家园”：倡导人与自然和谐统一、 同生共荣的展区 2F 分为生态灾难、苏州河的变迁以及环境知 识三部分
“机器人世界”：体验人工智能应用技术 飞速发展的展区 “院士长廊”：展现两院院士的光辉形象 采用简单明快的现代艺术手法和材料工艺 来表现，人物形象均为真人全身1：1比 例，姿态各异，写实逼
信息时代
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析
建筑构造作业——大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我国现行钢结构规范则规定跨度60m以上结构为大跨度结构。
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。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元120到124年建成的罗马万神庙，成圆形平面，穹顶直径达43.5m，用天然混凝土浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。
罗马万神庙虽然大跨度建筑在古代罗马已经出现，但是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最近几十年中。
大跨建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能越来越复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举办大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。
一是需要，二是可能，两者相辅相成，相互促进，缺一不可。
19世纪后半叶以来，钢结构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨建筑有了很快的发展，特别是近几十年来新品种的钢材和水泥在强度方面有了很大的提高，各种轻质高强材料、新型化学材料、高效能防水材料、高效能绝热材料的出现为建造各种新型的大跨度结构和各种造型新颖的大跨度建筑创造了更有利的物质技术条件。
大跨度建筑常用结构形式；大跨度常用建筑结构根据结构形式，受力构件排列组合不同可分平面平面机构体系和空间结构体系两大类，共有八种。
它们是：平面结构体系有拱、刚架以及桁（héng）架。
空间结构体系有网架、折板（薄壳）、悬索、膜结构以及混合结构。
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
上海科技城结构设计
上海科技城结构设计∙简介：上海科技城是1999 年由上海市政府投资兴建的社会文化项目，曾为APEC 会议主会场，主要用于向社会展示科技成果，普及科技知识，为当年上海市政府重点项目。
现已成为上海市标志性建筑之一。
建筑物由主楼、附楼及下沉广场组成。
本文介绍了其上部结构设计，超长地下室外墙控制裂缝设计，基础设计等内容。
∙关键字：上海科技城，结构设计上海科技城结构设计一、工程概况上海科技城是 1999 年由上海市政府投资兴建的社会文化项目，曾为 APEC 会议主会场，主要用于向社会展示科技成果，普及科技知识，为当年上海市政府重点项目。
现已成为上海市标志性建筑之一。
上海科技馆位于浦东花木行政文化中心区，毗邻世纪公园，与浦东新区行政管理中心遥遥相对。
建筑物有主楼、附楼及下沉广场组成。
主楼建筑面积 88000 平方米，基地面积 68726 平方米，主楼最高四层，由低（ 11 米）向高（ 49 米）呈螺旋上升。
建筑物平面呈半圆环形，最大半径 160 米，最小半径 80 米，外圆弧长 490 米。
二、结构设计由于上海科技馆平面尺寸大、层数及高度变化多、建筑型体复杂。
为满足建筑型体和建筑功能，在结构设计中分别采用了钢筋混凝土框架结构、预应力混凝土结构、钢结构和铝合金结构。
（一）上部结构设计科技馆主楼为半圆环形平面，外圆弧长 490m ，宽近 90m 。
无论长度、宽度均超出我国现行设计规范的限值。
综合建筑设计和建筑物使用功能，结构设计通过设置二条结构缝，将建筑物分成 3 个独立的结构体 --A 区、 B 区、 C 区见（图六、结构分区平面）。
A 区结构体：本分区地上 4 层，地下 1 层，层高 10 m 。
结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构，框架梁为有粘结预应力梁，梁跨度为 18m 。
楼板采用井字梁，井字梁为无粘结预应力梁。
屋面为四角锥平板式钢网架结构。
B 区结构：本分区结构布置为大跨度不规则柱网，有一层及两层楼面处采用钢筋混凝土预应力梁框架结构，中间大空间椭球体为铝合金单层网壳结构，屋面采用大跨度空间钢桁架结构。
大跨度空间结构设计实例探析
大跨度空间结构设计实例探析摘要：本文通过结合某大跨度空间设计实例，对其结构设计进行深入探讨，提出可行的结构设计思路以及可采取的结构设计技巧，为同类工程提供有价值参考。
关键词：结构设计；大跨度结构；空间结构；设计措施Abstract: this paper through the combination of a long-span space design examples, the structure design are discussed, the feasible structure design ideas and can take the structure design of the skills of the similar project to provide valuable reference.Keywords: structure design; Big span structure; Space structure; Measures designed工程概况本项目为剧院的大跨度空间结构，总高23.10m。
建筑结构的安全等级为二级，地基基础等级为乙级，设计使用年限50年，抗震设防类别为丙类。
地上建筑设抗震缝分为两部分，大跨度结构单元抗震等级二级，其余单元抗震等级三级。
地下室（地上建筑投影范围以外）抗震等级三级，地下室（地上建筑投影范围以内）抗震等级同地上建筑。
拟建场地土类型为软弱土，工程的地下室部分没有分开，基础采用钻孔灌注桩。
结构方案本工程上部结构由防震缝分为西侧结构和东侧结构两部分，从地下室整体刚度经过计算分析，地下室的剪切刚度应当大于地上一层剪切刚度的2倍，故将地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。
主体结构地下室顶板-0.050m标高与室外地下室顶板-1.800m标高相差1.75m，采用在相交边缘设加腋支挡的措施保证水平力连续传递，使地下室顶板成为有效嵌固端。
根据规范要求，本工程的结构类型采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。
大跨建筑
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析一、概述人类活动对建筑空间提出了新的要求。
人类在满足基本功能需要的同时，也在展示自己聪明才智和改造自然的伟大力量。
在空间上对大跨的追求一直是人类的梦想。
建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
例如 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；现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
70年代以来，由于结构使用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构（用索加强的膜结构）获得了发展，美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构；1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，也采用这种结构技术尤为先进，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”（Geogia Dome，1992年建成）采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
下面我们来分析大跨度结构形式与造型分析二、结构形式与造型分析大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院、体育场、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
1.拱结构及其建筑造型拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。
大跨度空间结构工程实例分析-上海科技馆
人们对于椭球体空间结构设计，首先想到国内相当普及和成熟的大跨 度双层网架或双层网壳结构体系。但是，这种结构体系由于体积庞大， 自重大，防锈维护费用高，空透性差。经计算其空透率达不到40%，显 然不能满足科技城的高科技设计理念，也不能满足椭球体建筑的节能 技术要求。本工程采用高科技含量大的单层铝钛合金薄壳结构体系。
这种薄壳结构体系选用250mm至300mm高的6061-T6铝钛合金工字形梁， 节点形式为板式节点，板平面为圆盘形，用高强度不锈钢锁紧螺栓作固接， 形成一个个三角，拼成椭球体薄壳结构。设计软件对52种不利工况荷载作 用计算，离椭球体原点的最大绝对位移不超过75mm，相邻节点之间垂直 于球体表面最大的位移不超过25mm。与实际变形测量基本相符。按比例 测算，椭球体薄壳结构层比同体积的鸡蛋壳还要薄。使得结构轻巧，空透 性好，艺术观赏性强，具有显著的社会效益和经济效益。
竖向荷载作用下分析
因洞口对结构整体刚度有较大 削弱，选取大门框附近的区域 作为结构强度分析的研究对象 具有代表性，故选取右图示结 构平面图中部位A的部分构件 作为研究对象。
竖向荷载作用下分析
根据所选取的研究对象， 对其节点编号、杆件编号 如图所示。
竖向荷载作用下分析
在竖向荷载作用下，网壳结构的变 形图如右图所示，网壳的相应节点 位移如下表所示。 为研究结构的传力机制，利用有限 元软件进行了三种支承条件下的肋 向、环向杆件的应力分析，并统计 了最大拉(压)应力，这些杆件均在 门洞附近。 表 网壳节点z向位移(cm)
设计中的技术创新和成就 施工过程中采用的新技术
设计中的技术创新和成就有：
(1)科技馆智能化系统(BAS、CAS、OAS等)设臵齐全，设备选型 先进实用。使得科技馆称得上真正名副其实的科技建筑； (2)单层网壳椭圆球体,球体空间巨大，球体结构杆件为铝型材， 设计对网壳进行强度、稳定、抗震等方面的科研分析，在取得成果 的同时用于设计，效果显著； (3)设计和施工采用预应力技术，在混凝土构件中预先建立一定 值的压应力，以抵抗裂缝过多出现和开展，达到大跨度，薄楼板， 高强度，满足了展馆的使用要求； (4)虹吸排水系统，为保证屋面雨水排水系统安全、可靠，同时 不影响建筑的整体造型和美观，设计选用了虹吸排水系统，不但可 迅速排除屋面雨水，而且解决了雨水管与建筑装修的矛盾，节省了 上百根重力流排水管； (5) 空调冰蓄冷技术。
大跨度建筑幕墙系统设计案例分析——以上海世博会主题馆为例
大跨度建筑幕墙系统设计案例分析——以上海世博会主题馆为例【摘要】大跨度建筑幕墙系统因受荷载、地震作用、安装难度等因素的影响，给设计和施工都带来了挑战。
文章以上海世博会主题馆为例，着重阐述南立面大跨度自承重幕墙的设计，为良好的工程质量取得保障。
【关键词】建筑幕墙；大跨度；荷载、地震作用；设计引言作为建筑围护体系的新型外装饰，玻璃幕墙不仅具备通透、明亮、重量较轻等优点，且便于建筑采光，减少结构自重，因此玻璃幕墙在近几年的深入推广逐渐得到广泛的应用，而采用大跨度玻璃幕墙的目的在于实现建筑分格的扩大化，现多应用于底层或是高档的公寓、写字楼的外装饰中。
本文以上海世博会主题馆为例，就大跨度建筑幕墙系统的设计展开分析。
1 工程难点与重点上海世博会主题馆为中国2010年上海世博会永久保留建筑之一，工程位于上海世博会规划围栏区，建筑高度27.7m。
主题馆东西总长约290m，南北总宽约190m，为亚洲第一大跨度大空间展示建筑。
本工程的一个难点为位于南北立面的大跨度自承重幕墙的设计。
对于大跨度建筑幕墙系统，设计者首先要考虑到幕墙结构系统的稳定性及其精度的保证措施，同时满足幕墙基本的性能要求。
文章将从本工程南北立面的大跨度幕墙系统的设计与性能进行阐述。
2 南北立面大跨度的建筑幕墙系统设计及其性能分析2.1大跨度框架式玻璃幕墙结构设计大跨度框架式玻璃幕墙系统位于本工程南北立面东西侧展厅，此处幕墙分为两层，外层为开放式不锈钢板干挂幕墙，内层为框架式玻璃幕墙。
外层面材采用1.5mm厚304压花不锈钢板。
内层面材采用8mm（透明钢化）+12A+8mm(透明钢化)Low-E中空彩釉玻璃,幕墙横向龙骨跨度达6米，玻璃幕墙在4.5m以下为隐框形式，4.5m以上为明框形式。
明框幕墙分格主要为3米宽，2米高，（室外效果图）如图1-a、（室内效果图）1-b所示。
幕墙支撑龙骨设计为铝合金型材，横向龙骨通过12mm厚钢板和不锈钢螺栓与主体H型钢龙骨（非幕墙范围）连接，在转接钢板上设置长条孔，以吸收因荷载和温度变化作用引起的横梁变形。
大跨空间结构案例分析-图文(精)
梁柱结构(框架结构
桁架结构
单层钢架结构
拱式结构
●空间结构
薄壁空间结构
网架结构
网壳结构网格结构
悬索结构
薄膜结构
●高层建筑结构
●平面结构
平面屋盖结构空间跨度相比较小,节点、支座形式较简单。
2008年奥运会摔跤比赛馆总建筑面积约23950平方米,比赛馆平面是一个82.4*94米平面,屋面是反对称的折面,采用巨型门式钢钢架结构,将建筑塑造为富有韵律感的
协调,不需要在网架结构下部布置钢索。图2是结构布置图。
在网架结构的上弦平面内,除布置正交正放的上弦杆件外,还布置了菱形支撑杆件。菱形支撑的四个角点均位于上弦节间的中点,该点也是网架斜腹杆的上弦点。其中在比赛馆的四周边界满布菱形支撑,在内部跳格布置菱形支撑;在热身馆区域,仅在四周边界布置菱形支撑。由于比赛馆内的菱形支撑没有连续布置,为进一步提高上弦面的稳定性,通过隅撑和檩条,局部为玻璃采光屋面。网壳采用焊接球节点,最大杆件为
或双向滑动支座。
a上弦杆c悬索和杆件的布置图
b下弦杆
d 1_1
e 2_2
二:上海世博会主题馆
上海世博会主题馆地上建筑面积约8万m2,地下建筑面积约4.8万ITl2,建筑高度为26.30 m。
主题馆平面水平投影为矩形,南北向长217.8 mC包括南北两侧各18.9 m悬挑屋檐。东西向长288 m。其中,屋面南北方向由6个V形折板单元组成波浪形屋面,每个折板单元的波长为36 ITI,矢高3 ITI,波脊标高为26.3 Fn,波谷标高为
屋面结构东西向剖面
屋面檩条及支撑布置挑檐结构轴侧示意屋盖单独模型
主题馆下部结构采用钢框架结构,柱子为方钢管截面,柱间支撑采用了钢支撑和阻尼器支撑的混合支撑体系。
大跨度建筑构造案例
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悬索结构
1日本代代木体育馆 2慕尼黑奥林匹克体育馆
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受力特点：索网只承受轴向拉力，无弯矩无剪力
优点：节省材料，减轻自重、建筑造型丰富、跨越 巨大空间不需中间支点、施工快捷
缺点：强风吸引下易丧失稳定性而破坏
适用范围：覆盖体育馆、大会堂、展览馆等建筑屋 顶
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薄壳结构
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组合网架结构 管桁结构
预应力网格结构 张弦梁结构
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1
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缺点：刚度差
适用范围：体育馆。影剧院。展览馆、食堂、菜场、 商场等
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网架结构
1上海体育馆 2佛山岭南明珠体育馆
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受力特点：有多根杆以一定规律通过节点组成的结 构
优点：整体性强、利于抗震、节省材料、结构高度 小有效利用空间、便于生产、形式多样
缺点：支座条件复杂
使用范围：大跨度公共建筑屋顶
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刚架结构
1斯特拉斯堡停车场 2展览厅门宫
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受力特点：梁柱刚性节点，外力作用下结构合理 优点：轻巧美观，跨度大，制作方便 缺点：刚度较差 适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等
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膜结构
1上海八万人体育馆 2水立方
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受力特点：空气压力支承膜面、或柔性钢索或刚性 骨架网索将膜材绷紧
大跨度建筑构造案例
大跨度结构分析1
大跨度结构分析1大跨度结构分析摘要：现阶段，随着社会生活和科技的发展需要，人们需要更大的覆盖空间，而其他结构形式受到跨度的限制，工程师们倾向于选择大跨度结构，于是大跨度空间结构得到了快速的发展。
大跨度结构花样百出，但是最基本的结构形式有桁架结构、拱结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构等。
关键词：大跨度结构、建筑、应用横向跨越30米以上空间的各类结构形式的建筑。
大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。
古代罗马已有大跨度拱顶见古罗马建筑。
近代大跨度结构建筑至19世纪末已有较大成就。
如1889年巴黎世界博览会的机械馆,是用三铰拱式的钢结构,跨度达115米。
20世纪初,金属材料的进步和钢筋混凝土技术的发展促使大跨度建筑出现很多新的结构形式。
如19121913年在波兰布雷斯劳建成的百年大厅采用钢筋混凝土穹窿顶,直径达65米,覆盖面积5300平方米。
第二次世界大战后大跨度建筑又有新的发展以欧洲国家、美国和墨西哥发展最快。
这个时期的大跨度建筑广泛地应用各种高强轻质材料如合金钢、特种玻璃和化学合成材料减轻了大跨度结构的自重使新颖的空间结构不断出现覆盖面积日益扩大。
结构类型有桁架结构、拱结构、网架结构、薄壳结构、网壳结构等。
1.桁架结构桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。
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。
桁架结构中各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活，应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁相比，在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我国现行钢结构规范则规定跨度60m以上结构为大跨度结构。
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。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元120到124年建成的罗马万神庙，成圆形平面，穹顶直径达43.5m，用天然混凝土浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。
罗马万神庙大跨建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能越来越复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举办大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。
一是需要，二是可能，两者相辅相成，相互促进，缺一不可。
19世纪后半叶以来，钢结构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨建筑有了很快的发展，特别是近几十年来新品种的钢材和水泥在强度方面有了很大的提高，各种轻质高强材料、新型化学材料、高效能防水材料、高效能绝热材料的出现为建造各种新型的大跨度结构和各种造型新颖的大跨度建筑创造了更有利的物质技术条件。
一．大跨度建筑常见结构形式大跨度建筑常用结构形式；大跨度常用建筑结构根据结构形式，受力构件排列组合不同可分平面平面机构体系和空间结构体系两大类，共有八种。
它们是：平面结构体系有拱、刚架以及桁（héng）架。
空间结构体系有网架、折板（薄壳）、悬索、膜结构以及混合结构。
1、拱结构拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。
上海科技馆形态构图及其环境分析
其次，从世 纪大道与花木行政中心周围的实际空间关系看，在 这块基地上 建
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立一个 对称轴线的体量也值得商榷。出于营造宏伟效果的意图，行政中心广场
空间的绝对尺度远超出一般的城市空间，同时也带来了类似空间的常见缺憾，
缺少肯定的边界和必要的围合感。若采用对称的形式，除了确定其行政中心对
照体之外，并无补于整体空间，反而因强烈的自我中心感而忽视位于左右的世
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2，椭球体中心设定在行政中心中轴线 上，与整体规划保持局部 而关键的对 应 联系。但其 长轴 偏离这一人为秩序， 而与地球南北自然轴线重合。
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4，椭球体的内部装置拓展升华了空间 的意义。悬浮在空间中心的一个小球体 与外层 包覆结构一起构成清晰的卵状 结构，以形象 化的生命的 孕育 状态 引入 有机体的重要概念，并象征性的 将生命置于宇宙概念的核心。科技馆培 育未来人才，催生新 兴科技的期望与 机能也悄然表露在这个有机的“孵化” 形式中。
半圆环螺旋上 升体整体形态
首先，分析一 下半环状螺旋 上升体的形体 意义和构图特 点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
首先，分析一下半环状螺旋上升体的形体意义和构图 特点。
1，直接形象化了人类文明以螺旋上升曲线衍进的概念。
2，以任意一个截取片断表现连续的过程，借有限的形 式传达无限的意念。
3，无终极点的连续超越与进取状态。
9，从环境关系看，不对称的体量可兼 顾左右。由西 侧渐次升起的建筑和缓 地接纳了世纪大道带来的线性空间，并 将其代入高潮；同时东侧的制高点将世 纪大道，中央广场以及世纪公园的景致 一览无余地收集在一起。
其次，分析一下中央大型球体结构的形体和构图。
1，这一巨大的空间以悬浮的透明椭球 体的形式出现在建筑的中部，与其他部 分仅保持必要的内 部功能联系。椭球 体与螺旋体之间存在一种不确 定的并 置关系，各自在对方中学找结合点，表 现出不同体系间的共存状态。
大跨空间结构案例分析_图文(精)
通过这一个学期建筑结构选型将建筑结构分类如下:●平面结构梁柱结构(框架结构桁架结构单层钢架结构拱式结构●空间结构薄壁空间结构网架结构网壳结构网格结构悬索结构薄膜结构●高层建筑结构●平面结构平面屋盖结构空间跨度相比较小,节点、支座形式较简单。
2008年奥运会摔跤比赛馆总建筑面积约23950平方米,比赛馆平面是一个82.4*94米平面,屋面是反对称的折面,采用巨型门式钢钢架结构,将建筑塑造为富有韵律感的造型,如图所示。
三维整体模型工程屋盖由12榀空间门式钢钢架组成,跨度82.4米,中心距8,0米,钢刚架为四肢组合的格构式结构。
构件间的连接节点均为相贯节点,钢架柱(钢管连接于看台部分的钢筋混凝土柱,屋盖结构外形简洁、流畅,节点形式简单,刚度大,几何特性好。
单榀空间门式钢刚架单榀空间门式钢刚架(有连系杆单榀空间门式钢刚架(有连系杆刚架柱支座●空间结构●网格结构✧网架结构一:2008奥运会国家体育馆国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区,建筑面积80 476m2 ,固定座席118 万座,活动座2 000座,用于举办2008 年奥运会的体操、手球比赛,赛后用于举办体育比赛和文艺演出。
虽然体育馆在功能上划分为比赛馆和热身馆两部分,但屋盖结构在两个区域连成整体,即采用正交正放的空间网架结构连续跨越比赛馆和热身馆两个区域,形成一个连续跨结构。
空间网架结构在南北方向的网格尺寸为815m,东西方向的网格有两种尺寸,其中中间(轴a和○K之间的网格尺寸为1210m,其他轴的网格尺寸为815m。
按照建筑造型要求,网架结构厚度在11518~31973m之间。
不包括悬挑结构在内,比赛馆的平面尺寸为114m ×144m,跨度较大,为减小结构用钢量,增加结构刚度,充分发挥结构的空间受力性能,在空间网架结构的下部还布置了双向正交正放的钢索,钢索通过钢桅杆与其上部的网架结构相连,形成双向张弦空间网格结构。
其中最长桅杆的长度为91237m,钢索形状根据桅杆高度通过圆弧拟合确定。
大跨度钢结构典型工程案例
大跨度钢结构典型工程案例一、北京“鸟巢”（国家体育场）这鸟巢可真是个超酷的大跨度钢结构建筑。
你想啊，它的造型就像个巨大的鸟巢，那些错综复杂的钢结构杆件就像是编织鸟巢的树枝一样。
从远处看，那独特的外形就特别吸引人眼球。
它的大跨度结构可不是闹着玩的。
这么大的空间要能容纳那么多观众看比赛啥的。
在建造的时候，那些钢结构的搭建就像搭巨型积木一样，但难度可大多了。
每一根杆件的位置、角度都得精确无比，就好比要让一群调皮的小朋友乖乖站好队，而且不能有丝毫差错。
这个建筑可不仅仅是为了好看，还得能承受各种风雨、地震等自然灾害的考验呢。
二、广州国际会展中心。
这会展中心啊，也是大跨度钢结构的厉害角色。
它的大跨度就像是为了张开双臂欢迎来自世界各地的参展商和游客。
走进里面，那宽敞的空间就像一个超级大的广场，但是又有屋顶遮着，多亏了钢结构的大跨度，才能让这么大的空间没有一根大柱子在中间捣乱。
在建造的时候，就像是给一个超级巨人定制衣服，要把钢结构这个“衣服”做得恰到好处。
这个建筑对于广州的意义可大了，各种大型的展览、贸易活动都在这儿举行，就因为它有这么大的空间，全靠大跨度钢结构撑着呢。
三、埃菲尔铁塔（也算广义的大跨度钢结构啦）虽然埃菲尔铁塔不完全是传统意义上的大跨度建筑，但它的钢结构也非常值得一说。
这个铁塔就像一个钢铁巨人一样矗立在巴黎。
它刚建成的时候，很多人都觉得它奇奇怪怪的，但是现在它可是巴黎的标志性建筑。
它的钢结构就像一个精密的骨架一样，支撑着整个铁塔的重量。
从下往上看，那些钢铁结构一层一层的，像是给天空搭了一个通往云端的梯子。
这么高的铁塔，在一百多年前能建成，靠的就是当时先进的钢结构技术。
而且它能经受住这么多年的风吹雨打、日晒雨淋，可见钢结构的质量那是杠杠的。
四、悉尼歌剧院。
悉尼歌剧院那独特的白色“风帆”造型，可是闻名世界的。
这些像风帆一样的屋顶就是大跨度钢结构的杰作。
想象一下，要把这些巨大的“风帆”架起来，可不是简单的事儿。
(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
大跨度建筑案例分析讲课文档
第一页，共18页。
拱结构的类型
a 材料
砖石砌体拱结构，钢筋混凝土拱结构，钢拱结构，胶合木拱结构。
b 结构组成和支撑方式
三铰拱，两铰拱，无铰拱，无拉杆拱和有拉杆拱。
c 拱的形式
d 拱身截面
半圆拱，抛物线拱。
实腹拱，格构拱，等截面和变截面等类型。
第二页，共18页。
受力特点
拱是杆轴线为曲线并且在竖向荷载下会产生水平反力的结构，这种水平反力又称为 推力。拱以支座的水平推力和截面内轴向压力的水平分力所构成的力矩平衡结构的整体 性弯矩，且在弯矩最大处的跨中，这种平衡力矩也达到最大，从根本上避免了构件中产 生较大弯矩的可能性。同时，又以截面内轴向压力的竖向分力平衡了结构的整体剪力。 由于推力的存在，拱的弯矩要比跨度、荷载相同的梁的弯矩小得多，并且主要承受压力 。拱的优点为主要产生压力，是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展，它为抗压性能 好的材料提供了一种理想的结构形式。
第四页，共18页。
·建筑概况
主体建筑由外部围护钢结构壳体 和内部2091个坐席的歌剧院(含站 席2398)、1859个坐席的音乐厅(含 站席2017)、957个坐席的戏剧院( 含站席1040)、公共大厅及配套用 房组成。外部围护钢结构壳体呈半 椭球形，平面投影东西方向长轴长 度为212.20米，南北方向短轴长度 为143.64米，建筑物高度为46.285 米，基础埋深的最深部分达到-32.5 米。椭球形屋面主要采用钛金属板 饰面，中部为渐开式玻璃幕墙。椭 球壳体外环绕人工湖，湖面面积达 35500平方米，各种通道和入口都 设在水面下。 国家大剧院高46.68 米，比人民大会堂略低3.32米。
于装配。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖, 前后两侧有两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切 面,整个建筑漂浮于人造水面之上。
案例分析-上海科技馆(“展区”相关文档)共6张
Case Study
上海科技馆—展区分布
▪ “生物万象”：表现生物多样性的展区 ▪ 展区分为两大部分：热带雨林区和石林区 ▪ 展示面积3,000平方米
▪ “动物世界特展”：表现五大洲野生动物
原生态展示
2005年5月14日二期展示竣工
采用简单明快的现代艺术手法▪和展材料示工面艺积来2表0现00，平人方物形米象均为真人全身1：1比例，姿态各异，写实逼
▪ 常设展览综合了自然博物馆、天文馆和 科技馆的基本内容
投资额 开工时间 开放时间
展区数量
停车面积
▪ 17.55亿元 ▪ 1998年12月18日 ▪ 2001年12月18日首期展示对公众开放 ▪ 2005年5月14日二期展示竣工
▪ 浦东的场馆内共有11个常设展区和2个 特别展览
▪ 1,450平方米
上海科技馆
成就陈列区和太空剧场四个区域
▪ “探索者长廊”：位于科技馆二楼和三楼 的公共空间墙面，以浅浮雕的艺术手段表 现，介绍在人类文明史上留下不朽业绩的 20位科学家及其主要成就
3F平面图
Case Study
上海科技馆—餐饮设施
茶餐厅
▪ 位于科技馆一层球体旁
▪ 面积约500平方米
▪ 可同时容纳160人用餐
“探索之光”：揭示人类破解物质和12生岁命参之谜与的科展技区活动的实践区域
▪ 展示面积为1200平方米
▪ “设计师摇篮”：强调“好主意”是创意 之源的展区
▪ 展区分为设计制造区、游客设计区、设计 杰作区
▪ 展示面积800平方米
1F平面图
彩虹儿童乐园
Case Study
上海科技馆—展区分布
▪ “蜘蛛特展”：突现蜘蛛奇特生活方式 ▪ 分为走近蜘蛛、体验蜘蛛的生活、交配和
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投 资 方：上海市人民政府 开工时间：1998年12月18日 竣工时间：2001年6月 占地面积：68728m2 建筑面积：9.8万m2 总 投 资：17.55亿元人民币 方案设计： RTKL International 图纸设计：上海建筑设计研究院有限公司、TEMCOR 施工单位：上海市第四建筑有限公司 上海科技馆主体建筑平面为半圆环形，以混凝土框架为主，屋顶由空间网架、
钢桁架组成,建筑中部大堂由一巨型椭球体网壳结构覆盖。该工程获2002年度 中国建筑工程鲁班奖、国家科学技术进步奖二等奖、2001年度上海市建筑工 程“白玉兰”奖和上海市科学技术进步奖一等奖。
设计中的技术创新和成就 施工过程中采用的新技术
设计中的技术创新和成就有：
(1)科技馆智能化系统(BAS、CAS、OAS等)设置齐全，设备选型 先进实用。使得科技馆称得上真正名副其实的科技建筑；
(2)单层网壳椭圆球体,球体空间巨大，球体结构杆件为铝型材， 设计对网壳进行强度、稳定、抗震等方面的科研分析，在取得成果 的同时用于设计，效果显著；
(3)设计和施工采用预应力技术，在混凝土构件中预先建立一定 值的压应力，以抵抗裂缝过多出现和开展，达到大跨度，薄楼板， 高强度，满足了展馆的使用要求；
(4)虹吸排水系统，为保证屋面雨水排水系统安全、可靠，同时 不影响建筑的整体造型和美观，设计选用了虹吸排水系统，不但可 迅速排除屋面雨水，而且解决了雨水管与建筑装修的矛盾，节省了 上百根重力流排水管；
支承条件
科技馆网壳结构支座条 件见图。安全分析对三 种支承形式下的网壳结 构在不同荷载作用下进 行。根据支承结构的实 际构造，推算弹性支座 的三向刚度。三种支承 形式分别为铰支、固支 和弹性支座。
荷载和作用的确定
本分析计算荷载及作用为：竖向荷载包括lkN·m-2恒荷载，0.3kN·m -2 活荷载；温度作用范围为±30℃；地震作用考虑7度设防烈度，Ⅳ类场 地；在南京航天航空大学的NH2低速风洞进行风洞试验，分别模拟均匀 流和大气边界层流两种不同的流场，为设计提供全面依据。
为研究结构的传力机制，利用有限
元软件进行了三种支承条件下的肋
向、环向杆件的应力分析，并统计
了最大拉(压)应力，这些杆件均在
门洞附近。
表 网壳节点z向位移(cm)
结构变形图
结论：固支支承时的节点位移最小，弹性支承时最大。在 正常工作状态下，网壳结构以薄膜应力为主。
温度作用下分析
当升(降)温幅度为30。C时， 节点三向位移如表所示。
注：最大位移为所有节点中三向位移各自的最大值
温度作用下分析
温度作用分析结论：不同支承方式下，弹性支承的结构变位最大；水 平向的变位大于竖向变位；温度变化引起的结构内力，仍然具有薄膜 内力特征，具体反映在轴力产生的轴应力与轴力、弯矩产生的合轴应 力的比值大于0.6；三种支承方式下，采用弹性支承的结构，应力小于 其他两种支承方式的结构；最大拉、压应力均出现在三个门框附近， 且数值较大，但考虑到不同荷载组合效应不一定大，而且可通过调整 构件截面，或设置支座边桁架等方法加以解决，故温度应力对结构的 绝对影响并不大。结合竖向荷载作用下的分析来说，竖向荷载是其主 要控制设计荷载。
(5) 空调冰蓄冷技术。
施工过程中采用的新技术有：
(1)计算机三维CAD定位技术,在主体结构和屋面、幕墙施工中， 有效控制了施工精度，保证了施工进度和质量。在机电安装综合布 线中，应用计算机三维排布技术，优化绘制布线图，做到机电安装 管线“三统一”，大大提高了安装规范化;
(2)新颖网架施工工艺，采用专用小吊具吊装空间网架，不搭设 施工脚手架而完成网架施工，既保证了施工进度和质量，又节约了 成本;
(3)在基坑围护中采用深层水泥土搅拌桩重力坝部分结合的支撑 体系，确保了深基坑施工的顺利进行和穿越基地的原水渠的安全;
(4)地下室外墙板采用预应力技术的同时外刷柔性防水涂料。在 长达300多米的弧形板墙上，仅发现3条微小的表面裂缝，确保了地 下室无渗漏。
人们对于椭球体空间结构设计，首先想到国内相当普及和成熟的大跨 度双层网架或双层网壳结构体系。但是，这种结构体系由于体积庞大， 自重大，防锈维护费用高，空透性差。经计算其空透率达不到40%，显 然不能满足科技城的高科技设计理念，也不能满足椭球体建筑的节能 技术要求。本工程采用高科技含量大的单层铝钛合金薄壳结构体系。
竖向荷载作用下分析
因洞口对结构整体刚度有较大 削弱，选取大门框附近的区域 作为结构强度分析的研究对象 具有代表性，故选取右图示结 构平面图中部位A的部分构件 作为研究对象。
竖向荷载作用下分析
根据所选取的研究对象， 对其节点编号、件编号 如图所示。竖向荷载作用下分析
在竖向荷载作用下，网壳结构的变 形图如右图所示，网壳的相应节点 位移如下表所示。
这种薄壳结构体系选用250mm至300mm高的6061-T6铝钛合金工字形梁， 节点形式为板式节点，板平面为圆盘形，用高强度不锈钢锁紧螺栓作固接， 形成一个个三角，拼成椭球体薄壳结构。设计软件对52种不利工况荷载作 用计算，离椭球体原点的最大绝对位移不超过75mm，相邻节点之间垂直 于球体表面最大的位移不超过25mm。与实际变形测量基本相符。按比例 测算，椭球体薄壳结构层比同体积的鸡蛋壳还要薄。使得结构轻巧，空透 性好，艺术观赏性强，具有显著的社会效益和经济效益。
上海科技馆中庭剖面图
网壳平面图 网壳三维图
该网壳结构长轴尺寸67m，短轴尺寸51m，高42.2m，椭球体为沿椭圆平面 长轴旋转体，削去下半部分而成。 球体两侧各开有9m宽、16m高的大门 洞，端部有个9m宽、5m高的小门洞。球体下端支座分成两个标高，分别 在首层及地下一层平面，无论在结构形式、跨度尺寸及支承情况都属罕见， 其设计、施工技术要求高、难度大。因此，科技公关小组对大球体设计、 施工中的关键技术问题进行研究。主要研究内容共分三个部分，分别为风 洞试验研究、设计承载力及稳定性分析、节点受力分析。