大跨结构

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1.2 大跨空间结构的发展 1、实体结构
第1章：绪论
薄壳结构：圆柱面壳、圆球壳、双曲扁壳、双曲抛 物面扭壳。折板结构: V型、Ⅱ型、 Z型。 国内著名建筑： 1、1960年，新疆某机械厂金工车间60m跨度的椭圆 旋转球壳。 2、1958年，北京火车站候车大厅35m跨双曲扁壳。 3、1964年，北京网球馆42m跨双曲扁壳。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展
1）穹顶：用最小的表面封闭最大的空间 公元1612年的罗马圣彼得教堂，砖石结构，大 穹顶直径41.91m，厚跨比1:15.3，离地面高78.33m， 支承在四个18.29m见方的巨大柱墩上。
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第1章：绪论
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 6、1987年扩建的新乡百货大楼，二层钢混结 构上套四层网架，平面34x34m，厚度2.4m。
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1.2 大跨空间结构的发展
第1章：绪论
7、1990年的石景山体育馆，平面正三角形，边长99.7m，由 三片四边形的双曲抛物面双层网壳组成，支承在三叉形格 构式刚架和钢筋混凝土边梁上。
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1.2 大跨空间结构的发展 1、实体结构
第1章：绪论
薄壳结构：圆柱面壳、圆球壳、双曲扁壳、双曲抛 物面扭壳。折板结构: V型、Ⅱ型、 Z型。 国外著名建筑： 1、1957年，罗马小体育宫，钢筋混凝土肋形球壳， 直径59米；现浇。 2、1972年，波多黎各庞斯大厅，四块双曲抛物面扭 壳，壳厚10cm，平面70x84m，装配式壳体。 3、1976年，美国西雅图金郡体育馆，直径202m的圆 形穹顶由40个弓形双曲抛物面壳组成，壳厚12cm。

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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
实体结构类：薄壳结构－－造型优美、传力直接、受力良好。 既是承重结构又是围护结构，材料更节省。
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
实体结构类：折板结构－－节省模板、施工方便，折线形截 面大大增加空间刚度，既能做梁受弯，又能做拱受压，还 便于预制。
多种节点体系：
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 国内代表性的网格建筑： 1、1931年吕彦直设计的广州中山纪念堂钢网 壳穹顶。 2、1956年天津体育馆，52mx68m，矢高8.7m, 我国第一个由影响的大跨度圆柱面网壳; 3、1964年上海师范学院球类房，我国第一座 钢板节点的网架结构。 31.5mx40.5m. 4、1966年天津科学宫（现天津政协礼堂）, 14.8mx23.3m。我国第一座空心球节点的网 架结构
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1.2 大跨空间结构的发展
1）穹顶：用最小的表面封闭最大的空间 古罗马的万神庙，
第1章：绪论
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1.2 大跨空间结构的发展
第1章：绪论
1）穹顶：用最小的表面封闭 东罗马帝国时代的圣索 最大的空间 菲亚教堂，建于公元 537年，砖砌建筑， 32.6x68.6m的中央大 厅，由一个整圆穹顶 和两个半圆穹顶覆盖。 拜占庭建筑最光辉的 代表是君士坦丁堡的 圣索菲亚大教堂，是 东正教的中心教堂。 是拜占庭帝国极盛时 代的纪念碑。
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1.2 大跨空间结构的发展
第1章：绪论
8、1990年的北京体育大学体育馆59x59m的屋盖由四片双曲 抛物面双层网壳组成，网壳厚2.9m，中央矢高3.5m。
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1.2 大跨空间结构的发展

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Hale Waihona Puke Baidu
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
第1章：绪论
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1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
第1章：绪论
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成


2、空间结构（space structures, spatial structures)：指其承重构件或杆件布置呈空 间状，并在荷载作用下具有三维受力特性 的结构。 从某种意义上来说：空间结构是一种仿生 结构。 蛋壳、海螺等是薄壳结构；蜂窝和放射虫 的骨骸结构是空间网格结构；肥皂泡是充 气结构；蜘蛛网是索网结构；棕榈树叶是 折板结构等。


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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成

网格结构类：网架结构、网壳结构
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成

网格结构类：网架结构、网壳结构
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
新结构
内容： 1.大跨空间结构 2.高层结构 3.玻璃结构 4.结构抗震新技术
第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成

1、建筑空间的形成 平面结构（plane structures)和空间结构(space structures)
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成 1、建筑空间的形成 平面结构的类型（按承重构件类型分）： 梁式结构：实腹梁、平面桁架 拱式结构：实腹拱、桁架拱 索式结构：平行索系 见下图
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展
在材料发展的同时，空间结构的理论研究也同步发 展。 1826－－1831年，法国人G.Lame和E.Clapeyron首创 薄壳理论及周边支承筒壳的近似分析法。 1892年A.E.H.Love考虑径向剪力和弯矩的理论为以 后壳体理论的发展打下了基础。 1925年德国耶拿Schoff玻璃工厂采用旋转对称的球壳 屋顶，直径40m，钢筋混凝土薄壳厚60mm，是第 一个真正的薄壳。厚跨比为1:666.6。
1.2 大跨空间结构的发展
生铁和钢材的出现，加快了大跨空间结构的发展。 1787年英国出现机轧熟铁条。 1831年英国机轧处角铁。 1845年法国碾压出熟铁工字梁。 1856年英国用转炉炼钢成功。后来出现扎制型钢 和铆钉连接方法。 1824年英国发明混凝土制作法。 1892年法国人亨奈比克用圆钢筋埋入混凝土中做 整体梁板结构，即钢筋混凝土开始广泛应用于房 屋建筑。
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第1章：绪论
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 2、网格结构:高强钢材的出现、电算技术的发展、焊接
连接技术的进步、多种节点体系的发明和自动化生产程度 的提高。网格结构替代了实体结构。 多种节点体系：焊接或螺接钢板节点、焊接空心球节点、螺 栓球节点、相贯节点、铸钢节点和嵌入式毂节点 国外著名的建筑： 1、1970年日本大阪国际博览会展览馆六柱支承的网架， 108mx292m; 2、1973年瑞士苏黎世科洛腾机场飞机库，三层网架， 125mx128m; 3、1976年美国新奥尔良超级穹顶体育馆的钢网壳，直径 207m，矢高83m。
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1.2 大跨空间结构的发展
1）穹顶：用最小的表面封闭最大的空间 东罗马帝国时代的圣索菲亚教堂
第1章：绪论
索菲亚教堂是集中式的，东西长77.0米，南北长71.0 米。布局属于以穹隆覆盖的巴西利卡式。中央穹隆突出， 四面体量相仿但有侧重，前面有一个大院子，正南入口有 二道门庭，末端有半圆神龛。中央大穹隆，直径32.6米， 穹顶离地54.8米，通过帆拱支承在四个大柱敦上。其横推 力由东西两个半穹顶及南北各两个大柱墩来平衡。内部空 间丰富多变，穹隆之下，与柱之间，大小空间前后上下相 互渗透，穹隆底部密排着一圈40个窗洞，光线射入时形成 的幻影，使大穹隆显得轻巧凌空。教堂内部空间曲折多变， 饰有金底的彩色玻璃镶嵌画。

网格结构类：网架结构、网壳结构
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
张力结构类：悬索结构、薄膜结构 一般通过对索或膜施加预张力以后形成结构体系。
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1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
第1章：绪论
杂交结构：集中以上两种或几种结构混合而成。如：张拉桁 架体系、斜拉网架、索承（弦支）网壳、索－膜体系等。
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成

网格结构类：网架结构、网壳结构 网格结构由许多形状和尺寸都标准化的杆 件和节点体系组成，一般采用型钢或钢管 材料，按一定规律相连形成的空间网格状 高次超静定空间杆系结构。 外观呈平板状的一般称为网架。 外观呈曲面状的则为网壳。
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1.2 大跨空间结构的发展
1）穹顶：用最小的表面封闭最大的空间
第1章：绪论
古罗马的万神庙，建筑史上最早、最大跨度的拱结 构，43.9m的跨度直到19世纪才被突破。半球型穹 顶离地净高43.4m。穹顶厚度顶部只1.2m，逐渐变 厚，支承在6.2m厚的墙上。
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1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
空间结构是一种仿生结构。
第1章：绪论
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
3、空间结构的特点： 1）受力合理、重量轻，经济性好，整体刚度大，抗震性 能好。 2）形式丰富多彩。 3）结构为不宜分解为平面结构体系的三维形体。 4、空间结构的分类： 基本类型： 实体结构类：折板结构、薄壳结构 网格结构类：网架结构、网壳结构 张力结构类：悬索结构、薄膜结构 杂交结构：集中以上两种或几种结构混合而成
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 八十年代以来更是层出不穷。 1、上海游泳馆六边形平面， 90mx90m，地面 拼接，整体提升。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 2、1985年的深圳体育馆，90x90m，四柱支承， 间距63m,每边悬挑13.5m。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 国内代表性的网格建筑： 5、1968年，首都体育馆网架采用型钢杆件与 钢板节点，99mx112m。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 国内代表性的网格建筑： 6、1973年，上海体育馆焊接空心球网架，直 径110m。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 3、哈尔滨水上世界，网架斜放。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 4、昆明国贸中心入口处竖放的网架墙。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 5、深圳市民中心，曲面网架全长500m。

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第1章：绪论
大 跨 空 类间 和结 组构 成的 概 念 、 分
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1.1
第1章：绪论
5、空间结构的 组成 空间结构体系： 1）屋盖结构 2）支承结构 3）基础
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展 1）穹顶：用最小的表面封闭最大的空间 我国东汉时期河南洛阳的地下砖砌墓穴。 公元前1185年古希腊迈西尼国王墓14.78m直 径的砖砌穹顶。
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展
多种节点体系：焊接或螺接钢板节点、焊接空心球 节点、螺栓球节点、相贯节点、铸钢节点和嵌入 式毂节点
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展
多种节点体系：
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第1章：绪论
1.2 大跨空间结构的发展
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成 不同钢结构用钢量比较
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第1章：绪论
1.1 大跨空间结构的概念、分类和组成
4、空间结构的分类： 按刚性差异以及它们的组合分三类： 刚性结构：薄壳结构、折板结构、网架结构、网壳 结构 柔性结构：悬索结构、薄膜结构 杂交结构：索－膜结构、索拱－膜结构等 见下图：