大跨度空间结构选型与设计
大跨度空间结构设计
大跨度空间结构设计
首先，在进行大跨度空间结构设计前，需要准确了解和分析该结构的
使用要求和设计目标。
包括建筑功能、使用人数、结构形式等。
这些要求
和目标将指导结构设计的具体方案。
其次，对于大跨度空间结构，需要选择合适的结构形式和材料。
常见
的大跨度空间结构形式包括桁架结构、网壳结构、桁架双曲面结构等。
而
材料的选择则需要考虑结构的强度、刚度和稳定性。
一般会选用钢材、混
凝土等材料。
接着，需要进行结构的静力分析和设计。
静力分析是指分析结构在受
力状态下的平衡和稳定性。
通过这一步骤，可以得到结构的内力分布和变
形情况。
静力设计是指根据结构的使用要求和设计目标，计算出结构所需
的材料数量和尺寸，并进行断面的选取。
在进行大跨度空间结构设计时，还需要考虑施工的可行性和经济性。
施工可行性包括结构的施工工艺、工期和成本等。
经济性可以通过计算结
构的造价和运行费用来评估。
最后，在进行大跨度空间结构设计时，还需要进行结构的验算和优化。
验算是指通过计算和检查，确认结构的强度、刚度和稳定性是否满足设计
要求。
优化则是指在满足设计要求的前提下，通过调整结构形式和材料的
尺寸等参数，使结构更加经济和合理。
总结起来，大跨度空间结构设计的要点包括了解和分析使用要求和设
计目标、选择合适的结构形式和材料、进行结构的静力分析和设计、考虑
施工的可行性和经济性、进行结构的验算和优化。
这些步骤的完成将为大
跨度空间结构的设计和施工提供指导和保障，实现结构的安全和工程的成功。
大跨度钢结构选型、设计分析及关键节点试验研究
大跨度钢结构选型、设计分析及关键节点试验研究一、本文概述随着现代建筑技术的飞速发展，大跨度钢结构因其独特的结构形式和优越的受力性能，在桥梁、体育场馆、会展中心等大型公共建筑领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨大跨度钢结构的选型、设计分析以及关键节点的试验研究，旨在为相关领域的工程实践提供理论支持和技术指导。
文章将系统介绍大跨度钢结构的常见类型及其特点，包括悬索结构、斜拉结构、拱桥结构等，并对不同结构类型的适用性进行评述。
随后，本文将深入阐述大跨度钢结构的设计原则和方法，包括静力分析、动力分析、稳定性分析等，以确保结构的安全性和经济性。
在此基础上，文章将重点关注大跨度钢结构中的关键节点设计，包括节点的选型、受力性能分析以及细部构造设计等。
通过节点试验研究，探讨关键节点在不同受力状态下的性能表现，为节点的优化设计提供依据。
本文将总结大跨度钢结构选型、设计分析及关键节点试验研究的成果和经验，指出目前存在的问题和不足，并展望未来的研究方向和发展趋势。
通过本文的研究，旨在推动大跨度钢结构技术的创新与发展，为相关领域的工程实践提供更为科学、合理的解决方案。
二、大跨度钢结构选型研究大跨度钢结构选型是钢结构设计的核心环节，其选型合理性直接关系到结构的稳定性、经济性以及施工的可行性。
在大跨度钢结构选型研究过程中，需要综合考虑结构跨度、荷载条件、材料性能、施工技术以及美学要求等多方面因素。
根据结构跨度和荷载条件，进行初步的结构形式选择。
对于超大跨度结构，悬索结构、斜拉结构以及空间网格结构等轻型结构往往具有更好的受力性能和经济效益。
而对于中等跨度结构，钢桁架、钢拱桥等传统钢结构形式则可能更为适用。
材料性能也是选型研究中的重要考量因素。
高强度钢材和新型防腐材料的出现，为大跨度钢结构的设计提供了更多可能性。
例如，采用高强度钢材可以有效减轻结构自重，提高结构性能；而新型防腐材料则可以延长结构使用寿命，降低维护成本。
施工技术的可行性也是选型研究中不可忽视的因素。
建筑知识：大跨度结构的设计思路
建筑知识：大跨度结构的设计思路大跨度结构是指横跨大面积空间的结构，在建筑领域中有非常重要的地位。
大跨度结构的设计不仅需要考虑结构的承载能力，还需要考虑其对环境的适应性以及美学价值。
本文将介绍大跨度结构的设计思路。
一、结构承载能力大跨度结构要保证其强度和稳定性。
因此，在设计大跨度结构时必须考虑以下几个方面：1.合理选择结构材料。
结构材料的选择关系到大跨度结构的承载能力，常见的材料有混凝土、钢材、木材等。
不同的结构材料具有不同的优缺点，需要在设计中进行权衡和选择。
2.选择合理的结构形式。
大跨度结构的结构形式有很多种，如球形、穹顶形、悬索形、网壳形等。
在选择结构形式时需要考虑其承载能力和实际需求。
3.考虑地震和风荷载。
大跨度结构要考虑地震和风荷载的作用，必要时进行地震和风荷载的计算和对策设计。
二、环境适应性大跨度结构受环境影响比其他结构更大，因此需要考虑以下几个方面：1.选择合理的建筑材料。
环境对建筑材料的要求很高，需要根据实际情况选择材料。
2.考虑大气污染和紫外线的影响。
大跨度结构暴露在外，需要考虑大气污染和紫外线的影响，必要时进行污染和防晒处理。
3.考虑建筑节能设计。
大跨度结构对节能的要求比较高，需要采用合理的节能技术，如选择合理的建筑材料、采用太阳能等可再生能源等。
三、美学价值大跨度结构的美学价值对于建筑整体的视觉效果非常重要，因此需要在设计中进行考虑。
以下是一些美学设计要点：1.统一性。
大跨度结构的设计要与整个建筑保持统一性，如结构形式、颜色、材料等。
2.灵感来源。
可以从建筑周围的环境、文化和历史等方面获得灵感，使大跨度结构与建筑的整体风格相契合。
3.创新。
需要进行创新设计，打造独特的大跨度结构，使其成为整个建筑的亮点。
总之，大跨度结构的设计需要兼顾结构承载能力、环境适应性和美学价值。
只有在综合考虑这几个方面的情况下，才能设计出稳定、可靠、美观的大跨度结构，为城市的发展增添新的亮丽。
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析大跨度钢结构空间管桁架是一种常用的结构形式，它具有轻质、高强、刚度好、施工周期短等优点，广泛应用于航空、体育馆、展览馆等大跨度结构中。
本文将对大跨度钢结构空间管桁架的设计要点进行分析。
一、选择合适的钢管材料和型号钢管材料的选择对于大跨度钢结构空间管桁架的设计非常重要。
一般情况下，常用的钢管材料有Q235B和Q345B两种，Q235B钢管强度适中，成本较低；Q345B钢管强度高，耐候性好。
在具体选择时，需要根据实际情况（如荷载大小、跨度等）进行合理选择。
二、确定合理的结构形式和节点连接方式大跨度钢结构空间管桁架的结构形式多样，常见的有层叠式和平行式两种。
在选择结构形式时，需要考虑荷载大小、工期、施工条件等因素，确保结构的稳定性和安全性。
在节点连接方式的选择上，一般采用螺栓连接和焊接连接两种方式。
螺栓连接常用于易拆卸的节点，焊接连接适用于固定节点。
三、考虑荷载特点和荷载组合在大跨度钢结构空间管桁架的设计中，荷载特点和荷载组合是关键因素之一。
荷载特点包括静荷载和动荷载，静荷载一般是指自重、雪载、风压等静止荷载，动荷载则包括人员活动、设备振动等动态荷载。
荷载组合则是指不同荷载之间的组合概率和作用方式，需要根据实际情况进行合理组合和计算。
四、进行整体稳定和局部稳定分析在大跨度钢结构空间管桁架的设计中，整体稳定和局部稳定都是非常重要的。
整体稳定是指结构在整体受力下的稳定性，需要通过强度计算和位移计算等方法进行分析。
局部稳定则是指结构在局部受力下的稳定性，如节点、连接点等。
常见的局部稳定问题有屈曲、层屈等，需要通过合理的设计和加强措施进行解决。
五、考虑施工和运输限制大跨度钢结构空间管桁架的施工和运输也是需要考虑的因素。
在设计过程中，需要充分考虑施工条件和限制，如吊装设备的承载能力、现场施工空间的限制等。
在运输过程中，需要考虑各种交通工具的限制，确保结构在运输过程中不受损坏。
大跨度钢结构空间管桁架的设计要点包括选择合适的钢管材料和型号、确定合理的结构形式和节点连接方式、考虑荷载特点和荷载组合、进行整体稳定和局部稳定分析、考虑施工和运输限制等。
大跨类公共建筑常用结构选型解析
-建筑论坛与建筑设计•大跨类公共建筑常用结构选型解析冯霖(四川省明杰设计顾问有，四川成都610023)$摘要】大跨建筑设计中大跨度结构的选型有着很重要的作用，建筑师在做大跨类公共建筑形态设计时，需要对常用结构的类型和特点有一定了解，才够与结构的融合，因此文章对公共建筑中常见的大跨度结构进行了阐述，合案&$关键词】大跨建筑；公共；常用结构；案例分析$中图分类号】TU208.5名，大建筑的核心是大跨度，所以对于大建筑设计来说，与建筑的选型尤为重要&大度现厂房房设计中，也普遍应用种建筑，如：车站、体育、院等，建筑的造型往往比较复杂，建筑形态设了合理性,选型增加很多困难，因此建筑师应该对大跨度的做一定了解&大度的组成主要重，其中能够表现建筑选型的是&1现代屋盖结构体系现代有以大类型：(1)面。
就是把身作为独立的单元来，假设整体作用等于单个作用，了构计算工作。
属于平面结构体系的有门式刚架结、薄、平面桁架拱等。
(2)空间。
就是把所有组成的起来，跨越空间工作，比平面工作合于力的传递路线,整体作用会大于单个作用，多向受力比单向受力更能材料的潜力。
空间的有、空间桁架、网架、悬索等。
形式中，大类建筑的常用一般都属于空间，其中空间桁架架最为常见，其次是变化多端的，悬索与膜材了结合，成为张拉膜结构的一种，但也有部分采用轻质板材的悬索&2大跨类公共建筑常用结构选型2.1空间桁架空间桁架是桁架的一种类型，架是从梁式来，用建筑上的承重&质是从变为由杆成的格，从的变为杆件的轴向受力，受力情况更为有利，材料强度得以充分利用，可以达到节省材料轻自重的。
桁架具有以下优点：(1)大了梁式的适用跨度。
(2)架可用钢凝土、钢、木等多种材料制造。
(3)由杆成的桁架形态多样&(4)方，桁架可以整作后吊装，也可以在施工现杆的空中作业&$文献标志码】A早期的桁架因为杆件都在同一个平面内，也被称为平面桁架。
大跨度空间结构选型
大跨度空间结构选型
开发性质：
关于大跨度空间结构的选型，在建筑设计实践中，首先要考虑的是开
发性质。
根据开发的内容、宗旨和其它相关特性，从大跨度结构系统中选
择合适的结构形式。
比如建筑的结构形式，可以根据其应用范围和结构形式，从传统的桁架、桥梁、桥架和斜撑等大跨度结构系统中选择合适的结
构形式。
可见性：
其次，选择大跨度结构的另一重要因素是可见性。
对于既要考虑结构
效率、高性能又要兼顾美观的建筑，特别是公共建筑如文化中心、博物馆、展览中心等，可见性的要求非常高，因此，要求大跨度结构体系的选型也
很重要。
可以采用悬臂式桁架、悬臂式支座、斜撑、拱桥等大跨度结构形式，来满足建筑美观的要求。
结构稳定性：
再者，结构稳定性也是重要的因素。
大跨度结构在设计、施工、使用
过程中，都需要有较高的结构稳定性。
可以根据结构体系的稳定性要求，
从桁架、桥梁、桥架、斜撑的大跨度结构体系中选择合适的结构形式。
经济性：
在实际应用中，大跨度结构模式的经济性也是不可忽视的。
因此，在
选择大跨度结构系统时，要考虑不同结构形式之间的差异，以确保经济劣
势的最大化。
公共建筑大跨度空间结构设计
公共建筑大跨度空间结构设计摘要：本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，简要介绍了该工程结构设计中的一些特点和难点，提出了一些有关设计方面上的思路，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
关键词：大跨度空间；结构设计；分析所谓的大跨度空间结构，通常是指跨度在60m以上的建筑结构，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。
本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，并结合了实际的工程实例，简要介绍了有关该工程结构设计的特点和难点，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
1 工程概况某公共建筑工程，建筑面积28210m2，地面共4层。
建筑物总长90.9m，宽81.3m，室外地面至大屋面檐口高度26.8m，采用现浇钢筋砼框架结构体系（局部布置少量剪力墙）。
建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。
所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为ⅱ类，建筑类别调整后用于抗震验算的烈度为6度，用于确定抗震等级的烈度为7度，框架、剪力墙抗震等级均为二级。
2 基础设计拟建场地位于江边冲积平地上，河岸已建有防洪堤和道路。
场地平坦开阔，未见滑波、崩塌、泥石流等不良地质现象，地层变化较为均匀。
场地主要岩土层工程地质综述及地基评价如下：本次工程勘察揭示的岩土层，按其岩土工程性状划分主要分为8层：①吹填砂，②含泥中砂，③（含砾）细中砂，④淤泥质土，⑤细砂，⑥圆角砾、⑦碎卵石，⑧中等风化花岗岩。
结合拟建建筑物荷载情况，本工程最佳桩基持力层选用⑦碎卵石。
根据satwe电算分析结果，柱底最大轴力（标准组合）为12351kn。
根据地质报告，本工程基础可采用预应力砼管桩或冲（钻）孔灌注桩，相比冲（钻）孔灌注桩，管桩的优点是造价相对较低，工期较短，且桩身质量可靠。
所以本工程基础选用锤击先张法预应力高强砼管桩，桩端持力层选用碎卵石⑦或根据地质情况选用圆角砾⑥。
分析大跨度建筑结构形式与设计
分析大跨度建筑结构形式与设计随着我国社会主义市场经济的进步和发展，建筑事业在我国的地位越来越重要，建筑事业不仅能够推动我国经济事业的发展，同时还对提高我国国民的生活水平有着重要作用。
建筑工程与人们的生活、工作密切相关，因此建筑企业在建筑工程施工建设的过程中必须要保证其建设质量，确保建筑工程的安全性以及使用寿命。
大跨度建筑结构形式是建筑工程中常见的一种结构形式，其设计的好坏直接影响着建筑工程的整体质量，相关建筑企业必须要对其引起高度重视。
标签：大跨度;建筑结构;形式;设计大跨度建筑结构是指横向跨越60m以上空间的建筑结构，常用于体育馆、大会堂、影剧院、候车室、大跨度厂房、大型仓库、飞机装配车间等建筑工程中。
随着社会的发展，大跨度建筑的功能越来越多，形态也多种多样，这就要求在大跨度建筑结构设计时，必须要高度重视其设计质量，以此保证其功能的完整性以及使用的安全性。
目前常见的大跨度建筑结构形式有薄膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构、网壳结构等，不同的结构形式其对设计的要求也一样，在设计中应该注意的问题也不尽相同，因此设计人员必须要对每种大跨度建筑结构形式详细了解。
本文主要从薄膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构、网壳结构等几个方面对大跨度建筑结构形式与设计进行了分析。
一、大跨度建筑结构形式与设计（一）薄膜结构薄膜结构又称织物结构，它是上世纪五十年代逐渐发展起来的一种大跨度建筑结构形式，其主要构成材料是质量高、性能好的柔软织物。
通过薄膜内的空气压力或是利用柔性钢索、刚性支撑结构使薄膜产生一定的预张力，以此形成能够覆盖较大空间且具备一定刚度的建筑结构体系。
若以支撑方式对薄膜结构进行分类，可将其分为四类：第一类是空气膜结构，简而言之就是在建筑结构的内部充注空气。
屋面结构的拱度相对较低，其目的在于减小气压，在设计薄膜结构时往往需在建筑物的对角线方向设置交叉钢索，这对保证薄膜结构的稳定性有巨大作用。
气胀式的薄膜结构是指将膜材制成密封的圆形双层结构或是半圆形圆筒，再在其中充注空气，形成飞碟状和半轮胎状。
大跨度结构方案设计指引
大跨度结构方案设计指引为了有效控制大跨度楼盖、屋盖结构成本，制定本指引。
适用范围：小区大跨度楼盖、屋盖。
1、大跨度楼盖、屋盖结构型式应根据楼盖或者屋盖跨度、荷载等工程条件选择合理的结构型式。
常用的大跨度结构型式有：①普通钢筋混凝土结构，经济适用跨度为25m以下；在满足建筑功能的前提下，25m以下的大跨度楼、屋盖建议首选采用本结构形式，当楼、屋面盖长边与短边跨度差别较大时，尽量采用密肋梁楼板结构形式，肋梁平行于短跨边布置，间距约2-3米。
②预应力钢筋混凝土结构，经济适用跨度为15~40m；③钢桁架，经济适用跨度为30~60m；④网架结构，经济适用跨度15~100m；⑤其它索、膜等空间结构。
在满足建筑功能的前提下，25m以下的大跨度楼、屋盖建议首选采用普通钢筋混凝土结构形式。
采用钢筋混凝土结构的楼、屋盖，当长边与短边跨度差别较大时，应尽量采用密肋梁楼板结构形式，肋梁平行于短跨边布置，间距2-3米。
2、荷载及作用在满足建筑功能、防水、隔热等要求前提下应尽量减轻大跨度楼盖、屋盖自重。
对雪荷载敏感的大跨度结构，基本雪压应适当提高。
高低屋面积雪分布系数应按规范取值。
8、9度抗震设防时应计算竖向地震作用。
3、大跨度楼盖、屋盖结构高度应根据楼盖或者屋盖跨度、荷载、建筑功能（净空要求）设计合理的结构高度。
普通钢筋混凝土结构经济高度一般为跨度的1/8~1/15；预应力结构1/18~1/20；钢桁架1/12~1/15；网架结构1/14~1/18。
4、大跨度楼盖、屋盖结构支座应根据主体结构和大跨度结构平面合理设计结构支座节点。
支座节点应采用传力可靠、连接简单的构造形式，并应符合计算假定。
普通钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构通常采用刚接节点，当支座水平力较大时可以放松水平约束采用滑动支座。
钢结构常用支座型式有：①平板压力支座，适用于较小跨度；②单面弧形压力支座节点，适用于中小跨度；③双面弧形压力支座节点，适用于大跨度；④球铰压力支座节点，适用于多支点的大跨度；⑤板式橡胶支座节点，适用于大中跨度。
大跨度建筑
杆件互相支撑，形成多向受力的空间结构
• 优点
（多向受力，整体性好） ●自重轻 跨度大 （受力合理，节省材料） ●杆件规格统一为有限的几种，易于工厂化生产 ●有利于选型、适于各种屋面形状
●空间刚度好
——网架结构的类型
• 类型
• 按外形 • 按层数 • 按材料 平板、曲面 单层、双层、多层 木、钢、钢筋混凝土
见表4-1 约1/15 采用钢筋混凝土屋面板时 ≯3m×3m
• 杆件断面与节点连接
——网架结构的造型要素
• 影响造型的因素
●网架形式 ●支座方式
——网架结构实例
——网架结构实例
2.5 折板结构及其造型
• • • • 特点 结构类型 造型 实例
——折板结构的特点
• 特点
L2/L1≤1 短折板 L2≤12米 L2/L1≥1 长折板 f长折板=（1/10~1/15）L1 ——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
——结构轻；水流路线长应保证 防排水；保温隔热等热工要 求……
• 防水材料
——橡胶卷材 ——涂膜 ——金属瓦屋面 ——彩色压型钢板屋 面
• 屋顶构造组成
——承重结构、基层、防水层 ——有檩方案、无檩方案
——屋顶构造组成：有檩方案与无檩方案
3.2 橡胶卷材屋面构造
3.3
金属瓦屋面构造
1）基本内容
3．气候控制要求
——中庭的节能要求
——中庭的室形指数
2） 中庭的消防安全设计
· 中庭的防火措施 可参照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045)对高层建筑中 庭防火措施的规定: (1)房间与中庭回廊的门应设自动关闭的乙级防火门； (2)与中庭相连的过厅通道外，应设防火大门或防火卷帘门分隔； (3)中庭每层回廊应设有自动灭火系统，其喷头间距不小于2m，不大于 3.8m，中庭高度超过8m时，还应增水幕设备； (4)中庭每层回廊应设火灾自动报警设备； (5)应按规定设排烟设施: ①净空高度小于12m的室内中庭可采用自然排烟措施，其可开启 的平开窗或高侧窗的面积不小于中庭面积的50%。 ②不具备自然排烟条件及净空高度超过12m的室内中庭设置机械 排烟设施。此外，还要在中庭顶棚、走道、周围房间等部位设有 烟感探测器。同时还要采取隔离措施，保证周围房间的烟火不窜 入中庭空间。 · 必须使中庭空间能有效地排烟 中庭的机械排烟途径可以有两种： ——通过中庭排烟或将烟从中庭外部排出。
空间结构体系的选型与计算
空间结构体系的选型与计算引言在建筑设计中，空间结构体系是一个重要的决策因素。
选择适合的空间结构体系可以影响建筑的稳定性、建造成本、使用功能以及美学效果等方面。
本文将探讨空间结构体系的选型与计算，介绍一些常见的选择方法和计算原则。
一、空间结构选型空间结构的选型取决于多个因素，如建筑用途、造价预算、材料可获性、技术可行性等。
以下是一些常见的空间结构体系选型方法。
1. 杆系结构杆系结构是由杆件和节点连接而成的一种空间结构，可划分为网格状和索状两类。
网格状的杆系结构适用于大跨度的建筑，如体育馆和机场。
而索状的杆系结构则适用于细长的建筑，如桥梁和塔楼。
选型时需考虑杆件的材料和尺寸，节点的连接方式，以及对地震和风力等外部荷载的抗性。
2. 框架结构框架结构由柱、梁和框架连接而成，适用于各种建筑形式，如住宅、商业建筑和工厂。
框架结构的选型需考虑柱和梁的尺寸、材料和连接方式，以及框架的刚度和稳定性。
对于大跨度的建筑，可以采用框架结构的变种，如刚架或空心框架。
3. 壳体结构壳体结构是以曲面形式构成的一种空间结构，适用于舞台、大型展馆和体育馆等建筑。
选型时需考虑壳体曲面的形式、材料的选择和厚度的均匀性，以及内外表面的温度和湿度变化对结构的影响。
二、空间结构计算选择合适的空间结构体系后，需要进行结构计算以确保其稳定性和安全性。
以下是一些常见的空间结构计算原则。
1. 静力学原理静力学原理是进行空间结构计算的基础。
根据等效节点法或曲面法，将结构抽象为节点和杆件的力学系统，应用平衡条件和杆件的弹性性能，进行荷载平衡和受力分析。
2. 设计荷载设计荷载是指在计算中考虑的各种外部荷载，包括自重、风荷载、地震荷载等。
根据建筑的位置、高度、用途和安全要求等因素，确定设计荷载的大小和分布。
3. 材料强度和稳定性结构计算中需考虑材料的强度和稳定性。
根据材料的力学性能，计算杆件和节点的受力情况，确保其在设计荷载下的强度和稳定性。
4. 结构连接结构连接是保证空间结构稳固的关键。
大跨度屋盖结构选型及优化设计分析
安徽建筑建筑结构研究与应用基金项目：国家自然科学基金面上资助城市高架桥及城市公路交通系统地震可恢复性理论研究（51678544）、重庆文理学院校内科研项目（2017RJJ32）作者简介：刘洋（1999-），男，重庆巫溪人，重庆文理学院土木工程专业本科在读，专业方向：土木工程。
摘要：为了进一步探索大跨度屋盖结构的选型及优化过程，依据第十二届全国大学生结构设计竞赛赛题，借助有限元软件SeismoStruct 对预先设计好的大跨度屋盖结构进行选型和优化，研究了大跨度屋盖结构的承载能力、变形能力与结构构件尺寸和节点位置之间的关系。
结果表明，节点位置直接影响杆件受力，从而影响结构的承载能力和变形能力。
构件尺寸直接决定构件的刚度，进而影响结构的承载能力和变形能力。
可见大跨度屋盖结构受力复杂，对其选型本质上就是选取结构简单、传力途径明显，在多工况荷载组合下受力合理的结构。
对选出的模型进行优化实质上就是通过改变节点构造、节点位置和构件的尺寸大小等方式促使结构达到高承载、低变形的效果。
关键词：大跨度屋盖结构；结构选型；模型优化设计；Seismo‐Struct中图分类号：TU231文献标志码：A文章编号：1007-7359（2019）09-0099-04DOI ：10.16330/ki.1007-7359.2019.09.041大跨度屋盖体系多应用于公共建筑、工业厂房、生产性建筑、专门用途建筑等建筑[1]。
大跨度屋盖体系分为平面结构体系（梁式结构、拱式结构、平面刚梁等）和空间结构体系（网壳结构、悬索结构、平板网架结构、张拉整体结构、斜拉结构等）。
其中，网壳结构、网架结构、桁架结构应用较为广泛[2]。
以日本福冈体育馆为例，该建筑是世界上最大的球面网壳结构，它竣工于1993年，屋盖直径达到222m 之长。
福冈体育馆的屋盖由三个可以旋转的扇形屋盖组成，扇形屋盖沿着圆周导轨进行移动，按照不同的需求可以呈现全关闭、1/3关闭或2/3关闭等不同状态。
高层建筑中的大跨度结构设计与施工
高层建筑中的大跨度结构设计与施工在现代城市化进程中，高层建筑不仅解决了土地资源有限的问题，还提供了更多的办公、商业、住宅等空间。
然而，高层建筑的设计与施工面临着巨大的挑战，尤其是在大跨度结构方面。
本文将探讨高层建筑中的大跨度结构设计与施工的关键因素以及解决方法。
1. 概述高层建筑中的大跨度结构指的是跨度较大的空间结构，如大型会议厅、体育馆等。
这些结构的设计与施工需要考虑多个因素，包括结构强度、稳定性、施工难度等。
2. 结构设计在大跨度结构设计中，首先需要进行结构分析，确定结构的受力情况以及荷载传递路径。
同时，结构设计师需要采用合适的结构形式和材料，以确保结构的强度和稳定性。
常见的大跨度结构形式包括钢结构、框架结构和悬索结构等。
3. 施工准备在进行大跨度结构施工前，需要进行详细的施工准备工作。
这包括制定详细的施工计划、确定所需的施工设备和材料以及组织施工人员。
此外，还需要制定安全措施，确保施工过程的安全性。
4. 施工技术大跨度结构的施工技术相对复杂，需要使用一些特殊的施工技术。
例如，对于钢结构，需要进行焊接、切割等工艺；对于悬索结构，需要进行张拉预应力；对于混凝土结构，需要进行浇筑和养护等。
在施工过程中，需要严格按照施工图纸和规范进行操作，确保施工质量。
5. 结构监测大跨度结构的结构安全至关重要，因此在施工完成后需要进行结构监测。
监测的内容包括结构的位移、变形以及应力等。
通过监测可以及时发现结构问题，并采取相应的维修和加固措施。
6. 结构维护高层建筑中的大跨度结构需要进行定期的维护工作，包括对结构的检查、清洁以及修复等。
维护工作的目的是保持结构的完整性和稳定性，延长结构的使用寿命。
7. 案例分析以国内某大型体育馆为例，该体育馆的大跨度结构设计与施工相当复杂。
结构设计师采用了钢结构和悬索结构相结合的形式，通过精确计算和模拟分析，确保结构的稳定性和安全性。
在施工过程中，采用了大型起重设备和先进的焊接技术，保证了结构的施工精度和质量。
跨度大的建筑如何设计
跨度大的建筑如何设计在建筑领域，跨度大的建筑设计一直是一个充满挑战和机遇的课题。
这类建筑不仅要在外观上展现出宏伟和独特，更要在结构上具备强大的稳定性和安全性，同时满足各种功能需求。
那么，跨度大的建筑究竟该如何设计呢？首先，我们需要明确跨度大的建筑的定义。
一般来说，跨度超过一定数值，如 30 米以上，就可以被视为跨度大的建筑。
这类建筑常见于体育场馆、展览馆、机场航站楼等大型公共建筑。
在设计跨度大的建筑时，结构选型是至关重要的第一步。
常见的结构形式包括钢结构、混凝土结构、空间网架结构等。
钢结构具有强度高、重量轻、施工方便等优点，适用于大跨度的建筑。
例如，国家体育场（鸟巢）就采用了钢结构，其独特的编织状外观给人留下了深刻的印象。
混凝土结构虽然自重大，但抗压性能好，在一些特定条件下也能用于大跨度建筑。
空间网架结构则具有良好的空间整体性和稳定性，能够有效承受各种荷载。
除了结构选型，荷载的计算和分析也是设计中的关键环节。
跨度大的建筑要承受自重、风荷载、雪荷载、地震作用等多种荷载。
设计师需要根据建筑所在的地理位置、气候条件等因素，准确计算这些荷载，并通过复杂的力学分析，确保结构在各种工况下都能安全可靠。
材料的选择同样不容忽视。
对于跨度大的建筑，所选用的材料必须具备高强度、高韧性和良好的耐久性。
高强度钢材、高性能混凝土等是常见的选择。
同时，为了保证建筑的防火性能，还需要采用相应的防火材料和防火措施。
在功能布局方面，跨度大的建筑由于其内部空间广阔，需要合理规划不同区域的功能。
例如，体育场馆需要划分出比赛场地、观众席、运动员休息室等；展览馆则要考虑展品展示区、休息区、交流区等。
同时，要保证人员的疏散通道畅通，满足消防安全要求。
建筑的外观设计也是不可忽视的一部分。
跨度大的建筑往往成为城市的地标性建筑，其外观不仅要美观，还要与周围环境相协调。
通过独特的造型和色彩，能够吸引人们的目光，同时展现出城市的文化特色和时代精神。
大跨度柱面网壳结构设计要点
大跨度柱面网壳结构设计要点大跨度柱面网壳结构是一种具有高度自由曲面形态、兼具结构和空间美学特征的建筑结构形式。
它具有轻巧、灵活、透明、美观等优势，广泛应用于体育馆、展览馆、剧院等建筑类型。
下面是大跨度柱面网壳结构设计的一些要点。
1.结构形式选择：大跨度柱面网壳结构一般采用双层曲面结构形式，即内外两层曲面构成一个封闭的空间。
内外曲面通过构件连接，形成一种稳定的结构体系。
双层结构可以提供足够的刚度和稳定性，同时还能够保证空间的连续性和透明性。
2.力学分析：大跨度柱面网壳结构的力学分析是整个设计过程中最重要的一环。
需要进行静力分析、动力分析、稳定性分析等，确保结构的可靠性和安全性。
通过对结构的内力分析，可以合理优化结构的各个构件，提高结构的效果。
3.空间形态设计：大跨度柱面网壳结构具有高度的自由度和灵活性，可以创造出多样化的空间形态，满足不同建筑类型的功能需求。
在设计中需要充分考虑建筑的使用功能、空间流线、观众视线、采光照明等因素，合理布置结构形态，保证空间的舒适性和美观性。
4.材料选择：大跨度柱面网壳结构的材料选择要兼顾强度、刚度、轻量化和耐候性等性能要求。
一般常用的材料有钢材、薄壁混凝土、聚碳酸酯等。
需要根据具体设计要求和经济性考虑选择合适的材料。
5.结构连接：大跨度柱面网壳结构的构件连接是结构设计的关键之一、合理的连接方式可以提高结构整体的刚度和稳定性，确保结构的可靠性。
连接方式一般包括焊接、螺栓连接、销连接等，需要根据具体情况选择合适的连接方式。
6.预应力设计：大跨度柱面网壳结构一般采用预应力设计，通过预应力连接构件和增加结构刚度，提高结构的稳定性和抗震性能。
预应力设计需要进行详细的力学分析和计算，确保结构的可靠性。
7.施工工艺：大跨度柱面网壳结构的施工需要采用先进的施工工艺和技术手段。
一般采用场拼法或组装法进行施工，需要进行准确的测量和高精度的加工，保证结构的质量和精确度。
总之，大跨度柱面网壳结构设计要点包括结构形式选择、力学分析、空间形态设计、材料选择、结构连接、预应力设计和施工工艺等。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
以厚实的砖石墙、半圆形拱券、逐层 挑出的门框装饰和交叉拱顶结构为主 要特点。平面近似呈椭圆形，长轴长 约188m，短轴长约156m。
罗马万神庙
意大利
公元128年
穹顶直径43.2m。设计中，将作为模板的 砖砌成环状，在其空隙中浇筑混凝土。 采用宽达9m的梯状扶壁抵抗穹顶水平推 力。
1.1 大空间建筑发展历程
典型大跨度屋盖结构的 第三讲 分析与设计（主题馆、 （2小时） 绍兴、常熟） 8月14日 第四讲 施工配合系列 （1小时）
从结构图纸到结构实物的实 现过程，更多从设计对施工 的配合的实践角度进行讲授。
大跨度空间结构选型与设计
1 2 3
大空间建筑概述 结构体系与结构构思 分析方法与分析手段
大跨度空间结构选型与设计
1 2 3
大空间建筑概述 结构体系与结构构思 分析方法与分析手段
1. 大空间建筑概述
1.1 1.2
大空间建筑发展历程 大空间建筑应用领域
1. 大空间建筑概述
1.1 大空间建筑发展历程
古代空间结构 砖石
砖石
材料革新
建筑材料经历了从砖石，到混凝土、钢 材和膜材，最终推进到拉索、碳纤维等高强 材料的演变过程。
1.1 大空间建筑发展历程
现代空间结构 佛山世纪莲体育场 佛山 2007年
佛山世纪莲采用交错式索桁架结构，外环 直径310m，内环直径125m。其索桁架系 统由脊索、谷索、中间径向索、内环索、 悬挂索、膜面支撑索与分叉索构成，体育 场外缘设置高差20m的上下压环。上下径 向索通过刚性撑杆撑开，布置于内拉环与 上下外压环之间，构成屋面主体结构。
近代空间结构 混凝土、钢材 膜材
混凝土 钢材 膜材
现代空间结构 高强材料
拉索 碳纤维
1. 大空间建筑概述
1.1 大空间建筑发展历程
技术革命 施工技术
分析手段
CAD
SAP
吊装
屋盖滑移现场
BIM
ANSYS
张拉膜材
索穹顶施工张拉
1. 大空间建筑概述
1.1 大空间建筑发展历程
建筑结构的历史，也是材料革新和技术创新 发展进步的历史。
大跨度空间结构选型与设计
概述
综 述
体系分类 分析与设计
全面认识大跨度钢结构
设 计
体育场 体育馆
大悬挑 大跨度
力流转化手段 分析与设计方法
建筑效果图
结构图纸
施 工
施工配合 吊装
结构图纸
实物
大跨度空间结构选型与设计
时间 课程 内容 授课目的 授课角度 包括发展历程、应用领 域、结构体系分类与选 第一讲 （2小时） 型、结构分析方法与设 计手段等。 8月7日 体育场挑蓬钢结构概念 第二讲 （1小时） 设计与工程实践
了解大跨度屋盖钢结构的特点； 对全面的了解，更多从结构 掌握结构体系的分类与选型要点； 形式和分类的角度进行讲授。 了解设计流程和分析方法。 中场休息10分钟 大量工程案例的归纳总结， 并提炼力学原型，更多从结 了解力流转化的途径和方法； 掌握结构形式与力流传递的关系。 构概念和感性认识的角度进 行讲授。 问答环节20分钟 掌握典型大跨度结构的设计流程 和各阶段的分析设计要求； 了解这类特殊结构的设计思维和 工种配合特点。 中场休息10分钟 了解出图之后的后续配合工作， 如深化设计配合、施工吊装、施工 张拉、焊接质量控制等。 问答环节20分钟 从建筑效果图到结构图纸的 实现过程，更多从设计流程 和分析方法的理性角度进行 讲授。
1.1 大空间建筑发展历程
近代空间结构 曼海姆联邦园艺展览 会主场馆 德国 1975年
开创了方形网格薄壳的先河。建筑内部没 有柱和梁，而是将木条“编织”成的连续 网壳罩在基底上，最大跨度60m。采用双 层构造的方法增加结构稳定性。
上海万人体育馆
上海
1975年
圆形平面的三向网架，屋顶网架跨度直 径110m，厚6m，采用圆钢管构件和焊 接空心球节点。
材料革新 空间结构体系的发展 技术创新
1. 大空间建筑概述
1.1 大空间建筑发展历程
Байду номын сангаас
空间结构年代划分图
古代 空间结构
近代 空间结构
现代 空间结构
1925
1975
1. 大空间建筑概述
1.1 大空间建筑发展历程
拱券式穹顶
薄壳结构 网架结构 网壳结构 悬索结构 拱架结构 桁架结构
充气膜结构 索膜结构 张弦梁结构 索穹顶结构 弦支网壳结构 斜拉网格结构 树状结构 多面体空间刚架结构
1.1 大空间建筑发展历程
近代空间结构 罗马奥运会小体育馆 意大利 1957年
屋顶最高处21m，穹顶直径52m，采用钢 筋混凝土薄壳结构。薄壳由沿圆周布置的 36根Y形混凝土斜柱支承，斜柱的侧推力由 地下的预应力基础受拉环梁平衡。
阿特兰教堂
乌拉圭
1960年
曲面墙和壳体屋顶在同一个水平面交接， 墙壁和屋顶都呈波浪起伏状，最大跨度 60m。整个建筑依靠其几何形状而不是 材料的构造厚度来获得足够刚度。
古代空间结构
罗马万神庙
近代空间结构 现代空间结构
罗马奥运会小体育馆 上海万人体育馆 瑞雷比赛馆 塞金纳伯特拱桥 水晶大教堂 大阪世博会美国馆 法赫德国王国际体育场 上海浦东国际机场T1、T2航站楼 佐治亚穹顶 光丘穹顶 杭州黄龙体育中心体育场 水立方
1.1 大空间建筑发展历程
古代空间结构 罗马竞技场 意大利 公元78年
1.1 大空间建筑发展历程
近代空间结构 瑞雷比赛馆 美国 1952年
落地交叉拱支撑双曲预应力索网结构。 建筑周边为间距2.4m的钢柱，由钢筋混 凝土曲梁将支柱联系起来。建筑平面近 似呈椭圆形，长轴97m，短轴92m。
慕尼黑奥林匹克体育场
德国
1972年
屋面采用索网结构，8根主桅杆悬吊的索 网屋面只覆盖体育场的一侧。屋面每个 局部都呈马鞍形曲面，上覆亚克力板， 内部光线充足且柔和。
古代空间结构 圣索菲亚教堂 土耳其 公元537年
由石材与砖砌筑而成，石拱直径31m。 两对巨大的扶壁和连续的半圆形穹隆在 空间上成功解决了中央大穹顶的水平推 力问题。
圣母百花大教堂
意大利
1436年
八角形尖顶穹顶直径42m，其外侧主要 对抗严酷的气候条件，内侧起到展示庄 严内部空间的作用。建造过程中，地面 不设脚手架，采用砖模工艺。
1.1 大空间建筑发展历程
古代空间结构 圣彼得大教堂 意大利 1589年
穹顶直径42m，离地120m。由砖石砌 成的砌体结构，利用平面圆形的优势， 减小了内壳的厚度，取消了环拱，减小 了纵肋。
无梁殿
南京
1381年
整座建筑采用砖砌拱券结构，由于不设 木梁，不用寸钉片木，故又称“无梁 殿”。无梁殿东西向并列3个拱券，中间 的拱券跨度11.5m，净高14m。