大跨空间结讲义构新体系
大跨度结构简介
大跨度结构简介摘要：20世纪的工业革命推动了建筑技术的发展，在出现了水泥和钢铁等新型材料之后，人们学会了建造拱、钢架之类的平面结构，跨越50—70m的跨度。
随着生活水平的提高，人类从事生产和社会活动对更大跨度的空间突出了需要。
关键词：大跨度；结构；体系1.分类介绍（1）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。
直到80年代初期，第一个平板网架（上海师范学院球类房，31.5mx40.5m）于1964年建成以来，网架结构才有了较好发展势头。
当时平板网架在国内还是全新的结构形式，这两个网架规模都比较大，即使从今天来看仍然具有代表性，因而对工程界产生了很大影响。
在当时体育馆建设需求的激励下，国内各高校、研究机构和设计部门对这种新结构投入了许多力量，专业的制作和安装企业也逐渐成长，为这种结构的进一步发展打下了较坚实的基础。
改革开放以来的十多年里是我国空间结构快速发展的黄金时期而平板网架结构就自然地处于捷足先登的优先地位。
甚至80年代后期北京为迎接1990年亚运会兴建的一批体育建筑中，多数仍采用平板网架结构。
在这一时期，网架结构的设计已普遍采用计算机，生产技术也获得很大进步，开始广泛采用装配式的螺栓球结点，大大加快了网架的安装。
（2）膜结构膜结构（Membrane Structures）是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式，是由多种高强薄膜材料(PVC或Teflon)及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大类。
充气膜结构是靠室内不断充气，使室内外产生一定压力差（一般在10mm－30mm水柱之间），室内外的压力差使屋盖膜布受到一定的向上的浮力，从而实现较大的跨度。
大跨空间析架弦支穹顶结构体系及建造关键技术研究与应用
大跨空间析架弦支穹顶结构体系及建造关键技术研究与应用说起大跨空间析架弦支穹顶结构，嘿，这可是个不得了的东西。
你要是从天上俯瞰，看到的可能是一座座仿佛挂在天上的“大网”一样的建筑。
它们常常出现在大型场馆、体育馆、展览中心这些地方，造型霸气，气派十足，给人一种大气磅礴的感觉。
你看那些建筑，表面简洁得很，但细看时，你会发现它们的结构就像是一座精密的时钟，里面有着无数条支撑力、压力和力量的“线路”。
这玩意儿要搞明白，得先从它的“骨架”说起。
这个架子啊，咱就叫它“弦支穹顶”。
别看名字长得有点儿高深，实际搞清楚了，就跟拆开一块拼图似的，容易明了。
这东西的好处多了，它比传统的钢筋混凝土建筑轻得多。
想象一下，如果你在一个巨大的空间里放上一个笨重的屋顶，那顶棚一旦下沉，就麻烦了。
可是弦支穹顶，嘿，它的力学结构设计得巧妙无比，能够均匀分布压力，避免让整个结构“塌下去”，说白了，就是一个“不怕压力”的好帮手。
更让人惊叹的是，很多时候它不需要那么多的支柱就能站得稳，这简直是给空间腾地方！你不禁想，哇，这设计真是妙啊，空间大了，视觉感受也不一样，整个建筑看起来都开阔了不少。
不过，你可能会问，那建造这种弦支穹顶，难度是不是特别高？嘿，没错，真得难得要命。
要知道，造一个这样的结构，首先得考虑如何把这么复杂的元素搭建起来。
就像做拼图似的，一开始每个零件都很散，每个构件之间的连接要精确到毫米级，谁都不能马虎。
大家都知道，建筑嘛，任何一个环节出差错，可能全局就得“推倒重来”，所以在施工过程中，那些技术工人可得像医生一样，手稳眼准，每一个动作都得小心谨慎。
别说是安装这些弦支、钢架了，就是每一根材料的搬运，都是对技术团队的挑战。
除了这些技术挑战，还有一个不得不提的就是施工时的“精准度”。
这些大跨空间结构，材料的搭配、铺设，都是按照最严苛的标准来的。
工程师们计算得死死的，一点儿误差都不允许。
所以，一开始设计时，要做到“心中有数”，连每一根钢筋都要算得清清楚楚，计算得明明白白。
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系一、概述大跨度与小跨度的划分和对应的结构体系一直是建筑工程领域中一个备受关注的问题。
随着建筑设计和施工技术的不断进步，对大跨度和小跨度结构的需求也在不断增加。
正确的划分和选择适用的结构体系对于工程设计和实施具有重要的指导意义。
本文将就大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系进行深入探讨。
二、大跨度与小跨度的定义1. 大跨度结构大跨度结构通常指的是在建筑或桥梁中跨度较大的结构。
一般来说，跨度大于50米的建筑或桥梁可以被称为大跨度结构。
大跨度结构由于其较大的跨度，需要考虑较多的内力、变形、振动等问题，因此在设计和施工中需要采取相应的措施来保证结构的安全和稳定。
2. 小跨度结构小跨度结构则是相对于大跨度结构而言的。
一般来说，跨度小于50米的建筑或桥梁可以被称为小跨度结构。
小跨度结构由于跨度较小，内力和变形等问题相对较少，因此在设计和施工中的考虑因素也相对较少。
三、大跨度与小跨度结构的区别1. 内力分布大跨度结构由于跨度较大，内力分布相对复杂。
在设计中需要考虑不同部位的受力情况，以保证结构的安全性。
而小跨度结构内力分布相对简单，设计上的考虑因素也相对较少。
2. 稳定性由于大跨度结构的跨度较大，其稳定性相对较差，需要采取相应的措施来保证结构的稳定性。
而小跨度结构由于跨度较小，其稳定性相对较好。
3. 振动问题大跨度结构在设计和施工中需要考虑振动等问题，以保证结构的使用安全性。
而小跨度结构由于跨度较小，振动问题相对较少。
四、大跨度与小跨度适用的结构体系1. 大跨度结构适用的结构体系钢结构体系是大跨度结构常用的结构体系之一。
钢结构具有自重轻、刚度大、施工速度快等优点，适用于大跨度建筑和桥梁的结构体系中。
索弦结构体系也是大跨度结构的常用结构体系，其富有弹性和变形能力，适用于跨度较大的结构。
2. 小跨度结构适用的结构体系混凝土结构体系是小跨度结构常用的结构体系之一。
混凝土结构具有承载能力强、耐久性好等优点，适用于小跨度建筑和桥梁的结构体系中。
大跨度空间结构
摘要：随着技术的发展，大跨度空间结构越来越多的在各领域运用，本文先对大跨度空间结构的起源与历史进行介绍，再对空间结构委员会成立三十年来在空间结构领域作了介绍,重点系统论述了三十年来各时期大跨度空间结构发展与应用情况。
全面阐述了我国大跨度空间结构近期发展的特点,包括在各类公共建筑中的应用情况、空间结构体系的发展与技术进步。
关键词：发展历程，我国进展1.简介：横向跨越60米以上空间的各类结构可称为大跨度空间结构。
常用的大跨度空间结构形式包括折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。
大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。
世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。
2.大跨度发展历程：实际上，人类很早以前就认识到穹隆具有用最小的表面封闭最大的空间的优点。
效仿洞穴穹顶，人们建造了许多砖石穹顶，如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等。
古罗马最著名的穹顶是万神殿，也是建筑史上最早、最大跨度的拱建筑。
被誉为展现穹力的杰作。
然而，在尚无力学与结构理论以前，凭借已有的经验与大胆探索来建造房屋，难免发生事故。
公元537年东罗马帝国建造的圣索亚教堂，还有公元1612年建造的罗马圣彼得教堂都出现多较严重问题。
1742年罗马教皇下令检查圣彼得教堂问题原因，三位科学家经过认真调研和计算分析后，作出了解决方案。
这工程实例表明工程结构经验时代的结束和科学时期的到来。
工程结构的发展推动了理论研究的进步，理论成果的指导完善了工程实践，这是建筑结构科学得以不断进步的历史规律。
19世纪的工业革命促使科学技术飞快进步。
生铁材料出现以后引起了建筑结构革命性的变化。
1787年英国出现机扎熟铁条，1831年英国有出现机扎出角铁，1845年法国人碾压出熟铁工字梁。
大跨空间结构—索膜结构详解
大跨空间结构—索膜结构详解索膜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，至今已有六十多年的历史，特别是到了七十年代以后，膜结构的应用得到了迅速发展。
膜结构的出现为建筑师们提供了超出传统建筑模式以外的新选择。
膜结构一改传统建筑材料而使用膜材，其重量只是传统建筑的三十分之一。
而且膜结构可以从根本上克服传统结构在大跨度，无支撑，建筑上实现时所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡的可视空间。
索膜结构是目前发展很快的一种新型空间结构，是一种效率极高的张力集成体系，可以充分发挥钢索的强度与张拉整体结构的空间作用。
张拉膜结构是索膜结构中最常见的一种形式，是索膜建筑的代表和精华，它通过钢索与膜材共同受力形式稳定曲面来覆盖建筑空间，具有高度的形体可塑性和结构灵活性，即通过对膜材内部施加一定的预张力，使其具备了抵抗外荷载能力，从而充当结构材料的一种结构体系。
这种形式能够充分利用膜材的受力性能，形成轻巧、美观、具有现代感的空间大跨曲面结构，并且施工简单、快捷、成本低，在国内外已经被广泛应用于商业建筑、体育建筑、工业建筑、户外设施、文化娱乐建筑等各种领域。
一、索膜结构的组成及材料特性1. 索膜结构的组成一个完整的索膜结构一般由三部分组成1)形成曲面结构的张拉膜材；2)用于加强膜面的脊索和谷索,以及将膜内力传向支承结构的边索；3)求索膜体系的支架结构。
张拉膜材即作为结构材料,要能够抵抗一定的荷载而不致引起过大变形。
同时为完成作为覆盖材料所规定的建筑功能，例如美观、遮光、防火、耐久等等，还需满足各种性能要求。
所以，选用合适的膜材对于索膜结构的设计建造非常重要。
加强索除其对于膜面受力方面的加强作用外，更重要的是起到了改变建筑造型的作用。
尤其是谷索和脊索的灵活设置会给整个建筑带来奇妙的视觉效果。
支架结构最常采用的是钢结构，也可采用混凝土结构，甚至在某些情况下可以采用木结构或其他结构。
支架结构除满足将索膜体系的内力传递到基础这一结构要求以外，其形式可以采取变化多样的形式，以实现不同的建筑造型效果。
大跨格构式框架体系类型及其应用
２现代预应力技术 的引入使 大跨度 空 间
钢结构更具 活力
在大跨 度 空 间结构 中引入现 代 预应 力 技术 ， 不仅 使
以北 京亚 运 会 （９０ 、 尔滨 冬 季 亚 运 会 （９ ６ 、 海 １９ ） 哈 １９） 上
拌 砂浆 必然 会在 乌鲁 木齐 乃至 新疆得 到推 广使 用 。 ●
｝新 疆 大 学“国家 大 学 生 创 新 性 实 验 计 划 项 目”０ ０ ５ ２ １ １ ７５ ４
【］ 喜 勤 ． 展 预 拌 商 品 砂 浆 的 重 要 性 及 现 状 【］ 甘 肃 科 技 ５王 发 Ｊ．
—
—
１ ９ — ０ —
广东建材２１ 年第１ 期 ０１ ０
综合论述
大跨格构式框架体系类型及其应用
宋 延 利
（ 日照 东辰企业集 团有 限公司）
摘 要 ：大跨格构式结构是我国十年来发展十分迅速的一个领域。 结构形式的创新和有力的理论研
究 支 持 是 大 片 空 间 结构 健 康 发 展 的两 个 关 键 因 素 。 文章 主要 对 大 跨 格 式 框 架 体 系 类 型 及 其 应 用 进 行 了详 细 的 介 绍 ， 以及 在 相 关 领 域 取得 的一 些 新 的进 展 。
７ ． ｍ 都 是 具有大 开 口边 的大 型三层 网架 结构 。 电厂 ５ ５） 在
各 发 达 国家 为 大跨 度 空 间结构 的发 展投 人 了大 量
干煤 棚 中网架 、 网壳 已基 本上 代 替 了 以往 采用 的其 它 类 研 究经 费 。例如 ， 早在 ２ 前 ， 国土 木工 程学 会 曾组 ０年 美
最新大跨建筑 结构——空间结构体系
大跨建筑结构——空间结构体系大跨建筑屋架结构体系——高跨比：1:6屋架形式及适用跨度平行弦屋架拱形屋架折线形屋架梯形屋架杆件受力不均匀，用料较多力情况虽然合理，但由于上弦各节点都落在抛物线上，尺寸很零件，施工不方便三角形屋架适用于较小跨度的屋盖(跨度宜在15m以内)弦支点座落在抛曲线附近，所以，受力比较合理，折线形屋架采用较多上弦扦出两个坡度较小的斜直线组成，半边屋架的外轮廓线为梯形，斜杆呈人字形。
这种屋架的刚度、构造比较简单，自重较大，一般用于跨度为24m一36m的工业建筑物二、空间结构体系(一)网架结构体系网架的优点•结构组成灵活多样但又有高度的规律性，适应各种支承条件和各种建筑造型，可适应各种建筑方面的要求•网架高度内的空间可以用以设置管道等设施，网架结构外露或部分外露，因其几何图形的规则，可以丰富建筑效果•网架的结构高度较小，不仅可以有效地利用建筑空间，而且能够利用较小规格的杆件建造大跨度的结构•杆件类型划一，适合于工厂化生产、地面拼装和整体吊装网架结构受力特点•具有各向受力的性能，它改变了一般平面桁架的受力状态，是高次超静定空间结构•网架结构的各杆件之间互相起支撑作用，整体性强、稳定性好，空间刚度大，是一种良好的抗震结构型式，尤其对大跨度建筑其优越性更为显著•在结点荷裁作用下，网架的杆件主要承受轴力，充分发挥材料强度，节省钢材网架的分类1、几何形态上分：平板网架、柱面网架、球面网架2、平面桁架系、四角锥体系、三角锥体系3、螺栓球节点、焊接球节点4、双层网架、多层网架网架材料——钢材：钢管、型钢、钢球双向正交正放、斜放三向交叉正放四角锥体系四角锥体网架的上弦和下弦平面均为方形网格，上下弦错开半格，用斜腹杆连接上下弦的网格交点，形成一个个相连的四角锥体。
四角锥体网架上弦不易再分杆，因此网格尺寸受限制，不宜太大。
它用于中小跨度斜放四角锥•所谓斜放，是指四角锥单元的底边与建筑平面周边夹角为45。
房屋 建筑学 大 跨度 建筑构造 大 跨度 建筑结构型式与建筑造型
房屋建筑学大跨度建筑构造大跨度建筑结构型式与建筑造型大跨度建筑结构型式与建筑造型结构是房屋的骨架，是形成建筑内部空间和外部形式的物质基础，结构是在特定的材料和施工技术条件下运用力学原理创造出来的。
某种新的结构一旦产生并在工程实践中反复出现时，便会逐渐形成一种崭新的建筑形式。
可见结构技术是影响建筑的重要因素，在大跨度建筑中尤其如此。
通过上述例子说明，在建筑设计中，选择结构型式不仅是结构工程师的工作，也是建筑师的职责，现代建筑的特点是建筑艺术与建筑技术的高度统一。
建筑师只有对各种结构形式的基本力学特征和适用范围有深入的了解才能自由地进行创作，把结构型式与建筑造型融为一体。
现就大跨度建筑常见的各种结构型式及其建筑造型作介绍。
一、拱结构及其建筑造型拱结构及其建筑造型(一)拱的受力特点、优缺点和适用范围拱是古代大跨度建筑的主要结构型式。
由于拱呈曲面形状，在外力作用下，拱内的变矩值可以降低到最小限度，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。
常见的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。
很明显，这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力，结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料，近代建筑中，多采用钢筋混凝土拱，有的采用钢桁架拱，跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建筑商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
(二)拱的型式拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。
(三)拱结构的建筑造型拱结构的造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式。
拱的矢高对建筑的外部轮廓形象影响最大。
矢高小的拱，外形起伏变化小，呈扁平状，结构占用的空间小，但水平推力和拱身轴力都偏大。
而矢高大的拱，外形起伏变化强烈，产生的水平推力和轴向力都较小，但拱身材料耗费量多，拱下形成的内部空间大，拱曲面坡度很陡，当采用油毡屋面时，容易出现沥青流淌和油毡滑移现象。
第三章大跨度建筑构造1
薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成 的薄板结构。
受力特点：结构呈空间受力状态，主要承受曲面内的 轴向力，弯矩和扭矩很小，刚度和强度都非常好。结 构厚度仅为跨度的几百分之一。 优点： 结构自重轻、省材料、跨度大、外形多样。
缺点：多数薄壳结构建筑的形体较为复杂，多采用现 浇施工；费工、费时、费模板，结构计算较复杂，不 宜承受集中荷载。
三、大跨度建筑的主要结构类型
结构技术是影响建筑 空间形式及造型的重 要因素，在大跨度建 筑中尤其如此。
按建筑材料和建造方式分为 钢筋混凝土薄壳结构 网架结构 轻钢结构 管桁架结构 悬索结构
膜结构
索-膜结构 混合结构
§3.2大跨度建筑结构类型及其造型、技术特点
一、拱结构及其建筑造型 二、钢架结构及其建筑造型 三、桁架结构及其建筑造型 四、折板结构及其建筑造型
哥特建筑尖拱与骨架拱
弧三角拱
罗马万神庙室内
法国里昂机场高速铁路车站
代表钢 铁时代 的埃菲 尔铁塔
文艺复兴时期公共会堂帕拉迪奥
（二）拱的形式
三铰拱
两铰拱 无铰拱
三铰拱
两铰拱
无铰拱
（三）拱结构的建筑造型
取决于矢高和平衡拱推力的方式 矢高影响建筑的外部轮廓形象。 通常矢高为拱跨的1/7～1/5，最小不小于1/10。
适用范围：体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、 商场等公共建筑。
（二）桁架结构的形式
1.用材：木材、钢材、钢筋混凝土
2.形式：三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱 式
（三）桁架结构的建筑造型
日本大跨度公共建筑的结构概念
８
５
ｍ １２
２ｍ
２
５８３８
膜片
３
５８３８
４
东京穹顶（Ｔｏｋｙｏ Ｄｏｍｅ） １９８８．４
点：
建筑与结构：Ｎ ｉ ｋ ｋ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｋ ｋ ｅ ｉ 公司和 在正常使用时，室内增压 ３ ０ ｍ ｍ Ａ ｑ （ 相 当
Ｔａｋｅｎａｋａ 集团
０．３ｋＮ／ｍ２ 的力） 使索与膜均处于受拉和稳定状
前桥绿色穹顶（Ｇｒｅｅｎ Ｄｏｍｅ Ｍａｅｂａｓｈｉ）１９９０．６ 建筑与结构：Ｍ Ｈ Ｓ 规划。建筑、结构 ＳＨＩＭＩＺＵ 集团 施工：Ｍａｓａｏ Ｓａｉｔｏｈ ⒈工程概况： 前桥绿色穹顶为多功能的体育馆，该馆可供
具有较高刚度，另一个方向为单层拱与空腹拱架 举行室内自行车、网球、音乐会、各种展览、庆
日本大跨度现代空间结构工程一览
表１ 体育场
名 称 ⒈ 宫城体育场 ⒉ 新泻体育场 ⒊ 鹿岛体育场 ⒋ 崎玉体育场 ⒌ 东京体育场 ⒍ 横滨体育场 ⒎ 静冈体育场 ⒏ 丰田体育场 ⒐ 大阪体育场 ⒑ 神户体育场 ⒒ 大分体育场 ⒓ 熊本体育场
建成时间 ２０００ ２００１ ２００１ ２００２ ２００１ １９９７ ２０００ ２００１ １９９６ ２００１ ２００１ １９９８
世界上许多先进国家著名城市的标志性建 筑，以及很多优秀旅游景区的建筑始终与大跨度 空间结构密不可分，历届奥林匹克运动会、世界 各国的各种经济贸易会、世界博览会也无不成为 各国最先进的大跨度空间结构竞相亮相的舞台。 ２００１年７月１３日国际奥林匹克委员会在莫斯科通 过决议，确定 ２００８ 年 ２９ 届奥林匹克运动会将在 北京举行。这肯定将对我国空间结构技术的进步 与发展产生极大的促进作用，肯定将有大量宏伟 壮观的现代空间结构在美丽的北京耸立。 日本是现代空间结构发展很快的国家，２００１ 年 １ ０ 月我们有幸参加了在日本名古屋举行的 ＩＡＳＳ ２００１ 国际空间结构大会。与会期间我们参 观了一些日本的大跨度空间结构，收集了一些日 本空间结构的资料，通过参观、讨论，我们深切 体会到现代空间结构无不充分体现了宏伟、美 观、富有艺术想象力，无论哪一个空间结构都充 分体现了结构设计技术的进步，体现应用了优 质、高强、最新的建筑材料，体现了空间结构施 工技术的进步，也体现了每一个现代空间结构均 建立在合理的结构设计概念、合理的结构布置的 基础之上。
最新大跨与空间结构(网架及网壳结构)
两向正交正放网架的受力状况取决于平面尺寸 及支承情况。对于周边支承、正方形平面的网架，其 受力类似于双向板。
两向正交正放网架沿两个方向的杆件内力差别 不大，受力比较均匀。但随着边长比的变化，单向传 力作用渐趋明显，两方向杆件内力差别也随之加大。 对于点支承网架，支承附近的杆件及主桁架跨中弦杆 的内力最大，其它部位杆件的内力很小。
b）。对中、小型网架亦可选择增加网架高度或局
部加大杆件截面等方法。
按网格组成分类
1 交叉桁架体系 这类网架由若干平
面桁架相互交叉组成。 竖向平面桁架的形式与 一般平面桁架相似，根 据平面桁架布置方式及 交角的不同，可分为几 种形式。
（1）两向正交正放网架
两向正交正放网架的构成特点是：两个方向的平 面桁架垂直交叉，且分别与边界方向平行。这种网架 的上、下弦平面呈正方形，基本单元为六面体，属几 何可变。为保证结构的几何不变性以及增加空间刚度， 应适当设置水平支撑，以有效 传递水平力。对周边支承网架， 水平支撑宜在上弦或下弦网格 内沿周边设置；对点支承网架， 水平支撑则应在通过支承点的 主桁架附近设置。
（a）
（b）
点支承网架主要用于大柱距工业厂房、仓库以 及展览厅等大型公共建筑。由于支承点较少，支点 反力较大。为了使通过支点的主桁架及支点附近的 杆件内力不致过大，宜在支承点处设置柱帽以扩散 反力。点支承网架周边应有适当悬挑以减少网架跨 中挠度与杆件的内力。
(3) 周边支承与点支承混合网架 在点支承网架中， 当周边设有维护结构 和抗风柱时，可采用 周边支承与点支承混 合的形式。这种支承 方式适用于工业厂房 和展览厅等公共建筑。
正放四角锥网架的杆件受力比较均匀，空间刚度 较其它类型四角锥网架及两向网架为好。当采用钢筋 混凝土板作屋面板时，板的规格单一，便于起拱，屋 面排水相对容易处理。但因杆件数目较多其用钢量可 能略高些。
10大跨度建筑结构形式与建筑造型
——网架结构的类型
类型 外形 平板（支座为简支）
曲面 （实质是一种挖空的薄壳） 不常用 层数 单层、双层、多层 材料 木、钢、钢筋混凝土
——平板网架的构成
平板网架 —— 构造简单：双层平 板，无侧推力，只 需简单支座 — —可覆盖各种形式 平面
●交叉桁架体系 （两向或三向；正 放与斜放）
——桁架结构的类型
类型
按构成
●三角形 结构高度最低 1/5-1/2 ≤18m
●拱形
受力最好
1/6-1/8
18-36m 60m
（无斜腹杆）
15-30m
●梯形
受力较好 ，制作方便 ,但自身结
构稳定性相对差些
1/6-1/8 18-36m 72m
按材料
●钢
适宜36m以上跨度，自重轻
●钢筋混凝土
——轴向受压（无弯距、只要求材料的受压 性能好，可以很薄。相同截面高的拱与梁， 由于前者的曲面作用，跨度相差n倍）
——有横向侧推力
三铰拱
两铰拱
无铰拱
承受拱水平推力的处理手法
1 由拉杆承受水平推力——拉杆拱 优点：支撑拱的侧墙不承受拱的推力，简化了支座受力
状况 单跨、多跨、高低跨；布局灵活，外形轻巧
30m...... 高跨比h/l=0.75
适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等 民用建筑。
刚架结构的形式： 三铰刚架——刚度稍差，跨度较小 两铰刚架——刚度大，跨度较大，不均匀沉降
时产生附加内力。 无铰刚架——刚度大，跨度较大，不均匀沉降
时产生附加内力。
钢架之间以纵梁及板整体连接（相当于肋形屋盖，钢架 相当于主梁）
——网架结构的造型要素
网架支撑方 式与建筑造 型
拱形网架支 撑在两排列 柱上
大跨度空间钢结构催生技术创新
出现 了许 多 新 型结 构 。 大跨 度 空 间钢 结构 主 要有 网架 结 构 、 索 悬 结 构 和 网 壳 结 构 等 ，用 作 体 育 馆 、 览馆 、 车厅 、 机库 、 展 候 飞 车
间等 的屋 盖 结构 。 建筑 的美 学 要 求 和 功 能 多 样 化 引发 了施 工 技
要 的新 体 系 、 新技 术 、 材 料 ， 新 更
充 分 地 体 现 大 跨 度 空 间 结 构 的 先 进 性 、 济 性 与合 理 性 ， 使 经 促
我 国大 跨 空 间钢 结构 积 极 、 康 健
发展 。
曲空问桁架结构 ， “ 水立方 ” 采用 了 基于 泡沫理论 的多 面体空 间 刚架
城 由运 动 员 村 、 体 村 、 术 官 媒 技 员 村 、 体 中心 、 育 馆 区 、 勤 媒 体 后 服 务 区 、 运公 园等 ７大部 分 组 亚
成。
泡 沫理 论 ， １ 体 和 １ 从 ４面 ２面体 组 合 切 割 而成 的多 面 体 钢 架 结
构 ， 长 １ ７１， ３ 屋 盖 厚 边 ７ Ｉ高 ０ｍ， Ｔ
的形 状尺 寸 。 随着 工 程 实 践 的 大量 增 加 ， 科 技 人 员 必 将 进 一 步 研 制 开 发 出适 应 我 国 大 跨 空 间 钢 结 构 需
空 ” 化 的 建 造 方 法 。 将 大 型 变 它
结 构 变成 一 种 可 以运 动 的 机构 。
首先 ， 在接 近 地 面位 置 上 “ 叠 ” 折
强 的空 间性 、 联性 ， 关 任何 一个 构 件安 装 位 置 的不 准 确 ， 导 致 将 其他 构件难 以安装 。
钢 结构 Ｃ Ｄ设计 与 Ｃ Ｍ 制 Ａ Ａ
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。
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型- 结构理论摘要：大跨度空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的，具体如下文所示：关键词：大跨度空间结构；拱券结构及穹隆结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构一、拱券结构及穹隆结构从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年前，就有扩大室内空间的要求。
古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱结构-包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹隆-的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。
券拱技术是罗马建筑最大的特色及成就，它对欧洲建筑做出了巨大的贡献，影响之大无与伦比。
罗马建筑典型的布局方法、空间组合、艺术形式和风格以及某些建筑的功能和规模等等都是同券拱结构有密切联系。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。
例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。
很明显，这必然会影响空间组合的灵活性。
为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。
到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。
神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。
从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
大跨空间结构论文
大跨空间结构新体系概论1.张拉整体结构张拉整体结构（tensegrity system）的概念最早是由美国著名建筑师富勒在20世纪40年代提出的。
所谓张拉整体体系就是一组不连续的压杆与一组连续的受拉单元组成的自支撑、自应力的空间平衡体系。
这种结构体系的刚度由受拉索和受压单元之间的平衡预应力提供，在施加预应力之前，结构几乎没有刚度，并且初始预应力的值对结构的外形和结构刚度的大小起着决定作用。
富勒认为宇宙的运动是按照张拉整体的原理运行的，万有引力是一种平衡的张力网，而各个星球是这个网中互相独立的受压体。
自然界中总是趋于有孤立的压杆所支撑的连续的张力状态，大自然符合“间断压连续拉”的规律，我们一定能制造出基于这个原理的结构模型。
在张拉整体结构体系的发展中，多面体几何构成了张拉整体几何研究的基础，结构拓扑的研究完善了张拉整体体系的形态学内容，特别是过去的十多年中，力学方法得到了长足的发展，逐步建立起了模型制作的理论框架。
由于张拉整体体系固有的符合自然规矩的特点，最大限度的利用了材料和截面的特性，因为可以用尽量少的钢材建造超大跨度的空间。
张拉整体体系的刚度是受拉索与受压单元之间自应力平衡的结果而与外界作用无关。
张拉整体体系从最初的设想到工程实践，大约经过了以下几个阶段：想象和几何学、拓扑和图形理论、力学分析及试验研究，其中力学分析包括找形（form-finding）、自应力准则、工作机理和外力作用下的性能等。
在张拉整体几何学方面做出重要贡献的是富勒和艾默里奇。
因为主要从形态学的角度出发，所以这些几何学上的工作多以多面体几何为基础。
富勒构思了一种由三角形网格的索网组成的张拉整体穹顶（tensegrity dome），于1962年申请了专利，这也是有关张拉整体结构的第一个专利。
在这项专利中，富勒详尽的描述了他的结构思想，即：在结构中尽可能减少受压状态，因为受压存在屈曲现象，张拉整体使结构处于连续的张拉状态。
1963年，在艾默里奇在他的专利中给出了张拉整体的另一个定义：张拉整体结构由压杆和索组成，其组成方式使压杆在连续的索中处于孤立状态，所有压杆都必须严格地分开同时靠索的预应力连接起来，结构整体不需要外部的支撑和锚固，像一个自支承结构一样稳定。
复合材料大跨结构新体系研究
中 图分 类 号 ： ＴＵ５ ９； ９ ＴＵ２ ８５ 文献 标 识 码 ： ０． Ａ
文章 编 号 ： ０ ３ ９ ５ ２ ０ ） １ ０ ５ 一 ） １ ０ —８ ６ （ ０ ８ ０ — ０ ９ （ ４
●１言 前
２ １世 纪 ，东 亚尤其 是 中国 已成 为世 界 所瞩 目 的一个最 有 活力和 充 满希望 的地 区。 国经济 的迅 中 速 发展对 建造 大跨 度建筑 提 出了更 高 的要 求 ， 需 将
依 据
关键 词 ： 合材 料 ；大跨 结构 ； 结 构 体 系 复 新
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｏ ｇ ｓ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｙ ｔ ｍ ｆｃ ｍｐ ｓ ห้องสมุดไป่ตู้ ｍａｅｉｌ ｓｕ ｅ ｆ ｄ ａ ｃ ｄ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｍａｅ ｉ ｓ ｗｈ ｃ ｓ ｉｈ ｅ ； ｅｌｎ — ｐ ｎ ｓ ｃｕｅｓｓ ｒ ｅ ｏ ｏ ｏ ｉ ｔｒａ ｉ ｓ ｄ ｏ ｖ ｎ ｅ ｏ ｏ ｉ ｔｒ ｌ． ｉｈ ｉ ｌ ｔｒ ｔ ａ ｔ ａ ｇ
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
大跨空间结构的主要形式及特点
悬索结构形式
北京工人体育馆
悬索结构的特点
悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸 来抵抗外荷载的作用!结构中不出现弯距和 剪力效应，可充分利用钢材的强度，悬索结 构形式多样布置灵活，并能适应多种建筑平 面。由于钢索的自重很小，屋盖结构较轻， 安装不需要大型起重设备，但悬索结构的分 析设计理论与常规结构相比，比较复杂，限 制了它的广泛应用"
3、膜结构
薄膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发展 起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良 的柔软织物为材料, 由膜内空气压力支承膜面，或利 用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力， 从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
大跨度空间结构往往是衡量一个国家或 地区建筑技术水平的重要标志。其结构 形式主要包括网架结构、网壳结构、悬 索结构、膜结构和薄壳结构等
五大空间结构及各类组合空间结构，形 态各异的空间结构在体育场馆、会展中 心、影剧院、大型商场、工厂车间等建 筑中得到了广泛的应用。
1、 网架结构
由多根杆件按照某种规律的几何图形通 过节点连接起来的空间结构称为网格结构。 其中双层或多层平板形网格结构称为网架 结构或网架。通常采用钢管或型钢材料制 作而成。
网架结构的主要特点
空间工作，传力途径简捷。重量轻、刚度大、抗 震性能好、施工安装简便。网架杆件和节点便定 型化、商品化、可在工厂中成批生产，有利于提 高生产效率。网架的平面布置灵活，屋盖平整， 有利于吊顶、安装管道和设备。网架的建筑造型 轻巧、美观、大方。便于建筑处理和装饰。
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网 壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网 壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。