最新大跨建筑 结构——空间结构体系
大跨度空间结构
大跨度空间结构在建筑设计和工程中，大跨度空间结构是指那些跨度较大、内部空间较为宽阔的建筑结构。
这种结构通常需要特殊的设计和施工技术，以确保建筑物能够稳定、安全地承受各种荷载，并满足功能需求。
大跨度空间结构的设计涉及到结构力学、材料科学、施工工艺等多个领域，是建筑工程中的重要研究课题。
设计原则设计大跨度空间结构时，需要考虑以下几个方面的原则：结构稳定性大跨度空间结构的稳定性是设计过程中首要考虑的问题。
在结构设计中，需要充分考虑荷载传递、应力分布、挠度控制等因素，确保结构在各种外部荷载作用下保持稳定。
施工可行性由于大跨度空间结构通常体量较大，施工过程中需要考虑施工机械设备、施工工艺、作业空间等因素，确保施工过程安全、高效。
功能需求大跨度空间结构往往会用于会展中心、体育馆、机场等场所，因此需要充分考虑建筑功能需求，如观赏性、照明、通风等方面。
常见结构形式大跨度空间结构常见的结构形式包括：•穹顶结构：利用曲面形式来实现大跨度封闭空间，典型的代表是圆顶体育馆。
•悬索桥：利用悬索来支撑桥面，跨度较大，适用于跨越河流、峡谷等场景。
•桁架结构：由杆件和节点组成的桁架结构具有良好的承载能力和稳定性，适用于大跨度空间屋顶结构。
•拱形结构：借助弧形结构来实现大跨度空间的覆盖，适用于建筑物的支撑结构。
实际应用大跨度空间结构在现代建筑中有着广泛的应用，如：•体育馆：体育馆的设计往往要求大跨度空间结构，以容纳体育比赛和观众席。
•机场候机厅：现代机场的候机厅通常采用大跨度空间结构，提供宽敞的候机区域。
•会展中心：会展中心需要大型展览空间，大跨度结构能够提供灵活的展览空间。
•火车站站厅：为了满足高铁的乘客流量需求，火车站的站厅通常采用大跨度空间结构，提供宽敞的候车区域。
结语大跨度空间结构在现代建筑设计中扮演着重要的角色，它不仅体现了建筑技术的发展和创新，也为人们提供了更加舒适、宽敞的室内体验。
设计和建造大跨度空间结构需要多学科的综合知识和团队合作，只有这样才能打造出稳定、安全、美观的建筑作品。
大跨度空间结构
大跨度空间结构简介
近二十余年来，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。
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。
工，在建造后的沉降、变形、
吊装等问题正在逐步解决，
相关施工技术难题还被列为
科技部重点攻关项目。
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。
大跨度空间结构的定义
空间结构是相对平面结构而言的，一般说来我们日常所采用的梁、 桁架、拱···都属于平面结构。它所承受的荷载以及由此产生的内力的 变形都考虑为二维的，即处于一个平面内。而空间结构的荷载、内力 和变形则是有三维空间考虑的，即作用于空间。它的结构分析即要考 虑空间作用，用一般二维的假设和分析是无法得到准确解答的。
镇江巨蛋又称“神州第一蛋”，是高48米、直径 38米、斜度23.5度的巨型不锈钢网壳结构。
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。
大跨度空间结构
结构类型
1
折板屋顶结构
2
壳体屋顶结构
3
架屋顶结构
4
悬索屋顶结构
5
充气屋顶结构
一种由许多块钢筋混凝土板连接成波折形的整体薄壁折板屋顶结构。这种折板也可作为垂直构件的墙体或其 他承重构件使用。折板屋顶结构组合形式有单坡和多坡，单跨和多跨，平行折板和复式折板等,能适应不同建筑平 面的需要。常用的截面形状有V形和梯形，板厚一般为5～10厘米,最薄的预制预应力板的厚度为3厘米。跨度为 6～40米，波折宽度一般不大于12米,现浇折板波折的倾角不大于30°；坡度大时须采用双面模板或喷射法施工。 折板可分为有边梁和无边梁两种。无边梁折板由若干等厚度的平板和横隔板组成,V形折板是无边梁折板的一种常 见形式。有边梁折板由板、边梁、横隔板等组成，一般为现浇，如1958年建成的巴黎联合国教科文组织总部大厦 会 议 厅 的 屋 顶 ， 是 意 大 利 P . L . 奈 尔 维 设 计 施 工 的 。 •他 按 照 应 力 变 化 的 规 律 , 将 折 板 截 面 由 两 端 向 跨 中 逐 渐 增 大 结构。这种结构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。构架高度 较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度架结构，外形 可分为平板型架和壳形架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型架多为双层，壳形架有单层 和双层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
大跨度空间结构
建筑名词
01 定义
03 结构类型
目录
02 简介 04 发展
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。
大跨空间结构
“大跨空间结构”工程应用实例1.膜结构由张拉结构发展起来，是能覆盖大跨度空间的结构体系。
索膜顶棚采用连续的张拉式索膜结构体系, 总长度约840m, 最大跨度约97m, 膜面总投影面积约61000m², 展开总面积约65000m², 单块膜最大展开面积约1800m², 膜面单元一般呈三角形。
膜材采用A级PTFE膜。
索膜结构边索单跨最大约80m, 脊索最大跨度约115m, 为大跨度柔性结构。
膜顶主要由承重作用的脊索、边索和稳定作用的张拉膜构成, 1根边索、2根脊索和膜形成了三角形为顶面的倒锥台状,膜面为双向曲面, 膜焊缝主要沿经向放射形布置。
整个膜顶支承于外桅杆、内桅杆及阳光谷钢结构上。
索膜结构模型世博轴剖面图索结构示意图顶棚平面图国家游泳中心又被称为“水立方”，位于北京奥林匹克公园内，是北京为2008年夏季奥运会修建的主游泳馆，也是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。
工程占地62828m²，赛时建筑面积79532 m2，建筑物檐口高度31m，基底面积177m×177m，标准坐席17000个（其中临时坐席约13000个，永久坐席4000个）。
本工程主体结构设计使用年限100 年。
“水立方”的建筑外围护采用新型的环保节能ETFE（四氟乙烯）膜材料，由3000多个气枕组成，覆盖面积达到10万m2。
这些气枕大小不一，形状各异，最大一个约9 m²，最小一个不足1 m²。
墙面和屋顶都分为内外3层，9803个球型节点、20870根钢质杆件中，没有一个零件在空间定位上是完全平行的。
“水立方”最大的设计特色是建筑中气泡和自由结构的加入，使得形体上的极端简洁与表现上的极端丰富愈发相得益彰，体现出东方思想与现代的契合。
共由3000多个气枕组成，覆盖面积达到11万平方米的“水立方”膜结构，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。
大跨空间结构
旧金山金门大桥 代代木体育馆内部
充气结构
充气结构,又名“充气膜结构”,是指在以高分子 材料制成的薄膜制品中充入空气后而形成房屋的 结构。充气式结构又可分为气承式膜结构和气胀 式膜结构（或叫气肋式膜结构）。
原理： 气承式膜结构（索膜结构）是通过压力控制系 统向建筑物内充气，使室内外保持一定的压力 差，使覆盖膜体受到上浮力，并产生一定的预 张应力，以保证体系的刚度。室内设置空压自 动调节系统，来及时地调整室内外气压，以适 应外部荷载的变化。由于跨中不需要任何支撑， 因此适用于超大跨度的建筑，一般用于大型体 育馆。
施工方法：一般现浇，坡度大时须采用双面模板或
喷射法施工。
工程实例：
西安北站
天祥车站
壳体屋顶结构
a、用钢筋混凝土建造的大空间壳体屋顶结构。 b、结构形式：壳体形式有圆筒形、球形扁壳，劈锥形
扁壳和各种单曲、双曲抛物面、扭曲面等形式。 c、特点：减轻自重，节约钢材、水泥，而且造型新颖
流畅。 d、受力：壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可
汉城奥运会体操馆和击剑馆穹顶
1967年蒙特利尔世界博览会上的美国大穹顶
杯场馆
国家游泳馆 水立方
韩国世界 仁川综合体育场
篷帐张力结构
近20多年来，在悬索结构基础上新发展起来的一种大 跨度屋顶结构，主要是利用撑杆或撑架、拉索、篷布 或薄膜和拉固点，组成各种形状的篷帐结构。
梅沙
东升收费站
大 体育公园
索穹顶结构
索穹顶结构实质是用一个周边受压环梁来平衡张拉体系的 结构。索穹顶较之于其它结构形式，具有特殊优越性。首 先，它大量采用预应力钢索而较少使用压杆，能够充分利 用钢材的抗拉刚度，若能避免柔性结构有可能的结构松弛， 索穹顶结构便不存在弹性失稳问题。其次，使用薄膜等轻 质材料作为屋面材料，使得结构自重相当轻。
大跨度结构其结构体系有很多种
大跨度结构其结构体系有很多种，如网架结构、索结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构、混凝土拱形桁架等，常用于展览馆、体育馆、飞机机库等。
一.网架结构网架结构为大跨度结构最常见的结构形式，因其为空间结构，故一般称为空间网架。
其杆件多采用钢管或型钢，现场安装。
常见的为平面桁架、四角锥体和三角形锥体组成，其节点形式可分为焊接钢板节点和焊接空心球节点两种。
二.索结构索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中，可以说是土木工程中结构形式互通互用的典型范例。
三.薄壳结构薄壳结构常用的形状为圆顶、筒壳、折板、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。
圆形圆顶结构是轴对称结构，在轴对称荷载作用下，将只产生两种力：径向力和环向力。
径向力为沿经线方向的力，因其要平衡垂直向下荷载，所以必定为压力。
环向力为沿纬线方向的力。
圆形屋顶在垂直荷载作用下，上部的圆顶部分将受压收缩，其直径将变小，而下部近支承部分直径将增大，即上部将产生环向压力，而下部将产生环向拉力，中间将有一截面，为环向压力向环向拉力转变的交界线，该处的环向力为0，该截面称为“过渡缝”。
悉尼歌剧院格拉加尼亚修道院教堂上页下页四.混凝土拱形桁架混凝土拱形桁架在以前的工程中应用较多，但因其自重较大，施工复杂，现已很少采用。
目前最大跨度的拱形桁架为贝尔格莱德的机库，为预应力混凝土桁架结构，跨度为135.8m。
日本姬路市中心体育馆五.充气结构充气结构又称充气薄膜结构，是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部充气形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。
对角跨长200m,由室内地面至顶高6.07m的东京穹顶，是不用柱子，只依靠室内外气压差来制成的膜屋盖结构，也是在日本最初用于多功能全天候的体育场，约30,000平方米超大椭圆形屋顶，采用悬索加强的充气膜结构。
其双向各配置14根共28根钢索，在其上张拉着涂有特富龙的玻璃纤维布。
请看充气膜的充气过程：六.应力膜皮结构应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。
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。
大跨建筑空间结构类型与特点
大跨建筑空间结构类型与特点研究了这么久大跨建筑空间结构类型与特点，总算发现了一些门道。
先来说说拱结构吧。
拱结构就像咱们平时看到的桥，你看那桥弯弯的形状，是利用了拱的力学原理。
它的特点就是能把顶部承受的重量分散到两侧的支撑点上。
好比你用手撑着一个弯弯的竹子，你在竹子顶端放个东西，重量就通过竹子弯弯的形状传到你的手上了。
而且拱结构造型很漂亮，有一种优雅的曲线美。
还有桁架结构。
这就好比那种由好多木条或者金属条组成的框架，纵横交错的。
我刚了解的时候就特别疑惑，这么多交叉的杆件能结实吗？后来发现啊，它通过这些杆件把力分散了。
如果把大跨建筑比作一个人的话，桁架结构里的杆件就像是人的骨头架子，互相支撑着，能撑起很大的空间。
就像那种大型的厂房，很多都是用桁架结构，宽敞又明亮。
穹顶结构也很有趣。
这个就像一个倒扣着的碗。
它的特点就是整体性特别好。
我见过的一些展览馆之类的大跨建筑使用穹顶结构，内部空间看起来很宏大，而且没有柱子之类的东西遮挡视线。
不过穹顶结构在建造的时候可不容易，就跟做一个特别大的碗似的，怎么保证它的形状工整啊，承受力合格啊，都是问题。
网架结构呢，这是由很多杆件按照一定的规律组合而成的空间结构。
像是大型的体育馆啊，常常能看到这种结构类型。
我就想不明白了，这么复杂的杆件组合是怎么设计出来的，后来才知道这中间有好多数学和力学的原理在里面。
它能把外力均匀地分布到各个杆件上，所以能实现很大的跨度。
索膜结构也很有特色。
膜就像一块大布，只不过是很结实的那种布，索就像缝在布上的线用来牵拉这个膜。
比如说有的大型的临时展厅或者体育场的遮阳篷就用这种结构。
看起来特别轻巧，有一种空灵的美感，但是抗风等方面的设计就要特别讲究，毕竟看起来这么“柔弱”的结构，要在室外经受各种天气的考验。
我觉得每一种大跨建筑空间结构类型都有它独特的魅力和适用的场景，真的很佩服那些设计师们，能够根据不同的需求选择合适的结构类型来打造这么多令人惊叹的建筑。
空间结构体系
什么是空间结构？
为什么采用空间结构？
空间结构是什么？
• 大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑， 我国现行钢结构规范则规定跨度在60米以上结 构为大跨度结构。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 结构形式主要包括拱结构、刚架结构、桁架结 构、网架结构、折板结构、网壳结构、悬索结 构、结构、薄壳结构等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。
空间结构的优势
框架结构
• 优点：强度高、耐久 性好、抗震性好并具 有可塑性。 • 缺点：自重大、抗裂 能力差、费工费模板
空间结构
优点：强度大、重量 轻、质地均匀、运输 方便 缺点：易腐蚀、耐火 性能差
• 常用的空间结构体系
薄壳
折板
网架
悬索
膜
• 空间结构体系所适用的建筑类型
薄壳
薄壳属于空间薄 壁结构，又可分 为曲面壳和折板 两种
罗马小体育宫
Y型支撑、葵花、力量与进取、穹顶荷叶、波浪 起伏、欢快优美，形式富于变化
Kibi dome
折板结构
由多块条形平板组合 而成的空间结构，是 一种既能承重，又可 围护，用料较省，刚 度较大的薄壁结构， 可用作车间、仓库、 车站、商店、学校、 住宅、亭廊、体育场 看台等工业与民用建 筑的屋盖。此外，折 板还可用作外墙、基 础及挡土墙。
巴黎联合国教科文组织总部大厦会议厅屋顶、应力变化的规律、截面由两端到 跨中逐渐增大、韵律感
凯恩斯会议中心
网架结构
网架由许多杆件按照 受力的合理性有规律 地排列组合而成，可 以分为平板网架和网 壳。网架空间整体性 好。
大跨度建筑的常用结构体系
大跨度建筑的常用结构体系说到大跨度建筑，那真是个大话题，听起来就很酷是不是？感觉像是那些超级大的体育馆、机场、展览馆，还有各种能让你目瞪口呆的大楼。
嗯，说实话，大跨度建筑就是那些跨度超大的建筑结构，跨度越大，结构设计就越挑战，难度就像是在拼图游戏中拼出一个超大拼图，但又不想让它崩塌。
说白了，就是如何让这大块“砖头”能稳稳地站着不倒。
这个过程，技术含量不低哟，得有一套行得通的结构体系。
要是没这系统，那就真的是纸上谈兵。
你想啊，通常大跨度建筑用的就是一些特别的结构体系。
要是单纯用传统的钢筋混凝土，那跨度一大，估计建筑就要“垮”了。
那怎么办呢？首先就是要找到那些“得力干将”，那些能帮忙撑起这座大楼的结构体系。
一个最常见的结构体系就是框架结构。
框架结构的特点就是：建造起来很灵活，能适应不同形态的建筑，特别适合需要大空间的场所，比如一些商场、办公室啊。
不过，这种结构也有它的限制，比如说，跨度太大就有点不堪重负。
框架结构虽然能承受一定的重量，但一旦跨度过大，它就容易出现受力不均、变形等问题。
所以呢，建筑师们往往会选择更适合的结构类型，比如说，拱形结构。
你听说过拱形结构吗？简单来说，拱形结构就像我们小时候玩积木的时候那种拱门。
对了，想象一下你用几个积木摆成一个桥的形状，支撑力就全靠那个“弯弯”的形状了。
拱形结构可以通过传递重量来让整个建筑保持稳定，特别适合用在一些跨度特别大的建筑中，比如体育场馆、车站这些地方。
要是没有这个结构，你想想，飞机场的屋顶就得跟大象肩膀一样强壮了，哈哈。
拱形结构的神奇之处就在于它能通过弯曲的形态把上面的重量分散开来，不会让某一个地方受太多压力。
不过，大家也知道，世界上没有完美的东西，对吧？拱形结构虽好，但要是想做得特别大，那就得有很强的技术支持。
为了增强它的稳定性，还会用到钢结构。
这种钢结构，就像是给拱形加上一层“铁骨”。
钢结构可以通过很长的梁和柱子支撑整个建筑，让建筑的稳定性更强，尤其在那些跨度特别大的建筑中，钢结构简直是必不可少。
大跨度建筑结构体系简述-各种大跨度结构类型
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。
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。
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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。
对大跨度建筑结构体系
对大跨度建筑结构体系的研究关键词：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：一、拱券结构及穹隆结构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。
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。
二、椼架结构与网架结构椼架也是一种大跨度结构。
在古代，虽然也有用木材做成各种形式的构架作为屋顶结构的，但是符合力学原理的新型椼架的出现却是现代的事。
椼架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡后曲线的形式，所以只适合担当作屋顶结构。
网架结构也是一种新型大跨度空间结构。
它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。
网架结构可以用木材、钢筋混凝土或钢材来做，并且具有多种多样的形式，使用灵活方便，可适应于多种形式的建筑平面的要求。
近来国内外许多大跨度公共建筑或工业建筑均普遍地采用这种新型的大跨度空间结构来覆盖巨大的空间。
网架结构可分为单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式。
但层平面网架多由两组互相正交的正方形网格组成，可以正方，也可以斜放。
大跨结构的体系及特点
大跨结构的体系及特点一、大跨结构的体系大跨结构有好多不同的体系呢。
比如说拱结构，就像那些古老的拱桥一样，弯弯的形状特别好看。
它主要是靠拱的曲线来承受压力的，这种结构在古代就被广泛应用啦，像赵州桥，那可是咱老祖宗智慧的结晶。
还有桁架结构，它就像是由一根根小木条或者小铁棍组成的框架，这些杆件相互连接，通过合理的布置，就能把力很好地传递和分散，在一些大的厂房或者展览馆里经常能看到。
悬索结构也很有趣，想象一下，两根高高的柱子之间拉着一根或者几根很粗的索，然后在索上挂着建筑的屋面或者其他结构，就像吊床一样，只不过是超级大的吊床，这种结构在大跨度的桥梁和一些大型体育场馆里也有应用。
网架结构呢，是由很多杆件按照一定规律组成的网格状结构，看起来就像一个巨大的钢丝球一样，不过它可结实着呢，能覆盖很大的面积。
二、大跨结构的特点1. 空间性大跨结构的空间性可棒啦。
因为它跨度大，所以能创造出很开阔的内部空间，不管是大型的商业中心，还是那种超级大的会展中心，都需要这样开阔的空间来容纳很多人和很多东西。
比如说一个大型的展览馆，大跨结构能让里面的展览布局更加灵活，不会因为柱子太多而受到限制，这样人们在参观的时候就可以更加自由地走动，欣赏展品。
2. 受力特性大跨结构的受力特性比较复杂，但也很有趣。
像拱结构，它主要承受压力，把上面的荷载沿着拱的曲线传递到基础上。
而悬索结构呢，主要是靠索的拉力来承受荷载，就像拔河一样，索把力拉着，不让建筑塌下来。
这些不同的受力特性就要求在设计和施工的时候，要特别注意结构的合理性和安全性，要根据不同的荷载情况来选择合适的结构体系。
3. 美观性大跨结构真的是超级美观。
从远处看，那些大跨度的建筑就像一件件艺术品一样。
比如说悉尼歌剧院，它的壳体结构看起来就像一只只帆船，在海边特别的耀眼。
这种美观性不仅能吸引人们的眼球，还能成为一个城市的标志性建筑，让人们一看到就知道是哪里。
4. 材料与技术要求大跨结构对材料和技术的要求很高哦。
大跨度空间结构体系共23页
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。
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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。
它比正
放四角锥体网架受力更
为合理。
因为四角锥体
斜放以后，上弦杆短对
受压有利，下弦杆虽长
但为受拉件，这样可以
充分发挥材料强度。
•斜放四角锥体网架形式新颖，经济指标较好，
结点汇集的杆件数目
少，构造简单因此近年
来用得较多。
它适用于
中小跨度建筑。
•它的支承方式可以是周
边支承或边支承与点支
承相结合当为点支承要
注意在周边布置封闭的
边衍架以保证网架的稳
定性。
三角锥•三角锥网架一般适用于
大中跨度及重屋盖的建
筑，当建筑平面为三角
形、六边形或圆形时最
为适宜
•蜂窝形三角锥
网架的选型
•对于矩形平面、周边支承情况，当其边长比小于或等于1．5时，宜选用斜放四角锥网架，棋盘形四角锥网架，正放抽空四角锥网架，也可考虑
两向正交斜放网架，两向正交正放网架。
•正放四角锥网架耗钢量较其他网架高，但杆件标准化程度比其他网架好，目前采用较多。
•对于中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形三角锥网架。
当边长比大于1．5时，宜先用两向正交正放网架，正放四角锥网架和正放抽空四角锥网架。
当平面狭长时，可采用单向折线形网架。
网架的结构高度
•网处的高度（即厚度）直接影响网架的刚度和杆件内力。
增加网架的高度可以提高网架的刚座，减少弦杆内力，但相应的腹杆长度增加，围护
结构加高。
网架的高度主要取决于网架的跨度。
•网架的高度与短向跨度之比一般为：
•跨度=<30m，约为1/10~1/13
•跨度30~60m，约为1/12~1/15
•跨度>60m，约为1/14~1/18
（二）薄壳
壳体的受力特征
•薄——不致于产生明显的弯曲应力，厚——可以承受压力、拉力和剪力的形抵抗结构（将材料造成一定的形式从而获得强度去承受荷载的结
构）
•薄壳结构赖以获得这种能力的“形”就是曲面，薄壳的结构效能就是归功于曲面的曲率和几何特征
•薄壁壳体结构，由于它主要承受曲面内的轴力作用，所以材料强度能得到充分利用，同时由于它的空间工作，所以具有很高的强度和很大的刚度。
•钢筋混凝土壳体（所有壳体，无论效率高低)均可按鸡蛋壳厚1/100跨度作为厚度的上限值
•结构的每一个细胞都最有效地投入到抵抗外载荷的战斗中（构件不再受弯，截面厚度上均匀的只收轴力）
•壳的跨厚比：1/100～1/1000
薄壳的形式和分类
•筒壳，球壳，折板结构，双曲扁壳，双曲抛物面壳
壳体的组合和变异
壳体的特殊类型——折板
网壳结构
网壳结构的发展
•网壳结构也是近半个世纪以来发展最快、应用最广的一种空间结构
•具有优美的建筑造型，无论是建筑平面、外形和形体都能给设计师以充分的创作自由
•在建筑平面上可以适应多种形状，如园形、矩形、多边形、三角形、扇形以及各种不规则的平面
•在建筑外形上可以形成多种曲面，如球面，椭圆面，旋转抛物面，旋转双曲面，圆锥面通过曲面的切割和组合得到
网壳结构的分类
•零高斯曲率是指曲面一个方向的主曲率半径无穷大；而另一个主曲率半径为某一数值，故又称为单曲网壳：柱面网壳、圆锥形网壳等
•正高斯曲率是指曲面的两个方向主曲率同号，均为正或均为负•球面网壳、双曲扁网壳、椭圆抛物面网壳等
扭曲面网壳
•单块扭网壳
•
•双曲抛物面网壳
切割或组合形成曲面网壳
•球面网壳用干三角形、六边形和多边形平面时，采用切割方法组成新的网壳形式
球面网壳分类及形式
施威德勒
(Schwedner)型
球面网壳
这种网壳是在肋环型基础上
加斜杆而组成。
它大大提高网壳的
刚度，提高抵抗非对称荷载的能
力。
根据斜杆布置不同有：单斜
杆、交叉斜杆和无环杆的交叉斜杆
等，网格为三角形，刚度好，适用
于大、中跨度。
凯威特型球面
网壳
•这种网壳是由n(n＝6，8，
12，…)根径肋把球面分为M个对
称扇形曲面。
每个扇形面内，环杆
和斜杆组成大小较匀称的三角形网
格。
这种网壳综合了旋转式划分法
与三角形划分法的优点．因此，不
但网格大小匀称，而且内力亦均
匀，大、中跨度
联方型球面网
壳
•由人字斜杆组成菱形网格，
两斜杆夹角为30－50之间，其造型
美观。
为了增强网壳的刚度和稳定
性，在环向加设杆件，使网格成为
三角形，适用于大、中跨度
短程线球面网
壳
•用过球心的平面球，在球面
上所得截线称为大圆。
在大圆上，
两点连线为最短路线，称短程线。
由短程线组成的平面组合成空间闭
合体，称为多面体。
如果短程线长
度一样，称为正多面体。
球面是多
面体的外接圆
平板组合式球
面网壳
高层建筑。