大跨度建筑构造介绍(PPT80页)
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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
第3章+大跨度建筑构造
b、透光材料下设折光板等
2、细部构造：
（1）承重结构
2、细部构造：
（2）玻璃的安装
2、细部构造：
（2）玻璃的安装
如用采光罩时，直接将采 光罩安装在承重结构上。
采光罩
固定型 通风型 开起型
2、细部构造：
（3）排水处理： A、当天窗面积较小时，可直接排至旁边的屋面； B、当天窗面积较大或不便排至旁边屋面时，可设天沟。 天沟的设法：a、单独构件；b 、与井字梁等结构构件结合设置。
气承式（气撑式） 气囊式（气肋式） 张拉式（索膜结构） 骨架式
2） 膜材料
织物基材：玻璃纤维、聚酯纤维 涂层：聚四氟乙烯、硅酮、聚氯乙烯
体育场张拉膜结构顶盖
可以想象把索网结构的索细化加密，直 到交织成一张薄膜
张拉膜结构的连廊
张拉膜结构的展示空间
某体育场由半透明的充气膜结构覆盖，可根据不同球队的比赛改变外观的颜色
彩板大多直接支承于檩条（槽钢、工字钢或轻钢）上。 檩条间距：一般为1.5～3.0m。 屋面板的坡度：金属板屋面≥ 5%；卷材屋面≥ 3%；
（2）、接缝构造：
A、纵向连接：
≥
构造要点:
①纵向搭接应位于檩条 处，且每块板伸入支座 长度≥50mm,故搭接处改 用双檩或檩条一侧加焊 通长角钢； ②纵向搭接长度： 坡度≥10%：200mm； 坡度＜10%：250mm； ③搭接部位设密封胶带。
（防水涂料的抗拉强度和延伸率大时采用）
（1）基层处理：同前 （2）防水层：分做两层涂刮 （3）保护层：同前
3、细部构造：
3.2.4 金属瓦屋面
材料：镀锌钢板、铝合金等
构造层次：
（可加铺一层防水卷材）
檩条
木屋面板
金属瓦（防腐处理）
2、细部构造：
（1）承重结构
2、细部构造：
（2）玻璃的安装
2、细部构造：
（2）玻璃的安装
如用采光罩时，直接将采 光罩安装在承重结构上。
采光罩
固定型 通风型 开起型
2、细部构造：
（3）排水处理： A、当天窗面积较小时，可直接排至旁边的屋面； B、当天窗面积较大或不便排至旁边屋面时，可设天沟。 天沟的设法：a、单独构件；b 、与井字梁等结构构件结合设置。
气承式（气撑式） 气囊式（气肋式） 张拉式（索膜结构） 骨架式
2） 膜材料
织物基材：玻璃纤维、聚酯纤维 涂层：聚四氟乙烯、硅酮、聚氯乙烯
体育场张拉膜结构顶盖
可以想象把索网结构的索细化加密，直 到交织成一张薄膜
张拉膜结构的连廊
张拉膜结构的展示空间
某体育场由半透明的充气膜结构覆盖，可根据不同球队的比赛改变外观的颜色
彩板大多直接支承于檩条（槽钢、工字钢或轻钢）上。 檩条间距：一般为1.5～3.0m。 屋面板的坡度：金属板屋面≥ 5%；卷材屋面≥ 3%；
（2）、接缝构造：
A、纵向连接：
≥
构造要点:
①纵向搭接应位于檩条 处，且每块板伸入支座 长度≥50mm,故搭接处改 用双檩或檩条一侧加焊 通长角钢； ②纵向搭接长度： 坡度≥10%：200mm； 坡度＜10%：250mm； ③搭接部位设密封胶带。
（防水涂料的抗拉强度和延伸率大时采用）
（1）基层处理：同前 （2）防水层：分做两层涂刮 （3）保护层：同前
3、细部构造：
3.2.4 金属瓦屋面
材料：镀锌钢板、铝合金等
构造层次：
（可加铺一层防水卷材）
檩条
木屋面板
金属瓦（防腐处理）
第九章 大跨度建筑结构
• 屋面防水需要
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
建筑构造——大跨度建筑ppt课件
.
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
.
2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
.
3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
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2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
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3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
大跨建筑结构课件
10
常用形式: （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以 减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力 一般由屋架下弦的弹性变形产生。*
11
上海证券大厦
连接两幢主楼 的天桥桁架跨度 63m, 共支承着从 17层至26层共8个 楼层, 采用了H型 钢重型桁架。
20
为保证节点板受压时的稳定, 桁架杆件间间隙不 能太大, 例如有竖腹杆的节点板（或自由边有加劲
的节点板）c 15t 235 / f y , 不能理解为c 值愈小愈
好。规范规定“弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间 隙, 不应小于20mm”, 是由于间隙过小, 焊接残余 应力影响过大。而对吊车桁架, 为避免疲劳破坏又 规定此间隙“不宜小于50mm”；同时还规定在工作 温度-20 C地区的桁架, 为防冷脆, “腹杆与弦杆 相邻焊缝焊趾间净距不宜小于2.5t ”。同样, 这些 规定不能理解为杆件间间隙愈大愈好, 在某些情况 如出现矛盾, 应妥善处理。
大跨建筑结构
1
参考书目: 1.《大跨空间结构》 张毅刚等编 机械工业出版社； 2.《大跨空间结构》完海鹰编 中国建筑工业出版社； 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91； 4.《空间结构设计与施工》 东南大学出版社；
2
概述
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑, 如大会 堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育 场、航空港等。
新修订的荷载规范增加了以恒载为主的不利组 合式, 屋面活荷载中主要考虑的仅是施工荷载即偶然 因素的不利影响, 故又恢复到0.5kN/m2。但注明“对 不同结构可按有关设计规范作0.2kN/m2的增减”。新 修订的《钢结构设计规范》规定“对支承轻屋面的构 件或结构, 当仅有一个可变荷载且受荷面积超过 60m2时, 取0.3kN/m2 ” 。这与原《门式刚架轻型房 屋钢结构技术规程》的规定有所不同, 应注意檩条的 计算。
常用形式: （1）角钢（或T型钢）桁架 （2） H型钢重型桁架* （3）钢管桁架（圆钢管或矩形管）*
桁架设计的难点在节点和支座，跨度大于35～ 40m时，梁式结构的支座之一必须作成可移动的，以 减小对支承墙体或支柱传递的横向反力，横向反力 一般由屋架下弦的弹性变形产生。*
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上海证券大厦
连接两幢主楼 的天桥桁架跨度 63m, 共支承着从 17层至26层共8个 楼层, 采用了H型 钢重型桁架。
20
为保证节点板受压时的稳定, 桁架杆件间间隙不 能太大, 例如有竖腹杆的节点板（或自由边有加劲
的节点板）c 15t 235 / f y , 不能理解为c 值愈小愈
好。规范规定“弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间 隙, 不应小于20mm”, 是由于间隙过小, 焊接残余 应力影响过大。而对吊车桁架, 为避免疲劳破坏又 规定此间隙“不宜小于50mm”；同时还规定在工作 温度-20 C地区的桁架, 为防冷脆, “腹杆与弦杆 相邻焊缝焊趾间净距不宜小于2.5t ”。同样, 这些 规定不能理解为杆件间间隙愈大愈好, 在某些情况 如出现矛盾, 应妥善处理。
大跨建筑结构
1
参考书目: 1.《大跨空间结构》 张毅刚等编 机械工业出版社； 2.《大跨空间结构》完海鹰编 中国建筑工业出版社； 3.《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91； 4.《空间结构设计与施工》 东南大学出版社；
2
概述
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑, 如大会 堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育 场、航空港等。
新修订的荷载规范增加了以恒载为主的不利组 合式, 屋面活荷载中主要考虑的仅是施工荷载即偶然 因素的不利影响, 故又恢复到0.5kN/m2。但注明“对 不同结构可按有关设计规范作0.2kN/m2的增减”。新 修订的《钢结构设计规范》规定“对支承轻屋面的构 件或结构, 当仅有一个可变荷载且受荷面积超过 60m2时, 取0.3kN/m2 ” 。这与原《门式刚架轻型房 屋钢结构技术规程》的规定有所不同, 应注意檩条的 计算。
大跨度结构形式ppt课件
三、结构形式
• • • • • • • • （一）桁架结构 （二）钢架结构 （三）拱结构 （四）壳结构 （五）折板结构 （六）网架结构 （七）网壳结构 （八）悬索结构
（一）桁架结构
• 桁架结构的受力特点 1、抗弯方面 2、抗剪方面 3、竖向荷载方面
（二）钢架结构
• 结构形式和受力特点 1、无铰钢架 2、两铰钢架 3、三铰钢架
大跨度结构形式
大跨度建筑的结构特点
• • • • 一、受力特点 二、结构组成 三、几何形式 四、基本结构形式
一、受力特点
• （一）竖向作用主宰结构
1、恒荷载
结构自重 屋面覆盖材料 建筑附属固定设施
2、活荷载
风、积雪、积灰荷载 地震导致的竖向地震力 脉动风压引起的结构竖向震动
• （二）、间接效用
间接作用的影响因素有：
1、支座位移 2、温度变化 3、地面运动（地震） 注：简介作用的影响还取 决于结构自身的形式
• （三）、动态作用
由于跨度较大使得结构的竖向振频率 比一般建筑物低，因而对脉动风压的 周期性低频激励引起共振效应，表现 为结构竖向振动加大，引起较大的结 构附加内力
二、结构组成
• （一）、屋盖结构 • （二）、支撑结构 • （三）、地基
• 结构形式 1，筒网壳 2，球网壳 3，扭网壳
•
受力特点 1，拉力，压力 2，抗弯性
（八）、悬索结构
• 受力特点 • 结构形式 1，单层索体结构 2，预应力双层索体结构
（九）膜结构
• 受力特点 • 主要形式 1，张拉膜结构 2，充气膜结构
（三）拱结构
• 受力特点
拱结构正是充分的利用了材料的抗压 性能，以支座的水平推力和界面内轴向 压力的水平分力所构成的力矩平衡结构 的整体性弯矩，且玩具最大处在跨中。
大跨度空间结构建筑构造概述
建
筑
材
当 代
料
建
筑 设
与
计 语
构
汇 解 析
造
1
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
六.折板结构及其建筑造型
折板是以一定倾斜度整体连接的一种 薄板体系，一般采用钢筋混凝土或钢 丝网水泥建造。 （一）受力特点、优缺点和适用范围 1. 受力特点
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
24
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
25
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
九 .张拉膜结构及其建筑造型 张拉膜结构是利用骨架、索网将各种
现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结 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，至今已有四十多年的 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。膜结构重量只是 传统建筑的三十分之一,造型自由轻巧、 制作简易、安装快捷，阳光的照射下，由 膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无 强反差的着光面与阴影的区分，室内的空 间视觉环境开阔和谐 。因而使它在世界 各地受到广泛应用。
4. 双曲抛物面壳 双曲抛物面壳是马鞍形薄壳
结构，由壳面和边缘构件组成。 从双曲抛物面壳上取一部分进 行组合，则可以形成各种形式 的扭壳结构。
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筑
材
当 代
料
建
筑 设
与
计 语
构
汇 解 析
造
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第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
六.折板结构及其建筑造型
折板是以一定倾斜度整体连接的一种 薄板体系，一般采用钢筋混凝土或钢 丝网水泥建造。 （一）受力特点、优缺点和适用范围 1. 受力特点
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
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第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
八.悬索结构及其建筑造型 （二）悬索结构的形式
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第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第四章 大跨度空间结构建筑构造概述
第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型
九 .张拉膜结构及其建筑造型 张拉膜结构是利用骨架、索网将各种
现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结 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，至今已有四十多年的 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。膜结构重量只是 传统建筑的三十分之一,造型自由轻巧、 制作简易、安装快捷，阳光的照射下，由 膜覆盖的建筑物内部充满自然漫射光，无 强反差的着光面与阴影的区分，室内的空 间视觉环境开阔和谐 。因而使它在世界 各地受到广泛应用。
4. 双曲抛物面壳 双曲抛物面壳是马鞍形薄壳
结构，由壳面和边缘构件组成。 从双曲抛物面壳上取一部分进 行组合，则可以形成各种形式 的扭壳结构。
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大跨度建筑构造
Construction of Large-span Building
大跨度建筑构造
主要的大跨结构类型及造型特点 屋顶的构造处理要点 天窗设计要点
1. 概论
1.1 大跨度建筑的概念 界定：30M 我国规范：60m以上
类型：影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工 业建筑：飞机装配车间、飞机库等
结构构件本身作为独 立的单元来考虑）
空间结构体系
——网架
——折板
——薄壳 ——悬索
——……
（把结构的所有组成构件协同 起来共同跨越空间，作为整体 来考虑——整体作用大于单个 作用之和，且多向受力比单向 受力更发挥材料潜力，空间工 作比平面工作更符合力的自然 传递路线）
2 十种常用的大跨度结构形式
3.1.3 桁架结构及其造型
原型：梁——薄腹梁——桁架 结构类型 造型
——桁架结构的特点
特点 ——格构（空腹）式结构体系，全部节点均为铰接，每
一杆件受力均为轴向力。 ——受力时考虑施于节点，可避免使杆件受弯。 优点：相对于梁结构 ——① 跨度大，省材，用材较广，钢筋混凝土、钢、木
拱 刚架 桁架 网架 折板
薄壳 悬索 帐篷薄膜 充气薄膜 悬挑
3.1.1 拱结构及其造型
悬索——受拉 拱——受压 概念：在荷载作用下
主要承受轴向压力， 有时也承受弯矩而有 支座推力的曲线或折 线的杆形结构。 是一种古老的方法 适合脆性材料、石材、 砖材、混凝土等 关键是侧推力平衡问 题
拱的发展
帆拱
3.1.2 刚架结构及其造型
梁与柱以整体的方式构成门型结构 类型 ——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架 开间一般为6m，进深为3m模数，24m、27m、
30m 高跨比h/l=0.75
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）
——刚架结构的特点
结构类型 网架尺寸 杆件断面节点连接 造型
——网架结构的特点
特点 杆件互相支撑， 形成多向受力的空间结构
优点 ●空间刚度好、结构高度
小 （多向受力，整体性 好）30m~60m，甚至 30m以上 超静定结构 ●自重轻（比桁架节约 30%） 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 ●样式多
发展 现代大跨度建筑造型已经有较大自由
结构是在特定 的材料和施工 技术条件下运 用力学原理创 造出来的房屋 的骨架
建筑师——选 择结构形式； 需要对各种结 构的基本的力 学特征和适用 范围有深入的 了解，才能够 自由创作，结 构和形式统一。
双曲扁壳
1.2 大跨度结构形式分类
平面结构体系 ——拱 ——桁架 ——刚架 ——…… （把
——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
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 吊杆12~15——2、16~20——3、21~25——4、
适用建筑类型：商场、展览馆、体育馆、散装货仓 ——拱结构的结构类型 结构类型 ——无铰拱、两铰拱、三铰拱 ——木、钢、钢筋混凝土 ——实腹、空腹 影响造型的因素 ——矢高f（1/5-1/7 不小于1/10） ——平衡水平侧推力的方式 ——屋面材料的类型（如油毡f不小于1/8） ——钢筋混凝土自防水屋面失高一般取跨度的1/6
均可 ②受力明确 ③自重轻，可跨越较大空间 ④便于安装运输缺点 样式多：平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架 ——结构高度较大，需增强稳定性
——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
/6-
1/8 18-36m 60m
（无斜腹杆）
15-
30m ●梯形
历史 ——万神庙
——美国·底特律·韦恩县体育馆 （Wayne County stadium ）（266m，圆形钢网壳）
——上海体育馆
（110m，圆形钢平板网架）
——英国千年穹
（365m，帐篷结构
1. 概论
大跨度建筑发展的原因： 1）功能复杂，大型文体表演、盛大博览会 2）型材料、新技术、新结构出现 钢结构、钢筋混凝土结构 结构的技术要求高，成为建筑设计的关键因素 材料和结构方法决定了造型的可能性 结构构造技术的发展制约了大跨度建筑造型的
特点 ——刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 ——结构断面小，外形简洁，可暴露结构构件 ——门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，扩大
净空高度 ——适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车≤10T，
远小于排架）
——刚架结构的造型
扩展：薄腹梁结构体系
常用作T、工字梁 自重较大，跨度6~18
受力较好 ，制
作方便 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 度
适宜36m以下跨
●木 ——特殊环境（相对湿度大 于75%或有腐蚀性介质时）不宜钢、 木材料，只宜预应力钢筋混凝土材料。
屋架选择的原则
因素：使用要求、跨度、荷载、材料施工田间 1 跨度>36m以上，钢屋架（有酸碱性介质则
26~30——5
承受拱水平推力的处理手法
2 框架结构承受水平推力
承受拱水平推力的处理手法
3 由基础承受水平推力——落地供 拱端部空间较小 水平推力不大，或基础条件较好
拱的类型
半圆拱：无水平推力拱 抛物线拱：受力最合理 失高：1/2~1/8 拱身截面高度h=(1/30~1/40),宽度为25~40
不宜选用） 2 跨度<36m——预应力钢筋混凝土。
18~24m亦可选用普通钢筋混凝土 3 跨度<18m钢筋混凝土组合屋架 4 房屋内部以及所在地区相对湿度>75%，通
风不良者，或者有侵蚀揭纸，不宜选择木屋架 和钢屋架
3.1.4 网架结构及其造型
概念：一种由多根杆件以一定规律通过节点组成 的空间结构
Construction of Large-span Building
大跨度建筑构造
主要的大跨结构类型及造型特点 屋顶的构造处理要点 天窗设计要点
1. 概论
1.1 大跨度建筑的概念 界定：30M 我国规范：60m以上
类型：影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工 业建筑：飞机装配车间、飞机库等
结构构件本身作为独 立的单元来考虑）
空间结构体系
——网架
——折板
——薄壳 ——悬索
——……
（把结构的所有组成构件协同 起来共同跨越空间，作为整体 来考虑——整体作用大于单个 作用之和，且多向受力比单向 受力更发挥材料潜力，空间工 作比平面工作更符合力的自然 传递路线）
2 十种常用的大跨度结构形式
3.1.3 桁架结构及其造型
原型：梁——薄腹梁——桁架 结构类型 造型
——桁架结构的特点
特点 ——格构（空腹）式结构体系，全部节点均为铰接，每
一杆件受力均为轴向力。 ——受力时考虑施于节点，可避免使杆件受弯。 优点：相对于梁结构 ——① 跨度大，省材，用材较广，钢筋混凝土、钢、木
拱 刚架 桁架 网架 折板
薄壳 悬索 帐篷薄膜 充气薄膜 悬挑
3.1.1 拱结构及其造型
悬索——受拉 拱——受压 概念：在荷载作用下
主要承受轴向压力， 有时也承受弯矩而有 支座推力的曲线或折 线的杆形结构。 是一种古老的方法 适合脆性材料、石材、 砖材、混凝土等 关键是侧推力平衡问 题
拱的发展
帆拱
3.1.2 刚架结构及其造型
梁与柱以整体的方式构成门型结构 类型 ——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架 开间一般为6m，进深为3m模数，24m、27m、
30m 高跨比h/l=0.75
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）
——刚架结构的特点
结构类型 网架尺寸 杆件断面节点连接 造型
——网架结构的特点
特点 杆件互相支撑， 形成多向受力的空间结构
优点 ●空间刚度好、结构高度
小 （多向受力，整体性 好）30m~60m，甚至 30m以上 超静定结构 ●自重轻（比桁架节约 30%） 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 ●样式多
发展 现代大跨度建筑造型已经有较大自由
结构是在特定 的材料和施工 技术条件下运 用力学原理创 造出来的房屋 的骨架
建筑师——选 择结构形式； 需要对各种结 构的基本的力 学特征和适用 范围有深入的 了解，才能够 自由创作，结 构和形式统一。
双曲扁壳
1.2 大跨度结构形式分类
平面结构体系 ——拱 ——桁架 ——刚架 ——…… （把
——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
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 吊杆12~15——2、16~20——3、21~25——4、
适用建筑类型：商场、展览馆、体育馆、散装货仓 ——拱结构的结构类型 结构类型 ——无铰拱、两铰拱、三铰拱 ——木、钢、钢筋混凝土 ——实腹、空腹 影响造型的因素 ——矢高f（1/5-1/7 不小于1/10） ——平衡水平侧推力的方式 ——屋面材料的类型（如油毡f不小于1/8） ——钢筋混凝土自防水屋面失高一般取跨度的1/6
均可 ②受力明确 ③自重轻，可跨越较大空间 ④便于安装运输缺点 样式多：平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架 ——结构高度较大，需增强稳定性
——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
/6-
1/8 18-36m 60m
（无斜腹杆）
15-
30m ●梯形
历史 ——万神庙
——美国·底特律·韦恩县体育馆 （Wayne County stadium ）（266m，圆形钢网壳）
——上海体育馆
（110m，圆形钢平板网架）
——英国千年穹
（365m，帐篷结构
1. 概论
大跨度建筑发展的原因： 1）功能复杂，大型文体表演、盛大博览会 2）型材料、新技术、新结构出现 钢结构、钢筋混凝土结构 结构的技术要求高，成为建筑设计的关键因素 材料和结构方法决定了造型的可能性 结构构造技术的发展制约了大跨度建筑造型的
特点 ——刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 ——结构断面小，外形简洁，可暴露结构构件 ——门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，扩大
净空高度 ——适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车≤10T，
远小于排架）
——刚架结构的造型
扩展：薄腹梁结构体系
常用作T、工字梁 自重较大，跨度6~18
受力较好 ，制
作方便 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 度
适宜36m以下跨
●木 ——特殊环境（相对湿度大 于75%或有腐蚀性介质时）不宜钢、 木材料，只宜预应力钢筋混凝土材料。
屋架选择的原则
因素：使用要求、跨度、荷载、材料施工田间 1 跨度>36m以上，钢屋架（有酸碱性介质则
26~30——5
承受拱水平推力的处理手法
2 框架结构承受水平推力
承受拱水平推力的处理手法
3 由基础承受水平推力——落地供 拱端部空间较小 水平推力不大，或基础条件较好
拱的类型
半圆拱：无水平推力拱 抛物线拱：受力最合理 失高：1/2~1/8 拱身截面高度h=(1/30~1/40),宽度为25~40
不宜选用） 2 跨度<36m——预应力钢筋混凝土。
18~24m亦可选用普通钢筋混凝土 3 跨度<18m钢筋混凝土组合屋架 4 房屋内部以及所在地区相对湿度>75%，通
风不良者，或者有侵蚀揭纸，不宜选择木屋架 和钢屋架
3.1.4 网架结构及其造型
概念：一种由多根杆件以一定规律通过节点组成 的空间结构