第九章 建筑结构体系
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高层钢结构第九章规范-钢框架混凝土核心筒结构
钢框架—钢筋混凝土核心筒结构9.1总则9.1.1钢框架—钢筋混凝土核心筒结构的设计，应祖训现行国家标准《建设抗震设计规范》GB50011的有关规定。
9.1.2钢框架-钢筋混凝土核心筒结构有双重体系和单重体系之分，取决于框架部分的剪力分担率。
二者有不同的设计要求，适用范围，最大适用高度和抗震设计等级，设计时应分别符合有关规定。
9.1.3钢框架-钢筋混凝土核心筒结构有不同的形式，其框架部分采用钢框架外，必要时也可采用钢管混凝土柱（或钢骨混凝土柱）和钢梁的组合框架；钢框架必要时可下部楼层用钢骨混凝土柱和尚不六层用钢柱，混凝土核心筒必要时可作为钢骨混凝土结构。
此外，周边钢框架必要时可设置钢支撑加强，使钢框架成为具有较高侧向承载力的支撑框架。
9.1.4钢框架-钢筋混凝土核心筒结构为双重体系时，其最大适用高度不宜超过现行国家规范《建筑结构抗震设计规范BG50011 对钢筋混凝土框架-核心筒（抗震墙）结构最大适用高度和钢框架-支撑结构最大适用高度二者的平均值。
单重体系时，不宜超过GB50011对抗震墙结构规定的最大适用高度。
9.1.5钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的抗震设计等级，钢框架部分和混凝土核心筒部分应分别符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。
9.1.6框架下部采用钢骨混凝土柱上部采用钢柱时，应设置过渡层防止刚度突变。
过渡层的柱刚度宜为上下楼层柱刚度之和的一半。
9.2双重体系和单重体系9.2.1 钢框架—钢筋混凝土核心筒结构宜作为双重体系。
钢框架部分按刚度分配的最大楼层地震剪力，不应小于结构总剪力的10%；框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以的的增大系数，达到不小于结构底部地震剪力的20%和最大楼层剪力1.5倍二者较小值，且不小于结构底部地震剪力的15%。
【说明】在地震作用下，由于钢筋混凝土核心筒侧向刚度较钢框架大很多，因而承担了绝大部分地震力。
但钢筋混凝土剪力墙的弹性极限变形很小，约为1/3000，在达到极限变形时，钢筋混凝土剪力墙已开裂，而此时钢框架尚处于弹性阶段，地震作用在剪力墙和钢框架之间会实行再分配，钢框架承受的地震力会增加，而且钢钢架是重要构件，它的破坏和竖向承载力的降低，将危及房屋的安全，因而有必要对钢框架承受的地震力作更严格的要求，使其能适应强震时的大变形且保有一定的安全度。
8,9第八章拱结构第九章薄壳结构
(3)利用拉杆来承受水平推力 利用拉杆来承受水平推力 在拱脚处设置钢杆， 在拱脚处设置钢杆，利用钢杆受拉从而抵抗拱 的推力(图 的推力 图8—5a、b)。这种解决办法传力路线最 、 。 简短， 简短，在拱结构的范围内直接解决推力问题面不致 将推力传给支承拱的结构构件上。钢杆因为受拉、 将推力传给支承拱的结构构件上。钢杆因为受拉、 这样处理的拱故也称“拉杆拱” 这样处理的拱故也称“拉杆拱”。拉杆拱因为推力 问题可在拱本身独立解决， 问题可在拱本身独立解决，故拉杆拱普遍用于屋盖 结构上。 结构上。 为了避免拉杆在自重作用下严重下垂，通常设 为了避免拉杆在自重作用下严重下垂， 置吊杆以维持拉杆的水平依置(图 置吊杆以维持拉杆的水平依置 图8—5a、b)。 、 。
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三、钢筋混凝土大拱的施工方案
出于拱的外表面 出于拱的外表面是空间曲面，所以大拱施工时的模板 间曲面， 放样、 位和控制的难度大；拱的总重达 总重达3000t以上。 以上。 放样、定位和控制的难度大；拱的总重达 以上 如果用常规搭架的方法浇筑混凝土， 如果用常规搭架的方法浇筑混凝土，搭架材料的消耗和 其他费用很大；施工要求很高． 其他费用很大；施工要求很高．质量与安全问题也难于 保证。 保证。 因此，在结构设计阶段，就对施工方法、 因此，在结构设计阶段，就对施工方法、施工阶段 应力变形的控制与监测、安全等方面作了系统的研究， 应力变形的控制与监测、安全等方面作了系统的研究， 构思了一个“钢管混凝土半刚性骨架 钢管混凝土半刚性骨架”的无支架施工空间 构思了一个 钢管混凝土半刚性骨架 的无支架施工空间 大拱的方法。 大拱的方法。 这一方法的要点是：先制作一个钢管混凝土 这一方法的要点是：先制作一个钢管混凝土拱形骨 作为施工期间的承重支架． 架．作为施工期间的承重支架．大拱的模板就直接悬挂 在这个骨架上 大拱的混凝土浇筑完毕后， 在这个骨架上；大拱的混凝土浇筑完毕后，这个骨架就 久留在混凝土内，作为大拱的劲性配筋，如图8—20 永久留在混凝土内，作为大拱的劲性配筋，如图 图8—21所示。 所
(完整版)第九章大跨屋盖结构
在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应 进行竖向抗震验算。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
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四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
第九章-结构施工图
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基础图（基础详图）
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基础断面图
9.3结构布置平面图
用细线画墙和板, 用粗点划线画梁和过梁. 应标注轴线网和轴间距，板的铺法和编号，梁和过梁的编号。
5,基础图
大放脚
坑底
基坑
防潮层
地面线
地基
基坑边线
基础墙
基础的组成
条形基础
单独基础
地基：基础下面承受基础传递荷载的地层。
常见基础构造形式有：墙下条形基础和柱下单独基础。按材料分有 砖（石）基础、混凝土基础、毛石混凝土基础和钢筋混凝土基础。
基础图一般包括：基础平面图、基础断面详图和文字说明。
1 条形基础 砌体结构一般多以墙承受上部传递的荷载，因此基础随墙砌成条形，称条形基础。 条形基础下部宽，后逐级收缩，形成台阶形，称大放脚。大放脚的下部一般是灰土垫 层或混凝土垫层，便于上部荷载均匀传递给地基，大放脚上部为基础墙，基础墙的宽 度同上部墙体，在上部墙体±0．000以下一定位置通常做一道防潮层，防止地下水因 砖的毛细作用而渗入地面以上墙体。 1．基础平面图的形成 基础平面图是表示基槽未回填土时基础平面布置的图样。如图2—8所示，它的形 成是假想用一水平剖切平面沿基础墙顶部削切后所绘的水平投影图。 2．基础平面图的内容和画法 在条形基础平面图中，只表示基槽宽度，基础墙、柱的截面，基础的细部省略不 画。基础平面图的常用比例为1：150或1：200，也可同建筑施工图中的平面图。其轴 线的编号应与建筑平面图一致。基础墙和柱的外形线应以中粗实线表示，材料图例 视其比例大小画或不画，图2—8中，因各钢筋混凝土构造柱的截面均较小，因此以涂 黑表示。基槽宽度在基础平面图中以细实线表示。 3．基础平面图的尺寸标注 基础平面图中需标注基础墙、柱的轴线间距离，基槽宽度尺寸及某些细部尺寸， 如墙厚等。另外，在结构设计说明中有些未说明的问题，如混凝土、砖、砂浆标号等， 还需在图中用文字加以说明。 由于条形基础因上部墙体受外力不同而决定其形状与大小，所以基础的截面有所 不同，为了区别不同形状的基础，规定在平面图上画上截面符号，编上不同编号，并 在适当位置画出相应的截面图。从图2—8中看到，该图中从1—1到6—6有6个编号，表 示有6种不同截面的基础。另外基础平面图中还应画出地沟、过墙洞等，对于因设过墙 洞而使基底变化可用移出截面表示，并在该图附近标注详尽的尺寸及标高尺寸。图1— 8中A轴线和E轴线上各有一孔洞，洞口尺寸及标高如截面图所示。
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基础断面图
9.3结构布置平面图
用细线画墙和板, 用粗点划线画梁和过梁. 应标注轴线网和轴间距，板的铺法和编号，梁和过梁的编号。
5,基础图
大放脚
坑底
基坑
防潮层
地面线
地基
基坑边线
基础墙
基础的组成
条形基础
单独基础
地基：基础下面承受基础传递荷载的地层。
常见基础构造形式有：墙下条形基础和柱下单独基础。按材料分有 砖（石）基础、混凝土基础、毛石混凝土基础和钢筋混凝土基础。
基础图一般包括：基础平面图、基础断面详图和文字说明。
1 条形基础 砌体结构一般多以墙承受上部传递的荷载，因此基础随墙砌成条形，称条形基础。 条形基础下部宽，后逐级收缩，形成台阶形，称大放脚。大放脚的下部一般是灰土垫 层或混凝土垫层，便于上部荷载均匀传递给地基，大放脚上部为基础墙，基础墙的宽 度同上部墙体，在上部墙体±0．000以下一定位置通常做一道防潮层，防止地下水因 砖的毛细作用而渗入地面以上墙体。 1．基础平面图的形成 基础平面图是表示基槽未回填土时基础平面布置的图样。如图2—8所示，它的形 成是假想用一水平剖切平面沿基础墙顶部削切后所绘的水平投影图。 2．基础平面图的内容和画法 在条形基础平面图中，只表示基槽宽度，基础墙、柱的截面，基础的细部省略不 画。基础平面图的常用比例为1：150或1：200，也可同建筑施工图中的平面图。其轴 线的编号应与建筑平面图一致。基础墙和柱的外形线应以中粗实线表示，材料图例 视其比例大小画或不画，图2—8中，因各钢筋混凝土构造柱的截面均较小，因此以涂 黑表示。基槽宽度在基础平面图中以细实线表示。 3．基础平面图的尺寸标注 基础平面图中需标注基础墙、柱的轴线间距离，基槽宽度尺寸及某些细部尺寸， 如墙厚等。另外，在结构设计说明中有些未说明的问题，如混凝土、砖、砂浆标号等， 还需在图中用文字加以说明。 由于条形基础因上部墙体受外力不同而决定其形状与大小，所以基础的截面有所 不同，为了区别不同形状的基础，规定在平面图上画上截面符号，编上不同编号，并 在适当位置画出相应的截面图。从图2—8中看到，该图中从1—1到6—6有6个编号，表 示有6种不同截面的基础。另外基础平面图中还应画出地沟、过墙洞等，对于因设过墙 洞而使基底变化可用移出截面表示，并在该图附近标注详尽的尺寸及标高尺寸。图1— 8中A轴线和E轴线上各有一孔洞，洞口尺寸及标高如截面图所示。
第九章砌体结构房屋
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1、砖砌过梁的破坏特征 （1）、过梁跨中截面因受弯承载力不足而破坏； （2）、过梁支座附近截面因受剪承载力不足，沿灰缝 产生45°方向的阶梯形裂缝扩展而破坏； （3）、外墙端部因端部墙体宽度不够,引起水平灰缝 的受剪承载力不足而发生支座滑动破坏。
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二、过梁上的荷载
1、梁、板荷载 对于砖和小型砌块砌体，当梁、板下的墙体高度 hw ln 时，应计 入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度 时，可不考 hw ln 虑梁、板传来的荷载。 2、墙体荷载 对砖砌体，当过梁上的墙体高度 hw ln / 3 时，应按墙体的均布自 重计算；当墙体高度 hw ln / 3 时，应按高度为 ln / 3 墙体的均 布自重计算。 对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体高度 hw ln / 2 时，应按墙体 的均布自重计算；当墙体高度 hw ln / 2 时，应按高度为 ln / 2 墙体的均布自重计算。
受力 雨篷板：受弯矩和剪力 雨篷梁：受弯矩、剪力、扭矩作用 雨篷整体：受倾覆力矩
雨篷板设计 取1m宽板带，按悬臂构件设计，注意事项为： (1)施工集中荷载作用于雨篷篷板端部。 (2)活荷载要考虑分布与集中两种形式，选弯矩大 者配筋 (3)受力钢筋配在板的顶面
(1)雨篷梁上的荷载： 雨篷梁自重； 雨篷板自重及其上的活荷载； 雨篷梁上墙体重。
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二、圈梁的构造要求
1、圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状。
2、纵横墙交接处的圈梁应有可靠 的连接。刚弹性和弹性方案房屋， 圈梁应与屋架、大梁等构件可靠 连接。 3、钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚 h 240 mm 时，其宽度不宜小于 2h / 3 。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢 筋不宜少于 410 ，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋 间距不应大于300mm。 4、圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。
第九章 结构的可靠度分析与计算
Xi
X i Xi
Xi
则标准正态空间坐标系中的极限状态方程为
§9.2 结构可靠度分析方法
§9.1 结构可靠度基本概念和原理
可靠指标 和失效概率pf 之间的对应关系
pf
2.7 3.5×10-3
3.2 6.9×10-4
3.7 1.1×10-4
4.2
4.7
1.3×10-5 1.3×10-6
可靠指标表达式为
R S
2 2 R S
当R和S均为对数正态分布时，可靠指标的表达式经推导为
（一）线性功能函数情况
设结构功能函数Z：由若干个相互独立的随机变量Xi 所组成的线 n 性函数，即
Z a0
a X
i i 1
i
式中 a0、ai ——已知常数（i =1，2，…，n）。
功能函数的统计参数为
Z a 0 a i Xi
i 1
n
Z
i 1
n
2 （a i Xi ）
（1）安全性。 在正常施工和正常使用时，结构应能承受可能出现的各种外界作用；在预 计的偶然事件发生时及发生后，结构仍能保持必需的整体稳定性。 （2）适用性。 结构在正常使用时应具有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动性能等 均不超过规定的限度。 （3）耐久性。 结构在正常使用、维护的情况下应具有足够的耐久性能。
§9.2 结构可靠度分析方法 Βιβλιοθήκη g（ X1， X2， ， Xn）
结构可靠指标为
1 2
g Z （ i 1 X i
n
2 X）
i
Xi
g X i
， X ） Z g（ X ， X ， n Z g 2 （ X ）
第九章巨型框架结构
第九章 巨型框架结构１.巨型结构体系是一种新型结构体系，它由两级结构组成，在一座建筑物中由几个大型结构单元所组成的主结构与其他结构单元组成的次结构共同工作，从而获得更大的整体稳定性和更高的效能。
2.巨型结构按其主要受力体系：巨型框筒、巨型支撑结构、巨型悬臂结构和巨型分离筒体； 根据使用的材料：巨型钢筋混凝土结构、巨型钢骨钢筋混凝土结构、巨型钢—钢筋混凝土结构及巨型钢结构。
幻灯片29.2巨型结构的特点9.1巨型建筑结构的概况 1.巨型结构便于满足建筑功能的复杂要求巨型结构体系的出现使得高层建筑经常遇到的建筑功能需要与结构布置之间的矛盾迎刃而解。
由于次要结构只是传力结构，故它的柱子不必竖向连续贯通，建筑物中可以自由布置大小不一的空间或空中台地或大门洞。
另外，次结构中的柱子仅承受少数几层楼层的荷载，截面也可以做得比较小，为建筑设计灵活布置提供了良好条件。
2.巨型结构体系刚度和整体性能好，传力明确，有利于抗震巨型构件的截面尺寸比常规构件大得多，其刚度比普通构件的刚度大很多，使得整个结构具有极其良好的整体刚度，可有效的控制侧移。
主结构为主要的抗侧移体系和承重体系，次结构只承担局部的竖向荷载，并传给主结构。
整个结构传力非常明确。
幻灯片49.3巨型结构的形式和工程举例3.巨型结构有更大的稳定性和更高的效能，可节省材料，降低造价主结构和次结构可以采用不同的材料和体系。
巨型结构体系中虽然主结构的截面尺寸大，材料用量大，但材料的利用率也高，而次结构只承受有限几层竖向荷载，截面尺寸小，材料性能要求也较低。
4.巨型结构体系施工速度快巨型结构体系可先施工其主结构，待主结构完成后分开各个工作面同时施工次结构，可以大大缩短施工工期。
例1.上海证券大厦幻灯片5例2.深圳华新大厦1 .正方形平面，地上35层。
2.主体结构芯筒与外圈大型框架组成。
3.平面四角大截面双肢柱作为四边主框架四根角柱在主框架大梁间设置3—10层此框架。
上海证券大厦位于浦东新区陆家嘴金融贸易区，是一个多功能性质的综合建筑，主要由证券交易厅和综合办公楼以及其他商业、服务设施等组成，地上建筑30层，地下3层，总高128m ，总投资1.48亿美元，地上建筑面积为79086m²，地面以下建筑面积16753m²，为巨型框架-支撑外露体系。
第九章 薄壁空间结构
2. 短筒壳 L1／L2＜1横向壳板拱的作用明显受力近似于 ／ ＜ 横向壳板拱的作用明显受力近似于 单向作用的拱内很小，一般可不计算机壳板厚 单向作用的拱内很小， 按构照要求。 与配 按构照要求。 L1＝6∽10m, L2＝30∽100m(适用跨度 适用跨度) ＝ ∽ ＝ ∽ 适用跨度 大多为单波多跨
3．筒壳的开洞 ①通常采用锯齿形屋盖来解决筒壳的采光通风问题 优点：采光均匀、波谷汇水量小、造型优美 ②也可采用无窗钆的处理方式 宜放于筒壳顶部 洞口横向尺寸≤
4．选型与布置 适用跨度大，平面进深在，支承结构多样化。 一般用于展览性建筑，平面布局不太变化的建筑，规则 平面,有多 种布置方式：单波单跨、单波多跨、多波单跨、多波多 跨、形式 多样、并列，垂直交叉、悬挑横向悬挑、纵向悬挑。
（一） 圆顶
是一种正高斯曲率的旋转曲面壳，空间刚度大壳体薄跨主最大 可达207m用料省 北京天文馆25m，壳厚60mm，展览馆等。 1．结构组成 （1）壳身：平滑圆顶，肋形圆顶多面圆顶 （2）支座环：圆顶保持几何不变的保证 （3）支承结构 a.支座环支承在竖向承重构件上 b.支承在斜柱或斜拱上 c.支承在框架上 d.支承在基础上
3．构造尺寸等要求 （1）壳板厚度由板造确定，可取 R现浇应≥40m装配 应≥30m （2）壳板边缘由于支座环约束会产生径向局部弯矩， 应局部加厚配双层钢 （3）当上设孔洞时应在孔洞周围设圆形加强－内环梁
（二） 筒壳
亦称柱面壳为零高斯曲率壳， 亦称柱面壳为零高斯曲率壳，是历史上出现最早的壳体 几何形状简单，模板制作方便，易于施工广泛采用。 几何形状简单，模板制作方便，易于施工广泛采用。 1．结构组成工作特点：内力与变形 ．结构组成工作特点： 壳板②边梁③和横隔构件三部分组成， ①壳板②边梁③和横隔构件三部分组成，边梁可理解为 壳体的“边框” 两边梁之间的距离为波长。 壳体的“边框”，两边梁之间的距离为波长。 横隔可理解为壳板和边梁的支承构件故L1为跨度 横隔可理解为壳板和边梁的支承构件故 为跨度 L1／L2≥①简壳受力类似曲线截面梁，把整个壳体看 ／ ①简壳受力类似曲线截面梁， 做两端支承在横隔上的梁L1为跨度 做两端支承在横隔上的梁 为跨度 L1≤40m L2≤20m,否则边梁过高，横向从过大不经济 否则边梁过高， 否则边梁过高 大部分为多波形以覆盖较大空间，壳板厚一般为准0－ 大部分为多波形以覆盖较大空间，壳板厚一般为准 － 80mm空间作用不明显 空间作用不明显
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
9、筒体结构
外框筒 内筒
筒中筒结构
二、结构布置
1. 筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形等，内筒居中， 矩形平面的长宽比不宜大于2；
2. 内筒变长可为高度的1/12~1/15，内筒宜贯通全高；
3. 三角形平面宜切角，外框筒切角长度不宜小于相应边长的1/8， 内筒切角长度不已小于相应边长的1/10；
4. 外筒布置柱距不宜大于4m，柱截面长边应沿筒壁方向布置；
3）楼板在自身平面内的刚度假定
i）刚性楼板假定
设计中应采取措施保证楼板整体刚度。下列情况宜考虑变形影响： 楼板整体性较弱；有大开孔；楼板有较长的外伸段；
作为转换层的楼板。
ii）弹性楼板假定
局部楼板有大开孔、较长的外伸段时，宜按弹性楼板考虑。
4）空间分析时构件的各种变形影响
剪切变形、扭转变形——梁、柱、剪力墙均要考虑； 轴向变形——柱、墙要考虑，梁视具体情况决定； 翘曲变形——薄壁柱模型。
实腹筒体墙总高度的1/10。
2. 估算框筒梁柱截面的槽形截面法
L
1）等效槽形截面
有效翼缘宽度取下列最小值： 框筒腹板框架全宽B的1/2；
等效槽形截面
B
框筒翼缘框架全宽L的1/3；
框筒总高度的1/10。
2）整体弯曲内力
2 J J A y 组合截面惯性矩为： F cj cj j j 1 j 1 m m
转换层设置在3层或3层以上时，应使下部楼层侧向刚度D下≥0.6D上；
三、带加强层的结构 1. 带加强层结构的形成 1）主要用于框架—核心筒结构及筒中筒结构体系中。通过设置 加强层使内外体系更好地共同工作，减小层间位移角及位移； 2）常利用建筑避难层和设备层设置加强层，在该层内设置水平 伸臂结构，必要时再设置周边水平环带构件；
筒中筒结构
二、结构布置
1. 筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形等，内筒居中， 矩形平面的长宽比不宜大于2；
2. 内筒变长可为高度的1/12~1/15，内筒宜贯通全高；
3. 三角形平面宜切角，外框筒切角长度不宜小于相应边长的1/8， 内筒切角长度不已小于相应边长的1/10；
4. 外筒布置柱距不宜大于4m，柱截面长边应沿筒壁方向布置；
3）楼板在自身平面内的刚度假定
i）刚性楼板假定
设计中应采取措施保证楼板整体刚度。下列情况宜考虑变形影响： 楼板整体性较弱；有大开孔；楼板有较长的外伸段；
作为转换层的楼板。
ii）弹性楼板假定
局部楼板有大开孔、较长的外伸段时，宜按弹性楼板考虑。
4）空间分析时构件的各种变形影响
剪切变形、扭转变形——梁、柱、剪力墙均要考虑； 轴向变形——柱、墙要考虑，梁视具体情况决定； 翘曲变形——薄壁柱模型。
实腹筒体墙总高度的1/10。
2. 估算框筒梁柱截面的槽形截面法
L
1）等效槽形截面
有效翼缘宽度取下列最小值： 框筒腹板框架全宽B的1/2；
等效槽形截面
B
框筒翼缘框架全宽L的1/3；
框筒总高度的1/10。
2）整体弯曲内力
2 J J A y 组合截面惯性矩为： F cj cj j j 1 j 1 m m
转换层设置在3层或3层以上时，应使下部楼层侧向刚度D下≥0.6D上；
三、带加强层的结构 1. 带加强层结构的形成 1）主要用于框架—核心筒结构及筒中筒结构体系中。通过设置 加强层使内外体系更好地共同工作，减小层间位移角及位移； 2）常利用建筑避难层和设备层设置加强层，在该层内设置水平 伸臂结构，必要时再设置周边水平环带构件；
第九章单层工业厂房
横向排架 结 构 ——
由横梁、横向柱 列及其基础所组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基
横向平面排架组成及荷载图
第二节
排架结构的组成、传力途径及设计内容
第九章 单层厂房排架结构
一、排架结构的组成与传力途径
纵向排架 —— 刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 结 构 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的
（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型 ；
（2）按主要承重材料可分为：
混合结构 ——
对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高 不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构
钢结构
对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房， —— 可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构
屋 盖 结 构
天沟板
屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自 重、施工荷载等，并将它们传给屋架
形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传 天窗架 来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋 架 托架 当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷 载传给柱
第二节 排架结构的组成、传力途径及设计内容
第九章 单层厂房排架结构
第九章 单层厂房排架结构
二、排架结构的设计内容
一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备 设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案 设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。
工业设计要求 方案设计阶段 ——
技术设计阶段 ——
施工图阶段 ——
确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等） 构件布置与配筋图 节点大样图
由横梁、横向柱 列及其基础所组 成的平面骨架， 是厂房的基本承 重结构。厂房承 受的竖向荷载及 横向水平荷载主 要通过横向平面 排架传至基础及 地基
横向平面排架组成及荷载图
第二节
排架结构的组成、传力途径及设计内容
第九章 单层厂房排架结构
一、排架结构的组成与传力途径
纵向排架 —— 刚度，承受吊车纵向水平荷载、纵向水平地震作用、温度 结 构 应力以及作用在山墙及天窗架端壁并通过屋盖结构传来的
（1）按生产规模可分为：大型、中型和小型 ；
（2）按主要承重材料可分为：
混合结构 ——
对无吊车或吊车吨位不超过5t、跨度在15m以内、柱顶标高 不超过8m且无特殊工艺要求的小型厂房，可采用混合结构
钢结构
对有重型吊车、跨度大于36m或有特殊工艺要求的大型厂房， —— 可采用全钢结构或由钢筋混凝土柱与钢屋架组成的结构
屋 盖 结 构
天沟板
屋面排水并承受屋面积水及天沟板上的构造层自 重、施工荷载等，并将它们传给屋架
形成天窗以便于采光和通风，承受其上屋面板传 天窗架 来的荷载及天窗上的风荷载等，并将它们传给屋 架 托架 当柱距比屋架间距大时，用以支撑屋架，并将荷 载传给柱
第二节 排架结构的组成、传力途径及设计内容
第九章 单层厂房排架结构
第九章 单层厂房排架结构
二、排架结构的设计内容
一个建设项目的设计，一般包括工艺设计、建筑设计、结构设计和设备 设计（如水、暖、电等）等几方面。就单层厂房结构设计而言，可分为方案 设计、技术设计和施工图绘制等三个阶段。
工业设计要求 方案设计阶段 ——
技术设计阶段 ——
施工图阶段 ——
确定柱网布置等平面问题 确定结构形式、标高等剖面问题 选择结构构件类型 确定结构布置 确定结构计算简图 荷载计算及排架内力分析 结构构件（柱、基础等）设计 结构布置图（屋面、柱、基础等） 构件布置与配筋图 节点大样图
膜结构精品PPT课件
图9-2-8 拉索的布置
18
第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
日本第1届世界园艺博览会兰花馆太阳馆（圆形建筑）半 径为75米，月亮馆（弧形建筑）最大跨度为40米。
19
第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
图9-2-10 第一穹顶平面及立面图 图9-2-11 第二穹顶平面图
16
第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
气承式膜结构是通过鼓风系统向建筑物内充气， 使室内外保持一定的压力差，并产生一定的预张 应力，以保证体系的刚度，使覆盖膜撑起 。
膜与地面采用沙包或锚固索固定。
图9-2-7气承式膜结构
17
第九章 膜结构
9.2 充气膜结构
9.2.2 气承式膜结构
基层为纤维编织物：受力结构 附着于基层上的涂层：密实、保护基层作用外，还有防火、 防潮、透光 ❖ 常用膜材类别： 第1类，聚酯纤性织物加聚氯乙烯（PVC）涂层 第2类，无机材料织物加聚四氯乙烯（PTFE）涂层 第3类，改进PVC膜材 第4类，ETFE膜材，号称软玻璃、塑料王
9
第九章 膜结构
9.1 概述
7
第九章 膜结构
9.1 概述
9.1.1膜结构的特点
使用范围广、可拆卸、易运输。适用于广阔的地域，拆 卸安装时间短。
总之：膜结构建筑外观飘逸，空间开阔灵秀、结构轻盈、 透光阻燃、经久自洁、安装快捷、节能降耗、造价适中、 维修简便。由于膜材造型运用很灵活，尤其使大跨距的 建筑，特别能突显设计者的创意及设计要求。在奥运会、 世博会等大型建设工程中，已经大显身手。
9.1.2薄膜材料的组成和分类
第九章悬索结构
建 筑 结 构 选 型
（4）可以建造具有良好物理性能的建筑空间，双曲下 凹碟形悬索屋盖具有极好的音响性能，因而可以用来 遮盖对声学要求较高的公共建筑，悬索屋盖对室内采 光也极易处理，故用于彩光要求高的建筑物也很适宜。 （5）悬索屋盖的稳定性较差，但根的悬索是一种集和 可变结构，其平衡形式随荷载分布方式而变，特别是 当荷载作用方向与垂度方向相反时，悬索就丧失了承 载能力，因此，常常需要附加布置一些索系或结构来 提高屋盖结构的稳定性。 （6）悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的 刚度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力，因 此悬索体系的支承结构往往需要耗费较多的材料，无 论是设计成钢筋混凝土结构或钢结构，其用钢量均超 过钢索部分。当跨度小时，由于钢索锚固构造和支座 结构的处理与大跨度时一样复杂，往往并不经济。
建 筑 结 构 选 型
第三节 悬索结构的形式
悬索屋盖结构按屋面几何形式的不同，可分为单曲面和 双曲面两类；根据拉索布置方式的不同，可分为单层悬索 体系、双层悬索体系和交叉索网体系三种类型。 一、单层悬索体系 单层悬索体系的优点是传力明确，构造简单，缺点是屋 面稳定性差，抗风（上吸力）能力小。为此常采用重屋面， 适用于中小跨度的屋盖。单层悬索体系有单曲面单层拉索 体系和双曲面单层拉索体系。
建 筑 结 构 选 型
悬索结构有着悠久的历史，它最早应用于桥梁 工程中，我国人民早在1000年以前已经用竹索或 铁链建造悬索桥。 如建于公元1696～1705年间的四川泸定桥， 为跨越大渡河的铁索桥，单孔净跨100m，宽2.8m。 近代的悬索桥采用钢丝作缆索，如1937美国加利 福尼亚州的金门大桥，主跨达1280m。 在房屋建筑中，蒙古包、游牧民族的帐篷等可 以看成是悬索结构的雏形。
第四节 悬索结构的稳定 建 筑 结 构 选 型
第九章-悬索结构
为使单层悬索屋盖结构具有必要的稳定性，一般可采取以下几种措施：
1 增加悬索结构上的荷载
一般认为，当屋盖自重超过最大风吸力的1.1～1.3倍，即可认为是安全的。
2 形成预应力索－壳组合结构
对钢筋混凝土屋面施加预应力，使之形成一倒挂的薄壳与悬索共同受力、整体工作。
北京工人体育馆：建于1961年，其屋盖为圆形平面，直径94m，采用车辐式双层悬索体系，由截面为2m X2m的钢筋混凝土圈梁、中央钢环，以及辐射布置的两端分别锚定于圈梁和中央钢环的上索和下索组成。中央钢环直径16m，高11m，由钢板和型钢焊成，承受由于索力作用而产生的环向拉力，并在上、下索之间起撑杆的作用。
椭圆形，24.6×36.6m 椭圆形，60m×80m 椭圆形，36m×50m
双曲抛物面索网 天津大学健身房 浙江人民体育馆 新疆化肥厂俱乐部
1961 1979 1991
圆形，直径94m 圆形，直径61m 圆形，直径44m
车辐式双层索系 北京工人体育馆 成都城北体育馆 广汉市文体馆
建成年份
平面及尺寸
工程名称
我国悬索结构工程一览表
1988 1990
六边形，74m×79m 卵形，73m×89m
鞍形索网、以拱作为中央支承 四川省体育馆 青岛市体育馆
1990
近似椭圆，66m×78m
鞍形索网、以索--拱体系作为中央支承 北京朝阳体育馆
闭合曲线形环梁
由两组相互正交的、曲率相反的拉索直接交叠组成，形成双曲抛物面 边缘构件的形式可分为：
交叉索网体系
垂跨比
优缺点
拉索水平力的传递
形式
组成Βιβλιοθήκη 1991矩形，43m×44m
平行双层平面索系（索桁架） 无锡市体育馆
1 增加悬索结构上的荷载
一般认为，当屋盖自重超过最大风吸力的1.1～1.3倍，即可认为是安全的。
2 形成预应力索－壳组合结构
对钢筋混凝土屋面施加预应力，使之形成一倒挂的薄壳与悬索共同受力、整体工作。
北京工人体育馆：建于1961年，其屋盖为圆形平面，直径94m，采用车辐式双层悬索体系，由截面为2m X2m的钢筋混凝土圈梁、中央钢环，以及辐射布置的两端分别锚定于圈梁和中央钢环的上索和下索组成。中央钢环直径16m，高11m，由钢板和型钢焊成，承受由于索力作用而产生的环向拉力，并在上、下索之间起撑杆的作用。
椭圆形，24.6×36.6m 椭圆形，60m×80m 椭圆形，36m×50m
双曲抛物面索网 天津大学健身房 浙江人民体育馆 新疆化肥厂俱乐部
1961 1979 1991
圆形，直径94m 圆形，直径61m 圆形，直径44m
车辐式双层索系 北京工人体育馆 成都城北体育馆 广汉市文体馆
建成年份
平面及尺寸
工程名称
我国悬索结构工程一览表
1988 1990
六边形，74m×79m 卵形，73m×89m
鞍形索网、以拱作为中央支承 四川省体育馆 青岛市体育馆
1990
近似椭圆，66m×78m
鞍形索网、以索--拱体系作为中央支承 北京朝阳体育馆
闭合曲线形环梁
由两组相互正交的、曲率相反的拉索直接交叠组成，形成双曲抛物面 边缘构件的形式可分为：
交叉索网体系
垂跨比
优缺点
拉索水平力的传递
形式
组成Βιβλιοθήκη 1991矩形，43m×44m
平行双层平面索系（索桁架） 无锡市体育馆
建筑力学与结构 第九章钢结构
29
图9-10 钢梁的截面形式
30
1、强度计算
受弯构件的计算包括强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性四个 方面。
钢梁的抗弯强度计算：
单向受弯时： max
Mx
xWnx
f
双向手弯时： max
Mx
xWnx
My
y Wny
f
最大剪应力验算：
VS
max ItW
fv
31
工字钢
16
槽钢：普通槽钢、轻型槽钢 也以截面高度（单位为cm）进行编号，以符号“[” 表示， 14 号～22号槽钢腹板厚度又分a、b二项，25号以上槽钢腹板厚度 分别为a、b、c三类，分别表示腹板较薄、中等、较厚。 如[22a表示腹板高度为220mm，腹板较薄的槽钢。
槽钢
17
H型钢：HW（宽）、HM（中）、HN（窄）→T 表示方法：高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼缘厚度t2 例：HM340×250×9×14 TM170×250×9×14
严格，质量检验工作量大。
14
（2）型钢
钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。 除H型钢和钢管有热轧和焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。
角钢 等边角钢 L+肢宽×肢厚 不等边角钢 L +长肢×短肢×肢厚 如:L100×10;
L100×80×8
角钢
15
工字钢 包括普通工字钢、轻型工字钢、H型钢。 工字钢：以截面高度（单位为cm）进行编号，以符号“Ⅰ” 表示，20号～28号工字钢腹板厚度又分a、b二项，32号～63号工字 钢腹板厚度分别为a、b、c三类，分别表示腹板较薄、中等、较厚。 如Ⅰ22a表示腹板高度为220mm，腹板较薄的工字钢。
图9-10 钢梁的截面形式
30
1、强度计算
受弯构件的计算包括强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性四个 方面。
钢梁的抗弯强度计算：
单向受弯时： max
Mx
xWnx
f
双向手弯时： max
Mx
xWnx
My
y Wny
f
最大剪应力验算：
VS
max ItW
fv
31
工字钢
16
槽钢：普通槽钢、轻型槽钢 也以截面高度（单位为cm）进行编号，以符号“[” 表示， 14 号～22号槽钢腹板厚度又分a、b二项，25号以上槽钢腹板厚度 分别为a、b、c三类，分别表示腹板较薄、中等、较厚。 如[22a表示腹板高度为220mm，腹板较薄的槽钢。
槽钢
17
H型钢：HW（宽）、HM（中）、HN（窄）→T 表示方法：高度H×宽度B×腹板厚度t1×翼缘厚度t2 例：HM340×250×9×14 TM170×250×9×14
严格，质量检验工作量大。
14
（2）型钢
钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。 除H型钢和钢管有热轧和焊接成型外，其余型钢均为热轧成型。
角钢 等边角钢 L+肢宽×肢厚 不等边角钢 L +长肢×短肢×肢厚 如:L100×10;
L100×80×8
角钢
15
工字钢 包括普通工字钢、轻型工字钢、H型钢。 工字钢：以截面高度（单位为cm）进行编号，以符号“Ⅰ” 表示，20号～28号工字钢腹板厚度又分a、b二项，32号～63号工字 钢腹板厚度分别为a、b、c三类，分别表示腹板较薄、中等、较厚。 如Ⅰ22a表示腹板高度为220mm，腹板较薄的工字钢。