大跨度空间结构选型
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。
建筑结构的基本知识
建筑结构的基本知识（工程技术角度）一、低层、多层建筑结构选型根据建筑结构的基本概念，如何将四大结构材料构成的各种类型的受力构件适当地组合起来，用以抵抗各类荷载的作用,以期构成一个安全、经济、完整的建筑结构体系，这就是结构选型的问题.低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。
(一）砖混结构砖混结构是使用得最早、最广泛的一种建筑结构型式.这种结构能做到就地取材，因地制宜,适合于一般民用建筑，如住宅、宿舍、办公楼、学校、商店、食堂、仓库等以及各种中小型工业建筑.不同使用要求的混合结构,由于房间布局和大小的不同，它们在建筑平面和剖面上可能是多种多样的.但是，从结构的承重体系来看，大体分为三种：纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。
1．纵向承重体系荷载的主要传递路线是：板一梁一纵墙一基础一地基。
纵向承重体系的特点：（1）纵墙是主要承重墙，横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求,它的间距可以比较长。
这种承重体系房间的空间较大,有利于使用上的灵活布置。
（2）由于纵墙确的荷载较大,因此赔上开门、开窗的划.和位置都要受到一定脱。
（3）这种承重体系,相对于横向承重体系，楼盖的材料用量较多,墙体的材料用量较少.纵向承重体纱适用于使用上要求有较大空间的房屋，或隔断墙位置可能变化的房间.如教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。
2．横向承重体系荷载的主要传递路线是：板-横墙-基础-地基。
它的特点是：（1）横墙是主要承重墙，纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。
一般情况下,纵墙的承载能力是有余的，所以这种体系对纵墙上开门、开窗的限制较少。
（2)由于横墙间距很短(一肌在3～4。
5m之间)，每一开间有一道横墙，又有纵墙在纵向拉结，因此房屋的空间刚度很大，整体性很好。
这中承重体系，对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降，比纵墙承重体系有利得多.(3）这中承重体系,楼盖做法比较简单、施工比较方便，材料用量较少，但是墙体材料有量相对较多。
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。
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。
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。
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。
常见大跨度建筑的结构形式
常见大跨度建筑的结构形式结构类型：有拱、刚架以及桁架、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。
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，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，有的采用钢衍架拱，跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
刚架是由梁和柱组成的结构，各杆件主要受弯,刚架的结点主要是刚结点，也可以有部分铰结点或组合结点。
全部是钢材焊接的结构，一般用于超高层的办公大楼，或大型的会场和展厅。
桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
折叠折板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。
大跨度钢结构的多种类型(一)
大跨度钢结构的多种类型（一）引言概述：大跨度钢结构是一种具有广泛应用前景的结构形式，具有重量轻、强度高、施工周期短等优点。
本文将介绍大跨度钢结构的多种类型，包括桁架结构、拱顶结构、空间网壳结构、索承屋盖结构和独特形态结构。
桁架结构：1. 定义：桁架结构又称为骨架结构，是由若干个三角形构成的网格状结构。
2. 优点：具有良好的刚度和稳定性，适用于悬索桥、体育馆等大型空间的覆盖结构。
3. 构件类型：主要包括上弦杆、下弦杆、斜杆等。
4. 应用案例：例如北京国家体育场（鸟巢）、广州体育场等都采用了桁架结构。
拱顶结构：1. 定义：拱顶结构是由弧形构件组成的结构形式，通常用于覆盖大跨度场地。
2. 优点：具有良好的承载能力和抗风能力，可以实现大空间的无柱支撑。
3. 构件类型：多种拱顶结构设计，如双曲面拱、等高弓形拱等。
4. 应用案例：例如迪士尼乐园的城堡、某些机场航站楼等都采用了拱顶结构。
空间网壳结构：1. 定义：空间网壳结构是由多个重复的构件组成的大面积覆盖结构。
2. 优点：具有良好的刚性和均匀分布载荷的能力，适用于大跨度建筑如展览馆、机场候机楼等。
3. 构件类型：常见的空间网壳结构有球面网壳、圆柱网壳等。
4. 应用案例：例如中国国家博物馆、韩国仁川机场等都采用了空间网壳结构。
索承屋盖结构：1. 定义：索承屋盖结构是由索杆和钢构件组成的覆盖结构，常用于体育场馆。
2. 优点：具有较大的跨度和受力均匀的特点，适用于举办大型体育赛事。
3. 构件类型：包括索杆、索梁、索承板等构件。
4. 应用案例：例如北京奥林匹克体育中心（鸟巢）的屋盖采用了索承结构。
独特形态结构：1. 定义：独特形态结构是指其他种类的大跨度钢结构中的特殊形态设计。
2. 优点：具有创意和艺术性的设计，能够提供独特的建筑外观。
3. 构件类型：根据具体设计需求，可以确定不同的构件类型和形态。
4. 应用案例：例如上海中心大厦的“魔幻”结构和北京国家大剧院的“鸟蛋”结构都属于独特形态结构。
大跨度空间结构的主要形式及特点
大跨度空间结构的主要形式及特点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、膜结构、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。
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。
某种新的结构一丹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。
上面所提到的空间结构也可以分成：一实体结构类——薄壳结构、折板结构；二网格结构——网架结构、网壳结构；三张力结构——悬架结构、薄膜结构；四其他新型大跨度空间结构——可展开折叠式结构、开合屋顶、张拉整体结构、张弦结构、整体张拉预应拱架结构。
下面我就各空间结构作分析。
1拱结构1.1定义与特点拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。
拱结构由拱圈及其支座组成。
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱呈曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩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，比同样的梁结构断面小，能承受较大空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了维持结构的稳定性，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后墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。
这样就会使建筑的平面空间组合受到约束。
1.2拱结构形式拱结构应用广泛，形式多种多样。
按建造的材料分类，有砖石砌体拱结构、钢筋混凝土拱结构、钢拱结构、胶合木拱结构等；按结构组成与支承方式分类，有无铰拱、两铰拱和三铰拱，无拉力杆拱和有拉杆拱；按拱轴的形式分类，常见的有半圆拱和抛物线拱；按拱身截面分类，有实腹式和格构式、等截面和变截面等。
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。
常用大跨度结构
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面——构造层次与细部构造： 波高以35mm为界，纵向接缝搭接长度不小于100mm
彩色压型钢板屋面
大跨度建筑构造--中庭天窗构造
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
Palacio de los Deportes, /wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics
四、网架结构及其造型
——设置排水槽，排水槽要保证必要的排水坡度，排水路径不能过长
3. 天窗应有良好的防水性能
——足够的排水坡度、排水路线短捷畅通、接缝严密
4. 防止眩光对室内的影响
——采用具有漫反射性能的透光材料、加设折光构件
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面
——构造层次：檩条、木望板、干铺油毡（一层）、瓦材（防腐处理） ——屋面划分：瓦材尺寸不宜超过2m ——细部构造：拼缝、泛水、天沟、檐口等
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面拼缝构造
金 属 瓦 屋 面 构 造 实 例
金 属 瓦 屋 面 构 造 实 例
五、折板结构及其造型
特点
L1/L2≤1 L1/L2≥1 短折板 长折板 L2：波长（不宜大于12m）， L1：跨度
f长折板=（1/10~1/15）L1，f短折板≥（1/8）L1
——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
五、折板结构及其造型
大跨度空间结构
佛山罗村 文化广场
大梅沙 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， 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， 优越性。首先，它大量采用预应力钢索而较少使用压 能够充分利用钢材的抗拉刚度， 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， 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， 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。 得结构自重相当轻。
兰伯特圣路易市 航空港候机室
展览馆（波形装配式薄壳） 都灵 展览馆（波形装配式薄壳）
网架结构
使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。 网架屋顶结构 使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构 整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。 整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。网构架高度 较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑， 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网架结构， 建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，外形可分为平 板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、 板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种 平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分， 平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分， 并有单曲线、双曲线等屋顶形式。 并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
工程实例： 工程实例： 1：北京工人体育馆悬索屋盖 ： 2：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索） ：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索）
结构选型重点笔记整理
1.结构选型的原则是什么？a)满足使用功能的要求b)满足建筑造型的需要c)充分发挥结构自身的优势d)考虑材料和施工条件e)尽可能降低造价f)设计理念和方法2.梁柱的受力与变形有什么样的特征？a)受力变形特征：梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用。
内力主要为弯矩和剪力，还能有扭矩和轴力，变形主要的挠曲变形，与约束条件有关。
简支梁：两端约束小，变形挠度大，内力大。
固端梁：两端约束大，变形小，内力小。
悬臂梁：只有一端约束，对固端要求高，受力最不好，变形最大。
连续梁：充分发挥材料力学性能，内力小，刚度大，抗震好，对支座变形敏感，易引起附加内力。
3.屋架结构的构造要求及适用范围？a)构造要求：1，矢高不宜过大也不宜过小。
屋架的矢高也要根据屋架的结构形式，一般矢高可取跨度的1/10—1/5。
2，坡度：屋架上弦坡度的确定应与屋面防水构造相适应。
采用瓦类屋面时，坡度一般不小于1/3。
当采用大型屋面板并做卷材防水时，一般为1/8—1/12。
3，节间长度：一般上弦受压，节间长度应小些，下弦受拉，节间长度可大些，屋面荷载应直接作用在节点上，当屋架上铺预制钢筋混凝土大型屋面板时，常取3m;当屋盖采用有檀体系时，屋架上弦节间长度应与檩条间距一致，节间长度一般为1.5--4m。
b)适用范围：1，从结构受力来看，梯形屋架力学性能好，上下弦均为直线，施工方便，适用于大中跨建筑中。
三角形屋架与矩形屋架力学性能较差，因此三角形适用于中小跨度，矩形常用作托架或花卉较特殊的情况。
2，从屋面防水看：屋面防水材料为粘土瓦、机制平瓦或水泥瓦时，采用三角形屋架、陡坡梯形屋架；当采用卷材防水、金属薄板防水时，应选用拱形屋架、折线形屋架和缓坡梯形屋架。
3，从材料的耐久性及使用环境看，木材及钢材不宜用于相对湿度较大而通风不良的建筑或有侵蚀性介质的工业厂房，而宜选用预应力混凝土屋架。
4，从屋架结构跨度看，跨度在18m以下时，可选钢筋混凝土—钢组合屋架；跨度在36m以下时，宜选用预应力混凝土屋架；对跨度在36m以上的大跨度建筑或受到较大振动荷载作用的屋架，宜选用钢屋架。
大跨度钢结构常见的结构形式(2024)
大跨度钢结构常见的结构形式引言概述：大跨度钢结构是指跨度较大的钢结构，通常用于搭建室内体育馆、展览馆、舞台、桥梁等建筑和设施。
大跨度钢结构具有自重轻、抗震性能好、施工周期短、灵活性高等优点，因此在现代建筑中得到了广泛应用。
本文将重点介绍大跨度钢结构常见的结构形式，包括桁架结构、刚架结构、空间网壳结构、索网结构以及综合结构。
正文内容：一、桁架结构：1.三角形桁架结构：采用三角形为基本单元构成的桁架结构，具有结构简单、刚度优良的特点。
2.斜撑桁架结构：在三角形桁架结构的基础上增加了斜撑杆件，提高了桁架的刚度和稳定性。
3.曲线桁架结构：将直线桁架结构改造成曲线形式，在满足结构强度要求的同时增加了建筑的美观性。
二、刚架结构：1.空间刚架结构：将单层或多层刚架平面展开到三维空间中，形成空间刚架结构，能够充分利用空间，提高建筑的使用效率。
2.梁柱刚架结构：将水平梁与竖直柱连接组成的刚架结构，常用于大型室内体育馆等场馆。
三、空间网壳结构：1.单层空间网壳结构：由面板、边缘梁和中央支撑的结构形式，适用于跨度较大的建筑，如体育馆、展览馆等。
2.多层空间网壳结构：在单层空间网壳结构的基础上增加了多层空间结构，提高了结构的稳定性和承载能力。
四、索网结构：1.索杆式索网结构：采用索杆和梁构成的结构形式，常用于建筑的顶棚结构，例如机场候机厅等。
2.索缆式索网结构：采用高强度钢缆构成主要承载结构，适用于大跨度桥梁等工程。
五、综合结构：1.桁架加刚架结构：将桁架和刚架相结合，形成强度和刚度兼备的综合结构形式。
2.桁架加空间网壳结构：在桁架结构上增加空间网壳结构，提高了结构的稳定性和承载能力。
总结：大跨度钢结构具有较大的跨度，适用于建造室内体育馆、展览馆、舞台、桥梁等建筑和设施。
常见的结构形式包括桁架结构、刚架结构、空间网壳结构、索网结构以及综合结构。
不同的结构形式在强度、刚度和稳定性等方面各具优势，根据建筑的具体要求和设计条件选择合适的结构形式可以保证工程的质量和安全。
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
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建筑设计原理Ⅲ课程论文--------大跨度空间结构选型班级：09城市规划（2）班学号：****************指导教师：***建筑与规划学院建筑系2011-12目录前言1、大跨度空间结构选型的概念2、大跨度空间结构的发展及现状3、大跨度空间结构的形式及特点3—1、点连接玻璃幕墙支承结构3—2、膜结构3—3、薄壳结构3—4、悬索结构3—5、网壳结构3—6、网架结构4、大跨度空间结构选型的原则4—1、满足功能4—2、造型美观4—3、实用耐久4—4、受力合理4—5、安装简便4—6、经济合理5、结语大跨度空间结构选型前言在人类社会的发展历程中，能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标，空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。
大跨度空间结构的发展使其结构选型的复杂性和重要性日益明显。
各种大跨度空间结构形式的产生和发展，一方面为土木工程师能力的发挥提供了更大的余地，另一方面，由于大跨度结构设计问题的复杂性，选择余地的增大意味着选择的结构体系和类型不恰当的可能性大大增加。
结构选型是建筑结构设计是最大的问题。
结构的好坏直接关系到建筑物是否安全、适用、经济、美观。
建筑结构也关系着建筑的整体强度、刚度、抗震能力、经济性能等等。
大跨度结构的选型具有十分重要的意义。
摘要：大跨度结构发展迅速，应用广泛。
大跨度空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析，同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观，还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素。
本文简单概述了大跨度空间结构的发展现状，着重就大跨度空间结构主要形式的特点进行详细的介绍，然后以汽车站设计为例说明了大跨度空间结构选型的原则。
关键词：大跨度空间结构发展形式特点原则1、大跨度空间结构选型的概念跨度超过30米的空间结构就是大跨度空间结构。
大跨度空间结构不仅可以使建筑实现较大的跨度，满足建筑大空间的使要求，而且结构轻巧，造型优美，受力合理，实用耐久，用钢量低。
大跨度空间结构不仅使空间的水平分隔的灵活性增大，而且也增大了垂直方向的自由调整的可能性。
大跨度空间结构的选型即大跨度空间结构体系方案的优化选择，实际上就是对适合建筑设计的多种结构体系方案进行分析、比较、判断、假设、择优的过程。
2、大跨度空间结构的发展及现状建筑物的跨度和规模越来越大，尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别；大跨度空间结构形式丰富多彩，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。
例如 1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”，直径207m，长期被认为是世界上最大的球面网壳；现在这一地位已被1993年建成直径为222m的日本福冈体育馆所取代，但后者更著名的特点是它的可开合性：它的球形屋盖由三块可旋转的扇形网壳组成，扇形沿圆周导轨移动，体育馆即可呈全封闭、开启1／3或开启2／3等不同状态。
1983年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖，其圆形平面直径135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观，迄今仍是世界上最大的索网结构。
1988年东京建成的“后乐园”棒球馆，采用膜结构技术，其近似圆形平面的直径为204m；美国亚特兰大为1996年奥运会修建的“佐治亚穹顶”采用新颖的整体张拉式索一膜结构，其准椭圆形平面的轮廓尺寸达192mX241m。
许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。
日本福冈体育馆“后乐园”棒球馆“佐治亚穹顶”3、大跨度空间结构的形式及特点3—1、点连接玻璃幕墙支承结构由点支撑装置和支撑结构构成玻璃幕墙的结构为点连接玻璃幕墙支承结构。
点式玻璃幕墙的玻璃是用不锈钢爪件穿过玻璃上预钻的孔固定的。
点连接玻璃幕墙支撑结构的建筑具有很多优点。
（1）通透性好：玻璃面板仅通过几个点连接到支撑结构上，几乎无遮挡，透过玻璃视线达到最佳，视野达到最大，将玻璃的透明性应用到极限。
（2)灵活性好：在金属紧固件和金属连接件的设计中，为减少、消除玻璃板孔边的应力集中，使玻璃板与连接件处于铰接状态，使得玻璃板上的每个连接点都可自由地转动，并且还允许有少许的平动，用于弥补安装施工中的误差。
采用点支式玻璃幕墙技术可以最大限度地满足建筑造型的需求。
(3)安全性好：由于点支式玻璃幕墙所用玻璃全都是钢化玻璃的，属安全玻璃，并且点连接玻璃幕墙使用金属紧固件和金属连接件与支撑结构相连接，耐候密封胶只起密封作用，不承受荷载，即使玻璃意外破坏，钢化玻璃破裂成碎片，形成所谓的“玻璃雨”，不会出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。
(4)工艺感好：点支式玻璃幕墙的支撑结构有多种形式，支撑构件加工精细、表面光滑，具有良好的工艺感和艺术感。
(5)环保节能性好：点支式玻璃幕墙的特点之一是通透性好，因此在玻璃的使用上多选择无光污染的白玻、超白玻等，尤其是中空玻璃的使用，节能效果更加明显。
3—2、膜结构膜结构是以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。
膜结构既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻。
膜结构跨度大；建筑造型自由丰富；施工方便；具有良好的经济性和较高的安全性；透光性和自结性好。
但是耐久性较差。
3—3、薄壳结构薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
薄壳结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。
薄壳结构的刚度，取决于它的合理形状，而不像其他结构形式需要加大结构断面，所以材料消耗量低；其静载也不像其他结构形式那样随跨度增大而加大，所以其厚度可以做得很薄；该结构的承重和无盖合而为一，使其更加经济有效，且在建筑空间利用上越加充分。
因此薄壳结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。
在实际应用中，薄壳结构的形式更是丰富多彩的。
例如悉尼歌剧院，其外观为三组巨大的壳片，耸立在一南北长186米、东西最宽处为 97米的现浇钢筋混凝土结构的基座上。
膜结构建筑 薄壳结构 3—4、悬索结构悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件，并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系，悬索屋盖结构通常由悬索系统，屋面系统和支撑系统三部分构成。
用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束，钢绞线或钢缆绳等。
悬索结构除跨度大、自重轻、用料省外还具有平面形式多样，使用的灵活性大、范围广；由多变的曲面所形成的内部空间既宽大宏伟又富有运动感；主剖面呈下凹的曲面形式，曲率平缓，如处理得当既能顺应功能要求又可以大大节省空间和空调费用；形式变化多样，可以为建筑形体和立面处理提供新的可能性。
悬索结构没有繁琐支撑体系的屋盖结构。
3—5、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。
网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工厂预制；安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。
3—6、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之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。
它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
网架结构刚度大、变形小、应力分布均匀、传力途径简捷、抗震性能好、施工安装简便、能大幅度地减轻结构自重和节省材料、网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产，有利于提高生产效率。
网架结构可以用木材、钢筋混凝土或钢材来做。
网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。
4、大跨度空间结构选型的原则大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。
所以大跨度空间结构的发展是在结构受力合理，造型美的结构选择，甚至创造出完美的建筑。
下面以汽车站设计为例阐述一下大跨度空间结构选型的原则。
汽车站是大型公共建筑，各个功能的组成需要选用合理的空间结构，而大面积、大跨度的候车厅决定了汽车站的设计更适合大跨度空间结构。
汽车站的大跨度空间结构选型可以遵循以下几点原则：4—1、满足功能汽车站的功能要求是建筑物设计中应考虑的首要因素，功能要求包括使用空间要求、使用要求以及美观要求，考虑结构选型时应满足这些功能要求。
所选择的结构形式的剖面形式应与建筑物使用空间的要求相适应，尽可能减小结构体系本身所占的空间高度，处理好建筑功能和建筑空间的关系，并选择合理的结构体系，自然形成建筑的外形。
在满足了基本的建筑功能，经过单纯建筑功能的选型是不够精准的，可以进一步将结构更完美化理想化。
4—2、造型美观汽车站是城市的门户，代表着城市的形象。
在进行汽车站设计时造型美观很重要。
大跨度结构的汽车站在造型上呈现出多种形式，直面，曲面，不规则面应有尽有。
人类对大尺度的事物有着本能的敬畏，在大跨度建筑的巨大体量面前，人感受到自己的渺小，同时感动于人类力量的伟大。
大跨度空间结构的汽车站具有摄人心魄的力量，它带有崇高感的审美价值。
虽然结构体系和结构构件的设计都是建立在严格的受力计算基础之上的，但是这并不意味着造型也要严格复杂而拘谨，美观的大跨度汽车站设计作品也充分体现了结构形态的理性美的简洁大方。
4—3、实用耐久汽车站是城市的交通枢纽，实用性能要求很高。
同时，汽车站的使用年限很长，长期的运行需要结构的耐久性能强。
这就要求进行结构选型时注重以下两个方面：(1)、空间结构与建筑造型结合紧密有序合理，没有不必要的花俏结构。
（2）、对自然因素要有良好的抵御能力，例如地震、火灾等。
这点要求了大跨度结构的稳定性与各种抗性。
钢结构的刚度强度都很好，但是防火是个比较严重的问题，所以为了追求大跨度建筑的耐久，要从结构和材料两方面入手。
4—4、受力合理悬索结构建筑网壳结构建筑 网架结构建筑汽车站是人流的聚集地。
它的安全性能尤其重要。
建筑的安全主要受建筑空间结构的影响。
在进行汽车站设计前要选择安全的大跨度空间结构。
这种结构形式必须做到受力合理、传力明确，力求用简单的结构形式实现复杂的建筑外形。
梁式结构体系是受力最差的体系。
张拉整体体系——“连续拉、间断压”和索一膜体系是目前最先进、最经济的体系。
4—5、安装简便安装简便是保证汽车站建造速度快，可以尽早投入使用的首要条件。
在结构选型时要注意对比各种形式的结构安装时的便捷度。
例如：薄壳结构是一种薄壁空间结构，主要承受面内的薄膜内力作用，所以材料强度能得到充分的利用，同时由于它的空间作用，多以具有很高的轻度和很大的刚度。