大跨度空间结构选型

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：***********

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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