大跨度空间结构设计
大跨度建筑案例分析
2013年12月2日，国家大剧院壳体钢结构安装完成
·网壳结构
网壳是一种与平板网架类似的空间 杆件结构，系以杆件为基础，按照一 定规律组成网格，按壳体结构布置的 空间构架，它兼具杆系和壳体的性质。 其传力特点是通过壳内两个方向的拉 力，压力或剪力逐点传力。此结构是 一种有广阔发展空间的空间构件。
建筑师利用金属网的通透性，使简单厚 重的建筑结构在视觉上形成为多维空间，轻 盈简捷又不失空间的纵深感站在壳体的公共 空间内，人们可以看到弧形的金属网从高处 垂下，将歌剧院与壳体公共空间分隔开来隐 隐透出淡黄色人们可以透过金属网看到歌剧 院环廊内人们活动的场景，若隐若现，朦胧 而神秘，激发人们的好奇、想象和思索。建 筑师充分利用了金属网的特点来提升室内的 装饰效果。
大剧院建筑屋面呈半椭圆型,由钛金属板覆盖,前后两侧有 两个类 似三角形的渐开式玻璃幕墙切面,整个建筑漂浮于人造 水面之上。
国家大剧院壳体结构呈半椭球型。 由顶环梁，梁架，斜撑和环向连系 杆件组成。其中顶环梁呈椭圆形，长轴 长约60米，短轴长约38米，由环形钢架， 箱形梁，以及H型钢焊接而成。梁架呈 中心对称辐射状布置。 连杆沿水平环向布置，上下里外共 82道，并采用铸钢连接件或套筒连接件 连接。
·结语
国家大剧院是世界上最大的剧院拥有世界上最大的穹顶，是世界上最深的建筑，拥有亚洲最大的管 风琴。整体简洁而富有美感，但又不乏活力，仿佛里面有股生命力向外爆发。堪称建筑奇观，同时又彰 显出北京这个古老的城市的现代风貌与活力。城市建筑不再关乎审美或情感，而是对社会秩序的解释， 建筑也总是超越功能的，是建筑的形式给人们以经验，赋予城市以结构。
大跨度建筑分析
Analysis of Long Span Construction
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。
大跨度空间结构设计与工程应用
大跨度空间结构设计与工程应用
在建筑与工程领域，大跨度空间结构设计与工程应用一直是备受关注的话题。
随着科技的不断发展和工程技术的进步，设计师们在创造更加宏伟、实用和美观的大跨度空间结构方面有了更多的可能性。
本文将探讨大跨度空间结构设计的特点、工程应用以及未来发展趋势。
特点
大跨度空间结构设计的特点之一是其需要考虑的跨度较大，横跨空间的能力要求较高。
这要求结构设计在保证稳定性的基础上尽可能减少自重，同时保持足够的刚度来承受荷载。
另外，大跨度空间结构设计还需要考虑美学因素，使建筑既具有实用性又具有艺术性。
工程应用
大跨度空间结构在现代工程中有着广泛的应用。
体育场馆、展览馆、航站楼、大型会议中心等建筑往往需要大跨度空间结构来满足大空间内部活动的需求。
例如，鸟巢体育场的结构设计采用了大跨度空间结构，使得观众在体育赛事中能够获得更好的观赛体验。
未来发展趋势
随着人们对建筑设计的需求不断提高，大跨度空间结构设计也在不断创新发展。
未来，我们可以预见更多的新材料将被运用到大跨度空间结构设计中，例如碳纤维、高强度玻璃等，以实现更轻更坚固的结构。
智能化技术的应用也将使大跨度空间结构的维护和管理更加便捷高效。
大跨度空间结构设计与工程应用是建筑领域中一项重要且具有挑战性的工作。
随着技术的不断进步和创新，我们有信心未来的大跨度空间结构将会更加美观、实用和可持续。
大跨度空间结构设计与工程应用的发展将在未来继续受到关注，技术的进步和创新将为这一领域带来更多可能性和机遇。
超大跨度空间钢结构设计的要点与方案比选
超大跨度空间钢结构设计的要点与方案比选摘要：随着建筑科技的成熟发展，钢结构技术得到了突破发展，尤其是超大跨度钢结构得到了越来越广泛的应用，不仅有效降低了建材耗用率，而且提高了施工效率和质量，所以，超大跨度空间钢结构设计也开始得到越来越广泛的关注与研究。
文章在分析总结超大跨度空间钢结构设计要点的基础上，对常见的集中设计方案进行了比选，旨在为同类设计提供有益参考与借鉴，确保超大跨度空间钢结构设计的合理性与规范性。
关键词：超大跨度；钢结构设计；设计要点；方案比选如今，在国民经济与科技水平不断提升的背景之下，我国钢结构建筑种类越来越多，尤其在大跨度钢结构建设方面的种类与形式更是层出不穷。
目前，该形式的设计已经被广泛应用在某些大型场所内，如体育馆、会展场所以及各类工业厂房等。
当前，国内外在大跨度钢结构建设方面，其跨度不断增加，外形也越发新颖，同时内部结构也逐渐复杂化，因此在设计中，设计人员需要合理设计方案，并进行比选，确保能够选择出具有高安全性与经济性的设计方案。
1、超大跨度空间钢结构的设计要点超大跨度空间钢结构的荷载形式应被重点关注，设计时应全面考虑荷载类型，荷载类型则主要包含永久荷载、可变荷载、偶然荷载三个方面。
设计取值时，永久荷载应采用标准值作为代表值；可变荷载则根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；偶然荷载，是按照设计的建筑结构使用的特点确定其代表值。
下面就这几种荷载类型做具体说明。
1.1永久荷载设计要点超大跨度空间钢结构在设计时，永久荷载包含屋面覆盖材料的自重以及网架结构的自重。
屋面覆盖材料的自重计算可由计算机自动完成或采用经验公式计算得出，如果有擦体系，还需要计算擦条的自重。
屋面覆盖材料则通常指防水层、屋面板、屋面保温层等所有上盖材料的自重总和，此外，屋内吊顶或设备管道等装修构造，则按实际情况计算。
1.2可变荷载设计要点1.2.1屋面活荷载。
根据《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2012）相关规定，屋面活荷载一般按屋面的水平投影面计算。
建筑知识：大跨度结构的设计思路
建筑知识：大跨度结构的设计思路大跨度结构是指横跨大面积空间的结构，在建筑领域中有非常重要的地位。
大跨度结构的设计不仅需要考虑结构的承载能力，还需要考虑其对环境的适应性以及美学价值。
本文将介绍大跨度结构的设计思路。
一、结构承载能力大跨度结构要保证其强度和稳定性。
因此，在设计大跨度结构时必须考虑以下几个方面：1.合理选择结构材料。
结构材料的选择关系到大跨度结构的承载能力，常见的材料有混凝土、钢材、木材等。
不同的结构材料具有不同的优缺点，需要在设计中进行权衡和选择。
2.选择合理的结构形式。
大跨度结构的结构形式有很多种，如球形、穹顶形、悬索形、网壳形等。
在选择结构形式时需要考虑其承载能力和实际需求。
3.考虑地震和风荷载。
大跨度结构要考虑地震和风荷载的作用，必要时进行地震和风荷载的计算和对策设计。
二、环境适应性大跨度结构受环境影响比其他结构更大，因此需要考虑以下几个方面：1.选择合理的建筑材料。
环境对建筑材料的要求很高，需要根据实际情况选择材料。
2.考虑大气污染和紫外线的影响。
大跨度结构暴露在外，需要考虑大气污染和紫外线的影响，必要时进行污染和防晒处理。
3.考虑建筑节能设计。
大跨度结构对节能的要求比较高，需要采用合理的节能技术，如选择合理的建筑材料、采用太阳能等可再生能源等。
三、美学价值大跨度结构的美学价值对于建筑整体的视觉效果非常重要，因此需要在设计中进行考虑。
以下是一些美学设计要点：1.统一性。
大跨度结构的设计要与整个建筑保持统一性，如结构形式、颜色、材料等。
2.灵感来源。
可以从建筑周围的环境、文化和历史等方面获得灵感，使大跨度结构与建筑的整体风格相契合。
3.创新。
需要进行创新设计，打造独特的大跨度结构，使其成为整个建筑的亮点。
总之，大跨度结构的设计需要兼顾结构承载能力、环境适应性和美学价值。
只有在综合考虑这几个方面的情况下，才能设计出稳定、可靠、美观的大跨度结构，为城市的发展增添新的亮丽。
某大跨度大空间公共建筑结构设计
下室作为停车库及设备用房 。舞台下方设 一层地 下室布置 舞
台设 备 。
击先张法预应力高强砼管桩 ， 桩端持力层选用碎卵石⑦或根据 地质情况选用 圆角砾⑥ 。单 桩竖 向承载力 特征值 为 ２ ３ ０ ０ ｋ Ｎ，
桩长约 ３ ５— ４ ０ ｍ。锤击桩收锤 标准 以贯人度控制为 主 ， 桩长控 制 为辅 ， 最后 ３阵每阵 １ ０击贯人度为 ２ ０— ５ ０ ｍ ｍ。根据现场试
中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ ８ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号： １ ０ ０ ４— ６ １ ３ ５ ｛ ２ ０ １ ３ ） ０ ５—０ ０ ３ ８— ０ ３
Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ｓ ｐ ａ ｎ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｐ ｕｂ ｌ ｉ ｃ ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎｇ
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２ ０ １ ３年 第 ０ ５期 总第 １ ７ ９期
福
建
建
筑
Ｎｏ ０５ ・２ ０１ ３ Ｖｏ ｌ・１ ７ ９
Ｆ ｕ ｉ ｉ ａ ｎ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ＆ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析
大跨度钢结构空间管桁架设计要点分析1. 引言1.1 背景介绍钢结构在建筑领域中扮演着重要角色，其特点是强度高、承重能力强、施工速度快等优点。
随着建筑技术的不断发展，大跨度钢结构空间管桁架成为了一种常见的设计形式。
其通过管道和节点的连接形成桁架结构，具有较高的抗压和弯曲能力，适用于大跨度空间内的支撑和承载。
大跨度钢结构空间管桁架设计是一门研究工程结构的综合性科学，涉及材料力学、结构力学、工程力学等多个领域的知识。
设计者需考虑力学性能、结构稳定性、材料选择等方面的因素，以确保结构在使用过程中能够安全可靠地承受外部荷载。
钢结构空间管桁架的设计也需要考虑建筑的功能需求和美学要求，使其既能实现结构的功能，又能融入到建筑环境中。
在本研究中，我们将对大跨度钢结构空间管桁架的设计要点进行分析和探讨，包括结构形式选择、节点连接设计、梁柱设计和稳定性分析等方面。
通过对这些要点的深入研究和分析，希望能够为工程设计者提供一定的参考和指导，促进大跨度钢结构空间管桁架的应用与发展。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨大跨度钢结构空间管桁架设计的关键要点，从而提高设计质量和施工效率。
通过对管桁架结构形式选择、节点连接设计、梁柱设计和稳定性分析等方面进行详细分析，可以为工程师在实际项目中提供参考和指导。
研究也旨在总结经验教训，发现设计中存在的问题和不足，为今后类似工程的设计提供更好的建议和解决方案。
通过本研究的开展，可以促进大跨度钢结构空间管桁架设计技术的进步和应用，推动工程结构领域的发展，提升我国在大跨度钢结构设计领域的竞争力和声誉。
1.3 研究意义大跨度钢结构空间管桁架在现代建筑中起着至关重要的作用。
其研究意义主要体现在以下几个方面：大跨度钢结构空间管桁架设计的研究可以有效提高建筑结构的抗震性能和承载能力。
由于大跨度空间结构受到外力作用较大，必须具有较高的稳定性和抗风、抗震能力。
对其设计关键点进行分析和优化可以大幅提高整体结构的安全性。
公共建筑大跨度空间结构设计
公共建筑大跨度空间结构设计摘要：本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，简要介绍了该工程结构设计中的一些特点和难点，提出了一些有关设计方面上的思路，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
关键词：大跨度空间；结构设计；分析所谓的大跨度空间结构，通常是指跨度在60m以上的建筑结构，主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，并结合了实际的工程实例，简要介绍了有关该工程结构设计的特点和难点，以期能为公共建筑大跨度空间结构的设计提供参考。
1 工程概况某公共建筑工程，建筑面积28210m2，地面共4层。
建筑物总长90.9m，宽81.3m，室外地面至大屋面檐口高度26.8m，采用现浇钢筋砼框架结构体系（局部布置少量剪力墙）。
建筑抗震设防类别为重点设防类（乙类），结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。
所在地区的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为ⅱ类，建筑类别调整后用于抗震验算的烈度为6度，用于确定抗震等级的烈度为7度，框架、剪力墙抗震等级均为二级。
2 基础设计拟建场地位于江边冲积平地上，河岸已建有防洪堤和道路。
场地平坦开阔，未见滑波、崩塌、泥石流等不良地质现象，地层变化较为均匀。
场地主要岩土层工程地质综述及地基评价如下：本次工程勘察揭示的岩土层，按其岩土工程性状划分主要分为8层：①吹填砂，②含泥中砂，③（含砾）细中砂，④淤泥质土，⑤细砂，⑥圆角砾、⑦碎卵石，⑧中等风化花岗岩。
结合拟建建筑物荷载情况，本工程最佳桩基持力层选用⑦碎卵石。
根据satwe电算分析结果，柱底最大轴力（标准组合）为12351kn。
根据地质报告，本工程基础可采用预应力砼管桩或冲（钻）孔灌注桩，相比冲（钻）孔灌注桩，管桩的优点是造价相对较低，工期较短，且桩身质量可靠。
所以本工程基础选用锤击先张法预应力高强砼管桩，桩端持力层选用碎卵石⑦或根据地质情况选用圆角砾⑥。
大跨度空间结构课程设计
大跨度空间结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解大跨度空间结构的基本概念，掌握其分类和特点。
2. 学生能描述大跨度空间结构的受力特性，掌握主要的受力分析方法。
3. 学生能掌握大跨度空间结构的设计原则和步骤，了解其在我国建筑行业的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析大跨度空间结构的受力情况，并选择合适的设计方案。
2. 学生能够运用相关软件或工具，进行大跨度空间结构的初步设计和分析。
3. 学生能够通过小组合作，完成一个大跨度空间结构的设计项目，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习大跨度空间结构，培养对建筑结构的兴趣和热爱，增强工程意识。
2. 学生在学习过程中，培养严谨、务实、创新的学习态度，提高解决问题的能力。
3. 学生通过了解大跨度空间结构在我国建筑行业的发展和应用，增强民族自豪感，激发为国家和地方建设贡献力量的意愿。
课程性质：本课程属于专业核心课程，以实践性、应用性为主，注重培养学生的实际操作能力和设计思维。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的专业知识基础，具有较强的自学能力和团队合作意识。
教学要求：教师应结合学生特点和课程性质，采用讲授、实践、案例分析等多种教学方法，注重培养学生的实际操作能力和创新精神。
教学过程中，注重分解课程目标，确保学生能够达到预期学习成果，为后续的职业生涯奠定基础。
二、教学内容1. 大跨度空间结构基本概念与分类：包括拱式结构、悬索结构、薄壳结构等，结合教材第二章内容，分析各类结构的特点及应用。
2. 大跨度空间结构的受力特性：讲解教材第三章内容，引导学生掌握结构受力分析的基本原理和方法。
3. 大跨度空间结构设计原则与步骤：依据教材第四章内容，详细介绍设计原则、设计步骤以及设计过程中需考虑的因素。
4. 大跨度空间结构案例分析：选取教材第五章典型案例，分析其设计理念、结构特点和施工技术。
5. 大跨度空间结构设计软件应用：结合教材第六章，教授学生使用相关软件（如SAP2000、MIDAS等）进行结构设计和分析。
建筑大跨度结构案例分析
8.1膜结构：内蒙古达拉特旗第五中学 膜结构看台
8.2膜结构
9.1管桁结构：广州丫髻沙大桥主桥
大跨度桁架式钢管混凝土 拱桥的非线性稳定控制指 标，采用的竖转结构体系、 “变角度、变索力”的液 压同步提升技术和平转、 竖转相结合的施工控制技 术
9.2管桁结构：成灌快铁犀浦站
犀浦站采用高站台建 筑，为管桁结构加网 片结构，就是水立方 的建筑技术
1.2园拱屋顶结构：天津西站
金属编织状的屋面，跨度114米，施工人员先在空中10 米高架层上分组进行屋面拼接，然后再整体提升到50米， 即站房的主体结构 整个屋顶长度是386.15米，重量接近7万吨。 在拱顶拼接完后，采取液压千斤顶群提升，整 体提起来，再与两侧进行拼接，最终形成整个 的拱结构
2.1刚架结构
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型 具有不规则、 多面、薄壳结 构的特点，是 全国第二座薄 壳结构设计建 筑——第一座 是广州歌剧院。 该体育馆的最 大跨度为111 米
6.3薄壳结构：广州歌剧院
广州歌剧院钢结构外壳采用 空间组合折板式三向斜交网 壳结构，钢结构总重约 10000吨，其中铸钢节点约 1100吨。整个结构为空间极 不规则壳体结构，结构相互 关系错综复杂，造型别具一 格，宛如置于平缓山丘上的 两块美丽的石头，静静地卧 在珠江之畔。其中，“大石 头”是1800座的大剧场及其 配套的设备用房、剧务用房、 演出用房、行政用房、录音 棚和艺术展览厅；“小石头” 则是400座的多功能剧场及配 套餐厅。两者皆为屋盖、幕 墙一体化的结构，整体外壳 最大长度约120米，高度43 米。
2.2门式刚架结构
• 门式刚架是目前国内应用 最为广泛的轻型钢结构。 近年来本公司研究人员结 合工程设计对门式刚架结 构受力性能、结构体系布 置、节点变形性能、吊车 梁优化设计和结构抗震性 能等进行了系统研究，部 分研究成果已为国家相关 规范所采用。本公司开发 的杆系结构分析设计软件 BSSAP含有门式刚架结构设 计模块，已成功用于百余 项门式刚架结构工程设计。 本公司受施工单位委托完 成的数十项门式刚架结构 工程优化设计，优化后经 济效益均十分显著，既为 建设商节约了大笔资金， 也为施工单位赢得了利润 空间
大跨度空间结构(城规专业)
大跨度空间结构空间结构与高耸结构空间结构与平面结构梁、拱等，所承受的壳、网架等，荷载、空间结构与航天结构•太阳帆板可展结构•雷达天线结构生活中的空间结构蜘蛛网强度相当于钢材的50倍直径几微米1:120“形态学”（Morphology）起源于古希腊，Morphology一词由希腊语Morphe（形态）和Ology （科学）构成。
形态学最初是一门研究人体、动物、植物的形式和结构的科学。
结构形态学作为形态学的一个分支是一门从整体上研究建筑形状与结构受力之间关系的学科，目的在于寻求二者的协同统一。
“形”关注的是结构的外形，即结构的几何形状；“态”关注的是结构的受力，可以延伸为“力流”、连接方式或是一种变化。
蜂窝Eden Project(British)Polyhedron (Platonic and Archimedean)Frei Otto’s greenhouseP. Drew, Frei Otto Form und Konstruktion, Verlag Gerd Hatje, Stuttgart, 1976The fly’s eye dome (Buckminster Fuller)1895-1983American architect,systemstheorist, author,designer, inventor,and futuristSPUNT’S MODULAR DOMECSU at Northridge, CA, USA. Design by Leonard Spunt in the 1970’s.Geodesic dome (Paris)2002年美国盐湖城冬奥会颁奖广场舞台Hoberman拱门Basket with fabric空间结构的主要形式空间结构发展简史皮革、木材智能结构2008鸟巢结构1856智能材料1986索穹顶膜结构19751970网格结构1957混凝土薄壳悬索结构1953A. D123拱壳B.C3000帐篷钢筋混凝土1864B.C2000largest span masonry domesSt Peter’s Basilica in Rome (1588–93)圣母百花大教堂Santa Maria del Fiore in Florence (1420–34)，approximately 42 m diameter世界上跨度最大的薄壳（边长218m,矢高48m）法国巴黎国家工业与技术中心陈列大厅（1959）深圳国际机场广东省人民体育场Xian Gymnasium(1999)96mX96m,4 supports上海美罗城D=48mCoal storage(Beijing,2004, span:120m)天津新体育馆（直径135m ）1994首都机场T3航站楼北京首都国际机场新航站楼T3A(180,000m2）属铝板。
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析作业
大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析作业一、引言大跨度建筑是指横跨一定距离的建筑结构，通常用于体育馆、机场、展览馆等场所。
大跨度建筑的结构形式和建筑造型直接影响着其整体的设计风格和功能性。
本文将通过分析几个实际案例，来探讨大跨度建筑的结构形式和建筑造型。
二、实例分析1.鸟巢体育馆鸟巢是2024年北京奥运会的主要场馆之一，该建筑由于其独特的设计和大跨度的结构形式而备受瞩目。
鸟巢采用了网格状的结构形式，结构支撑系统以大量的钢材和钢索构成，形成了像鸟巢一样的外观。
这种结构形式使得鸟巢能够跨越大距离，同时又能够承受复杂的力学负荷。
建筑造型方面，鸟巢采用了流线型的造型，形象生动地展现了建筑的力学特点和灵活性。
2.在野外博物馆在野外博物馆是位于美国亚利桑那州的一个知名景点，该建筑展示了独特的结构形式和建筑造型。
在野外博物馆的结构形式采用了大跨度的钢结构，构建了一个拱形天篷状的建筑。
这种结构形式使得建筑可以跨越大距离，同时又能够保持建筑的稳定性和坚固性。
建筑造型方面，该建筑外观简洁大方，与周围的自然环境相融合，给人一种和谐、自然的感觉。
3.埃菲尔铁塔埃菲尔铁塔是法国巴黎的一座标志性建筑，以其独特的结构形式和建筑造型而闻名于世。
该建筑采用了大跨度的钢结构，通过各种大小不同的钢材构成。
这种结构形式使得建筑能够跨越大距离，同时又能够承载大风荷载和重力负荷。
建筑造型方面，埃菲尔铁塔外观造型美观，线条流畅，给人一种轻盈、优雅的感觉。
三、结论通过上述实例的分析可以看出，大跨度建筑的结构形式和建筑造型是相互关联的。
合理的结构形式可以支撑大跨度建筑的功能和安全性，而独特的建筑造型则能够突出建筑的设计风格和艺术性。
在大跨度建筑的设计中，需要考虑结构形式和建筑造型的协调性，以达到功能与美观的统一未来，随着科学技术的进步和建筑设计理念的不断发展，大跨度建筑的结构形式和建筑造型将会更加多样化和创新化。
我们可以期待更多独特的大跨度建筑出现，为人们创造更好的空间体验和艺术享受。
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。
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
大跨度空间结构建筑构造概述
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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地震荷载
地震作用参数按规范取值； 考虑双向地震，考虑竖向地震，考虑三向地震； 长度超过300m，考虑行波效应带来的不利影响，补充多点输入地震作用 分析 对于重要大跨空间结构，应进行性能化设计—中震不屈服或中震弹性，钢 结构相对容易实现。
计算分析
计算模型： 采用总装整体分析模型，考虑下部结构弹性支座对上部屋盖影响，准确 模拟上部屋盖地震作用； 模态分析： 大跨空间结构往往局部振型比较多，需要考虑足够多振型，建议采用里兹法求解； 考虑三向质量参与，水平方向参与质量系数不小于90%； 屋盖第一阶竖向振动频率不小于1HZ； 稳定分析 线性屈曲屈曲因子不小于10； 考虑几何非线性，结构稳定极限承载力安全系数不小于4.2； 考虑几何非线性、材料非线性，结构稳定极限承载力安全系数不小于2.0； 一般而言，平面桁架面外稳定性较差，容易出现局部失稳； 倒三角形空间桁架、网架结构、跨厚比较小的双层网壳稳定性较好； 单层网壳稳定性较差。 单层网壳、跨厚比不小于50的双层网壳必须进行考虑几何非线性、材料非线性的极 限承载力稳定分析； 稳定分析考虑初始缺陷，初始缺陷取最低阶整体屈曲模态，最大缺陷值取1/300跨度； 圆柱面网壳和椭圆抛物面网壳网壳需考虑半跨雪荷载或活荷载稳定分析；
有较大的跨越能力，为建筑物提供较大的空间； 形式多样化，造型美观； 建筑、结构和使用功能的统一。
大跨空间结构体系分类-按结构构成分类
大跨空间结构体系分类-按结构构成分类
大跨空间结构体系分类-按受力特点分类
大跨空间结构体系分类-按受力特点分类
大跨空间结构体系分类-按受力特点分类
大跨空间结构体系分类-按构件单元分类
管桁架结构
受力及布置形式分类 空间管桁架（三角形管桁架）
一般采用倒三角形截面，上弦两根杆件（压杆），下弦一根 杆件（拉杆），上下弦通过腹杆连接，上弦节点处设水平连 杆； 侧向稳定好，可减小侧向支撑，同时扭转刚度也好。
管桁架结构
杆件截面分类
C-C形桁架：主管、次管均为圆管度作用
一般情况均建议考虑温度作用，温度作用对大跨轻钢屋盖（尤其超长结 构）的控制作用仅次于竖向荷载； 根据项目当地气候资料确定温度荷作用，包括合拢温度、升温温差及降温 温差； 特殊项目要考虑太阳辐射等引起结构内、外表面温度变化的不利影响； 温度宜“放”，大跨结构尽量采用对温度变形有利的支座；
管桁架结构设计一些问题
分析模型假定
一般情况下，采用相贯节点的桁架，建议弦杆连续、腹杆与弦
杆铰接计算假定； 其它连接假定：全铰接、全刚接。
杆件长细比限值
受压杆件：一般情况下取180，支座附件取150，重要的关键
杆件取120； 受拉杆件：一般情况下取300，直接承受动力荷载取250。
计算分析
阻尼比：纯钢结构取0.02， 上部钢结构下部混凝土结构，钢结构设计建议取0.02控制，混凝土 部分设计建议取0.035控制，整体结构指标建议按0.035控制； 节点 遵从“强节点、弱构件”设计原则； 复杂节点应进行实体有限元分析； 管桁架结构优先才相贯节点；网架结构采用螺栓球、焊接空心球；管截面的 网壳结构可根据实际情况优先采用相贯节点、加强型相贯节点，也可采用球 节点或节点板节点； 杆件长细比控制标准
生壳各种植物种子的外壳是一种受力性能很好的空间结构 (薄壳结构)；蜂窝也是空间结构(空间网格结构)；蜘蛛网
具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构称为空间结构；
属于索网结构；肥皂泡是典型的空间结构(充气薄膜结构)。
大跨空间结构特点
三维空间受力，整体性好，刚度好，内力均匀； 自重轻，经济性好； 便于工业化生产；
谈谈大跨空间结构 设计
周坚荣 高成结构
主要内容：
大跨空间结构特点与体系分类 常用的大跨空间结构体系 大跨空间结构的荷载作用及计算分析 大跨空间结构工程案例-潭州会展中心二期 推荐学习资料
大跨空间结构特点与体系分类
大跨空间结构特点
大跨空间结构体系分类
空间结构的概念
凡是建筑结构的形体成三维空间性状，在荷载作用下 自然界有许多空间结构：如蛋壳、乌龟壳、蚌壳、花
网架结构
双层网架结构形式
网架结构
双层网架结构形式
网架结构
常规跨度网架用钢量 网架节点自重占比约15%~25%。
网架结构
网架几何尺寸的确定
对于轻钢屋面，网架跨高比可取15~25，甚至可达30； 腹杆与弦杆的夹角建议控制在40o~600 ；
网架结构
网架节点形式
焊接空心球节点 螺栓球节点 焊接钢板节点（应用较少） 采用相贯节点（平行桁架体系中应用）
管桁架结构
受力及布置形式分类 平面管桁架
上、下弦杆及腹杆同一平面内，平面外刚度较差，需要设置 侧向支撑保持稳定； 多采用Warren桁架和Pratt桁架形式，Warren桁架一般是最 经济的布置，与Pratt桁架相比Warren桁架只有它一半数量腹 杆与节点，且腹杆下料长度统一，这样可极大地节约材料与 加工工时。
谢谢！
计算分析
荷载作用
静荷载
恒载：自重、附加恒载（一般轻钢屋面0.6~1.0kN/m2）; 活荷载：不上屋面取0.5kN/m2; 雪荷载：按规范取值，考虑不均匀分布影响； 雪荷载与活荷载按较大值输入； 柱面网壳结构，考虑半跨活荷载（雪荷载）不利影响； 大跨空间结构，竖向荷载起控制作用； 按规范取值，对于大跨、体型复杂等一般需按风洞试验确定; 无风洞试验数据时，风振系数建议取值不小于1.5，悬挑部分不小于1.8； 体型系数、风压高度变化系数按规范取值； 大跨屋盖（平屋盖、小坡度屋盖）风荷载以上吸风为主；
网壳结构
结构选型
单层网桥采用刚接节点，双层网壳可采用铰接节点； 中小跨度宜选用单层网壳，中大跨度宜选用双层网壳； 网壳边界条件需要有足够的刚度，除抵抗竖向力，还要抵抗水平推力； 常规网壳结构几何尺寸确定可参考下表：
网壳结构
国家大剧院
大跨空间结构的荷载作用及计算分析
荷载作用
管桁架结构设计一些问题
杆件计算长度
管桁架结构设计一些问题
节点
不设加劲肋； 受力较大或弦杆刚度较弱时，可按以下方法加强：
一般情况下，采用相贯节点，即腹杆直接焊接在贯通弦杆表面，
管桁架结构工程
某训练馆管桁架屋面
网架结构
受力机理
按弦层数分：双层网架、三层网架，一般采用双层。
董石麟院士在《中国空间结构的发展与展望》一文中提出按空间结构的 基本单元进行划分 —按板壳单元、梁单元、杆单元、索单元和膜单元等 五种单元组成来分类。
大跨空间结构体系分类-按力学准则分类
大跨空间结构体系分类-按力学准则分类
常用的大跨空间结构体系
管桁架结构
网架结构 网壳结构
管桁架结构
应力比：建议控制应力比不大于0.9，关键构件不大于0.85； 中、大震应力比不大于1.0；
计算分析
杆件长细比
竖向位移控制
大跨空间结构工程案例
潭州会展中心二期
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1、《大跨度空间结构》，张毅刚等编著
2、《大跨度空间钢结构分析与概念设计》，王秀丽编著 ３、《结构概念与体系》，林同炎著 ４、《新型空间结构分析、设计与施工》，董石麟著
R-R形桁架：主管、次管均为方钢管或矩形钢管相贯的桁架结 构； R-C形桁架：矩形截面主管与圆形截面支管直接相贯的桁架结 构；
管桁架结构设计一些问题
桁架几何及截面参数确定
桁架高度：一般轻钢屋面，桁架高度可取（1/15~1/25）L0，
立体拱桁架可取（1/20~1/30）L0 ,荷载较大取下限值； 腹杆与弦杆夹角：建议取30o~60o,不应小于15o ,不应大于75o ; 三角形空间桁架宽度：宜取（1/2~1/3）桁架高度，一般取 1/2.5桁架高度； 主管管径（宽度）不宜小于支管，壁厚不宜小于支管。一般情 况下，建议主管管径大于支管，主管壁厚大于支管2mm或以 上，以保证相贯节点的刚度及承载力； 矩形截面桁架（R-R形桁架），建议弦杆、腹杆宽度一致，尤 其是空腹桁架，节点连接简单、传力直接，一般情况下弦杆里 可不设加劲肋。
网架结构
网壳结构
受力机理
按弦层数分：单层网壳、双层网架。
网壳结构
单层网壳分类
球面网壳 柱面网壳 双曲扁网壳 圆锥面网壳 扭曲面网壳 双曲抛物面网壳 其它形式的单层网壳
网壳结构
双层网壳分类
双层球面网壳：交叉桁架体系、四角椎体系、三角椎体系 双层柱面网壳：交叉桁架体系、四角椎体系、三角椎体系