公共建筑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
大跨度施工专项方案
一、工程概况本工程为某大型公共建筑，位于我国某城市中心区域。
建筑主体采用钢结构，结构形式为大跨度空间钢桁架双向正交钢管桁架体系。
建筑总高度为60米，占地面积为10000平方米。
屋面钢结构总用钢量约28000吨，杆件总量82232根，焊缝总长度约12万延长米，屋面主次桁架共604榀。
二、施工重点、难点分析1. 结构跨度大：本工程中央站房结构跨度达到132米，桁架体型大，单榀桁架重量达800t，地面安装高度54米，构件加工制作、现场拼装、构件吊装等一系列难题较为突出。
2. 桁架安装高度高：桁架截面宽度仅1米，桁架自身高度最高达23.8米，桁架安装高度高，对施工安全和精度提出了较高要求。
3. 构件加工精度要求高：杆件总量大，尺寸各异，焊缝总长度长，对构件加工精度要求较高。
4. 施工场地狭小：施工场地狭小，构件运输、吊装、堆放等均需充分考虑。
三、施工方案1. 施工准备（1）技术准备：组织工程技术人员和施工班组认真熟悉图纸，领会设计意图，全面理解施工图纸的内容。
对施工方案进行可行性讨论，编写人防层支模板方案，完成后由项目经理审核报公司总工审批。
（2）材料准备：提前准备好各类钢材、焊接材料、连接件等，确保材料质量符合要求。
（3）设备准备：提前调试、检查各类施工设备，确保设备正常运行。
2. 施工步骤（1）构件加工：严格按照设计要求，对构件进行加工，确保加工精度。
（2）现场拼装：将加工好的构件在现场进行拼装，确保拼装精度。
（3）构件吊装：采用大型吊车进行构件吊装，确保吊装安全和精度。
（4）焊接：采用焊接设备对构件进行焊接，确保焊接质量。
（5）涂装：对焊接好的构件进行涂装，确保构件防腐。
（6）屋面防水：对屋面进行防水处理，确保屋面防水效果。
3. 施工质量控制（1）严格控制构件加工精度，确保构件尺寸、焊缝长度等符合设计要求。
（2）加强现场拼装、吊装、焊接等工序的质量控制，确保施工质量。
（3）对施工过程进行全程监控，发现问题及时整改。
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
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ Ｍｉ ｎ ｈ ｏ ｕ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ￣ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ｓ ｐ ａ ｎ，ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｒ ｅ，ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ，ｏ ｆ ｉｃ ｆ ｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｍｅ
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。
大跨度建筑结构形式与设计研究
现代物业Modern Property Management– 75 –1 大跨度建筑结构概述大跨度建筑结构指的是建筑结构跨度在30m以上的建筑结构，在钢结构形式中，跨度要在60m以上才能被称为大跨度建筑。
大跨度建筑主要被用在体育馆、礼堂等大型公共建筑中。
随着科学技术的进步，大空间的建筑结构越来越复杂和多元化，也为之后大空间大跨度建筑结构设计和应用提出了更多的要求。
常见的大跨度建筑结构形式包括网壳结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构和膜结构，其他结构形式都是在这五种基本结构上演变或互相组合发展而来，造就了多样的结构形式，形成了多元化的建筑空间结构。
2 大跨度建筑结构形式和设计分析2.1 网壳结构的形式和特点。
网壳结构是一种和平板网架相似的空间杆系结构体系，在建筑施工中，其承受基础是杆件，然后将杆件根据一定规则组合和配置，最后形成具有结构布置的空间构架。
网壳结构形式具有较好的压力感、传力性质较好，在实际工程施工中得到了广泛的应用，具有广阔的发展空间。
网壳结构形式包括双曲面网壳、双曲抛物面网壳、球面网壳等。
网壳结构主要由轻质高强度的材料制作而成，结构剖面尺寸减少，但在荷载作用下，容易出现变形问题而影响结构的稳定性。
2.2 网架结构的形式和特点。
网架结构是将多根杆件按照一定网格形式，将节点连接起来形成新型的空间结构。
该建筑结构形式具有重量轻、空间受力性能好、抗震性能好和刚性强的优点，主要被应用在体育馆、大剧院、礼堂等大型公共建筑中。
目前常见的网架结构有两向网架结构、三角锥网架结构、四角锥网架结构和六角锥网架结构。
其中，两向网架结构中最为常见的是斜向放、校正放和三向网架形式；三角锥网架结构中比较常见的是抽空三角锥、蜂窝形三角锥等形式；四角锥网架结构中常见的有斜放四角锥、正放四角锥和正放抽空四角锥、星型四角锥、棋盘形和单向折线型四角锥网架结构形式。
六角锥网架结构中，正六角锥是最为常见的一种。
网架结构具有传力方便、工程质量好、稳定性高、平面布置灵活、生产效率高、美观性强的优点，所以在现代化建筑工程中应用比较广泛，但是该结构形式也存在杆件数量太多、杆件制作复杂的劣势。
日本大跨度公共建筑的结构概念
８
５
ｍ １２
２ｍ
２
５８３８
膜片
３
５８３８
４
东京穹顶（Ｔｏｋｙｏ Ｄｏｍｅ） １９８８．４
点：
建筑与结构：Ｎ ｉ ｋ ｋ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｋ ｋ ｅ ｉ 公司和 在正常使用时，室内增压 ３ ０ ｍ ｍ Ａ ｑ （ 相 当
Ｔａｋｅｎａｋａ 集团
０．３ｋＮ／ｍ２ 的力） 使索与膜均处于受拉和稳定状
前桥绿色穹顶（Ｇｒｅｅｎ Ｄｏｍｅ Ｍａｅｂａｓｈｉ）１９９０．６ 建筑与结构：Ｍ Ｈ Ｓ 规划。建筑、结构 ＳＨＩＭＩＺＵ 集团 施工：Ｍａｓａｏ Ｓａｉｔｏｈ ⒈工程概况： 前桥绿色穹顶为多功能的体育馆，该馆可供
具有较高刚度，另一个方向为单层拱与空腹拱架 举行室内自行车、网球、音乐会、各种展览、庆
日本大跨度现代空间结构工程一览
表１ 体育场
名 称 ⒈ 宫城体育场 ⒉ 新泻体育场 ⒊ 鹿岛体育场 ⒋ 崎玉体育场 ⒌ 东京体育场 ⒍ 横滨体育场 ⒎ 静冈体育场 ⒏ 丰田体育场 ⒐ 大阪体育场 ⒑ 神户体育场 ⒒ 大分体育场 ⒓ 熊本体育场
建成时间 ２０００ ２００１ ２００１ ２００２ ２００１ １９９７ ２０００ ２００１ １９９６ ２００１ ２００１ １９９８
世界上许多先进国家著名城市的标志性建 筑，以及很多优秀旅游景区的建筑始终与大跨度 空间结构密不可分，历届奥林匹克运动会、世界 各国的各种经济贸易会、世界博览会也无不成为 各国最先进的大跨度空间结构竞相亮相的舞台。 ２００１年７月１３日国际奥林匹克委员会在莫斯科通 过决议，确定 ２００８ 年 ２９ 届奥林匹克运动会将在 北京举行。这肯定将对我国空间结构技术的进步 与发展产生极大的促进作用，肯定将有大量宏伟 壮观的现代空间结构在美丽的北京耸立。 日本是现代空间结构发展很快的国家，２００１ 年 １ ０ 月我们有幸参加了在日本名古屋举行的 ＩＡＳＳ ２００１ 国际空间结构大会。与会期间我们参 观了一些日本的大跨度空间结构，收集了一些日 本空间结构的资料，通过参观、讨论，我们深切 体会到现代空间结构无不充分体现了宏伟、美 观、富有艺术想象力，无论哪一个空间结构都充 分体现了结构设计技术的进步，体现应用了优 质、高强、最新的建筑材料，体现了空间结构施 工技术的进步，也体现了每一个现代空间结构均 建立在合理的结构设计概念、合理的结构布置的 基础之上。
大跨度建筑构造案例
1
2
受力特点：有多根杆以一定规律通过节点组成的结 构 优点：整体性强、利于抗震、节省材料、结构高度 小有效利用空间、便于生产、形式多样 缺点：支座条件复杂 使用范围：大跨度公共建筑屋顶
悬索结构
1日本代代木体育馆 2慕尼黑奥林匹克体育馆
1
2
受力特点：索网只承受轴向拉力，无弯矩无剪力 优点：节省材料，减轻自重、建筑造型丰富、跨越 巨大空间不需中间支点、施工快捷 缺点：强风吸引下易丧失稳定性而破坏 适用范围：覆盖体育馆、大会堂、展览馆等建筑屋 顶
天文馆展览馆体育馆会堂等大型折板结构1巴黎联合国教科文组织大厦总部会议厅悬挑结构1无锡市体育场受力特点
大跨度建筑构造案例
张帅 201031209031 建筑1006
拱结构
1伦敦水晶宫1851——1936 2东京tama大学图书馆
1
2
受力特点：内力变轴向压力，应力分布均匀 优点：跨越较大空间 缺点：会产生横向推力，建筑平面空间组合受约束 适用：商场、展览馆、体育馆、散装货仓等 形式：三铰拱、两铰拱、无铰拱
桁架结构
1南京国际展览中心 2新加坡国际会展中心
1
2
受力特点：杆件之间的结合假定为铰结，外力作用 下，杆件内力是轴向力，分布均匀 优点：材料强度充分利用，减少材料耗量和结构自 重 缺点：刚度差 适用范围：体育馆。影剧院。展览馆、食堂、菜场、 商场等
网架结构
1上海体育馆 2佛山岭南明珠体育馆
薄壳结构
1星海音乐厅 2金贝儿美术馆
1
2
受力特点：承受曲面轴向力，弯矩扭矩很小
优点：刚度强度好，自重轻，省材料，跨度大，外 形多样
缺点：形体复杂，费工费时费模板，结构计算复杂， 不宜承受集中荷载
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
大跨度建筑构造案例
a
21
悬索结构
1日本代代木体育馆 2慕尼黑奥林匹克体育馆
a
22
1
a
23
2
a
24
受力特点：索网只承受轴向拉力，无弯矩无剪力
优点：节省材料，减轻自重、建筑造型丰富、跨越 巨大空间不需中间支点、施工快捷
缺点：强风吸引下易丧失稳定性而破坏
适用范围：覆盖体育馆、大会堂、展览馆等建筑屋 顶
a
25
薄壳结构
a
36
组合网架结构 管桁结构
预应力网格结构 张弦梁结构
a
37
1
a
38
缺点：刚度差
适用范围：体育馆。影剧院。展览馆、食堂、菜场、 商场等
a
17
网架结构
1上海体育馆 2佛山岭南明珠体育馆
a
18
1
a
19
2
a
20
受力特点：有多根杆以一定规律通过节点组成的结 构
优点：整体性强、利于抗震、节省材料、结构高度 小有效利用空间、便于生产、形式多样
缺点：支座条件复杂
使用范围：大跨度公共建筑屋顶
a
5
刚架结构
1斯特拉斯堡停车场 2展览厅门宫
a
6
a
7
a
8
受力特点：梁柱刚性节点，外力作用下结构合理 优点：轻巧美观，跨度大，制作方便 缺点：刚度较差 适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等
a
9
膜结构
1上海八万人体育馆 2水立方
a
10
1
a
11
2
a
12
受力特点：空气压力支承膜面、或柔性钢索或刚性 骨架网索将膜材绷紧
大跨度建筑构造案例
大跨度建筑结构设计中重点及难点分析
大跨度建筑结构设计中重点及难点分析摘要：随着我国经济的发展以及城市化进程的加快，城市建筑不断增加，而在城市建筑中，其建筑结构的设计对于提高建筑的质量有着重要的作用。
同时，在城市的建设中，其大跨度的建筑结构设计是未来城市建筑发展的一种新的趋势，是衡量一个城市和国家建筑体系发展的重要的标准，因此加强对大跨度建筑结构设计的研究进而确保建筑结构设计的合理性，成为设计人员需重点研究的课题。
本文从大跨度建筑结构的发展现状以及大跨度建筑结构设计中的重点和难点等方面进行简要研究和分析，进而为大跨度建筑结构设计提供参考性的意见和建议，进而提高大跨度建筑结构设计水平。
关键词：大跨度建筑；结构设计前言在我国城市化的发展中，城市建筑逐渐增加，大型的综合体建设量也越来越多。
在这些建筑中，由于对建筑的综合性需求，大跨度的建筑在城市中逐渐受到追捧。
同时，由于建筑功能要求，这些大型商业综合体一般具有建筑长度较长、内部大开洞造成连接薄弱、连廊及影厅跨度较大、局部位置大悬挑等共同特点。
因此，我们有必要做好大跨度结构设计工作，确保建筑结构设计的合理性。
因此，设计人员需加大对大跨度建筑的结构设计分析，掌握大跨度建筑结构设计中的重点和难点，进一步提高大跨度建筑结构的设计水平。
一、大跨度建筑结构的发展现状在现代城市中大跨度建筑越来越受到人们的欢迎和喜爱，而大跨度结构的建筑是巧妙的借助力学的原理，结合设计师对自然的感受，比如乔木、贝壳等，形成的一种建筑结构。
这种建筑结构不仅能满足人们对建筑的基本需求，同时由于在设计上接住了大自然中的事物，使得大跨度建筑结构为人们提供一种感官上的愉快享受，进而为人类的创造提供了范本。
但是，在大跨度建筑结构设计中，由于大跨度建筑结构的样式繁多，例如卡斯滕结构和树状结构等。
而随着现今人们生活水平的提高以及建筑行业的发展，简单的建筑设计已经不能满足人们的需求，其建筑也逐渐朝着更大跨度、更大空间、利用更合理以及更加美观的方向发展。
建筑工程的特殊结构设计
汇报人：可编辑 2024-01-04
目录
• 特殊结构类型介绍 • 特殊结构设计原理 • 特殊结构的应用场景 • 特殊结构的施工方法 • 特殊结构设计的挑战与解决方案
01
特殊结构类型介绍
大跨度结构
总结词
大跨度结构主要用于大型公共建筑和工业厂房，其特点是跨度大、荷载重、受 力复杂。
解决方案
采用环保材料和施工方法，减少对环境的污染和破坏。同 时，加强施工过程中的环境保护措施，如控制施工噪音、 粉尘等。此外，设计时应充分考虑建筑物的节能和减排性 能，提高其可持续性。
THANKS
感谢观看
解决方案
采用基于性能的抗震设计方法，根据不同的地震场景和结构特性，制定不同的抗震策略。 同时，利用现代科技手段，如振动台试验、数值模拟等，对结构的抗震性能进行评估和优 化。
施工过程中的问题
总结词
特殊结构设计的施工难度较大，需要采取特殊的施工方法和工艺。
详细描述
在施工过程中，由于特殊结构的形态和尺寸的特殊性，传统的施工方法和工艺可能不适用。例如，大型结构的吊装、 复杂结构的定位和固定等，都需要采取特殊的施工方法和工艺。同时，施工过程中的安全问题也需要特别关注。
工业厂房和仓库
工业厂房和仓库需要特殊结构设计来满足其生产工艺和存储需求。例如，为了满足重型设备安装和承 载需求，工业厂房可以采用钢框架结构、预应力混凝土结构等；仓库可以采用货架式结构、大跨度梁 板结构等。
这些特殊结构设计能够提供更高的承载能力和稳定性，满足工业厂房和仓库的生产和存储需求。同时 ，它们还可以优化空间的利用效率，提高工业生产和物流的效率和便利性。
桥梁和隧道工程
桥梁和隧道工程需要特殊结构设计来应对复杂的地理环境 和载荷条件。例如，为了跨越河流、山谷等障碍物，桥梁 可以采用斜拉桥、悬索桥等结构形式；隧道可以采用盾构 隧道、沉管隧道等结构形式。
大跨度建筑屋盖结构
施工过程管理
总结词
施工过程管理是确保大跨度建筑屋盖 结构施工顺利进行的重要保障。
详细描述
建立完善的施工管理体系，明确各岗 位的职责和要求，加强施工现场的协 调与监控，确保施工进度、质量和安 全等目标的实现。
施工质量控制
总结词
施工质量控制是确保大跨度建筑屋盖结构施工质量符合设计要求的重要环节。
详细描述
大跨度建筑屋盖结构
• 引言 • 大跨度建筑屋盖结构类型 • 大跨度建筑屋盖结构设计 • 大跨度建筑屋盖结构施工 • 大跨度建筑屋盖结构应用案例 • 大跨度建筑屋盖结构发展趋势与挑战
01
引言
主题简介
01
大跨度建筑屋盖结构是指跨越较 大空间、采用特殊结构形式的建 筑屋盖，通常用于大型场馆、会 展中心、机场等公共建筑。
施工监控与健康监测
通过实时监测和数据分析，对施工过程进行精确控制，确保结构的 安全性和稳定性。
预制构件与装配式施工
采用预制构件和装配式施工方法，提高施工效率，减少现场作业量， 降低安全风险。
绿色建筑与可持续发展
节能设计
01
通过合理的建筑布局、采光和通风设计，降低建筑能耗，提高
能源利用效率。
可再生能源利用
建立完善的施工质量管理体系，加强材料质量检测、施工过程监控和验收管理，确保各道工序的施工 质量符合设计要求和规范标准。同时，加强质量问题的处理和预防措施，避免质量事故的发生。
05
大跨度建筑屋盖结构应用案例
体育场馆屋盖结构
体育场馆作为大型公共建筑，其屋盖结构需要满足大跨度、大荷载和高使用频率的要求。常见的体育场馆屋盖结构形式包括 悬索结构、网架结构和张弦梁结构等。这些结构形式能够提供较大的空间跨度和承载能力，同时保证结构的稳定性和安全性 。
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）
大跨度建筑及构造设计
2 大跨度建筑结构类型及其造型、技术特点
大跨度建筑结构类型及造型、技术特点
网架结构
大跨度建筑结构的类型和形式丰富多彩，可按不同的分类方法来阐述。 按照所用材料及建造方式可分为：钢筋混凝土薄壳结构、网架结构、网壳结 构、轻钢结构、管桁架结构、悬索结构、膜结构和索—膜结构、混合结构等。
一 、网架结构
然而大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶以后，特别是 第二次世界大战后的几十年中。例如1889年为巴黎世界博览会建造的机械 馆，跨度达到115m，采用三铰拱钢结构；又如1912-1913年在波兰布雷斯 劳建成的百年大厅直径为65m，采用钢筋混凝土肋穹顶结构。目前世界上跨 度最大的建筑是美国底特律的韦恩县体育馆，圆形平面，直径达266m，为 钢网壳结构。我国大跨度建筑是在解放后才迅速发展起来的，20世纪70年 代建成的上海体育馆，圆形平面，直径110m，钢平板网架结构。我国目前 以钢索及膜材做成的结构最大跨度已达到320m。
大跨度建筑的发展及历史沿革
1983年建成的加拿大加里体育馆，采用采用双 曲抛物面索网屋盖，圆形平面直径135米，迄 今为止仍是世界上最大的索网结构。
蒙特利尔 奥运会体育中心---1976年 最大跨度172m，高32m
大跨度建筑的发展及历史沿革
充气结构构建简单方便，可快速装拆，使用与重量轻，运输体积小的 场合，特别适用于索网和薄膜结构的支撑构建。自重轻，仅为其他结构重 量的十分之一，因而容易跨越很大的空间，适用于体育馆、展会等大型公 共建筑。如1988年建的日本东京后乐园棒球场，直径204米，屋高61米， 总体积140万平方米。
有代表性。
大跨度建筑结构类型及造型、技术特点
网架结构
（一）网架结构的优缺点
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
寒地某图书馆采光屋顶中大跨型钢混凝土结构的设计
寒地某图书馆采光屋顶中大跨型钢混凝土结构的设计近年来随着国家经济形式的发展，在全国各地国家重点扶持和建设了一批大型的学校公共类建筑，作为学校建筑中最为重要的配套建筑，图书馆不仅仅是学生日常学习的场所，更是一个与知识交流，与人交流，提升自我修养的场所。
而图书馆的中庭作为建筑中最重要的公共空间，通常都是普通混凝土结构难以实现的大跨度空间。
在以往的中庭大跨度空间的设计中，通常是采用钢结构平板网架，桁架或实腹钢梁等形式来营造采光天窗所需要的效果。
但是本工程所处地区为寒冷地区，根据以往的工程经验，由于冬夏温差较大等因素钢结构从保温和耐久性上都不是非常理想，后期维护费用也较高，而且建筑的创作者想要混凝土构件的厚重感营造出图书馆作为文化建筑的庄重效果。
经过与建筑师的反复讨论，笔者结合日渐成熟的型钢混凝土技术在本工程进行应用，总结如下心得。
1工程概况本工程为吉林铁道职业技术学院新校区建设项目，工程地点位于新校区位于永吉经济开发区，与吉林市毗邻，距吉林市一中12千米，位于202国道一侧。
校区总用地面积87.23公顷，总建筑面积193413.63平方米，图书馆位于校区中轴线的中心位置，建筑层数地上四层局部地下一层，建筑高度23.6米；大跨度框架结构。
中庭跨度24.3mX32.1m，四层顶最大跨度处水平投影长度为32.1米，斜屋面，屋面倾斜角度23°，为满足建筑对空间要求，结构采用型钢混凝土梁与型钢混凝土柱结合的方式，型钢梁1000mx2000m，型钢柱1000x1000.见-图一剖面大样，图二四层结构平面布局图。
2 方案选择由于本工程屋面跨度较大，短跨方向的跨度也为24.3米，屋面造型由于采光天窗的关系呈锯齿状，屋面排水就变成了大问题，因为本身图书馆内馆藏图书丰富，如果一旦漏水，损失巨大。
如果以24.3米为中心向双向排水的话，屋面找坡的自重会非常大，进过反复试算，梁截面很大且无法保证建筑美观要求，而且采光方向建筑对梁截面高度要求严格，只能在垂直于天窗的方向解决此问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
单桩竖向承载力特征值为2300kn，桩长约35～40m。
锤击桩收锤标准以贯入度控制为主，桩长控制为辅，最后3阵每阵10击贯入度为20～50mm。
根据现场试打桩的实际情况，桩长调整为约42m。
经单桩竖向承载力静载荷试验验证，实际单桩竖向承载力满足设计要求。
3 电算分析
因建筑功能需要，本工程平面较为复杂，楼面标高变化较大，局部存在夹层、错层，楼板开大洞。
计算采用了中国建筑科学研究院研制的satwe程序，考虑扭转藕联及双向地震。
舞台、侧台、主会堂观众厅上空因层高需要，在2、3、4层楼板
开大洞，形成越层结构，刚度削弱较大，为增强结构侧向刚度，洞口周边布置少量剪力墙，如（图1）所示。
此外，因开大洞导致观众厅左右两侧结构联系薄弱，在舞台与观众厅连接处两台口柱边各布置一片剪力墙，且在前厅与观众厅连接处的中间柱位边布置两片横向剪力墙，这些措施有效增强了结构的抗扭刚度，扭转周期由第2周期降至第3周期，扭转周期与平动周期的比值由0.895降至0.483。
对楼板开大洞问题，在电算分析中还采用了全楼弹性及分块刚性楼板等不同模型计算，进行比较，作为结构设计的参考。
有关计算结果表明：本工程结构刚度适宜，结构的层间位移可以满足规范的要求，结构抗倾覆验算，整体稳定验算及上下层刚度比以及楼层抗剪承载力比均满足规范要求。
根据电算分析结果，对重要构件及薄弱部位予以加强。
主要计算指标如下：
（1）考虑扭转耦联时的振动周期（秒）、x，y方向的平动系数、扭转系数
扭转周期与平动周期比值tθ/t1=0.483
（2）位移指标如（表1、表2）所示：
（3）楼层剪重比
x向剪重比1.43%（一层）
y向剪重比1.38%（一层）
4 上部结构设计
本工程结构设计方面主要有以下特点：
（1）平面较为复杂，楼面标高变化较大，局部因存在夹层、错
层而形成短柱。
对这些柱采用控制框架柱轴压比、加强框架柱主筋、提高箍筋的体积配箍率以及箍筋全高加密等方法，以保证结构构件的延性，确保竖向构件安全。
（2）楼板开大洞，结构侧向刚度沿竖向布置不规则。
主会堂为单层空旷房屋结构，层高约20m，一层300人会议室为跃层结构，该部分层高约11.25m。
鉴于上述原因，楼板多处开大洞，且洞口沿平面及竖向布置不规则，如设置抗震缝将结构主体断开，形成多个独立的结构单元，会导致这些结构单元成为大跨度的单跨结构，不利于抗震，故本工程不设防震缝。
建筑物总长90.9m×81.3m，体型超长，各层均设后浇带，以减少砼收缩、徐变的不利影响。
由于观众厅及舞台上空楼板开大洞，结构侧向刚度受到较大削弱，对抗震不利。
在不影响建筑使用功能的前提下，沿前厅、观众厅及舞台周边角部布置了少量l型剪力墙，l型墙角部设框架柱。
有效增加了结构的侧向刚度，形成多道抗震设防。
计算采用了中国建筑科学研究院研制的satwe程序，对楼板开大洞问题，在电算分析中采用全楼弹性及分块刚性楼板等不同模型计算，进行比较，作为结构设计的参考。
洞口周边楼板加厚，板面配双向通长筋，增加楼板整体刚度。
（3）跨度较大。
一层300人会议室顶板横向跨度23.5m，纵向跨度22.4m，纵、横向各布置2道预应力大梁，形成井字梁结构，预应力梁断面600×1400。
横向预应力梁最大裂缝出现在支座，宽度wmax=0.0145观
众厅楼座为悬挑结构，布置4道悬挑预应力大梁，悬挑梁跨度7.2m，断面为600×1500～800（梁高）。
为了尽可能平衡楼座悬挑荷载，自挑梁根部向后延伸4.8m，布置一排框架柱，柱断面1000×1200。
悬挑大梁采用后张法有粘结预应力结构，支座最大裂缝宽度
wmax=0.0871<0.2mm，挑梁端部最大挠度w=35.7mm，挠度与跨度比w/l0=35.7/（2×7200）=1/403<1/300，挠度和裂缝宽度满足规范及设计要求。
主会堂屋面横向跨度39.8m，布置三道箱型钢梁，钢梁断面1200×2600～3100（梁高）。
支承钢箱梁的柱断面为1400×1400，出屋面以后该柱断面收缩为600×1400。
舞台屋面25m×23.3m，采用现浇钢筋混凝土结构，按井字梁系布置，一道横向主梁跨度25m，断面为800×1500；两道纵向主梁23.3m，断面为700×1500，如（图2）所示。
屋面梁下挂舞台栅顶钢结构，导致上述三道主梁受力较大，配置部分预应力筋，横向预应力梁最大裂缝出现在支座，宽度wmax=0.0763<0.2mm，跨中挠度w=68.5mm，挠度与跨度比值w/l0=1/365<1/300。
纵向预应力梁最大裂缝在跨中，wmax=0.0549<0.2mm，跨中挠度w=57.3mm，挠度与跨度比
w/l0=1/410<1/300。
由于预应力筋的配置，有效地控制了梁的挠度和裂缝。
（4）采用多种结构形式。
本工程主体采用现浇钢筋混凝土结构。
观众厅屋面尺寸39.8m（横跨）×35.1m，因跨度较大采用钢梁+钢承板的组合楼板体系。
横跨
布置三道箱型钢梁，钢箱梁断面尺寸1200×2600～3100（梁高），钢箱梁间布置h型钢次梁，与上铺压型钢板、叠合钢筋混凝土板组成组合梁、板受力体系。
钢箱梁最大正应力与许用应力比为0.79，最大剪应力与许用应力比为0.10，钢箱梁设计考虑稳定性要求，除在次梁搁置处设置横向加劲肋外，在箱体上部布置通长纵向加劲肋，将截面分为上下双箱体，有效保证了腹板受压部分的稳定性。
钢箱梁跨中弹性挠度为w=26.1mm，挠度与跨度比
w/l0=1/1525<1/400。
由于梁身超长，单根箱梁重量超过80t，设计同时考虑梁的现场拼装和场地内吊装问题，由具备相应专业资质的施工队伍安全经济的将主梁精确安装到位。
次梁断面为h型钢600×300×10×20，屋面钢承板型号为yx51-250-750，现浇叠合钢筋混凝土板折算厚度为100。
5 结论
综上所述，本文就公共建筑大跨度空间结构设计进行了探讨，结合了具体的工程实例，对公共建筑大跨度空间结构设计中的几个方面作了详细研究，并总结了几点结论，相信对公共建筑大跨度空间结构的设计有一定的参考借鉴作用。
参考文献：
[1] 奥建军.大跨度空间结构设计实例探析[j].城市建设理论研究.2012（10）.
[2] 柯长华.日本大跨度公共建筑的结构概念[j].建筑创
作.2002（07）.。