主要-大跨度建筑构造共82页

第三章_大跨度结构构造

交角60
➢ 比两向网架刚度大，适合大跨度
➢ 常用于正三角形，正六边形平面
（2）角锥体系的平板网架 ——分别由三角锥、四角锥、六角锥等锥体单元组成。这类网架比交叉桁架体系平板网架的刚度大，受力情况好，可事先在工厂预制成标准锥体单元，运输和安装都很方便。
三角锥体平板网架由呈三角锥体的杆件组成，锥尖可朝上或朝下布置。比四角锥网架和六角锥网架受力更均匀，大跨度建筑中应用最广的一种网架形式。
两铰钢架、三铰钢架。
无铰刚架和两铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀沉降时，将使结构产生附加内应力，可用于跨度较大的建筑。
有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于小跨度（12m）和基础较差的情况。 3）刚架结构的而建筑造型 ——常用钢筋混凝土建造，为节约材料和减轻结构自重，通常将刚架做成变断面形式。 ——柱梁相交处弯矩最大，断面增大；铰接点处弯矩为零，断面最小，所以刚架的立柱断面呈上大下小。 ——根据建筑造型需要，立柱可做成里直外斜，或外直里斜。 ——刚架多采用预制装配，构建呈“Y”形和“Γ”形，可组成单跨、多跨、高低跨、悬挑跨等建筑外形。
——三角形桁架可用钢、木或钢筋混凝土制作。适用跨度不大于18m，此时杆件内力较小，比较经济。
——梯形桁架可用钢或钢筋混凝土制作。常用跨度18-36m，桁架矢跨比一般为1/8~1/6。梯形桁架的端部增大，降低了结构的稳定性，增加了材料用量。
——拱形桁架的外形呈抛物线，杆件内力均匀，比梯形桁架材料耗量少，矢跨比一般为1/8~1/6，可用钢或钢筋混凝土制作，常用跨度18-36m。
第三章大跨度建筑构造
重点介绍：结构形式、屋顶构造、天窗构造

大跨度建筑构造

• 七、悬索结构及其造型 • 类型 • ●单层单曲面 • ●双层单曲面 • 轮辐式 • 鞍形
• 七、悬索结构及其造型 • 类型 • ●单层单曲面 • ●双层单曲面 • 轮辐式 • 鞍形
七、悬索结构及其造型
七、悬索结构及其造型
七、悬索结构及其造型
七、悬索结构及其造型
• 七、悬索结构及其造型
• 四、网架结构及其造型
• 尺寸 15 ●网格尺寸钢筋混凝土屋面板时 ≯3m×3m
采用
• 杆件断面与节点连接
• 四、网架结构及其造型
• 影响造型的因素 ●网架形式方式
●支座
• 四、网架结构及其造型
• 四、网架结构及其造型
• 五、折板结构及其造型 • 特点 • 结构类型 • 造型 • 实例
大跨度建筑构造
• 二、刚架结构及其造型
• 特点 ——刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 ——结构断面小，外形简洁，可暴露结构构件 ——门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，扩大净空高度 ——适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车≤10T，远小于排架）
• 二、刚架结构及其造型
• 结构类型 ——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
• 二、刚架结构及其造型
• 三、桁架结构及其造型
• 特点 ——格构形，全部节点均为铰接，每一杆件受力均为轴向力。 ——受力时考虑施于节点，可避免使杆件受弯。
• 优点 ——①省材②受力明确③自重轻，可跨越较大空间④便于安装运输缺点 — —结构高度较大，需增强稳定性
不宜钢、木材料，只宜预应力钢筋混凝土
材料。
• 三、桁架结构及其造型
• 三、桁架结构及其造型 • 实例 • 实例
• 四、网架结构及其造型 • 特点 • 结构类型 • 网架尺寸 • 杆件断面节点连接 • 造型

第三章大跨度建筑构造1

日本一家游泳馆的馆顶——张弦梁结构

四、折板结构及其建筑造型

（一）受力特点、优缺点和适用范围

折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。
优点：结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能，结构厚度薄,省材
料，可预制装配，省模
板，构造简单。

适用范围：大跨度屋顶，也可以用作外墙。

（二）折板结构形式：

1912～1913波兰布雷斯劳百年厅

中心部分是广阔的圆形大空间，直径高达65米，高42米，可以容纳 6,000多人。上方是23米高，由钢和玻璃构成的灯笼式圆顶。

1979年
美国底特律的韦恩县体育馆采用圆形平面，直径达266m，是
目前世界上跨度最大的钢网壳结构建筑。

1975年上海体育馆
主馆呈圆形，高33米，屋顶钢平板网架跨度直径110米，可容纳观众18000人。

解决水平推力的几种方式

1.由拉杆承受拱推力 2.由框架结构承受拱推力 3.由基础承受拱推力
由拉杆平衡拱推力——武汉体育馆
由框架结构承受拱推力— —北京崇文门菜市
崇文门菜市场中间跨为售货大厅，屋顶为 32m跨的钢筋混凝土两铰拱，两边布置三层高的钢筋混凝土框架以支承两铰拱，三层框架部分为小营业厅。拱为装配式整体结构，拱上铺加气混凝土屋面板，油毡屋面。根据建筑造型要求，拱的矢高为拱跨的1／8，即 4m。

五、网格结构及其建筑造型
六、薄壳结构及其建筑造型七、悬索结构及其建筑造型八、膜结构及其建筑造型

一、拱结构及其建筑造型

（一）拱的受力特点、优缺点和适用范围

大跨度建筑

在大跨度结构建筑选型时，悬索结构由于没有繁琐支撑体系的屋盖结构选型，所以该种结构是较为理想的形式。在荷载作用下，悬索结构体系能承受巨大的拉力，因此要求设置能承受较大压力的构件与之相平衡。
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它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，仅为一般屋盖重量的1/10-1/30。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用于大跨度的各类建筑。
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。
（2）悬挂膜结构-一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。
（3）骨架支撑膜结构-这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。
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。

大跨度建筑构造(史上最全面)详解

第四章
大跨度建筑构造
本章内容主要的大跨结构类型及造型特点屋顶的构造处理要点天窗设计要点
学习重点
各类型大跨结构的基本力学原理和特征

建筑造型与结构的有机结合。尺度的概念屋顶构造及天窗

大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准，国家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构，计算和构造均有特殊规定。我国目前最大跨度做到340m，以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
如何选择结构形式
——造型 ——空间利用的合理性 ——对内部装饰的影响

万神庙
穹顶直径达43.3米。顶端高度也是43.3米。它中央开一个直径8.9米的圆洞。结构为混凝土浇筑，为了减轻自重，厚墙上开有壁龛，龛上有暗券承重，龛内置放神像。神像外部造形简洁，内部空间在圆形洞口射入的光线映影之下宠伟壮观，富有神秘感。
大跨度建筑构造----概论

界定：30M以上我国现行钢结构规：60M 以上历史
——万神庙 ——美国· 底特律· 韦恩县体育馆（Wayne County stadium ）（266m，圆形钢网壳） ——上海体育馆（110m，圆形钢平板网架） ——英国千年穹（365m，帐篷结构）

二、刚架结构及其造型

结构类型
——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
二、刚架结构及其造型
三、桁架结构及其造型
特点结构类型造型

桁架由以铰接三角形为单元
(空腹桁架是刚接四边形)、不承受垂直于杆轴的荷
载的杆件组成的格构体系
空腹桁架:桁架通常由上下弦杆和腹杆组成，普通桁架（称之为实腹桁架）的腹

建筑构造——大跨度建筑ppt课件

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2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原因。
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2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次采用了正交斜放平面桁架系网架。
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3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工采用了地面拼装整体吊装的新工艺。

建筑结构课件-大跨度建筑结构

主要特點 •跨度大
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)

網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)

大跨度房屋钢结构简介PPT课件

径33m，原为拜占庭帝国东正教的宫庭教堂。
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18
北京天文馆 1957年9月建成, 直径25m，6cm厚，自重200kg/m2。
德国耶纳泽司天文馆建于1922年，直径25m 半球形穹顶，砼厚6cm ，第一个真正意义薄壳。
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19
筒壳
锯齿形锥壳
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20
双曲扁壳
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21
扭壳
双曲抛物面扭壳结构
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22
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正放四角锥网架
正放抽空四角锥网架
30
网架和网壳结构(4)
斜放四角锥网架
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少屋面板类型多屋面组织排水较困难
棋盘形四角锥网架
保持正放四角锥网架周边四角锥不变，中间四角锥间隔抽空，下弦杆呈正交斜放，上弦杆呈正交正放。克服了斜放四角锥网架屋面板类型多，屋面组织排水较困难的缺点。
结构型式
•跨度较小时，可采用实腹式梁 (常用工字形截面)
•跨度在5070m及更大时，采用桁架形式(吊顶与下弦设间隙)
桁架外形及腹杆体系取决于跨度，屋面形式和吊顶结构
桁架高跨比一般为1/81/6(注：跨度大于50m时，运输超限)
常用梯形桁架；屋面坡度大时，宜用平行弦；吊顶可作弧线形(设拉杆)
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3
框架结构(1)
特点
•与梁式相比，框架结构可降低建筑物高度 •结构上比梁式结构经济
结构型式
•跨度在5060m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形截面)
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/201/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/401/30
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4
框架结构(2)
•跨度较大时，常用双铰格构式框架跨度超过100m时，宜采用国网架结构发展历程

大跨度建筑构造

大跨度建筑构造一、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1、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。

2、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。

3、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。

大跨度建筑构造(史上最全面)

具有独特外观
五、折板结构及其造型
❖ 类型
——断面 ——外形
折板结构及其造型
折板结构及其造型
六、薄壳结构及其造型
❖ 特点 ❖ 结构类型
n 类型薄壳结构及其造型
筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳
1、受力特点及适用范围
❖ 受力特点：
❖ 用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构
❖ 特点 ❖ 结构类型
悬索结构及其造型
❖ 特点
分工明确——索网：钢索，只受力 ——边缘构件：梁、桁架、拱等 ——支承结构
造型新颖、跨度大、施工简便
❖ 1、受力特点及适用范围 ❖ 受力特点： ❖ 由索网、边缘构件、下部支撑结构三部分组成 ❖ 只承受轴向拉力，既无弯距也无剪力 ❖ 索网的边缘构件是索网的支座，索网通过锚固件与固定在边
万神庙
穹顶直径达43.3米。顶端高度也是43.3米。它中央开一个直径8.9米的圆洞。结构为混凝土浇筑，为了减轻自重，厚墙上开有壁龛，龛上有暗券承重，龛内置放神像。神像外部造形简洁，内部空间在圆形洞口射入的光线映影之下宠伟壮观，富有神秘感。
上海体育馆
是国内大型的体育馆之一，一九七五年建成使用。主馆呈圆形，高33米，屋顶网架跨度直径110米，可容纳观众18000人。
二、刚架结构及其造型
三、桁架结构及其造型
❖ 特点 ❖ 结构类型 ❖ 造型
v桁架由以铰接三角形为单元 (空腹桁架是刚接四边形)、不承受垂直于杆轴的荷载的杆件组成的格构体系
空腹桁架:桁架通常由上下弦杆和腹杆组成，普通桁架（称之为实腹桁架）的腹杆由斜腹杆和（竖）直腹杆组成，但往往建筑师不希望出现斜腹杆影响其造型和采光，那么去掉斜腹杆以后剩下由直腹杆和上下弦杆组成的桁架即为空腹桁架。

大跨度建筑屋盖结构文档资料

第一章门式刚架结构
一、门式刚架的结构特点与适用范围
图1 装配式结构实例
新疆库尔勒五千吨气调库
长春国富门式刚架厂房
特点
杆件较少，制作方便，结构内部空间较大梁柱刚接，横梁弯矩较铰接减少，适用于中小跨结构，跨度可达４０米，最适宜１８米左右刚度较差，受荷后产生挠度，用于工业厂房时，吊车起重量不能过大

拱轴形式的选择：合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩和荷载有关均布荷载：二次抛物线 4f
y l
2
x(l x)
矢高ｆ的影响：矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大合理矢高:f=(1/2~1/8)l 屋盖结构： f=(1/5~1/7)l
四角锥体网架
1正放四角锥体网架：锥的底边与相应的建筑平面周边平行 A倒四角锥体（锥尖向下）：锥的底边相连为上玄杆，锥尖的连杆为上玄杆，上下玄错开半格
四角锥体网架
1正放四角锥体网架 b正四角锥体（锥尖向下）
四角锥体网架
四角锥体网架
正放四角锥体网架特点：（1）杆件内力均匀，点支承时除支座处杆件内力较大，其他杆件内力均匀（2）屋面板规格比较统一，上下玄杆等长，构造简单适用范围：（1）平面接近于正方形的中小跨度周边支承的建筑（2）大柱距的点支承、有悬挂吊车的工业厂房
二、平面网架（平板网架）平行玄桁架交叉而成，双层平面网格特点：空间受力，无推力
第三节平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架
二、两向正交斜放网架
三、三向交叉网架
四、锥体网架
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相垂直正放：两个方向桁架都与建筑平面的边线平行

大跨度建筑构造PPT文档49页

中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿