大跨度建筑屋盖结构1
合集下载
大跨度房屋钢结构设计
车辆工程技术132工程技术1 结构体系的描述上述的结构形式如果钢筋混凝土柱顶与H人字形铜梁刚接，仍可定性为门式刚架体系，参照门式刚架的受力特点进行计算和设计。
然而由于其柱顶与钢梁的结合上由两种完全不同的材料组成，其传力是否可靠，至关重要，钢梁为弹性材料，钢筋混凝土柱为弹塑性材料，钢筋混凝土柱顶混凝土节点区作为刚性节点，受力十分复杂，因此柱项节点的构造也较为复杂，这就给设计和施工造成了一定的难度，也增加了造价。
实际上该类节点要做到完全刚性节点，也难以做到，设计时仍应适当提高钢梁跨中的弯矩系数。
上述的结构形式，如果钢筋混凝土柱项与H人字形刚梁铰接，则不能定性为门式刚架体系，从其受力特点来分析，对H钢人字形钢梁应定性为两铰折线拱，应按照拱的受力特点进行计算和设计，拱脚提供的反力应能阻止拱的位移变形，在小跨度的情况下（一般为跨度18米及18米以下），拱脚提供的反力取决于钢筋混凝土柱的抗推力（侧位移刚度），在大跨度的情况下（一般为跨度18米以上），则应设置拉杆或在梁、柱间采用刚接节点。
对钢筋混凝土柱而言，应定性为跨变结构排架柱，按跨变排架进行受力分析和设计。
2 结构计算应考虑的问题对于上述的双铰折线拱H钢屋梁和跨变钢筋混凝土排架柱的结构体系，若未设置拉杆，其计算较为繁琐，如果未予以认真对待或认识不清，仅采用通常平面杆系计算软件电算了事，不管其跨度多大都一样，则是一种不负责任的做法，也给结构留下安全隐患。
实际上，目前通用的平面杆系计算软件是基于两个基本假设的基础上进行受力分析的，其一是平截面假设，即结构受力后杆件的截面保持不变，其二是杆件与杆件之间的夹角不变，即结构受力后梁，柱之间或折梁之间的夹角不变。
这种假设对门式刚架而言，是符合其计算简图的，但这种假设对本文所针对的结构则不适用，也不符合实际受力的计算简图，首先人字型钢梁由于拱脚推力较大（跨度越大，推力就越大），如果拱脚不设置拉杆或柱的抗推力（侧向刚度）不足，将产生较大水平位移，势必造成钢梁屋脊处夹角的改变，即杆件与杆件之间夹角的改变，不符合计算软件的基本假设，其次由于拱脚水平位移的加大，给钢筋混凝土柱增加了附加弯矩，即存在二阶效应问题，而软件计算又未考虑二阶效应，再者由于悬索效应，屋面钢梁内力将急剧增加，柱项的剪力也急剧增加．反过来又造成更不利的情况，这些都是目前计算软件没有考虑和解决的问题，因此电算的结果将产生较大的误差，直接用电算结果进行设计显然是不合理和错误的，势必留下安全隐患，要解决这个问题，首先应解决好计算问题。
大跨度钢结构屋盖的结构设计
３ ． 三 角 形钢 管 桁 架 的设 计 拱形三角形钢管桁架的杆件选用 Ｑ ３ ４ ５ Ｂ无 缝 钢 管 ，跨 中 高 为 ２ ． ７ ｍ ，支 座 高 为 １ ． ３ ５ ｍ 。上 弦 杆 支 座 处 的 三 节 间 为 １ ８ ０ Ｘ １ ０ ，剩 余 的 均 为 １ ８ ０ Ｘ６ ，而 水 平 腹 杆 和 斜 腹 杆 为 ６ ８ Ｘ４ ：下 弦 除 了 外 挑 部 分 为 １ ２ １ Ｘ４外 ，三 节 间 为 １ ８ ０ ×１ ０ ，剩 余均 为 １ ６ ８ ×６ ；上 下 弦 的斜 腹 杆 均 为 中８ ９ ×４ ，钢 管 桁 架 在 制
了论述 ．重点介绍 ｒ结构设计过程 中的节点 设计、构造处 理和结 构计 算等关键环 节，以供广 大读者参考借 鉴。
两侧低跨 网架结构支座 是周围框架柱 和轴 ４ ２ ｍ的大 跨度转换 立体钢管桁架 ，檐口的标高为 １ ５ ． ３ ｍ 。
作时的构造起拱为 １ ５ ｍ ｍ 。 ４ ． 大跨度立体桁架 的设计
大 跨度钢结 要】随着人们 生产生活所需建筑空间 的不断扩 大，大
跨 度 建 筑 技 术开 始 技 展 起 来 因 钢 网壳 结 构 有 适 应 性 优 良 、
出屋顶 ４ ． ５ ｍ ，两侧的低跨是 １ ５ ． ９ ｍ的斜屋面 ，坡
度为 ５ ％ ，选 用 钢 网壳 结 构 ，屋 盖 的 周 围纵 向柱 距 为 ９ ． ４ ｍ 。 屋 顶 内部 无 柱 支 撑 ，轴 之 间 设 有 一 个转 换 立 体 架 ， 立 体 架 的 上 弦 为 钢 管 桁 架 支 座 ，下 弦 节 点 设 置网架屋面支座，且在轴间的跨度足 ４ ２ ｍ 。拱 形 钢 管 桁 架 的 支 座 是 轴 框架 柱 和 轴 ４ ２ ｍ的大 跨 度 转 换 立 体 钢 管桁 架 ， 顶标 高 ２ ３ ． ６ ５ ｍ ，支 座 的标 高 为 １ ９ ． １ ｍ ，
(完整版)第九章大跨屋盖结构
在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应 进行竖向抗震验算。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
大跨度建筑屋顶
大跨度建筑屋顶
1.1大跨度建筑屋顶的结构类型与特点
1.大跨度钢结构、膜 结构、索结构、复合材料结构等。 按照结构的空间布置形式分类：平面结构和空间结构，平面结构包 括桁架结构、刚架结构、拱结构等，空间结构包括网架结构、壳体结 构、膜结构、悬索结构、气囊结构等。 按照力的改向以及传递的特有机制进行分类：形态作用结构体系 （包括悬索结构、帐篷结构、气囊结构、拱结构），向量作用结构体 系（包括平面桁架、刚架结构、空间桁架等），截面作用结构体系 （包括梁结构、框架结构、板结构等），面作用结构体系（包括折板 结构、薄壳结构等）。
4
大跨度建筑屋顶
（3）拱结构
拱是受轴向压力为主的结构型式，此结构是抗压材料理想的型式。
分类：
按照铰的设置方式-------三铰拱、两铰拱和无铰拱， 按照截面形式--------等截面拱和变截面拱， 按照构件形式-------实心拱和格构拱， 按照结构材料-------混凝土拱、钢拱、砌体拱、木拱、胶合木拱等。 ➢拱的轴线形状越接近恒荷载条件下的理想压力曲线，就越能取得 经济的效果。 ➢拱结构所用材料有金属、钢筋混凝土、木、砖、石等。
优点——按其自身重量与跨度的比值而言，拱结构是跨越空间最
经济的结构体系之一。
5
大跨度建筑屋顶
（4）网架结构
平板网架结构可以看做是格构化的板，结构所用材料一 般为钢材，也可用木材。 分类： 按网格组成-------交叉桁架体系、三角锥体系、四角锥体系、 六角锥网架、蛛网式网架、折板型网架、组合网架、斜拉网 架等。 按弦杆层数-------双层网架、三（多）层网架。 按网格构成方式-------交叉桁架体系、角锥体系、其它体系： 蛛网式网架，折板型网架、组合网架、斜拉网架等。 优点——网架结构平面形状灵活、结构自重轻、结构高度小、 耗材省、空间刚度大、稳定性强、抗震性能优越，且杆件与 节点比较规格化，利于工业化制作，安装方便。
1.1大跨度建筑屋顶的结构类型与特点
1.大跨度钢结构、膜 结构、索结构、复合材料结构等。 按照结构的空间布置形式分类：平面结构和空间结构，平面结构包 括桁架结构、刚架结构、拱结构等，空间结构包括网架结构、壳体结 构、膜结构、悬索结构、气囊结构等。 按照力的改向以及传递的特有机制进行分类：形态作用结构体系 （包括悬索结构、帐篷结构、气囊结构、拱结构），向量作用结构体 系（包括平面桁架、刚架结构、空间桁架等），截面作用结构体系 （包括梁结构、框架结构、板结构等），面作用结构体系（包括折板 结构、薄壳结构等）。
4
大跨度建筑屋顶
（3）拱结构
拱是受轴向压力为主的结构型式，此结构是抗压材料理想的型式。
分类：
按照铰的设置方式-------三铰拱、两铰拱和无铰拱， 按照截面形式--------等截面拱和变截面拱， 按照构件形式-------实心拱和格构拱， 按照结构材料-------混凝土拱、钢拱、砌体拱、木拱、胶合木拱等。 ➢拱的轴线形状越接近恒荷载条件下的理想压力曲线，就越能取得 经济的效果。 ➢拱结构所用材料有金属、钢筋混凝土、木、砖、石等。
优点——按其自身重量与跨度的比值而言，拱结构是跨越空间最
经济的结构体系之一。
5
大跨度建筑屋顶
（4）网架结构
平板网架结构可以看做是格构化的板，结构所用材料一 般为钢材，也可用木材。 分类： 按网格组成-------交叉桁架体系、三角锥体系、四角锥体系、 六角锥网架、蛛网式网架、折板型网架、组合网架、斜拉网 架等。 按弦杆层数-------双层网架、三（多）层网架。 按网格构成方式-------交叉桁架体系、角锥体系、其它体系： 蛛网式网架，折板型网架、组合网架、斜拉网架等。 优点——网架结构平面形状灵活、结构自重轻、结构高度小、 耗材省、空间刚度大、稳定性强、抗震性能优越，且杆件与 节点比较规格化，利于工业化制作，安装方便。
《建筑抗震设计规范》(GB50011)修订动态
（1）场地土液化判别的深度范围为地面下20 m。 （2）判别公式：液化判别标准灌入锤击数临界值
原公式： N c r N 0 0 .9 0 .1 d s d w 3 /c
现公式： N c r N 0 0 .6 l n d s 0 .1 d w 0 .5 3 /c
完好，按非性能 基本完好， 性能2 设计相关规定 变形略大于弹性位移限值
罕遇地震
基本完好， 变形略大于弹性 位移限值
塑性变形不大于2 倍弹性位移限值
性能3
完好，按非性能 轻微损坏， 设计相关规定 变形不大于2倍弹性位移限
值
塑性变形约4~5倍 弹性位移限值
完好，按非性能 轻~中等破坏，
不严重破坏
性能4 设计相关规定 变形小于3倍弹性位移限值 变形不大于0.9倍
13
从抗震能力的等能量原理，当承载力提高一倍时，延性 要求减少一半，构造所对应的抗震等级大致可按降低一度的 规定采用。延性的细部构造，对混凝土构件主要指箍筋、边 缘构件和轴压比等构造，不包括影响正截面承载力的纵向受 力钢筋的构造要求；对钢结构构件主要指长细比、板件宽厚 比、加劲肋等构造。
R /FEk 5~6
—R U按材料最小极限强度值计算的承载力；钢材强度可取最小
极限值，钢筋强度可取屈服强度的1.25倍，混凝土强度可取立方 强度的0.88倍。
22
承载力设计方法
• 极限值复核，不计入作用分项系数、承载力抗震调 整系数和内力调整系数，材料强度取最小极限值。 其中，钢材强度 的最 小极限值fu约为钢材屈服强度 的1.35~1.5倍；钢筋强度 取钢筋 屈服强度fy的1.25倍； 混凝土强度取立方强度的0.88 倍 。
设计值复核，需计入作用分项系数、抗力的材料分项系数、 承载力抗震调整系数, 不计入不同抗震等级的内力调整系数.
原公式： N c r N 0 0 .9 0 .1 d s d w 3 /c
现公式： N c r N 0 0 .6 l n d s 0 .1 d w 0 .5 3 /c
完好，按非性能 基本完好， 性能2 设计相关规定 变形略大于弹性位移限值
罕遇地震
基本完好， 变形略大于弹性 位移限值
塑性变形不大于2 倍弹性位移限值
性能3
完好，按非性能 轻微损坏， 设计相关规定 变形不大于2倍弹性位移限
值
塑性变形约4~5倍 弹性位移限值
完好，按非性能 轻~中等破坏，
不严重破坏
性能4 设计相关规定 变形小于3倍弹性位移限值 变形不大于0.9倍
13
从抗震能力的等能量原理，当承载力提高一倍时，延性 要求减少一半，构造所对应的抗震等级大致可按降低一度的 规定采用。延性的细部构造，对混凝土构件主要指箍筋、边 缘构件和轴压比等构造，不包括影响正截面承载力的纵向受 力钢筋的构造要求；对钢结构构件主要指长细比、板件宽厚 比、加劲肋等构造。
R /FEk 5~6
—R U按材料最小极限强度值计算的承载力；钢材强度可取最小
极限值，钢筋强度可取屈服强度的1.25倍，混凝土强度可取立方 强度的0.88倍。
22
承载力设计方法
• 极限值复核，不计入作用分项系数、承载力抗震调 整系数和内力调整系数，材料强度取最小极限值。 其中，钢材强度 的最 小极限值fu约为钢材屈服强度 的1.35~1.5倍；钢筋强度 取钢筋 屈服强度fy的1.25倍； 混凝土强度取立方强度的0.88 倍 。
设计值复核，需计入作用分项系数、抗力的材料分项系数、 承载力抗震调整系数, 不计入不同抗震等级的内力调整系数.
大跨度建筑结构选型
大跨度建筑结构选型
（1）平面体系大跨度空间结构
1）单层刚架：可达到76m，结构简单。
2）拱式结构：是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力，适宜跨度为40～60m。
3）简支梁结构：跨度在18m以下的屋盖适用。
4）屋架：所有杆件只受拉力和压力，常适用于24～36m跨度。
（2）空间结构体系
1）网架结构：多次超静定空间结构。
整体性强，稳定性好，空间刚度大，抗震性能好
2）薄壳：种类多，形式丰富多彩。
形式：旋转曲面、平移曲面、直纹曲面。
3）折板：跨度可达27m，类似于筒壳薄壁空间体系。
4）悬索：材料用量大，结构复杂，施工困难，造价很高。
建筑构造第二十讲——大跨度结构屋顶
（2）根据几何形状的不同，分为：平顶 和坡顶、拱顶以及单跨、多跨和单柱悬挑 等形式。 （3）根据截面形式的不同，又可以分为： 矩形、I形、T形和箱形。 （4）根据材料的不同可分为：钢筋混 凝土钢架、钢刚架、胶合木刚架等。 （5）根据结构的形式的不同可以分为： 实腹式和空腹式。
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
（把结构构件本身作为 （把结构的所有组成构件协同起 独立的单元来考虑） 来共同跨越空间，作为整体来考 虑——整体作用大于单个作用之 和，且多向受力比单向受力更发 挥材料潜力，空间工作比平面工 作更符合力的自然传递路线）
第三：按照力的改向以及传递的特有机制进行 分类： 形态作用结构体系：悬索结构、帐篷结构、 气囊结构、拱结构 向量作用结构体系：平面桁架、钢架结构、 空间桁架 截面作用结构体系：梁结构、框架结构、 板结构等 面作用结构体系：折板结构、薄壳结构等
3、十种常用的大跨度结构形式
• 拱 • 刚架 • 桁架 • 网架 • 薄壳 • 悬索 • 帐篷薄膜 • 充气薄膜
• 折板
• 悬挑
三、大跨度建筑屋顶的类型及其特点 1、桁架结构
各杆件受力均以单向拉、压为主，通过 对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构 内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、 压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座 产生水平推力。
形状的结构或构件，再由
这样的构件相互联结形成 使用空间。
1970 大阪世博会 日本富士馆
1970年日本大阪世界博览会上，由川口卫（Mamoru Kawaguchi）设计的日本富士馆，平面为直径50m的圆 形，由16个直径4m、高72m的气囊式拱构成，拱间由 环形水平带箍在一起，并固定在钢筋混凝土环梁上。
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构是一种用于搭建大型建筑物屋顶的结构形式，具有跨度大、空间利用率高等优点。
常见的大跨度屋盖结构包括以下几种形式：
1. 桁架结构：桁架结构是利用多根钢管或钢杆组成的网格状结构，常用于建筑物屋面、车站、体育馆等大型建筑物的屋盖结构。
2. 穹顶结构：穹顶结构是由多个弧形钢管或钢杆组成的圆形、半圆形或椭圆形的屋盖结构，适用于建筑物、体育场馆等大型场所。
3. 悬索结构：悬索结构是由多个悬挂在主梁上的钢缆组成的屋盖结构，具有跨度大、空间利用率高的优点，适用于桥梁、体育场馆、展览馆等大型建筑物。
4. 薄壳结构：薄壳结构是利用高强度钢板或混凝土构成的薄壳结构，常用于建筑物屋面、地铁站、机场航站楼等大型建筑物的屋盖结构。
以上是大跨度屋盖结构的几种形式，不同的场所和需求可以选择不同的结构形式，以满足建筑物的要求。
- 1 -。
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
大跨屋盖结构
网格尺寸的 2 / 3 倍时，上下弦杆和腹杆等长。三角锥网架受力均匀，整体性能和抗扭刚
度好，适用于平面多边形的大众跨度建筑。 (2) 抽空三角锥网架 保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆，可得到抽空三
角锥网架。例如如图 3-15 所示的抽杆方法是沿网架周边一圈的网格不抽杆，内部从第二圈 开始沿三个方向每间隔一个网格抽掉部分杆，则下弦网格成为多边形的组合。抽杆后，网 架空间刚度受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。抽空三角锥网架适用于平面为多边形 的中小跨度建筑。
3.2 网架的形式
网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是出上弦、下弦和腹杆组 成的空间结构(图 3-1)，是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和 下腹杆组成的空间结构(图 3-2)，其特点是增加网架高度，减小弦杆内力，减小网格尺寸和 腹杆长度。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件 数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。
(4) 斜放四角锥网架 将正放四角锥上弦杆相对于边界转动 45°放置，则得到斜放四角锥网架。上弦网格呈 正交斜放，下弦网格为正交正放。网架上弦杆短，下弦杆长，受力合理。下弦节点连接 8 根杆，上弦节点只连 6 根杆。适用于中小跨度周边支承，或周边支承与点支承相结合的矩 形平面。 (5) 星形四角锥网架 星形四角锥网架的组成单元似一星体。将四角锥地面的四根杆用位于对角线上的十字 交叉杆代替，并在中心加设竖杆，即组成星形四角锥。十字交叉杆与边界成 45°角，构成 网架上弦，呈正交斜放。下弦杆呈正交正放。腹杆与上弦杆在同一竖向平面内，星形网架 上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点荷载。当网架高度等于上弦杆长 度时，上弦杆与竖杆等长，斜腹杆与下弦杆等长。星形网架一般用于中小跨度周边支承情 况。 3.2.2.3 三角锥体系网架 三角锥体系网架的基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。锥底三条边为网架上弦 杆，棱边为网架的腹杆，连接锥顶的杆件为网架下弦杆。三角锥网架主要有三种形式。 (1) 三角锥网架 三角锥网架上下弦平面均为正三角形网格，上下弦节点各连 90 根杆件。当网架高度为
度好，适用于平面多边形的大众跨度建筑。 (2) 抽空三角锥网架 保持三角锥网架的上弦网格不变，按一定规律抽去部分腹杆和下弦杆，可得到抽空三
角锥网架。例如如图 3-15 所示的抽杆方法是沿网架周边一圈的网格不抽杆，内部从第二圈 开始沿三个方向每间隔一个网格抽掉部分杆，则下弦网格成为多边形的组合。抽杆后，网 架空间刚度受到削弱。下弦杆数量减少，内力较大。抽空三角锥网架适用于平面为多边形 的中小跨度建筑。
3.2 网架的形式
网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三层网架。双层网架是出上弦、下弦和腹杆组 成的空间结构(图 3-1)，是最常用的网架形式。三层网架是由上弦、中弦、下弦、上腹杆和 下腹杆组成的空间结构(图 3-2)，其特点是增加网架高度，减小弦杆内力，减小网格尺寸和 腹杆长度。当网架跨度较大时，三层网架用钢量比双层网架用钢量省。但由于节点和杆件 数量增多，尤其是中层节点所连杆件较多，使构造复杂，造价有所提高。
(4) 斜放四角锥网架 将正放四角锥上弦杆相对于边界转动 45°放置，则得到斜放四角锥网架。上弦网格呈 正交斜放，下弦网格为正交正放。网架上弦杆短，下弦杆长，受力合理。下弦节点连接 8 根杆，上弦节点只连 6 根杆。适用于中小跨度周边支承，或周边支承与点支承相结合的矩 形平面。 (5) 星形四角锥网架 星形四角锥网架的组成单元似一星体。将四角锥地面的四根杆用位于对角线上的十字 交叉杆代替，并在中心加设竖杆，即组成星形四角锥。十字交叉杆与边界成 45°角，构成 网架上弦，呈正交斜放。下弦杆呈正交正放。腹杆与上弦杆在同一竖向平面内，星形网架 上弦杆比下弦杆短，受力合理。竖杆受压，内力等于节点荷载。当网架高度等于上弦杆长 度时，上弦杆与竖杆等长，斜腹杆与下弦杆等长。星形网架一般用于中小跨度周边支承情 况。 3.2.2.3 三角锥体系网架 三角锥体系网架的基本单元是锥底为正三角形的倒置三角锥。锥底三条边为网架上弦 杆，棱边为网架的腹杆，连接锥顶的杆件为网架下弦杆。三角锥网架主要有三种形式。 (1) 三角锥网架 三角锥网架上下弦平面均为正三角形网格，上下弦节点各连 90 根杆件。当网架高度为
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 。
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
1. 桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、腹杆 2. 桁架结构的受力特点： 节点为铰接、各杆为承受拉
或压的二力杆
第九章大跨度建筑结构
3. 桁架的类型
木屋架
第九章大跨度建筑结构
钢木屋架
第九章大跨度建筑结构
钢屋架
第九章大跨度建筑结构
轻钢屋架、钢筋混凝土屋架、实腹桁架 立体桁架结构 第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
跨度可达４０米，最适宜20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
• 广泛用于工业厂房、单层的大型公共建筑、体育馆等
二. 桁架结构
第九章大跨度建筑结构
湖南国际会展中心
空间桁架：
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构
单曲、双曲、单第层九章、大双跨度层建筑结构
特点： • 利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 • 多余的上凸增加了建筑容积 • 巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
•网格尺寸
选择适合的网格，使腹杆和弦杆夹角在40～55度
第九章大跨度建筑结构
•网壳的矢高
柱面网壳：1/4～1/8 球面网壳：1/2～1/7
第九章 大跨度建筑结构
第九章大跨度建筑结构 门式刚架结构 桁架结构 拱结构
折板结构 悬索结构
大跨度建筑发展的原因： 社会的需要 、新材料与新技术的应用。
第九章大跨度建筑结构
大跨度建筑的结构形式 ： 钢筋混凝上薄壳与折板，以及悬索结构、网架结构、 钢管结构、张力结构、悬挂结构、充气结构等
大跨度建筑屋盖结构知识讲解
选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
第二节 承受拱水平推力 的结构处理手法
（１）利用地基基础直接承受水平推力 （落地拱）
（２）利用侧面框架结构承受水平推力
（３）利用拉杆承受水平推力
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
双坡梁h=(1/14~1/6)l 梁腹厚度：6~10cm
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米 湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
待装配的一榀平面桁架
优点： 受力性能好（受力均匀，材料利用充分） 扩大了梁式结构的适用跨度 桁架可以用多种材料制造 桁架体型可以多样化‘ 施工方便
非预应力：适用跨度１８～２４米 下铉预应力：适用跨度１８～３6米
高跨比：h/l=1/6~1/8 常为折线形
四、平行铉屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相
差悬殊的结构
五、无斜腹杆屋架
结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的 建筑
常用跨度：１５、１８、２４、３０
车起重量不能过大
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：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
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
第二节 桁架的外形与内力的关系
第二节 桁架的外形与内力的关系
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
第二节 承受拱水平推力 的结构处理手法
（１）利用地基基础直接承受水平推力 （落地拱）
（２）利用侧面框架结构承受水平推力
（３）利用拉杆承受水平推力
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
双坡梁h=(1/14~1/6)l 梁腹厚度：6~10cm
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米 湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
待装配的一榀平面桁架
优点： 受力性能好（受力均匀，材料利用充分） 扩大了梁式结构的适用跨度 桁架可以用多种材料制造 桁架体型可以多样化‘ 施工方便
非预应力：适用跨度１８～２４米 下铉预应力：适用跨度１８～３6米
高跨比：h/l=1/6~1/8 常为折线形
四、平行铉屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相
差悬殊的结构
五、无斜腹杆屋架
结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的 建筑
常用跨度：１５、１８、２４、３０
车起重量不能过大
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：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
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
第二节 桁架的外形与内力的关系
第二节 桁架的外形与内力的关系
- 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)。
梁端部高度：一般不小于６０ｃｍ 双坡度的屋面坡度：1/8~1/12 梁截面高度：单坡梁h=(1/18~1/12)l 双坡梁h=(1/14~1/6)l 梁腹厚度：6~10cm
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：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 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
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。
材料：一般为钢结构（16锰钢） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度 的体育馆、展览馆等屋盖结构
（２）利用侧面框架结构承受水平推力
（３）利用拉杆承受水平推力
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式 按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱 按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
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
第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围
图1 装配式结构实例
混凝土柱截面设计
平腹杆
斜腹杆
优点：制作、构造、吊装及设计较简单，侧向 刚度大，可以降低厂房的高度和不需设置屋面 支撑 缺点：自重较大 适用跨度： 普通钢筋混凝土薄腹梁为６～１２ｍ 预应力时为１２～１８ｍ
第二节 薄腹梁的设计要点 和大致尺寸
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
厂房外立面
厂房内部
第二章 薄腹梁结构
第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围
第二章 薄腹梁结构
二、钢屋架 特点：小桁架的组合， 杆件长度较短 下眩受拉 适用跨度：３６米以上
三、钢筋混凝土屋架 受力性能好 结点杆件数不多于5 腹杆与玄杆夹角不小于30度
第四节 几种屋架的基本尺寸 及其适用范围
基本要求： 跨度：3米模数 玄杆等截面 钢筋混凝土屋架用于大型屋面板， 宽度不小于20 cm 高跨比：刚度要求
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
矢高f=1/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０， 受力合理，但大跨度时显得高耸，很少用于建 筑物盖
预应力混凝土门式刚架 为减小门式刚架结构的截面尺寸和自重，改善 结构的刚度和抗裂性能，工程中也可采用后张 法预应力混凝土门式刚架。 对于分段布置预应力筋的方案，其优点是受力 明确，穿预应力筋方便，施工简单，构件在预 加应力阶段和荷载阶段受力性能良好。缺点是 费钢材，所需锚具多。 对于通长设置预应力筋的方案，优点是节省钢 材与锚具，孔道对构件截面削弱较少，因此所 需的构件截面尺寸（厚度）较小，缺点是穿筋 较困难，担心预应力筋张拉时，引起构件在预 应力筋方向的开裂。
第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
风雨操场
室内采光效果
农贸市场
飞机库
第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围 第二节 网架结构的分类 第三节 平板网架的结构形式 第四节 平板网架的主要尺寸 第五节 平板网架的受力特点 第六节 网架的支承方式
结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的 建筑 常用跨度：１５、１８、２４、３０
六、钢筋混凝土－钢组合结构 自重轻，节省材料 常用跨度：９～１８米
七、板状屋架 屋面板和屋架合二为一，传力简捷，减少了屋盖 构件，节省钢材和水泥，结构自重轻 制作复杂,柱间加托架梁 常用跨度： ９～１８米
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 车起重量不宜超过100KN。
第一篇 大跨度建筑屋盖结构
201米
第一篇 大跨度建筑屋盖结构
适用范围：工业厂房、公共建筑：体育馆、 展览馆 桁架：增加跨度、减轻自重
等高排架
不等高排架
拱结构
悬索结构
国家奥林匹克体育中心
第二篇 大跨度建筑屋盖结构
第一章 门式刚架结构 第二章 薄腹梁结构 第三章 桁架结构 第四章 拱结构 第五章 网架结构 第六章 悬索结构
待装配的一榀平面桁架
优点： 受力性能好（受力均匀，材料利用充分） 扩大了梁式结构的适用跨度 桁架可以用多种材料制造 桁架体型可以多样化‘ 施工方便
第二节 桁架的外形与内力的关系
第二节 桁架的外形与内力的关系
屋架的类型
一、木屋架 特点：节间大小均匀， 杆件内力不致突变太大 适宜跨度：９～２１米 最经济跨度：９～１５米 节间长度：1.5~2.5m 节间数目：
水平横梁式、折线横梁式
从跨数分：
一般情况下，矩形平面建筑都采用等间距、 等跨度的平行刚架布置方案。轻巧、净空高、 内部空间大、利于使用。 大型复杂建筑，有时也可采用门式刚架与其 他结构构件形成主次结构布置方案。 在进行结构总布置时，平面刚架的侧向稳定 是值得重视的问题，应加强结构的整体性， 保证结构纵横两个受力方向的刚度。为保证 结构的整体稳定性，应在纵向柱间布置连系 梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦 横向水平支撑，柱间支撑和横梁上弦横向水 平支撑宜设置在同一开间内。 结构选型是要综合考虑建筑的结构形式、功 能要求和经济指标，进行多方案的比较。
二、梯形屋架
钢屋架
三、弧形屋盖
非预应力：适用跨度１８～２４米 下铉预应力：适用跨度１８～３6米 高跨比：h/l=1/6~1/8 常为折线形
四、平行铉屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相 差悬殊的结构
五、无斜腹杆屋架
横 梁 的 连 接
柱与基础的铰接
铰接时，刚架横梁弯矩较大，梁 截面大些 ，柱一般做成变截面， 基础较小 固结时，梁截面较小 ，柱为不变 截面，基础较大
第三节 预应力刚架结构
柱为变截面结构，梁为箱形截面，预应力钢 筋采用高强度钢丝束
轻型钢结构厂房简介
承重结构和围护结构是由薄钢板组成（厚度 ≤16mm）； 组成：门式刚架，冷弯薄壁型钢，压型钢板； 应用：工业厂房、仓库、冷库、旅馆、超市、 体育设施、码头建设等。 特点：构件自重轻，减少基础的深度和面积； 采用大柱网，空间灵活布置；工程造价低，综 合效益好。施工速度快；劳动强度低，机械简 单，外观 美观轻巧，抗震性能好。
悬索结构只能受拉
拱结构以压力为主
一、支座反力
三铰拱：竖向反力，还有水平反力 相同荷载作用下的简支梁，只有竖向反力
二、拱肋截面的内力
M M0 H Y N Q0 sin H cos Q Q0 cos H sin
第二节 承受拱水平推力 的结构处理手法
（１）利用地基基础直接承受水平推力 （落地拱）
钢筋混凝土门式刚架 钢筋混凝土刚架用于跨度不超过18m、 檐高不超过10m的无吊车或吊车起重量 不超过100kN的建筑中。 构件截面为矩形，也可采用工字型截。 为减少材料用量，减少杆件截面，减轻 结构自重，刚架杆件可采用变截面形式， 杆件截面随内力大小作用变化。 为了减少材料用量，减轻结构自重，也 可采用空腹钢架。空腹式钢架有两种形 式，一种是在预制构件时在梁柱截面内 留（钢管或胶管）抽芯，把杆件做成空 心截面，另一种是在杆件上留洞。
门式刚架节点的连接构造
钢筋混凝土刚架节点的连接构造：接头 位置设置在铰接节点或弯矩为零的位置， 把整个刚架结构划分成T形、F形、Y形 拼装单元。 钢结构门式刚架节点的连接构造：在梁 柱交接处及跨度中屋脊处设置安装拼接 单元，用螺栓连接。 刚架铰节点的构造：刚架铰节点包括三 铰Байду номын сангаас双铰刚架中横梁屋脊处的定铰及柱 脚处的支座铰。
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：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 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
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。
材料：一般为钢结构（16锰钢） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度 的体育馆、展览馆等屋盖结构
（２）利用侧面框架结构承受水平推力
（３）利用拉杆承受水平推力
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式 按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱 按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
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
第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围
图1 装配式结构实例
混凝土柱截面设计
平腹杆
斜腹杆
优点：制作、构造、吊装及设计较简单，侧向 刚度大，可以降低厂房的高度和不需设置屋面 支撑 缺点：自重较大 适用跨度： 普通钢筋混凝土薄腹梁为６～１２ｍ 预应力时为１２～１８ｍ
第二节 薄腹梁的设计要点 和大致尺寸
屋檐斜拉条 屋面直拉条 刚架梁 通长刚性系杆 屋脊斜拉条 刚性系杆 通长刚性系杆 屋面檩条 屋面水平支撑
墙面斜拉条
山墙檩条 山墙抗风柱 墙面直拉条 柱间支撑 窗边立柱 门洞立柱 山墙角柱
刚架柱
门式刚架结构示意
厂房外立面
厂房内部
第二章 薄腹梁结构
第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围
第二章 薄腹梁结构
二、钢屋架 特点：小桁架的组合， 杆件长度较短 下眩受拉 适用跨度：３６米以上
三、钢筋混凝土屋架 受力性能好 结点杆件数不多于5 腹杆与玄杆夹角不小于30度
第四节 几种屋架的基本尺寸 及其适用范围
基本要求： 跨度：3米模数 玄杆等截面 钢筋混凝土屋架用于大型屋面板， 宽度不小于20 cm 高跨比：刚度要求
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
矢高f=1/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０， 受力合理，但大跨度时显得高耸，很少用于建 筑物盖
预应力混凝土门式刚架 为减小门式刚架结构的截面尺寸和自重，改善 结构的刚度和抗裂性能，工程中也可采用后张 法预应力混凝土门式刚架。 对于分段布置预应力筋的方案，其优点是受力 明确，穿预应力筋方便，施工简单，构件在预 加应力阶段和荷载阶段受力性能良好。缺点是 费钢材，所需锚具多。 对于通长设置预应力筋的方案，优点是节省钢 材与锚具，孔道对构件截面削弱较少，因此所 需的构件截面尺寸（厚度）较小，缺点是穿筋 较困难，担心预应力筋张拉时，引起构件在预 应力筋方向的开裂。
第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
风雨操场
室内采光效果
农贸市场
飞机库
第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围 第二节 网架结构的分类 第三节 平板网架的结构形式 第四节 平板网架的主要尺寸 第五节 平板网架的受力特点 第六节 网架的支承方式
结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的 建筑 常用跨度：１５、１８、２４、３０
六、钢筋混凝土－钢组合结构 自重轻，节省材料 常用跨度：９～１８米
七、板状屋架 屋面板和屋架合二为一，传力简捷，减少了屋盖 构件，节省钢材和水泥，结构自重轻 制作复杂,柱间加托架梁 常用跨度： ９～１８米
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 车起重量不宜超过100KN。
第一篇 大跨度建筑屋盖结构
201米
第一篇 大跨度建筑屋盖结构
适用范围：工业厂房、公共建筑：体育馆、 展览馆 桁架：增加跨度、减轻自重
等高排架
不等高排架
拱结构
悬索结构
国家奥林匹克体育中心
第二篇 大跨度建筑屋盖结构
第一章 门式刚架结构 第二章 薄腹梁结构 第三章 桁架结构 第四章 拱结构 第五章 网架结构 第六章 悬索结构
待装配的一榀平面桁架
优点： 受力性能好（受力均匀，材料利用充分） 扩大了梁式结构的适用跨度 桁架可以用多种材料制造 桁架体型可以多样化‘ 施工方便
第二节 桁架的外形与内力的关系
第二节 桁架的外形与内力的关系
屋架的类型
一、木屋架 特点：节间大小均匀， 杆件内力不致突变太大 适宜跨度：９～２１米 最经济跨度：９～１５米 节间长度：1.5~2.5m 节间数目：
水平横梁式、折线横梁式
从跨数分：
一般情况下，矩形平面建筑都采用等间距、 等跨度的平行刚架布置方案。轻巧、净空高、 内部空间大、利于使用。 大型复杂建筑，有时也可采用门式刚架与其 他结构构件形成主次结构布置方案。 在进行结构总布置时，平面刚架的侧向稳定 是值得重视的问题，应加强结构的整体性， 保证结构纵横两个受力方向的刚度。为保证 结构的整体稳定性，应在纵向柱间布置连系 梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦 横向水平支撑，柱间支撑和横梁上弦横向水 平支撑宜设置在同一开间内。 结构选型是要综合考虑建筑的结构形式、功 能要求和经济指标，进行多方案的比较。
二、梯形屋架
钢屋架
三、弧形屋盖
非预应力：适用跨度１８～２４米 下铉预应力：适用跨度１８～３6米 高跨比：h/l=1/6~1/8 常为折线形
四、平行铉屋架
优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便 缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相 差悬殊的结构
五、无斜腹杆屋架
横 梁 的 连 接
柱与基础的铰接
铰接时，刚架横梁弯矩较大，梁 截面大些 ，柱一般做成变截面， 基础较小 固结时，梁截面较小 ，柱为不变 截面，基础较大
第三节 预应力刚架结构
柱为变截面结构，梁为箱形截面，预应力钢 筋采用高强度钢丝束
轻型钢结构厂房简介
承重结构和围护结构是由薄钢板组成（厚度 ≤16mm）； 组成：门式刚架，冷弯薄壁型钢，压型钢板； 应用：工业厂房、仓库、冷库、旅馆、超市、 体育设施、码头建设等。 特点：构件自重轻，减少基础的深度和面积； 采用大柱网，空间灵活布置；工程造价低，综 合效益好。施工速度快；劳动强度低，机械简 单，外观 美观轻巧，抗震性能好。
悬索结构只能受拉
拱结构以压力为主
一、支座反力
三铰拱：竖向反力，还有水平反力 相同荷载作用下的简支梁，只有竖向反力
二、拱肋截面的内力
M M0 H Y N Q0 sin H cos Q Q0 cos H sin
第二节 承受拱水平推力 的结构处理手法
（１）利用地基基础直接承受水平推力 （落地拱）
钢筋混凝土门式刚架 钢筋混凝土刚架用于跨度不超过18m、 檐高不超过10m的无吊车或吊车起重量 不超过100kN的建筑中。 构件截面为矩形，也可采用工字型截。 为减少材料用量，减少杆件截面，减轻 结构自重，刚架杆件可采用变截面形式， 杆件截面随内力大小作用变化。 为了减少材料用量，减轻结构自重，也 可采用空腹钢架。空腹式钢架有两种形 式，一种是在预制构件时在梁柱截面内 留（钢管或胶管）抽芯，把杆件做成空 心截面，另一种是在杆件上留洞。
门式刚架节点的连接构造
钢筋混凝土刚架节点的连接构造：接头 位置设置在铰接节点或弯矩为零的位置， 把整个刚架结构划分成T形、F形、Y形 拼装单元。 钢结构门式刚架节点的连接构造：在梁 柱交接处及跨度中屋脊处设置安装拼接 单元，用螺栓连接。 刚架铰节点的构造：刚架铰节点包括三 铰Байду номын сангаас双铰刚架中横梁屋脊处的定铰及柱 脚处的支座铰。