3 大跨度建筑构造

2.4 网架结构及其造型
概念：一种由多根杆件以一定规律通过节点组成 的空间结构 结构类型 网架尺寸 杆件断面节点连接 造型
——网架结构的特点
特点 杆件互相支撑， 形成多向受力的空间结构 优点 ●空间刚度好、结构高度 小 （多向受力，整体性 好）30m~60m，甚至 30m以上 超静定结构 ●自重轻（比桁架节约 30%） 跨度大 （受 力合理，节省材料） ●杆件规格统一为有限的 几种，易于工厂化生产 ●样式多
——薄壳结构的特点与类型
球面薄壳（圆顶薄壳）:壳板的径向和环向弯矩 极小，可以忽略 天文馆、体育馆、会堂等
——薄壳结构造型实例
2.7
悬索结构及其造型
悬索结构是大 跨度屋盖的一 种理想结构形 式 构件：索网； 钢索，只受力 边缘构件：梁、 桁架、拱等 下部承重结构： 支承结构
——轴向受压（无弯距、只要求材料的受压性 能好，可以很薄。相同截面高的拱与梁，由于 前者的曲面作用，跨度相差n倍） ——有横向侧推力
承受拱水平推力的处理手法
1 由拉杆承受水平推力——拉杆拱 优点：支撑拱的侧墙不承受拱的推力，简化了支座受力 状况 单跨、多跨、高低跨；布局灵活，外形轻巧 吊杆12~15——2、16~20——3、21~25——4、 26~30——5

a 网架 b 单层网壳 c 双层网壳 d 两向网架 e 两向正放网 架 f 两向斜放网架 g 三向网架 h 三向三角平 面 g 三向梯形平 面
——网架结构尺寸与节点
尺寸 ●网格高度（高跨比） ●网格尺寸 时 ≯3m×3m 杆件断面与节点连接 约1/15 采用钢筋混凝土屋面板
膜结构是以性能优良的柔软织物为膜面材料， 由空气压力支撑膜面、或用柔性钢索或刚性骨 架网将膜材绷紧形成建筑空间的一种形式。 重量轻、跨度大、施工方便、透光性好、自洁 性好、造型自由丰富 缺点：隔声、耐久、抵抗局部荷载能力较弱 1、张拉膜 2、骨架支撑膜 3、空气支撑膜
1 上海世博建筑
——悬索结构的类型
1）单层单曲面悬索 悬索类型 ●单层单曲面 ●双层单曲面 轮辐式 鞍形
2）双层单曲面悬索——轮辐式悬索
类型 单层单曲面 ●轮辐式
双层单曲面 鞍形
2）双层单曲面悬索——鞍形悬索
类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 ●鞍形
2.3 桁架结构及其造型
原型：梁——薄腹梁——桁架 结构类型 造型
——桁架结构的特点
特点 ——格构（空腹）式结构体系，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：相对于梁结构 ——① 跨度大，省材，用材较广，钢筋混凝土、钢、木 均可 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 样式多：平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架 ——结构高度较大，需增强稳定性
——桁架结构的类型
类型 按构成 ●三角形 结构高度最低 1/5-1/2 ≤18m ●拱形 受力最好 1/61/8 18-36m 60m （无斜腹杆） 1530m ●梯形 受力较好 ，制 作方便 1/6-1/8 18-36m 72m 按材料 ●钢 适宜36m以上跨度，自重轻 ●钢筋混凝土 适宜36m以下跨 度 ●木 ——特殊环境（相对湿度大 于75%或有腐蚀性介质时）不宜钢、 木材料，只宜预应力钢筋混凝土材料。
屋架选择的原则
因素：使用要求、跨度、荷载、材料施工田间 1 跨度>36m以上，钢屋架（有酸碱性介质则 不宜选用） 2 跨度<36m——预应力钢筋混凝土。 18~24m亦可选用普通钢筋混凝土 3 跨度<18m钢筋混凝土组合屋架 4 房屋内部以及所在地区相对湿度>75%，通 风不良者，或者有侵蚀揭纸，不宜选择木屋架 和钢屋架
特点：曲面内轴向力；薄、轻、省、跨大、造 型丰富；费工费时、隔热效果不好、易开裂、 容易引起室内声音的反射和混响 类型 筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳
——薄壳结构的特点与类型
筒壳（圆柱形薄壳）： 长壳 L1:L2>=1 一般比值为1.5~2.5，最大 可达3~4，长薄壳跨度最大可达30m 失高应大于或等于L1/15~L1/10
——折板结构的类型
——断面：三角形折板、梯形折板 ——波长数目：单波、多波折板 ——折板构成：平行、扇形
巴 黎 联 合 国 教 科 文 组 织 会 议 大 厅
2.6
薄壳结构及其造型
概念：一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但 是厚度足以承受压力、拉力、剪力的形抵抗结 构
——薄壳结构的特点与类型



2 关于表皮
1 题材：关于表皮 表皮的类型、构造、材料、效果分析等。理论和案例相结合。 2 内容 题目、作者、摘要、关键词、分级题目、参考文献；选用图片均需 注名称，且在文章中有索引；图片质量清洗；文章宜采用理论和案 例相结合的方式论述，绘制构造详图不少于3副，幅面不小于 100x100。 3技术规格 论文用中文撰写，字数3000——4000字，采用Word文档A4默认 页面；论文标题选用小二号宋体字（加黑处理，居中）；作者名、 班级和学号用五号宋体字（居中）；正文使用五号宋体字，单倍行 距；注释采用尾注方式，小五号宋体字；参考文献 ，小五号宋体字。 4 相关参考文献 《建筑创作》、《建筑学报》、《建筑师》、《时代建筑》等专业 期刊。 图书馆——中国期刊全文数据库、万方数据库硕士生论文、超星。 5 温馨提示：借用文字、图片均需注明出处，文责自负。 6 提交时间：13周周四。两个人一组。汇报采用ppt，每组15分钟。
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）
——刚架结构的造型
扩展：薄腹梁结构体系
常用作T、工字梁 自重较大，跨度6~18
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
1. 概论
大跨度建筑发展的原因： 1）功能复杂，大型文体表演、盛大博览会 2）型材料、新技术、新结构出现 钢结构、钢筋混凝土结构 结构的技术要求高，成为建筑设计的关键因素 材料和结构方法决定了造型的可能性 结构构造技术的发展制约了大跨度建筑造型的 发展 现代大跨度建筑造型已经有较大自由
大跨度建筑构造
Construction of Large-span Building
建筑与艺术学院
大跨度建筑构造
本单元内容: 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
1. 概论
1.1 大跨度建筑的概念 界定：30M 我国规范：60m以上 类型：影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工 业建筑：飞机装配车间、飞机库等
拱 刚架 桁架 网架 折板 薄壳 悬索 帐篷薄膜 充气薄膜 悬挑
பைடு நூலகம்
2.1 拱结构及其造型
悬索——受拉 拱——受压 概念：在荷载作用下 主要承受轴向压力， 有时也承受弯矩而有 支座推力的曲线或折 线的杆形结构。 是一种古老的方法 适合脆性材料、石材、 砖材、混凝土等 关键是侧推力平衡问 题

适用建筑类型：商场、展览馆、体育馆、散装货仓 ——拱结构的结构类型 结构类型 ——无铰拱、两铰拱、三铰拱 ——木、钢、钢筋混凝土 ——实腹、空腹 影响造型的因素 ——矢高f（1/5-1/7 不小于1/10） ——平衡水平侧推力的方式 ——屋面材料的类型（如油毡f不小于1/8） ——钢筋混凝土自防水屋面失高一般取跨度的1/6
结构是在特定 的材料和施工 技术条件下运 用力学原理创 造出来的房屋 的骨架 建筑师——选 择结构形式； 需要对各种结 构的基本的力 学特征和适用 范围有深入的 了解，才能够 自由创作，结 构和形式统一。
双曲扁壳
1.2 大跨度结构形式分类
平面结构体系 ——拱 ——桁架 ——刚架 ——…… （把 结构构件本身作为独 立的单元来考虑）
1 题材：上海世博会建筑 字数：4500~5000 内容：构造、材料、结构、效果、肌理等。题目自拟。 2 内容 题目、作者、摘要、关键词、分级题目、参考文献；选用图片均需注 名称，且在文章中有索引；图片质量清洗；文章宜采用理论和案例相 结合的方式论述；绘制构造详图不少于3副，幅面不小于100x100 。 3技术规格 论文用中文撰写，字数3000——4000字，采用Word文档A4默认页 面；论文标题选用小二号宋体字（加黑处理，居中）；作者名、班级 和学号用五号宋体字（居中）；正文使用五号宋体字，单倍行距；注 释采用尾注方式，小五号宋体字；参考文献 ，小五号宋体字。 4 相关参考文献 《建筑创作》、《建筑学报》、《建筑师》、《时代建筑》等专业期 刊。 图书馆——中国期刊全文数据库、万方数据库硕士生论文。 5 温馨提示：借用文字、图片均需注明出处，文责自负。 6 提交时间：13周 周三。两个人一组。汇报采用ppt，每人15分钟。
——网架结构的类型
类型 外形 平板（平面？）（支座为简支） 曲面 （实质是一种挖空的薄壳） 不常用 层数 单层、双层、多层 材料 木、钢、钢筋混凝土
——平板网架的构成
平板网架 ——构 造简单：双层平板， 无侧推力，只需简单 支座 ——可覆盖 各种形式平面 ●交叉桁架体系 （两向或三向；正放 与斜放） ●角锥体系 （三 角锥、四角锥、六角 锥）
——网架结构的造型要素
网架支撑方 式与建筑造 型 拱形网架支 撑在两排列 住上 ●穹形网架 支撑在周边 柱上
——网架结构实例
肋环空腹双层网壳
2.5 折板结构及其造型
概念：以一定倾斜角整体相连的薄板+横隔构件 材料：钢筋混凝土板或钢丝网水泥 ——折板结构的特点 特点 L2/L1≤1 短折板 L2≤12米 L2/L1≥1 长折板 f长折板=（1/10~1/15）L1 ——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
承受拱水平推力的处理手法
2 框架结构承受水平推力
承受拱水平推力的处理手法
3 由基础承受水平推力——落地供 拱端部空间较小 水平推力不大，或基础条件较好
拱的类型
半圆拱：无水平推力拱 抛物线拱：受力最合理 失高：1/2~1/8 拱身截面高度h=(1/30~1/40),宽度为25~40
拱的发展
帆拱
2.2 刚架结构及其造型
梁与柱以整体的方式构成门型结构 类型 ——无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架 开间一般为6m，进深为3m模数，24m、27m、 30m 高跨比h/l=0.75
钢架之间以纵梁及板整体连接（相当于肋形屋盖，钢架 相当于主梁）
——刚架结构的特点
空间结构体系 ——网架 ——折板 ——薄壳 ——悬索 ——…… （把结构的所有组成构件协同 起来共同跨越空间，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）
2

十种常用的大跨度结构形式
——悬索结构的造型实例
2.8
帐篷薄膜结构及其造型
撑杆+篷面
特点
2.9
充气薄膜结构及其造型
演变：帐篷：树皮、羊毛、牛毛、帆布，采用 木结构或张拉结构
2.9
充气薄膜结构及其造型
现代帐篷：钢材、铝合金、木材等作为结构构 件，精细化工织物膜或氟化物薄膜
2.9
充气薄膜结构及其造型