北京奥林匹克综合馆72m×83m斜拉网壳结构
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• 将组合网架的带肋平板离散成能承受轴力、面力和弯矩的 梁元和板壳元；
将腹杆和下弦作为承受轴力的杆元，并应考虑两种不同材 料的材性。 • 组合网架结构也可采用空间杆系有限元法作简化计算。 分析时将组合网架的带肋平板等代为仅能承受轴力的上弦， 并与腹杆和下弦构成两种不同材料的等代网架，按空间杆 系有限元法进行内力位移计算。
攀枝花市体育馆预应力组合网架结构
第5章 大跨空间结构新体系
1、拉索预应力网格结构的特点和分类
• 拉索预应力网格结构可以方便地通过拉索的布置 和索力的调整，按照设计人员的设计意图有效地 调节结构内力和刚度的分布，从而提高结构承载 力和控制结构变形，改善结构的力网格结构只在 网格结构中适当地布置少数拉索便可有效改善结 构的受力性能，通常并不影响建筑造型的使用功 能。同时由于预应力的引入，使得结构受力更趋 于合理，因此拉索预应力网格可以适应更大的跨 度，满足大空间建筑的要求。
第5章 大跨空间结构新体系
（3）根据支承布置情况划分 • 周边支承组合网架结构。把周边所有组合网架支座节 点搁置在柱、梁及墙等支承结构上。 • 点支承组合网架结构。 • 周边支承与点支承相结合。包括相邻两边支承与点支 承结合和一边支承与点支承相结合。
第5章 大跨空间结构新体系
3、组合网架的计算要点
第5章 大跨空间结构新体系
（2）按照上弦板的搁置方式划分 • 两向正交类组合网架结构。包括两向正交正放组合网 架结构、正放四角锥组合网架结构、正放抽空四角锥 组合网架结构及棋盘形四角锥组合网架结构共四种形 式的组合网架结构。 • 两向斜交类组合网架结构。包括两向正交斜放组合网 架结构、斜放四角锥组合网架结构及星型四角锥组合 网架结构共三种形式的组合网架结构。 • 三向类组合网架结构。包括三向组合网架结构、三角 锥组合网架结构及抽空三角锥组合网架结构共三种形 式的组合网架结构。 • 蜂窝形三角锥组合网架结构。
第5章 大跨空间结构新体系
1999年建成的西安
国际展览中心斜拉 索立体桁架结构 （163.3m×82m）， 32根斜拉索将整个 屋盖悬吊在建筑物 中部出屋面45m高 的16座混凝土塔柱 上，桁架间距9m
第5章 大跨空间结构新体系
三、拉索预应力网格结构
拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构（网架、 网壳、组合网架及组合网壳等）结构，通过张拉钢索对 空间网格结构施加预应力，钢索和空间网格结构形成自 相平衡体系，而不需要其他构件承受钢索的拉力。
呼和浩 特民航 机库维 修大厅
第5章 大跨空间结构新体系
2000年建成的 浙江省黄龙体 育中心主体育 场呈圆形，直 径247.7m，挑 篷屋盖结构采 用斜拉网壳体 系，斜拉索上 端锚固在85m 高的预应力混 凝土塔筒上， 支承看台上部 的网壳
第5章 大跨空间结构新体系
• 2001年建成的深 圳市游泳跳水馆 （120m×80m钢 结构屋盖为预应 力钢棒与主次桁 架的斜拉组合结 构，1榀钢梭形 主立体桁架及两 侧各四道次立体 桁架，沿主桁架 成对布置四根桅 杆，每桅杆有四 根斜拉索(钢棒)
•
第5章 大跨空间结构新体系
2、组合网架结构的分类
（1）按照网架形式来划分 • 交叉桁架系组合网架 。两向正交正放组合网架、两向 正交斜放组合网架及三向组合网架 。 • 四角锥组合网架 。包括正放四角锥组合网架、正放抽 空四角锥组合网架、斜放四角锥组合网架、棋盘形四 角锥组合网架及星形四角锥组合网架五种形式 • 三角锥体系组合网架。包括三角锥组合网架、抽空三 角锥组合网架及蜂窝形三角锥组合网架三种形式。
• 能充分发挥拉索抗拉强度高和屋盖结构抗弯、压、拉 强度高的优点。
• 预应力杂交结构体系，由于高强度预应力拉索的引入 使钢材强度的利用更加充分，结构自重降低；
第5章 大跨空间结构新体系
• 对拉索施加预张力后，一方面可明显改变结构的受力 状态，使结构受力均匀，提高结构的刚度；另外也可 以避免拉索出现松弛，退出工作。 • 结构体系以索取代立柱，形成室内无阻挡的大空间， 易于满足各种功能要求； • 造型优美。斜置的拉索与高耸的塔柱有机的结合，融 合建筑技术与艺术于一体，可以形成轻巧、造型富于 变化的、丰富多姿的建筑形体。暴露在外的主体承重 结构形态各异，粗犷刚劲，建筑造型新颖豪放。
第5章 大跨空间结构新体系
二、斜拉结构
斜拉结构通常是由塔柱、 屋盖结构和斜拉索组合而 成，斜拉索上端悬挂在塔 柱上，下端与屋盖相连， 三者共同工作而形成的结 构体系 。
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第5章 大跨空间结构新体系
1、 斜拉结构的特点
• 斜拉索为主体结构提供中间弹性支承点，减小主体结 构支承点间的距离，增加了结构的刚度，可以以较小 的截面尺寸跨越较大的空间。
第5章 大跨空间结构新体系
2、斜拉结构的分类
（1）按布索形式 • 竖琴形（平行） 美学效果好；缺点是拉索的倾角较 小，使塔柱产生较大的弯矩 • 辐射形塔的弯矩减小，缺点是多根 索汇于塔顶，非常拥挤，造成锚固 a
a
b
区应力集中、构造复杂
• 扇形布置综合了两种索形的优点， 是一种比较理想的索形 a b
c
第5章 大跨空间结构新体系
（2）按建筑物的封闭情况 • 封闭式 • 敞开式 • 半敞开式。 当结构为敞开式和半敞开式时，必须考虑风吸力的作用， 必要时需设置施加一定预应力的稳定索，以平衡风荷载。 （3）按屋盖结构不同 • 斜拉网架 • 斜拉网壳 • 斜拉立体桁架
第5章 大跨空间结构新体系
布鲁塞尔 世博会的 苏联馆
第5章 大跨空间结构新体系
一、组合网架
采用钢筋混凝土平板或代 肋平板，代替一般钢网架 的上弦杆，作为结构的上 表层，而形成一种下部是 钢结构，上部由混凝土组 成的一种新型的空间结构
第5章 大跨空间结构新体系
1、组合网架的特点 ：
• • • • • • 充分发挥钢材受拉和混凝土受压的优势。 结构的承重和维护功能合二为一 。 组合网架刚度大，抗震性能好。 组合网架结构的经济性好。 组合网架可适用于圆形、矩形、三角形、扇形等各种形 式平面。 不仅适用于各种建筑物的屋盖，而且更适用于大柱网、 大空间的楼面 。 组合网架的缺点，上弦节点构造复杂，给制作安装带来 一些不便。
将腹杆和下弦作为承受轴力的杆元，并应考虑两种不同材 料的材性。 • 组合网架结构也可采用空间杆系有限元法作简化计算。 分析时将组合网架的带肋平板等代为仅能承受轴力的上弦， 并与腹杆和下弦构成两种不同材料的等代网架，按空间杆 系有限元法进行内力位移计算。
攀枝花市体育馆预应力组合网架结构
第5章 大跨空间结构新体系
1、拉索预应力网格结构的特点和分类
• 拉索预应力网格结构可以方便地通过拉索的布置 和索力的调整，按照设计人员的设计意图有效地 调节结构内力和刚度的分布，从而提高结构承载 力和控制结构变形，改善结构的力网格结构只在 网格结构中适当地布置少数拉索便可有效改善结 构的受力性能，通常并不影响建筑造型的使用功 能。同时由于预应力的引入，使得结构受力更趋 于合理，因此拉索预应力网格可以适应更大的跨 度，满足大空间建筑的要求。
第5章 大跨空间结构新体系
（3）根据支承布置情况划分 • 周边支承组合网架结构。把周边所有组合网架支座节 点搁置在柱、梁及墙等支承结构上。 • 点支承组合网架结构。 • 周边支承与点支承相结合。包括相邻两边支承与点支 承结合和一边支承与点支承相结合。
第5章 大跨空间结构新体系
3、组合网架的计算要点
第5章 大跨空间结构新体系
（2）按照上弦板的搁置方式划分 • 两向正交类组合网架结构。包括两向正交正放组合网 架结构、正放四角锥组合网架结构、正放抽空四角锥 组合网架结构及棋盘形四角锥组合网架结构共四种形 式的组合网架结构。 • 两向斜交类组合网架结构。包括两向正交斜放组合网 架结构、斜放四角锥组合网架结构及星型四角锥组合 网架结构共三种形式的组合网架结构。 • 三向类组合网架结构。包括三向组合网架结构、三角 锥组合网架结构及抽空三角锥组合网架结构共三种形 式的组合网架结构。 • 蜂窝形三角锥组合网架结构。
第5章 大跨空间结构新体系
1999年建成的西安
国际展览中心斜拉 索立体桁架结构 （163.3m×82m）， 32根斜拉索将整个 屋盖悬吊在建筑物 中部出屋面45m高 的16座混凝土塔柱 上，桁架间距9m
第5章 大跨空间结构新体系
三、拉索预应力网格结构
拉索预应力空间网格结构由钢索和空间网格结构（网架、 网壳、组合网架及组合网壳等）结构，通过张拉钢索对 空间网格结构施加预应力，钢索和空间网格结构形成自 相平衡体系，而不需要其他构件承受钢索的拉力。
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第5章 大跨空间结构新体系
2000年建成的 浙江省黄龙体 育中心主体育 场呈圆形，直 径247.7m，挑 篷屋盖结构采 用斜拉网壳体 系，斜拉索上 端锚固在85m 高的预应力混 凝土塔筒上， 支承看台上部 的网壳
第5章 大跨空间结构新体系
• 2001年建成的深 圳市游泳跳水馆 （120m×80m钢 结构屋盖为预应 力钢棒与主次桁 架的斜拉组合结 构，1榀钢梭形 主立体桁架及两 侧各四道次立体 桁架，沿主桁架 成对布置四根桅 杆，每桅杆有四 根斜拉索(钢棒)
•
第5章 大跨空间结构新体系
2、组合网架结构的分类
（1）按照网架形式来划分 • 交叉桁架系组合网架 。两向正交正放组合网架、两向 正交斜放组合网架及三向组合网架 。 • 四角锥组合网架 。包括正放四角锥组合网架、正放抽 空四角锥组合网架、斜放四角锥组合网架、棋盘形四 角锥组合网架及星形四角锥组合网架五种形式 • 三角锥体系组合网架。包括三角锥组合网架、抽空三 角锥组合网架及蜂窝形三角锥组合网架三种形式。
• 能充分发挥拉索抗拉强度高和屋盖结构抗弯、压、拉 强度高的优点。
• 预应力杂交结构体系，由于高强度预应力拉索的引入 使钢材强度的利用更加充分，结构自重降低；
第5章 大跨空间结构新体系
• 对拉索施加预张力后，一方面可明显改变结构的受力 状态，使结构受力均匀，提高结构的刚度；另外也可 以避免拉索出现松弛，退出工作。 • 结构体系以索取代立柱，形成室内无阻挡的大空间， 易于满足各种功能要求； • 造型优美。斜置的拉索与高耸的塔柱有机的结合，融 合建筑技术与艺术于一体，可以形成轻巧、造型富于 变化的、丰富多姿的建筑形体。暴露在外的主体承重 结构形态各异，粗犷刚劲，建筑造型新颖豪放。
第5章 大跨空间结构新体系
二、斜拉结构
斜拉结构通常是由塔柱、 屋盖结构和斜拉索组合而 成，斜拉索上端悬挂在塔 柱上，下端与屋盖相连， 三者共同工作而形成的结 构体系 。
北京奥林匹克综合馆 72m×83m斜拉网壳 结构
第5章 大跨空间结构新体系
1、 斜拉结构的特点
• 斜拉索为主体结构提供中间弹性支承点，减小主体结 构支承点间的距离，增加了结构的刚度，可以以较小 的截面尺寸跨越较大的空间。
第5章 大跨空间结构新体系
2、斜拉结构的分类
（1）按布索形式 • 竖琴形（平行） 美学效果好；缺点是拉索的倾角较 小，使塔柱产生较大的弯矩 • 辐射形塔的弯矩减小，缺点是多根 索汇于塔顶，非常拥挤，造成锚固 a
a
b
区应力集中、构造复杂
• 扇形布置综合了两种索形的优点， 是一种比较理想的索形 a b
c
第5章 大跨空间结构新体系
（2）按建筑物的封闭情况 • 封闭式 • 敞开式 • 半敞开式。 当结构为敞开式和半敞开式时，必须考虑风吸力的作用， 必要时需设置施加一定预应力的稳定索，以平衡风荷载。 （3）按屋盖结构不同 • 斜拉网架 • 斜拉网壳 • 斜拉立体桁架
第5章 大跨空间结构新体系
布鲁塞尔 世博会的 苏联馆
第5章 大跨空间结构新体系
一、组合网架
采用钢筋混凝土平板或代 肋平板，代替一般钢网架 的上弦杆，作为结构的上 表层，而形成一种下部是 钢结构，上部由混凝土组 成的一种新型的空间结构
第5章 大跨空间结构新体系
1、组合网架的特点 ：
• • • • • • 充分发挥钢材受拉和混凝土受压的优势。 结构的承重和维护功能合二为一 。 组合网架刚度大，抗震性能好。 组合网架结构的经济性好。 组合网架可适用于圆形、矩形、三角形、扇形等各种形 式平面。 不仅适用于各种建筑物的屋盖，而且更适用于大柱网、 大空间的楼面 。 组合网架的缺点，上弦节点构造复杂，给制作安装带来 一些不便。