大跨度建筑的結構類型及造型講義PPT（共76）

大跨跨度度建建筑筑的的結結構構類類型型及及造造型型譚夢夢琪琪060507012007301400大跨跨度度建建筑筑基基本本情情況況大跨跨度度建建筑筑：：跨跨度度>30M大跨跨度度結結構構（（《鋼結結構構規(guī)規(guī)范范》）：：跨跨度度>60M主要要應應用用：：（（公公用用））影影劇劇院院、、體體育育場場館館、、展展覽覽會會議議場場所所、、航航空空港港等等；；（（工工業(yè)業(yè)））裝裝配配車車間間、、飛飛機機庫庫、、大大跨跨廠廠房房等等古老老的的大大跨跨度度建建筑筑發(fā)發(fā)展展技術術落落后后，，巨巨大大的的斗斗獸獸場場無無法法做做出出覆覆蓋蓋，，只只能能做做成成露露天天的的雄雄偉偉廣廣場場古老老的的穹穹窿窿結結構構三角拱石梁肋拱筒拱交叉拱古代代拱拱的的發(fā)發(fā)展展肋拱拱的的極極致致運運用用拱結結構構的的受受力力原原理理拱：：外外力力作作用用下下內內彎彎矩矩值值小小，，主主要要為為軸軸向向壓壓力力，，且且分分布布均均勻勻現代代拱拱的的形形式式分分類類，，運運用用兩鉸鉸拱拱、、無無鉸鉸拱拱，，超超靜靜定定結結構構；；三三鉸鉸拱拱，，靜靜定定結結構構材料料：：鑄鑄鐵鐵、、鋼鋼筋筋混混凝凝土土等等材材料料的的運運用用，，一一改改古古老老石石材材的的笨笨重重Q：現現代代技技術術中中拱拱結結構構的的優(yōu)優(yōu)缺缺點點？？A:充分分利利用用抗抗壓壓材材料料特特性性，，比比梁梁結結構構減減小小結結構構斷斷面面尺尺寸寸D:支座座處處產產生生水水平平推推力力，，必必須須設設寬寬厚厚堅堅固固的的拱拱腳腳支支座座Q:解決決支支座座推推力力的的方方法法1、拱腳支座處，設水平拉桿，平衡推力，減小墻、柱斷面尺寸2、由框架結構抵抗水平推力，保證框架剛度，連接牢固由基基礎礎直直接接承承受受的的方方式式僅在在推推力力不不大大，，地地質質條條件件較較好好時時?。。?！北京體育學院田徑房落地拱暴露出來，以強烈的結構自身韻律美化室內環(huán)境，利用高側窗采光。剛架架剛架架：：橫橫梁梁和和柱柱整整體體連連接接，，構構成成一一種種門門式式結結構構外加加荷荷載載下下，，結結構構產產生生微微小小形形變變，，產產生生相相應應的的內內應應力力。。如柱柱對對梁梁的的約約束束力力，，使使梁梁有有恢恢復復原原來來形形狀狀的的趨趨勢勢，，從從而而減減小小梁梁中中彎彎矩矩。。簡支支梁梁與與剛剛架架的的彎彎矩矩內內力力比比較較可根根據據彎彎矩矩分分布布情情況況設設計計截截面面大大小小———彎矩矩大大的的部部位位截截面面大大，，可可充充分分發(fā)發(fā)揮揮材材料料潛潛力力?。偧芗艿牡姆址诸愵愋涡问绞浇ㄖ煸煨托蛯崒嵗撚斡斡居攫^館采采用用不不對對稱稱鋼鋼筋筋混混凝凝土土剛剛架架結結構構，，利利用用結結構構下下部部空空間間布布置置跳跳水水臺臺，，部部分分剛剛架架暴暴露露，，部部分分吊吊頂頂。。門式式剛剛架架結結構構大跨跨度度，，多多跨跨間間的的工工業(yè)業(yè)廠廠房房們們，，采采用用門門式式剛剛架架，，輕輕巧巧，，安安裝裝方方便便，，節(jié)節(jié)約約。。桁架架結結構構桁架架：：由由各各個個桿桿件件鉸鉸結結組組成成的的一一種種格格構構式式結結構構,多作作屋屋頂頂承承重重結結構構。。材料料強強度度充充分分利利用用，，省省材材料料，，自自重重減減輕輕，，常常用用木木材材、、鋼鋼材材、、鋼鋼筋筋混混凝凝土土建建造造。。桁架結構梁柱框架桿件間鉸結鋼筋混凝土現澆桿件內軸向內力，拉或壓主要為彎矩應力分布均勻不均勻桁架架的的類類型型上：：三三角角形形、、梯梯形形、、拱拱形形、、無無斜斜腹腹桿桿拱拱形形左：：三三鉸鉸拱拱式式、、三三鉸鉸剛剛架架式式桁桁架架式式、、排排架架式式桁桁架架結結構構三鉸鉸剛剛架架式式鋼鋼桁桁架架1898，巴巴黎黎世世博博會會機機械械館館北京京體體育育館館，，6000人，，跨跨度度56M,桁架架暴暴露露于于比比賽賽大大廳廳，，頂頂部部設設有有天天窗窗，，以以利利于于采采光光和和通通風風。。排架架式式鋼鋼桁桁架架敦煌煌市市火火車車站站———無柱柱風風雨雨棚棚廣州州會會展展中中心心拱、、剛剛架架、、桁桁架架同同屬屬平平面面力力系系，，解解決決屋屋頂頂結結構構問問題題。。但但還還是是有有很很大大局局限限性性。。二戰(zhàn)戰(zhàn)后后，，新新型型大大跨跨度度建建筑筑涌涌現現不不斷斷。。形形式式更更加加新新穎穎，，結結構構更更加加合合理理，，讓讓人人耳耳目目一一新新。。如如：：空空間間網網格格、、折折板板與與薄薄殼殼、、懸懸索索、、張張拉拉膜膜等等結結構構。。看看這些些新建筑筑折板定義：由由一定傾傾斜角度度整體相相連的一一種薄板板體系，，常用鋼鋼筋混凝凝土，鋼鋼絲網水水泥建造造。組成：折折板+橫隔構件件A：結構厚厚度薄，，省材料料，可預預制裝配配，省模模板，可可做大跨跨度屋頂頂，也可可作外墻墻。平行折板板扇扇形折折板扇形板：：一端波波長小，，一端大大，放射射狀，適適用于梯梯形平面面。巴西圣保羅會堂：D=60M,扇形折板從中心向四周呈輻射狀圓形；切割手法形成三角形外墻，結構與建筑造型完美統(tǒng)一。聯合國教教科文組組織會議議大廳：：頂棚和和墻壁作作為折板板，呈現現結構的的韻律，，空間的的深度。薄殼結構構受啟發(fā)于于自然界界的種子子外殼、、蛋殼、、貝殼……以最少的的材料獲獲得堅硬硬的外殼殼！A:利用混凝凝土可塑塑性，主主要承受受曲面內內軸向力力，彎矩矩扭矩很很??；強強度、剛剛度好；；薄殼厚厚僅為跨跨度幾百百分之一一，一般般平板結結構的十十分之一一。自重重輕、省省材料、、外形多多樣。D:現澆施工工，費工工、費時時、費模模板，結結構計算算復雜，，不易承承受集中中荷載。。薄殼結構構形式筒殼圓頂殼雙曲扁殼殼雙曲拋物物面殼雙曲扁殼殼與雙曲曲拋物面面殼北京火車車站——雙曲扁殼殼薄殼結構構的建筑筑造型建筑造型型是以各各種幾何何曲面圖圖形為基基本，有有圓筒形形、圓球球形、雙雙曲拋物物面形。。不簡單重重復上述述基本形形式，而而是巧妙妙地運用用交貫、、切割、、改變參參數等方方法，重重新組合合再創(chuàng)造造。造型型獨特新新穎，突突出建筑筑個性。。法格勒諾諾布爾冰冰球館：：四片筒筒形薄殼殼十字正正交，花花瓣形美國“未未來航空空港”設設計方案案：兩套套筒殼，，一是放放射狀的的錐形筒筒殼；另另一是呈呈環(huán)狀的的交叉固固定筒殼殼。兩套套殼體，，巧妙““相貫””。墨西哥花花田市餐餐廳，正方形形平面，，屋頂由由四個雙雙曲拋物物面薄殼殼交叉相相貫組成成。交叉叉部位殼殼板增厚厚，但僅僅厚4CM，各向切切割，整整朵水浮浮蓮漂浮浮在水面面，別具具匠心。。巴黎國家家工業(yè)與與技術中中心陳列列館三束錐狀狀雙曲面面薄殼交交匯于屋屋頂中心心，立面面呈拋物物線形，，上下雙雙層殼板板組成空空腔殼體體，平均均厚度18CM,僅為跨度度的1/144。埃羅·沙里寧，，1/8球面薄殼殼，平面面為曲邊邊三角形形，邊梁梁向上卷卷起，傳傳遞荷載載至三個個支座，，地下埋埋設水平平拉桿，，平衡推推力，銅銅板覆蓋蓋，玻璃璃幕墻曲曲面外墻墻。美國麻省省理工學學院禮堂堂肯尼迪機機場候機機樓四片雙曲曲面鋼砼砼薄殼合合圍成屋屋頂，展展翅飛翔翔的大鳥鳥。采光光帶分開開四部分分，邊梁梁朝支座座逐漸加加寬，適適應增大大的內力力。模型型實驗，，藝術與與結構的的完美結結合，沒沒有生硬硬的幾何何圖形痕痕跡。空間網格格結構多根桿件件以一定規(guī)規(guī)律節(jié)點連接接空間結構構形式平板網架架曲面網殼殼1、多向受受力結構構，整體體性強，，穩(wěn)定，，剛度大大；2、桿件主主要承受受軸向拉拉、壓力力，符合合材料特特性，節(jié)節(jié)??；3、結構高高度小，，有效利利用空間間；4、桿件規(guī)規(guī)格統(tǒng)一一，易于于生產。。平板網架架支座簡支支交叉桁架架體系+角錐體系系兩向正交三向交叉兩向正交交體系的的正放和和斜放：：三向交叉叉體系可可滿足的的平面形形狀：角錐體系系三角錐四角錐六角錐室外空間間網架運運用（網架~平板屋頂頂）首都工人人體育館館：兩向正交交網架99M1x12.2M，1967，我國跨度度最大的的平板網網架之一一南京五臺臺山體育育館——三向交叉叉桁架平平板網架架八角形平平面，容容納一萬萬人，主主跨88M,鋼管桿件件球節(jié)點點連結，，網架支支撐在一一圈混凝凝土柱上上。美國加利利福尼亞亞大學體體育館：：91M××122M,三角錐體體系平板板網架曲面網殼殼結構多數底部部為有推推力結構構，制作作條件復復雜；但但相較網網架結構構，外形形豐富，，造型多多變。網殼結構構VS薄殼：一一改鋼筋筋混凝土土薄殼施施工時需需要支大大量模板板，濕作作業(yè)勞動動費時費費力的劣劣勢，采采用計算算機計算算方式，，安裝方方便，結結構更合合理。網殼按形狀分分：柱面面網殼、、球面網網殼、雙雙曲扁網網殼、單單塊扭網網殼、四四塊組合合型扭網網殼……按層數分分：單層層、雙層層柱面網殼殼：適用于于矩形平平面，構構造簡單單施工方方便，廣廣泛應用用；具有有典型拱拱結構受受力特征征，需解解決水平平推力。。球面網殼殼：適用于圓圓平面，，整體類類似穹頂頂。球冠型型和近似整整球型型。1967世博會會美國國館雙曲扁扁網殼殼：矢高高小，，空間間利用用率高高；但但支撐撐邊梁梁也需需做成成相應應弧形形，帶帶來施施工難難度雙曲拋拋物面面網殼殼：(馬鞍形形)造型新新穎奇奇特，，素線線為直直線。。德陽體育館——雙曲拋物面網殼甘肅慶慶陽宮宮體育育館——曲面扁扁殼+弧形大大拱羅馬小小體育育宮：：D=60M1620個混凝凝土預預制菱菱形構構件拼拼合，，最薄薄處：：25mm完整秀秀美的的天頂頂如一一朵盛盛開的的向日日葵。。美國塔塔科馬馬市體體育館館膠合木木網殼D=160M單層網網殼二戰(zhàn)以以后，，隨著著理論論研究究、抗抗震性性能分分析進進一步步深入入，新新材料料、新新施工工工藝藝的運運用，，國外外很早早就采采用各各種材材料建建造網網殼結結構。。日本名名古屋屋體育育館：：D=187.2M,1996世界上上跨度度最大大單層層網殼殼結構構國家大大劇院院肋環(huán)形形空腹腹雙層層網殼殼，東西西跨度度122M,南北144M。整個屋屋頂呈呈橢球球形大大穹頂頂，表表面由由具有有柔和和色調調與光光澤的的僅0.44mm厚的鈦鈦金屬屬板覆覆蓋。。前后兩兩側有有兩個個類似似三角角形的的玻璃璃幕墻墻切面面，整整個建建筑浮浮于水水面之之上，，需從從一條條長80M的水下下通道道進入入演出出大廳廳。懸索結結構受啟發(fā)發(fā)于懸懸索橋橋梁，，20世紀50年代后后，隨隨著高高強鋼鋼絲出出現，，懸索索結構構興起起。組成：：索網網、邊邊緣構構件、、下部部支承承。索網非非常柔柔軟，，只承承受軸軸向拉拉力，，無彎彎矩也也無剪剪力；；邊緣緣構件件錨固固索網網，連連接底底部支支承，，可采采用梁梁、桁桁架、、拱等等形式式，應應保證證足夠夠剛度度；下下部支支承多多為受受壓構構件，，常為為柱。。Q:懸索結結構的的優(yōu)缺缺點？？A：充分分發(fā)揮揮鋼索索受拉拉，鋼鋼砼邊邊緣構構件受受壓、、受彎彎的特特性，，結構構輕，，省鋼鋼材外形與與傳統(tǒng)統(tǒng)建筑筑迥異異，適適用于于各類類平面面形式式跨越巨巨大空空間，，中間間沒有有支點點，功功能安安排更更靈活活；在60M~150M內，優(yōu)優(yōu)勢明明顯。。DIA:抗風荷荷載能能力差差。懸索結結構形形式單層單單曲面面雙層單單曲面面雙曲面面輪輻輻式雙曲面面鞍形形杜勒斯斯國際際機場場：單單跨矩矩形平平面，，下部部加穩(wěn)穩(wěn)定索索，頂頂部加加蓋輕輕質材材料，，加強強結構構整體體抗震震動、、抗風風性能能。輪輻式式結構構北京工工人體體育館館D=94M，輪輻輻式雙雙層懸懸索，，上下下索各各144根，在在外環(huán)環(huán)上錯錯開半半間布布置；；鋼砼砼外環(huán)環(huán)支撐撐在環(huán)環(huán)形框框架的的48根柱上上；內內環(huán)為為鋼結結構圓圓筒，，D=26M。雙曲拋拋物面面懸索索由兩組組曲率率相反反的拉拉索交交叉組組成索索網。。浙江省省人民民體育育館美國牲牲畜市市場貿貿易館館勒·柯布西西耶，，蘇聯聯蘇維維埃宮宮，以以巨大大的鋼鋼砼拋拋物線線拱來來懸吊吊屋頂頂。日本國國家體體育館館、游游泳館館鋼索固固定在在兩根根混凝凝土柱柱上，，金屬屬板材材覆蓋蓋屋面面。倫敦千千禧穹穹頂：：泰晤晤士河河邊格格林威威治半半島上上，占占地300英畝，，由RichardRogers事務所所承擔擔建筑筑設計計，結結構設設計由由BuroHappold完成。。膜結構構以優(yōu)良良的柔柔軟組組織物物為膜膜面材材料，，由空空氣壓壓力支支承（（氣承承式））、或或柔性性鋼索索（張張拉式式）或或剛性性骨架架（骨骨架式式）將將膜材材繃緊緊而形形成建建筑空空間。。A:質輕，，透光光、自自潔性性好；；施工工方便便造型型豐富富。DIA:隔聲效效果差差、耐耐久性性不夠夠好、、膜面面抵抗抗局部部集中中荷載載的能能力差差張拉膜膜結構構（帳帳篷結結構））為提高高膜面面的抗抗風能能力，，可將將其設設計成成呈反反向的的雙曲曲面形形式——正負曲曲面。。且對對拉索索施加加適當當的預預應力