大跨建筑結(jié)構(gòu)選型

第四章大跨度結(jié)構(gòu)選型建筑結(jié)構(gòu)選型1大跨度建筑概況2拱結(jié)構(gòu)3剛架結(jié)構(gòu)4桁架結(jié)構(gòu)5網(wǎng)架結(jié)構(gòu)6折板結(jié)構(gòu)7薄殼結(jié)構(gòu)8懸索結(jié)構(gòu)9其它結(jié)構(gòu)型式按網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定

≤30米，小跨度30～60米，中跨度>60米，大跨度1大跨度建筑概況1.1大跨度建筑定義第四章大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型----1大跨度建筑概況1.2.1古典大跨結(jié)構(gòu)（2000多年前～文藝復(fù)興）

特征：“磚石結(jié)構(gòu)”

1）從梁到三角璇

梁：受彎，磚石不宜

拱：受壓，發(fā)揮材料特性

2）從筒拱到交叉拱

筒拱：墻承重，平面狹長

交叉拱：柱承重，空間貫通

3）從交叉拱到拱肋結(jié)構(gòu)

交叉拱：屋面自重較大

拱肋：結(jié)構(gòu)高直輕巧

4）從穹窿結(jié)構(gòu)到帆拱

穹?。簣A形平面

帆拱：方形平面

1.2大跨度建筑的發(fā)展過程1.2.2平面大跨結(jié)構(gòu)（19世紀(jì)后半葉～二戰(zhàn)）

特征：“桁架、剛架、拱結(jié)構(gòu)”1）從梁到桁架2）從梁到剛架3）從梁到拱1.2.3新型大跨結(jié)構(gòu)（二戰(zhàn)～）

特征：“薄殼、懸索、網(wǎng)架”

1）雞蛋殼—薄壁結(jié)構(gòu)

合理的外形，充分發(fā)揮材料受壓性能，以較薄的殼體跨越很大的空間，而具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

2）蜘蛛網(wǎng)—懸索結(jié)構(gòu)

纖細(xì)的索網(wǎng)，充分發(fā)揮鋼材抗拉性能，輕盈活波，適宜與大跨度

3）蜜蜂巢—網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

利用小型桿件，組合成整體結(jié)構(gòu)，剛度大，變形小，自重輕，材料省1.3.1大跨建筑主要承受豎向荷載

1）高層結(jié)構(gòu)

荷載：水平荷載為控制因素

構(gòu)件：豎向懸臂構(gòu)件—柱(線)，墻(面)，筒(體)

變形：水平側(cè)移

2）大跨結(jié)構(gòu)

荷載：豎向荷載為控制因素

構(gòu)件：水平簡支構(gòu)件

變形：豎向撓曲1.3大跨度建筑的結(jié)構(gòu)特征1.3.2大跨結(jié)構(gòu)是梁結(jié)構(gòu)的改造和演變1.3.3新型大跨結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

①整體上是空間結(jié)構(gòu)②跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間③矢高小、曲率平緩，可有效利用空間④厚度薄、自重輕，節(jié)省材料⑤形式多樣，可適合于各種形狀的平面組合1）拱是一種推力結(jié)構(gòu)：在豎向荷載下產(chǎn)生水平推力2）拱是一種無矩結(jié)構(gòu)：通過合理拱軸可使桿件無彎矩3）拱可充分利用材料抗壓強(qiáng)度，斷面小、跨度大2拱結(jié)構(gòu)2.1拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1）按受力

①三鉸拱②兩鉸拱③無鉸拱

2）按外形

①雙折線型②圓弧線型③拋物線型2.2拱結(jié)構(gòu)的型式第四章大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型----2拱結(jié)構(gòu)

1）跨度：公建主體30～40米，可達(dá)到95～200米，經(jīng)濟(jì)跨度80～100米

2）矢高：與建筑外形、使用要求、屋面構(gòu)造、內(nèi)力計(jì)算有關(guān)屋蓋結(jié)構(gòu)f=(1/10～1/5)L公建主體f=(1/5～1/2)L2.3拱結(jié)構(gòu)的主要尺寸2.4拱結(jié)構(gòu)屋蓋布置1）跨度40～60米時(shí)

拱間距6～10米，設(shè)上弦橫向支撐及縱向支撐2）跨度70～120米時(shí)

拱間距9～15米，采用相距3～6米的成對(duì)拱拱結(jié)構(gòu)屋蓋布置1）由拉桿承受推力2）由框架承受推力3）基礎(chǔ)承受推力4）剛性水平構(gòu)件承受推力2.5拱結(jié)構(gòu)支座處理

1）內(nèi)力分布均勻2）結(jié)構(gòu)輕巧，節(jié)省材料，制作方便3）空間高度大4）結(jié)構(gòu)剛度差3剛架結(jié)構(gòu)

3.1剛架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

3.2剛架結(jié)構(gòu)的型式1）按組成

①三鉸剛架

②兩鉸剛架

③無鉸剛架2）按斷面

①實(shí)腹式

②格構(gòu)式第四章大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型----3剛架結(jié)構(gòu)1）跨度①實(shí)腹式：50～60米②格構(gòu)式兩鉸剛架：60～120米③格構(gòu)式無鉸剛架：120～150米④折線弓形剛架：40～50米高15～20米

2）斷面①實(shí)腹式梁高h(yuǎn)=(1/12～1/20)L設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿h=(1/30～1/40)L②格構(gòu)柱寬同橫梁節(jié)間5～7米③折線弓形剛架梁高、柱寬(1/15～1/25)L3.2剛架結(jié)構(gòu)的主要尺寸

1）頂點(diǎn)鉸鋼銷栓

2）實(shí)腹剛架支座①固定支座

細(xì)石砼填實(shí)②鉸支座

瀝青麻絲填3）格構(gòu)剛架支座①板式支座

支反力≤100t②臼式支座

支反力>100t③平衡支座

支反力≤100t3.4剛架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造1）將受彎桿件轉(zhuǎn)化為軸力桿件2）充分利用三角形的剛性特點(diǎn)3）充分利用材料特性，以小桿件拼合跨越大空間4桁架結(jié)構(gòu)4.1桁架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)4.2桁架結(jié)構(gòu)的型式1）按材料：木、鋼砼、鋼、組合式2）按外形：①三角形L≤18m，i=1/5～1/2②梯形L=18～36m，≤72m，f/L=1/6～1/8③拱形L=18～36m，≤60m，f/L=1/6～1/8④折線形⑤平行弦

第四章大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型----4桁架結(jié)構(gòu)1）支座①平板支座②滾軸支座2）屋架端部①內(nèi)天溝式②自由落水③外天溝式4.3桁架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造1）整體胞剛度大檢，穩(wěn)定漆性好，腎為空間簽多向受牌力狀態(tài)2）桿蝦件受谷力合驢理，鑰能充納分利怠用材皆料特活性3）高遞跨比千小，嘉能有貪效利差用空卻間4）桿件訊規(guī)格少截，便于敬工廠化坡、裝配痛化5）建廣筑造星型新挖穎，矮可適蛇合于燦多種蝕平面5網(wǎng)架咱結(jié)構(gòu)5.礦1網(wǎng)架提結(jié)構(gòu)們的特噸點(diǎn)1）按材里料：木、鋼古砼、鋼眼、組合扒式2）按啦外形崇：①路平板誘網(wǎng)架a.交叉取桁架嬸體系b.角錐產(chǎn)體系②曲面易網(wǎng)架a.球面超網(wǎng)殼b.柱面撕網(wǎng)殼c.雙曲面供網(wǎng)殼5.2網(wǎng)架結(jié)攤構(gòu)的型硬式第四夜章記大柜跨度澡建筑付結(jié)構(gòu)駐選型---棉-5網(wǎng)架結(jié)雹構(gòu)1）交叉帶桁架體蓄系①溝兩向遼正交踢正放:適用朽于正貝方形傍平面②兩政向正交衣斜放：適用皺于矩狠形平躺面③今三向伐交叉柄網(wǎng)架撞：適用餓于圓歷形、糊三角寄形、走多邊災(zāi)形平樸面2）角套錐體籍系①抬三角杜錐體②四角錐辣體③六嚷角錐體3）平有板網(wǎng)戶架的暖主要堤尺寸5.董3平板你網(wǎng)架網(wǎng)架短向跨度高跨比網(wǎng)格尺寸與短跨比<30m1/10～1/131/8～1/1230～60m1/12～1/151/11～1/14>60m1/14～1/181/13～1/181）桿件①著角鋼②鋼漢管2）節(jié)點(diǎn)①十蹲字鋼板蚊節(jié)點(diǎn)：婚用于角過鋼桿件番，焊接所或螺栓②球節(jié)肝點(diǎn)：浮用于噸鋼管武桿件a.實(shí)心球遺：螺栓巡壽連接b.空心球剛：焊接派連接3）網(wǎng)架舊上弦起濟(jì)坡排水坡破度要求2～5%①結(jié)構(gòu)淋起拱誓：跨吉度>6殿0m時(shí)，起編拱1/3撓00②上弦磚加柱福：按興坡度治變高5.4平板銳網(wǎng)架傍桿件紛與節(jié)健點(diǎn)1）支具承方牧式①對(duì)四邊殲支承母：四望邊設(shè)滴圈梁路，支僑于列屆柱②賊柱支碰承：冶四點(diǎn)表或多縮慧點(diǎn)柱紹支承③駁三邊搜支承段：三器邊支餐于列岔柱自由邊漠加托梁貞、邊桁秋架、拱2）支座伙構(gòu)造①平豎板鉸支歪座：用識(shí)于跨度綢較?、谵D(zhuǎn)動(dòng)麥弧形恢支座葵：用越于跨艘度大③搖厚擺支座仍：用于頑跨度大睡、溫差字大5.薦5平板允網(wǎng)架否構(gòu)造1）球熊面網(wǎng)揭殼2）柱面抹網(wǎng)殼5.獸6網(wǎng)殼簡廁介曲面輸網(wǎng)殼傳應(yīng)用1）折瓜板：由鋼砼寇或鋼網(wǎng)貌水泥平贏板組成2）橫心隔構(gòu)輩件：可用橫伴隔板、幻玉橫隔梁穗、橫隔徹桁架3）邊搭梁：當(dāng)跨圖度較乘大時(shí)嫁設(shè)邊值梁，暑以減貪小折剖板傾閥角6折板妻結(jié)構(gòu)6.1折板鈔結(jié)構(gòu)緞的組董成第四章屯大跨較度建筑蓄結(jié)構(gòu)選肥型--齡--清6折板虜結(jié)構(gòu)1）折板蹤蝶類型①長折響板：L/B乎>1，f≥(劑1/1選0～1/1鈴5)L②短折板冷：L/B匙≤1，f≥1召/8L2）跨度：普通現(xiàn)砼可砌達(dá)到21米，引預(yù)應(yīng)姑力砼椒可達(dá)辜到27米3）一般姑尺寸：B=2～3米，f=0腳.5～1.2米，板美厚≥B/4夸0L≥晃24米，B=1～2米，協(xié)板厚25～45BLf≥L千/406.平2折板結(jié)云構(gòu)的主謝要尺寸曲面厚即度/曲率賄半徑夾≤1/擁20時(shí)稱為卸薄殼建筑工彼程結(jié)構(gòu)褲中常為1/5菠0～1/惑10知07薄殼結(jié)銳構(gòu)7.妖1定義7.棗2特點(diǎn)1）受力零主要是棒面內(nèi)力場（薄膜獻(xiàn)內(nèi)力）2）可覆賠蓋大空克間而不掩設(shè)柱3）自重淹輕，剛搶度大，功整體性鉆好，利犬于抗震4）節(jié)省葉材料，主經(jīng)濟(jì)效胡果好5）造型障美觀，范活波新瀉穎第四穩(wěn)章敵大?？缍纫呓ㄖ私Y(jié)構(gòu)瞇選型--鳴--目7薄殼結(jié)謙構(gòu)7.3材.1筒殼1）組成基：殼面、損邊梁、摔橫隔2）幾抹何尺挎寸①損跨度/波長：托長殼=1.聞5～2.蕉5；短鬼殼=1～0.5②失高：f≥逃(1珠/1成0～1/1鮮5)跨度③殼的板厚：村現(xiàn)澆式買≥50裝配可式≥30小跨飛度=5乓0～60，大確跨度腸≥803）邊爬梁形麗式4）橫隔調(diào)形式7.揪3薄殼根結(jié)構(gòu)給型式羽及構(gòu)責(zé)造7.砌3.情2球面殼1）組成型：殼面、錫支承環(huán)2）幾何牙尺寸①狀跨度彼：可達(dá)100米，望多用60米以下②狼失高：f≥(貧1/8～1/宵4)跨度③愧殼板賀厚：現(xiàn)澆重式≥40裝配式讓≥303）支怨承環(huán)銳：同筒歌殼邊繳梁7.呀3.崖3雙曲扁腦殼1）組成秋：殼面、堆邊緣構(gòu)矩件2）幾含何尺殺寸①跨麗度：經(jīng)濟(jì)迫跨度30～60米②顯失高星：f≥貼(1綢/5～1/蛋6)短邊爛長度③殼綠板厚：跨度30～60米時(shí)，毫板厚50～1003）邊載緣構(gòu)纖件薄腹等梁拉桿倍拱桁靜架密柱賽曲梁7.3坡.4雙曲拋告物面殼1）組成缸：殼面歇、邊付緣構(gòu)害件2）幾挪何尺懸寸①跨無度：單塊柱鍬網(wǎng)可達(dá)30粥x3圈0米②失震高：f≥(雕1/5～1/麗8)短邊長斷度③勉殼板嗚厚：跨度30～60米時(shí)，襯板厚50～10襪03）邊緣丈構(gòu)件：桁架、慰密柱邊森梁、剛丙性墻7.宰3.伴5自由幫曲面才殼1）自由盜山丘型2）低盜壓薄盟膜型3）懸掛熔布型1）體系沉構(gòu)成①索位網(wǎng)②支牽承結(jié)構(gòu)2）特葵點(diǎn)①跨牧度大，阻空間靈億活②怨利用匙鋼索漲受拉攪、砼肌受壓治，自殼重輕暈，節(jié)促省材黑料③施貫工方便④造曲型新穎虛，適用狡性廣⑤娃由于嶄風(fēng)力封作用斥而容僚易失撫穩(wěn)3）適用誦范圍用于顧跨度60～150米方形、工矩形、講圓形、壞橢圓形借平面8懸索結(jié)屬構(gòu)8.1體系投特征第四章抓大跨啄度建筑采結(jié)構(gòu)選奮型---厭-8懸索況結(jié)構(gòu)1）單灶層單動(dòng)曲面帖索2）雙層毅單曲面鏡索3）輪輻踩式索4）鞍更形索扮網(wǎng)8.丟2結(jié)構(gòu)傅型式1）采液用斜證向牽痰索將仰懸索全拉到默基礎(chǔ)覽上8.討3懸索綢結(jié)構(gòu)美支承功處理2）設(shè)置列對(duì)稱的催斜撐體濁系平衡凱內(nèi)拉力3）設(shè)置司對(duì)稱的裁斜拱體聞系平衡腸內(nèi)拉力4）設(shè)置籮封閉環(huán)亭梁活馬微鞍形環(huán)筆梁平衡駁內(nèi)拉力5）設(shè)置袍豎拱和咽扁圓環(huán)伯梁平衡跌內(nèi)拉力6）設(shè)置得橫向水并平桁架泰和縱墻蚊體系平確衡內(nèi)拉櫻力拱—索8.竭4懸索結(jié)植構(gòu)的混缺合體系梁—索懸臂姓梁—索板—索懸索結(jié)青構(gòu)屋頂仙實(shí)例柏林會(huì)炒堂代代衛(wèi)木體終育館華盛碧頓杜肉勒斯根機(jī)場耶魯楚大學(xué)算冰球晉館懸索結(jié)音構(gòu)屋頂懸索競結(jié)構(gòu)絹屋頂懸索結(jié)擔(dān)構(gòu)屋頂懸索結(jié)須構(gòu)屋頂懸索帳結(jié)構(gòu)伯屋頂懸索儲(chǔ)結(jié)構(gòu)栽屋頂1260004400440014400錨塊斜拉索塔柱索網(wǎng)曲線邊梁主懸索拉桿懸索結(jié)正構(gòu)屋頂懸索保結(jié)構(gòu)曉屋頂懸索緒結(jié)構(gòu)倆屋頂懸索結(jié)煎構(gòu)屋頂懸索結(jié)拔構(gòu)屋頂懸索結(jié)質(zhì)構(gòu)屋頂懸索結(jié)尼構(gòu)懸索結(jié)潮構(gòu)懸索施結(jié)構(gòu)9其它替結(jié)構(gòu)傲型式9.橋1薄膜結(jié)遷構(gòu)體系1）體系藝構(gòu)成①覆蓋膜妙面②支撐結(jié)攤構(gòu)胞體仿生→建筑結(jié)構(gòu)2）薄多膜材費(fèi)料①聚脂直織物窮加聚敏氯乙剩烯涂蛾層：適用于何中小跨浙度的臨辜時(shí)性建霸筑屋蓋愉。②無機(jī)污織物免加聚去四氟悶乙烯蟻涂層策：適用于步大跨度崖永久性聽建筑屋屈蓋。3）結(jié)構(gòu)農(nóng)類型①充氣射薄膜攪結(jié)構(gòu)②懸掛薄疫膜結(jié)構(gòu)③骨架頑支撐研薄膜遭結(jié)構(gòu)9.談1.澡1結(jié)構(gòu)批體系工概述9.黑1.歡2結(jié)構(gòu)爐體系標(biāo)類型1）充偶?xì)獗【そY(jié)曬構(gòu)①氣壓式錫薄膜：膜構(gòu)補(bǔ)成管陷或囊充氣保驗(yàn)持形狀承受抬外部旨荷載②氣承譜式薄育膜：薄膜稈構(gòu)成若氣球不斷雅向內(nèi)蝕充氣抵御富外部母荷載維持或形態(tài)嫩穩(wěn)定③混合式峽薄膜：a氣壓式統(tǒng)與氣承否式混合b充氣協(xié)結(jié)構(gòu)女與其男他結(jié)杯構(gòu)結(jié)及合

波士頓藝術(shù)中心劇場直徑44m圓盤形充氣屋蓋，中心高6m，雙層屋面是用拉鏈連起來的，固定在支承于柱子上的受壓鋼環(huán)上

氣壓薄膜工作原理美國密執(zhí)安州龐提亞克體育館平面尺寸220m×168m，失高15.2m，采用單層玻璃纖維薄膜結(jié)構(gòu)，膜片固定在按對(duì)角布置的鋼殼上，共18根，間距約13m是第一個(gè)永久性建筑的充氣結(jié)構(gòu)。

氣承薄膜工作原理英國筆千禧油帳篷直徑32煤0米薄膜缸結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)鎮(zhèn)構(gòu)薄膜害結(jié)構(gòu)千禧帳匪篷展廳箭布置內(nèi)種景薄膜結(jié)臣構(gòu)2）懸敘掛薄警膜結(jié)節(jié)構(gòu)通過驅(qū)桅桿鳥、邊姻緣索欺和錨執(zhí)索等繭對(duì)膜壯施加儉預(yù)應(yīng)室力，毫使其瞧形成頂并?；莩址创蛳螂p強(qiáng)曲面屋特征敬，具朗有一劍定剛梳度，渾維持因結(jié)構(gòu)暮形態(tài)梁的相富對(duì)穩(wěn)疑定，擔(dān)適合夏于中暮小跨缸度的妻建筑鑄物。3）骨架蜂支撐膜盟結(jié)構(gòu)以桁束架、挨拱、愈空間針網(wǎng)架混等作墻為結(jié)胃構(gòu)骨敬架，控再在鳴其上薦覆蓋狹膜材笑料，充并使等之張旱緊成襖型。9.1今.2結(jié)構(gòu)誕體系驅(qū)類型索膜結(jié)浪構(gòu)慕尼黑挪奧運(yùn)館索膜摩結(jié)構(gòu)索膜結(jié)砍構(gòu)索膜結(jié)顛構(gòu)索膜對(duì)結(jié)構(gòu)索膜劈燕結(jié)構(gòu)索膜京結(jié)構(gòu)索膜桑結(jié)構(gòu)9.可2結(jié)構(gòu)的炮混合體祖系1）剛山架–懸索劇混合丹東體育館比賽大廳屋蓋承重結(jié)構(gòu)簡圖，采用了剛架-索混合空間結(jié)構(gòu)，大廳平面尺寸為45m×80m。橫剖面縱剖面9.夾2結(jié)構(gòu)的洲混合體雁系2）拱-網(wǎng)架無混合江西省體育館

平面呈長八邊形，東西長84.3m，南北寬74.6m。主拱矢高51m，跨度88m，正立面呈拋物線形，側(cè)立面呈人字形。大拱懸吊空間桁架，作為網(wǎng)架的支座，大跨度網(wǎng)架分成兩榀較小跨度網(wǎng)架。耶魯大學(xué)冰球館

耶魯大學(xué)冰球館

主拱跨度69.5m，矢高53.4m，承重索一端掛在索上，另端固定在周邊墻上。穩(wěn)定索錨固在桁架上。9.歸2結(jié)構(gòu)的央混合體影系3）拱-索混面合9.2結(jié)構(gòu)的可混合體圣系4）懸預(yù)索-拱交蘆叉索專網(wǎng)混欺合

北京朝陽體育館索網(wǎng)懸掛在中央“索-拱結(jié)構(gòu)”和外側(cè)的邊緣構(gòu)件之間，中央索拱結(jié)構(gòu)由兩條懸索和兩個(gè)格構(gòu)式的鋼拱組成。大跨吃度建吹筑屋姐頂大跨度悟建筑屋盟頂實(shí)例肯尼興迪機(jī)朗場利雅得爆機(jī)場羅馬小席體育宮其他聲實(shí)例薄殼糠結(jié)構(gòu)薄殼頂結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)故構(gòu)薄殼農(nóng)結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)音構(gòu)薄殼結(jié)喪構(gòu)薄殼結(jié)建構(gòu)薄殼若結(jié)構(gòu)薄殼繡結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)華構(gòu)薄殼結(jié)怎構(gòu)屋頂屋頂屋頂屋頂屋頂大跨度城建筑屋當(dāng)頂梁索且結(jié)構(gòu)甘屋頂球面網(wǎng)時(shí)殼屋頂球面網(wǎng)剩殼屋頂曲面網(wǎng)墊殼屋頂桁索結(jié)鄉(xiāng)豐構(gòu)屋頂薄膜結(jié)訪構(gòu)屋頂國家體裹育場“鳥巢”，網(wǎng)玻絡(luò)狀構(gòu)服架體現(xiàn)東完美概況滴：設(shè)計(jì)者武：瑞士奧赫爾佐處格和德瞇梅隆設(shè)牌計(jì)公司坐落控在奧茫林匹院克公狹園中蠟央?yún)^(qū)狹