第10章__大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式_建筑結(jié)構(gòu)選型

1 System and Selection of Building Structures 土木建筑與力學(xué)學(xué)院 建筑結(jié)構(gòu)選型 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 大跨度建筑體現(xiàn)了一個國家建筑技術(shù)的發(fā)展水平 ； 大跨度的公共建筑往往被作為一個城市或者地區(qū)的標(biāo)志 ； 傳統(tǒng)的大跨度建筑的結(jié)構(gòu)它們在結(jié)構(gòu)上具有不同的受力特點，在建筑上具有不同的造型特色。 隨著時代的發(fā)展，人們對建筑的要求已經(jīng)不再僅僅是囊足物質(zhì)功能的需要，而是越來越高地提出了對建筑精神功能的要求。 隨著建筑施上技術(shù)完善，隨著各種新型屋而材料的出現(xiàn)，大跨度建筑結(jié)構(gòu)的型式將會越來越豐富多彩。 3 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4 多面體空間剛架結(jié)構(gòu) 4 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.1 概述 張拉整體體系：由一組連續(xù)的受拉索與一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件組成的自支承、自應(yīng)力的空間鉸接網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。 特點： 自支承 預(yù)應(yīng)力提供剛度 自平衡 恒定應(yīng)力態(tài) 它通過拉索與壓桿的不同布里形成各種形態(tài)，索的拉力經(jīng)過一系列受壓桿而改變方向，使拉索與壓桿相互交織實現(xiàn)平衡。 這種結(jié)構(gòu)的剛度依靠對拉索與壓桿施加預(yù)應(yīng)力來實現(xiàn)，且預(yù)應(yīng)力值的大小對于結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定作用。沒有預(yù)應(yīng)力，就沒有結(jié)構(gòu)形體和結(jié)構(gòu)剛度 ；預(yù)應(yīng)力值越大，結(jié)構(gòu)的剛度也越大。 同時，預(yù)應(yīng)力應(yīng)設(shè)計成自平衡體系，以構(gòu)成合適的應(yīng)力回路。 5 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.2 張拉整體體系的形式 111 圖 10-1-1 張拉集成單元 圖 10-1-2 集成單元 結(jié)構(gòu)單元 張拉單元 結(jié)構(gòu)構(gòu)件 拉索 壓桿 6 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.2 張拉整體體系的形式 圖 10-1 -3 張拉索網(wǎng)的樣式 圖 10-1-4 張拉索的各種型式 拉力海洋中的應(yīng)力孤島！ 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.2 張拉整體體系的形式 8 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.3 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實踐 1) 漢城奧運會的索穹頂結(jié)構(gòu) 圖 10-1-5 競技館的屋蓋結(jié)構(gòu) 圖 10-1-6 競技館屋蓋的張拉過程 9 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.3 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實踐 圖 10-7-1 佐治亞穹頂結(jié)構(gòu)布置 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.3 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實踐 11 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.3 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實踐 圖 10-1-8 佐治亞穹頂施工過程 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.1 張拉整體體系和索穹頂 10.1.3 索穹頂結(jié)構(gòu)的工程實踐 奧運會主館 佐治亞穹頂 13 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.1 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)的概念 弦支骨架結(jié)構(gòu)：將索彎頂結(jié)構(gòu)柔性的上弦索用剛性骨架結(jié)構(gòu)代替，形成上部骨架與弦支體系相結(jié)合的新受力體系。 利用弦支體系調(diào)整骨架部分的內(nèi)力分布，大大降低上部骨架結(jié)構(gòu)最大彎矩的峰值和撓曲變形。 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)，上部骨架是空間結(jié)構(gòu)，如交叉析架、網(wǎng)殼等，或是由主梁與環(huán)梁組成的交叉梁系；下部弦支體系也為空間布置，包括環(huán)索、斜索、壓桿等。 弦支體系部分對下部支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，與骨架部分對下部支承結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的拉力可以部分抵消，大大降低結(jié)構(gòu)體系對下部支承結(jié)構(gòu)的要求。 14 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 1) 弦支空間梁系結(jié)構(gòu) 圖 10-2-1 上海鐵路南站屋蓋結(jié)構(gòu)布置 (a)鋼屋蓋平面圖； (b)鋼屋蓋剖面圖 圖 10-2-2鋼屋蓋內(nèi)壓環(huán)、主梁、主索、環(huán)索、擦條的布置 世界最大圓頂透光火車站 “大交通、大空間、大綠化”設(shè)計理念 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 上海鐵路南站屋蓋結(jié)構(gòu)布置 17 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 2) 弦支網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 圖 10-2-4 國家體育館全景 18 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 2) 弦支網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 圖 10-2-5 國家體育館平、剖面圖 19 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 2) 弦支網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 圖 10-2-6 國家體育館屋蓋結(jié)構(gòu)平面及剖面 20 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 3) 弦支網(wǎng)殼結(jié)構(gòu) 圖 10-2-7 北京工業(yè)大學(xué)體育館 圖 10-2-8 弦支網(wǎng)殼平面 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 22 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 4）弦支空間桁架結(jié)構(gòu) 圖 10-2-9 北京大學(xué)體育館效果圖 23 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 圖 10-2-10 北京大學(xué)體育 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu) 10.2.2 弦支空間骨架結(jié)構(gòu)工程實例 北京大學(xué)體育館 25 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.1 斜拉索的布置 途徑： 將 受彎構(gòu)件的傳力途徑改為由索和塔柱承受拉、壓的傳力途徑 。 圖 10-3-1 斜拉索的布置 圖 10-3-2 斜拉索錨固與平衡 索豎向分力： 減輕結(jié)構(gòu)豎向負(fù)荷； 索水平分力： 增加負(fù)荷 措施： 控制索的傾角 塔的水平力： 平衡 26 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-3 斜拉結(jié)構(gòu) 27 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 28 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 29 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10- -5 新加坡港務(wù)局開普區(qū)碼頭集裝箱站倉庫 30 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-6 北京奧林匹克體育中心綜合館屋蓋結(jié)構(gòu)透視 31 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-7 國家奧林匹克體育中綜合館屋蓋布置 32 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-8 國家奧林匹克體育中心游泳館 33 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-9 呼和浩特民航機庫斜拉屋 圖 10-3-10 無錫縣游泳館斜拉屋蓋 34 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-11 浙江省黃龍體育中心體育場挑篷結(jié)構(gòu) 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 38 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.3 斜拉結(jié)構(gòu) 10.3.2 斜拉索的布置 圖 10-3-12 福建龍巖體育館的結(jié)構(gòu)布置圖 圖 10-3-13 復(fù)且大學(xué)正大體育 39 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.1 混合空間結(jié)構(gòu)的組成 將前述介紹過的大跨度結(jié)構(gòu)形式根據(jù)需要組合使用。 一般說來，常以巨大的剛架、拱、懸索或斜拉結(jié)構(gòu)形成巨型骨架，勾畫出 建筑的主輪廓。以巨型骨架、側(cè)邊構(gòu)件或周邊承重結(jié)構(gòu)作為支座，在其上 布置平板網(wǎng)架、網(wǎng)殼、懸索等屋蓋，形成風(fēng)格各異的屋面。 混合空間結(jié)構(gòu)的組成 考慮因素： 1、應(yīng)滿足建筑功能的需要 ； 2、結(jié)構(gòu)受力均勻合理、動力性能相互協(xié)調(diào)、材料強度得到充分發(fā)揮 ； 3、結(jié)構(gòu)剛?cè)嵯酀?jì)，有良好的穩(wěn)定性； 4、盡量采用預(yù)應(yīng)力等先進(jìn)的技術(shù)手段； 5、施工比較簡潔，造價比較合理。 40 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 1）剛架一索混合空間結(jié)構(gòu) 圖 10- -1 丹東體育館屋蓋結(jié)構(gòu)示意圖 41 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 圖 10- -1 丹東體育館屋蓋結(jié)構(gòu)示意圖 42 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 2)拱 -網(wǎng)架混合空間結(jié)構(gòu) 圖 10-4-3 江西省體育館結(jié)構(gòu)平面、剖面圖 44 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 圖 4-4-4 大拱結(jié)構(gòu)布置 圖 4-4-5 鋼管混凝土骨架 45 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 圖 4-4-6 美國耶魯大學(xué)冰球館 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 47 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例 圖 10-4-7 海南美蘭機場維修機庫屋蓋平面 48 第 10章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)的其他型式 10.4 混合空間結(jié)構(gòu) 10.4.3 混合空間結(jié)構(gòu)的