大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型PPT（114頁(yè)）

1、 四、大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型4.1. 大跨度建筑概況4.2. 拱結(jié)構(gòu)4.3. 剛架結(jié)構(gòu)4.4. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)4.5. 折板結(jié)構(gòu)4.6. 薄殼結(jié)構(gòu)4.7. 懸索結(jié)構(gòu)4.8. 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 3060米，中跨度 60米，大跨度4.1. 大跨度建筑概況 4.1.1 大跨度建筑定義 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.1大跨度建筑概況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(zhǎng) 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

2、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 4.1.2 大跨度建筑的發(fā)展過(guò)程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、 大跨建筑主要承受豎向荷載 1）高層結(jié)構(gòu) 荷載：

3、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(jiǎn)支構(gòu)件 變形：豎向撓曲 4.1.3 大跨度建筑的結(jié)構(gòu)特征2、 大跨結(jié)構(gòu)是梁結(jié)構(gòu)的改造和演變3、 新型大跨結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 整體上是空間結(jié)構(gòu) 跨度大，可覆蓋巨大的室內(nèi)空間 矢高小、曲率平緩，可有效利用空間 厚度薄、自重輕，節(jié)省材料 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(wú)矩結(jié)構(gòu)：通過(guò)合理拱軸可使桿件無(wú)彎矩 3）拱可充分利用材料抗壓強(qiáng)度，斷面小、跨度大4.2 拱結(jié)構(gòu) 4.2.1 拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 1）按受力 三鉸拱

4、 兩鉸拱 無(wú)鉸拱 2）按外形 雙折線型 圓弧線型 拋物線型 4.2.2 拱結(jié)構(gòu)的型式 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.2 拱結(jié)構(gòu) 1）跨度：公建主體3040米，可達(dá)到95200米， 經(jīng)濟(jì)跨度80100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=(1/101/5)L 公建主體 f=(1/51/2)L 4.2.3 拱結(jié)構(gòu)的主要尺寸 4.2.4 拱結(jié)構(gòu)屋蓋布置1）跨度4060米時(shí) 拱間距610米，設(shè)上弦橫向支撐及縱向支撐2）跨度70120米時(shí) 拱間距915米，采用相距36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

5、承受推力 4.2.5 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4.3. 剛架結(jié)構(gòu) 4.3.1 剛架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 4.3.2 剛架結(jié)構(gòu)的型式 1、按組成 三鉸剛架 兩鉸剛架 無(wú)鉸剛架 2、按斷面 實(shí)腹式 格構(gòu)式 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.3 剛架結(jié)構(gòu) 1、跨度 實(shí)腹式：5060米 格構(gòu)式兩鉸剛架： 60120米 格構(gòu)式無(wú)鉸剛架：120150米 折線弓形剛架：4050米 高1520米 2、斷面 實(shí)腹式梁高 h=(1/121/20)L 設(shè)預(yù)應(yīng)力拉桿 h=(1/301/40)L 格構(gòu)柱寬同橫梁節(jié)間 57米 折線弓形剛架梁高、柱寬 (1/15

6、1/25)L 4.3.2 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 固定支座 細(xì)石砼填實(shí) 鉸支座 瀝青麻絲填 3、格構(gòu)剛架支座 板式支座 支反力100t 臼式支座 支反力100t 平衡支座 支反力100t 4.3.4 剛架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 1、整體剛度大，穩(wěn)定性好，為空間多向受力狀態(tài) 2、桿件受力合理，能充分利用材料特性 3、高跨比小，能有效利用空間 4、桿件規(guī)格少，便于工廠化、裝配化 5、建筑造型新穎，可適合于多種平面4.4. 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 4.4.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、按材料：木、鋼砼、鋼、組合式2、按外形： 平板網(wǎng)架 a.交叉桁架體系 b.角錐體系 曲面網(wǎng)架 a.球面網(wǎng)殼 b.柱

7、面網(wǎng)殼 c.雙曲面網(wǎng)殼 4.4.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的型式 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 1、交叉桁架體系 兩向正交正放: 適用于正方形平面 兩向正交斜放：適用于矩形平面 三向交叉網(wǎng)架：適用于圓形、三角形、多邊形平面 2、角錐體系 三角錐體 四角錐體 六角錐體 3、平板網(wǎng)架的主要尺寸 4.4.3 平板網(wǎng)架網(wǎng)架短向跨度高跨比網(wǎng)格尺寸與短跨比60m1/141/181/131/181、桿件 角鋼 鋼管2、節(jié)點(diǎn) 十字鋼板節(jié)點(diǎn)：用于角鋼桿件，焊接或螺栓 球節(jié)點(diǎn)：用于鋼管桿件 a.實(shí)心球：螺栓連接 b.空心球：焊接連接3、網(wǎng)架上弦起坡 排水坡度要求 25% 結(jié)構(gòu)起拱：跨度60m時(shí)，起拱1/300

8、上弦加柱：按坡度變高 4.4.4 平板網(wǎng)架桿件與節(jié)點(diǎn) 1、支承方式 四邊支承：四邊設(shè)圈梁，支于列柱 柱支承：四點(diǎn)或多點(diǎn)柱支承 三邊支承：三邊支于列柱 自由邊加托梁、邊桁架、拱 2、支座構(gòu)造 平板鉸支座：用于跨度較小 轉(zhuǎn)動(dòng)弧形支座：用于跨度大 搖擺支座：用于跨度大、溫差大 4.4.5 平板網(wǎng)架構(gòu)造1、球面網(wǎng)殼2、柱面網(wǎng)殼 4.4.6 網(wǎng)殼簡(jiǎn)介 曲面網(wǎng)殼應(yīng)用 1、折板：由鋼砼或鋼網(wǎng)水泥平板組成 2、橫隔構(gòu)件：可用橫隔板、橫隔梁、橫隔桁架 3、邊梁：當(dāng)跨度較大時(shí)設(shè)邊梁，以減小折板傾角4.5. 折板結(jié)構(gòu) 4.5.1 折板結(jié)構(gòu)的組成 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.5 折板結(jié)構(gòu) 1、折板類型 長(zhǎng)折板：L

9、/B1，f(1/101/15)L 短折板：L/B1，f1/8L 2、跨度：普通砼可達(dá)到21米，預(yù)應(yīng)力砼可達(dá)到27米 3、一般尺寸：B=23米，f=0.51.2米，板厚B/40 L24米，B=12米，板厚2545BLfL/40 4.5.2 折板結(jié)構(gòu)的主要尺寸 曲面厚度/曲率半徑1/20時(shí)稱為薄殼 建筑工程結(jié)構(gòu)中常為1/501/1004.6. 薄殼結(jié)構(gòu) 4.6.1 定義 4.6.2 特點(diǎn)1）受力主要是面內(nèi)力（薄膜內(nèi)力）2）可覆蓋大空間而不設(shè)柱3）自重輕，剛度大，整體性好，利于抗震4）節(jié)省材料，經(jīng)濟(jì)效果好5）造型美觀，活波新穎 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.6 薄殼結(jié)構(gòu)1、 筒殼 （1）組成：殼面

10、、邊梁、橫隔 （2）幾何尺寸 跨度/波長(zhǎng)：長(zhǎng)殼=1.52.5；短殼=10.5 失高：f(1/101/15)跨度 殼板厚：現(xiàn)澆式50 裝配式30 小跨度=5060，大跨度80 （3）邊梁形式 （4）橫隔形式 4.6.3 薄殼結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)造 2、 球面殼 （1）組成：殼面、支承環(huán) （2）幾何尺寸 跨度：可達(dá)100米，多用60米以下 失高：f(1/81/4)跨度 殼板厚：現(xiàn)澆式40 裝配式30 （3）支承環(huán)：同筒殼邊梁3、 雙曲扁殼 （1）組成：殼面、邊緣構(gòu)件 （2）幾何尺寸 跨度：經(jīng)濟(jì)跨度3060米 失高：f(1/51/6)短邊長(zhǎng)度 殼板厚：跨度3060米時(shí)，板厚50100 （3）邊緣構(gòu)件 薄腹梁

11、 拉桿拱 桁 架 密柱曲梁 4、 雙曲拋物面殼 （1）組成：殼面、邊緣構(gòu)件 （2）幾何尺寸 跨度：?jiǎn)螇K柱網(wǎng)可達(dá)30 x30米 失高：f(1/51/8)短邊長(zhǎng)度 殼板厚：跨度3060米時(shí)，板厚50100 （3）邊緣構(gòu)件：桁架、密柱邊梁、剛性墻5、 自由曲面殼 （1）自由山丘型 （2）低壓薄膜型 （3）懸掛布型 1、體系構(gòu)成 索網(wǎng) 支承結(jié)構(gòu) 2、特點(diǎn) 跨度大，空間靈活 利用鋼索受拉、砼受壓，自重輕，節(jié)省材料 施工方便 造型新穎，適用性廣 由于風(fēng)力作用而容易失穩(wěn) 3、適用范圍 用于跨度60150米 方形、矩形、圓形、橢圓形平面4.7. 懸索結(jié)構(gòu) 4.7.1 體系特征 第四章 大跨度建筑結(jié)構(gòu)選型-4.

12、7 懸索結(jié)構(gòu) 1、單層單曲面索 2、雙層單曲面索 3、輪輻式索 4、鞍形索網(wǎng) 4.7.2 結(jié)構(gòu)型式 1、采用斜向牽索將懸索拉到基礎(chǔ)上 4.7.3 懸索結(jié)構(gòu)支承處理 2、設(shè)置對(duì)稱的斜撐體系平衡內(nèi)拉力 3、設(shè)置對(duì)稱的斜拱體系平衡內(nèi)拉力 4、設(shè)置封閉環(huán)梁活馬鞍形環(huán)梁平衡內(nèi)拉力 5、設(shè)置豎拱和扁圓環(huán)梁平衡內(nèi)拉力 6、設(shè)置橫向水平桁架和縱墻體系平衡內(nèi)拉力拱索 4.7.4 懸索結(jié)構(gòu)的混合體系梁索懸臂梁索板索懸索結(jié)構(gòu)屋頂實(shí)例柏林會(huì)堂代代木體育館華盛頓杜勒斯機(jī)場(chǎng)耶魯大學(xué)冰球館懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂1260004400440014400錨塊斜拉索塔柱索網(wǎng)曲線邊梁

13、主懸索拉桿懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)屋頂懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)4.8. 其它結(jié)構(gòu)型式 4.8.1 薄膜結(jié)構(gòu)體系（1）體系構(gòu)成 覆蓋膜面 支撐結(jié)構(gòu)胞體仿生 建筑結(jié)構(gòu)（2）薄膜材料 聚脂織物加聚氯乙烯涂層：適用于中小跨度的臨時(shí)性建筑屋蓋。 無(wú)機(jī)織物加聚四氟乙烯涂層：適用于大跨度永久性建筑屋蓋。（3）結(jié)構(gòu)類型 充氣薄膜結(jié)構(gòu) 懸掛薄膜結(jié)構(gòu) 骨架支撐薄膜結(jié)構(gòu) 1、 結(jié)構(gòu)體系概述 2、 結(jié)構(gòu)體系類型（1）充氣薄膜結(jié)構(gòu) 氣壓式薄膜：膜構(gòu)成管或囊 充氣保持形狀 承受外部荷載 氣承式薄膜：薄膜構(gòu)成氣球 不斷向內(nèi)充氣 抵御外部荷載 維持形態(tài)穩(wěn)定 混合式薄膜： a 氣壓式

14、與氣承式混合 b 充氣結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)結(jié)合 波士頓藝術(shù)中心劇場(chǎng)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(lái)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(guó)密執(zhí)安州龐提亞克體育館 平面尺寸220m168m，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(guó)千禧帳篷 直徑320米薄膜結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)構(gòu)薄膜結(jié)構(gòu)千禧帳篷展廳布置內(nèi)景薄膜結(jié)構(gòu)（2）懸掛薄膜結(jié)構(gòu) 通過(guò)桅桿、邊緣索和錨索等對(duì)膜施加預(yù)應(yīng)力，使其形成并保持反向雙曲面特征，具有一定剛度，維持結(jié)構(gòu)形態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定，適合于中小跨度的建筑物。

15、（3）骨架支撐膜結(jié)構(gòu) 以桁架、拱、空間網(wǎng)架等作為結(jié)構(gòu)骨架，再在其上覆蓋膜材料，并使之張緊成型。 2、 結(jié)構(gòu)體系類型索膜結(jié)構(gòu)慕尼黑奧運(yùn)館索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu) 4.8.2 結(jié)構(gòu)的混合體系1、剛架 懸索混合 丹東體育館比賽大廳屋蓋承重結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，采用了剛架-索混合空間結(jié)構(gòu)，大廳平面尺寸為45m80m。橫剖面縱剖面 4.8.2 結(jié)構(gòu)的混合體系2、拱-網(wǎng)架混合 江西省體育館 平面呈長(zhǎng)八邊形，東西長(zhǎng)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

16、耶魯大學(xué)冰球館 主拱跨度69.5m，矢高53.4 m，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。 4.8.2 結(jié)構(gòu)的混合體系3、拱 - 索混合 4.8.2 結(jié)構(gòu)的混合體系4、懸索-拱交叉索網(wǎng)混合 北京朝陽(yáng)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。 大跨度建筑屋頂 大跨度建筑屋頂實(shí)例肯尼迪機(jī)場(chǎng)利雅得機(jī)場(chǎng)羅馬小體育宮其他實(shí)例薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)屋頂屋頂屋頂屋頂屋頂大跨度建筑屋頂梁索結(jié)構(gòu)屋頂球面網(wǎng)殼屋頂球面網(wǎng)殼屋頂曲面網(wǎng)殼屋頂 桁索結(jié)構(gòu)屋頂薄膜結(jié)構(gòu)屋頂國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”，網(wǎng)絡(luò)狀構(gòu)架體現(xiàn)完美概況：設(shè)計(jì)者：瑞士赫爾佐格和德梅隆設(shè)計(jì)公司 坐落在奧林匹克公園中央?yún)^(qū)平緩的坡地上，占地面積20.4萬(wàn)M2，建筑面積25.8萬(wàn)M2，能同時(shí)容納10萬(wàn)觀眾。 場(chǎng)館設(shè)計(jì)如同一個(gè)容器，高地起伏變化的外觀緩和了建筑的體量感，并賦予了戲劇性的具有震撼力的形體。 國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”，網(wǎng)絡(luò)狀構(gòu)架體現(xiàn)完美結(jié)構(gòu)：外觀即為建筑的結(jié)構(gòu)，立面與結(jié)構(gòu)達(dá)到了統(tǒng)一。結(jié)構(gòu)的組件相互支撐，形成了網(wǎng)絡(luò)狀的構(gòu)架，就象樹枝編織的鳥巢。 國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”，網(wǎng)絡(luò)狀構(gòu)架體現(xiàn)完美外殼：外殼采用可作為填充物的氣墊膜