大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式與造型案例

大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式與造型案例拱結(jié)構(gòu)鋼架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)管桁結(jié)構(gòu)張弦梁結(jié)構(gòu)西南民族大學(xué)建筑學(xué)2010級黃偉2010312091231.1拱結(jié)構(gòu)上海盧浦大橋上海盧浦大橋是當(dāng)今世界第一鋼結(jié)構(gòu)拱橋，是世界上跨度最大的拱形橋。它也是世界上首座完全采用焊接工藝連接的大型拱橋（除合攏接口采用栓接外），現(xiàn)場焊接焊縫總長度達4萬多米，接近上海市內(nèi)環(huán)高架路的總長度。盧浦大橋像澳大利亞悉尼的海灣大橋一樣具有旅游觀光的功能1.2園拱屋頂結(jié)構(gòu)：天津西站金屬編織狀的屋面，跨度114米，施工人員先在空中10米高架層上分組進行屋面拼接，然后再整體提升到50米，即站房的主體結(jié)構(gòu)整個屋頂長度是386.15米，重量接近7萬噸。在拱頂拼接完后，采取液壓千斤頂群提升，整體提起來，再與兩側(cè)進行拼接，最終形成整個的拱結(jié)構(gòu)2.1剛架結(jié)構(gòu)2.2門式剛架結(jié)構(gòu)門式剛架是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的輕型鋼結(jié)構(gòu)。近年來本公司研究人員結(jié)合工程設(shè)計對門式剛架結(jié)構(gòu)受力性能、結(jié)構(gòu)體系布置、節(jié)點變形性能、吊車梁優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)抗震性能等進行了系統(tǒng)研究，部分研究成果已為國家相關(guān)規(guī)范所采用。本公司開發(fā)的桿系結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件BSSAP含有門式剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊，已成功用于百余項門式剛架結(jié)構(gòu)工程設(shè)計。本公司受施工單位委托完成的數(shù)十項門式剛架結(jié)構(gòu)工程優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后經(jīng)濟效益均十分顯著，既為建設(shè)商節(jié)約了大筆資金，也為施工單位贏得了利潤空間3.1桁架結(jié)構(gòu)：浦東國際機場張弦桁架結(jié)構(gòu)上海浦東國際機場T2航站樓結(jié)構(gòu)為復(fù)雜大跨混合結(jié)構(gòu),采用NosaCAD2005有限元程序建立其結(jié)構(gòu)分析模型。模型主要由非線性桿單元組成,包括梁、柱和二力桿單元,梁、柱采用三段變剛度桿模型,以受彎為主的梁單元截面彎矩-曲率關(guān)系采用二折線和三折線模型,柱和二力桿截面采用纖維模型3.2：北京某大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架301與304屋面整體長度為100.8米，寬度為42m，由H型鋼桁架組成的屋面體系，最高點為27.50m，用鋼總重量約為950噸橫向主桁架下端支撐在兩根勁性柱上，兩端與縱向主桁架采用剛性連接。桁架自身弦桿和腹桿采用焊接的形式。鋼結(jié)構(gòu)桁架吊裝工藝鋼管支撐架搭設(shè)4.1網(wǎng)格結(jié)構(gòu)：上海寶耘石化設(shè)備有限公司三角形網(wǎng)格鋼網(wǎng)殼有良好的強度、剛度、穩(wěn)定性。在相同安全度情況下，其用鋼量比四邊形網(wǎng)格網(wǎng)殼節(jié)約50%以上。在相同用鋼量情況下，其承載力比四邊形網(wǎng)格網(wǎng)殼高50%以上。兩向正交網(wǎng)格鋼網(wǎng)殼（雙向子午線網(wǎng)格鋼網(wǎng)殼4.2網(wǎng)格結(jié)構(gòu)觀測臺5.1折板結(jié)構(gòu)：內(nèi)蒙古大草原上的一座豐碑—成吉思汗博物館折板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)由雙層正交正放網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)成，厚度為2.5m，采用焊接空心球節(jié)點。管桁架與折板網(wǎng)格桁架之間的連接單元，與管桁架相連一端采用相貫焊形式，另一端為焊接空心球節(jié)點屋蓋采用管桁架+焊接球節(jié)點網(wǎng)架組成的折板殼結(jié)構(gòu)。由呈輻射布置的11對管桁架構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)體系+11對桁架梁之間的多面體折板網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系組合而成5.2：折折板結(jié)結(jié)構(gòu)：：煙臺臺開發(fā)發(fā)區(qū)客客運站站今年年開工工呈呈“L”形形設(shè)計計建筑站站體呈呈“L”形形配置置，由由出入入站大大廳與與候車車大廳廳形成成兩翼翼，環(huán)環(huán)抱公公交與與長途途客運運停車車場，，對應(yīng)應(yīng)綠建建筑設(shè)設(shè)計手手法，，以折折板屋屋頂型型塑整整體造造型，，象征征汽車車傳運運站速速度、、便捷捷、先先進的的形象象6.1薄殼殼結(jié)構(gòu)構(gòu)薄殼結(jié)結(jié)構(gòu)常常用的的形狀狀為圓圓頂、、筒殼殼、折折板、、雙曲曲扁殼殼和雙雙曲拋拋物面面殼等等。圓圓形圓圓頂結(jié)結(jié)構(gòu)是是軸對對稱結(jié)結(jié)構(gòu)，，在軸軸對稱稱荷載載作用用下，，將只只產(chǎn)生生兩種種力：：徑向向力和和環(huán)向向力。。徑向向力為為沿經(jīng)經(jīng)線方方向的的力，，因其其要平平衡垂垂直向向下荷荷載，，所以以必定定為壓壓力。。環(huán)向向力為為沿緯緯線方方向的的力。。圓形形屋頂頂在垂垂直荷荷載作作用下下，上上部的的圓頂頂部分分將受受壓收收縮，，其直直徑將將變小小，而而下部部近支支承部部分直直徑將將增大大，即即上部部將產(chǎn)產(chǎn)生環(huán)環(huán)向壓壓力，，而下下部將將產(chǎn)生生環(huán)向向拉力力，中中間將將有一一截面面，為為環(huán)向向壓力力向環(huán)環(huán)向拉拉力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的的交界界線，，該處處的環(huán)環(huán)向力力為0，，該該截面面稱為為“過過渡縫縫”。。悉尼歌劇院6.2:薄殼殼結(jié)構(gòu)：黃石石新體育館該體育館造型型具有不規(guī)則則、多面、薄薄殼結(jié)構(gòu)的特特點，是全國國第二座薄殼殼結(jié)構(gòu)設(shè)計建建筑——第一一座是廣州歌歌劇院。該體體育館的最大大跨度為111米6.3薄殼結(jié)結(jié)構(gòu)：廣州歌歌劇院廣州歌劇院鋼鋼結(jié)構(gòu)外殼采采用空間組合合折板式三向向斜交網(wǎng)殼結(jié)結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)總重約10000噸，，其中鑄鋼節(jié)節(jié)點約1100噸。整個個結(jié)構(gòu)為空間間極不規(guī)則殼殼體結(jié)構(gòu)，結(jié)結(jié)構(gòu)相互關(guān)系系錯綜復(fù)雜，，造型別具一一格，宛如置置于平緩山丘丘上的兩塊美美麗的石頭，，靜靜地臥在在珠江之畔。。其中，“大大石頭”是1800座的的大劇場及其其配套的設(shè)備備用房、劇務(wù)務(wù)用房、演出出用房、行政政用房、錄音音棚和藝術(shù)展展覽廳；“小小石頭”則是是400座的的多功能劇場場及配套餐廳廳。兩者皆為為屋蓋、幕墻墻一體化的結(jié)結(jié)構(gòu)，整體外外殼最大長度度約120米米，高度43米。7.1懸索結(jié)結(jié)構(gòu)：北卡羅羅來納州雷里里世界上第一座座現(xiàn)代懸索結(jié)結(jié)構(gòu)是1953年建成體體育館屋蓋采采用以兩個斜斜放拋物線拱拱為邊緣構(gòu)件件的馬鞍形正正交索網(wǎng)，其其平面尺寸92*97.該索網(wǎng)被公公認(rèn)為第一個個具有現(xiàn)代意意義的大跨度度索網(wǎng)屋蓋結(jié)結(jié)構(gòu)7.2：懸索索結(jié)構(gòu)：張家家口通泰大橋橋張家口通泰大大橋是世界上上跨度最大的的下承式鋼結(jié)結(jié)構(gòu)懸索拱橋橋，也是國內(nèi)內(nèi)第一例主梁梁為下承式鋼鋼結(jié)構(gòu)懸索拱拱橋通泰大橋主跨跨190米，，雙向6車道道，設(shè)計行車車速度60公公里/小時，，洪水頻率百百年一遇，抗抗震烈度7度度全橋吊索共28根，吊索索采用高強度度鍍鋅鋼絲成成品索，雙層層PE保護層層，冷鑄錨固固體系。為保保護吊索，除除采用PE保保護層外，在在橋面以上2.5米高度度內(nèi)設(shè)不銹鋼鋼管，在與主主梁結(jié)合處設(shè)設(shè)防水罩，上上、下錨頭采采用防腐油脂脂處理，并設(shè)設(shè)置減震器，，在索管內(nèi)注注入發(fā)泡材料料，拱座基礎(chǔ)礎(chǔ)采用鋼筋混混凝土結(jié)構(gòu)。。8.1膜結(jié)構(gòu)構(gòu)：內(nèi)蒙古達達拉特旗第五五中學(xué)膜結(jié)構(gòu)構(gòu)看臺8.2膜結(jié)構(gòu)構(gòu)9.1管桁結(jié)結(jié)構(gòu)：廣州丫丫髻沙大橋主主橋大跨度桁架式式鋼管混凝土土拱橋的非線線性穩(wěn)定控制制指標(biāo)，采用用的豎轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)體系、“變變角度、變索索力”的液壓壓同步提升技技術(shù)和平轉(zhuǎn)、、豎轉(zhuǎn)相結(jié)合合的施工控制制技術(shù)9.2管桁結(jié)結(jié)構(gòu)：成灌快快鐵犀浦站犀浦站采用高高站臺建筑，，為管桁結(jié)構(gòu)構(gòu)加網(wǎng)片結(jié)構(gòu)構(gòu)，就是水立立方的建筑技技術(shù)10.1張弦弦梁結(jié)構(gòu)：延延安車站雨棚棚安車站站臺雨雨棚張弦梁鋼鋼結(jié)構(gòu)跨度54米，共60榀，截至至11月16日，已成功功吊裝14榀榀。10.2張弦弦梁結(jié)構(gòu)：張張弦梁采光頂頂隨著國民經(jīng)濟濟的快速發(fā)展展，大型公共共民用建筑的的大量興建，，建筑物的跨跨度越來越大大，通過門窗窗、幕墻玻璃璃進入室內(nèi)的的光線越來越越不能滿足室室內(nèi)采光的需需要。在大跨跨度屋蓋上，，大面積設(shè)置置玻璃采光頂頂進行室內(nèi)采采光，遇到不不少技術(shù)問題題，其中最為為重