大跨度建筑 課件

大跨度建筑的體型與建筑材料、結(jié)構發(fā)展的關系大跨度建筑的體型與建筑材料、結(jié)構發(fā)展的關系1

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民用建筑的影劇院、體育場館、展覽館、大會堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工業(yè)建筑中則主要用于飛機裝配車間、飛機庫和其他大跨度廠房。

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民2縱觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用時才來建造穹頂，到中世紀人們使用木材建造，到19世紀具有輕質(zhì)，高強優(yōu)點的鐵的使用，以及現(xiàn)在對鋼鐵、混凝土、新型材料等的使用。在20世紀的最后25年里，大跨度建筑結(jié)構逐漸占據(jù)了舉足輕重的特殊地位；大跨度建筑往往是衡量一個國家科技水平的一個重要指標?？v觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用時才來3

大跨度建筑在古代羅馬已經(jīng)出現(xiàn)，如公元120~124年建成的羅馬萬神廟，呈圓形平面，穹頂直徑達43．3m，用天然混凝土澆筑而成，是羅馬穹頂技術的光輝典范。大跨度建筑在古代羅馬已經(jīng)出現(xiàn)，如公元120~124

大跨度建筑迅速發(fā)展的原因一方面是由于社會發(fā)展使建筑功能愈來愈復雜，需要建造高大的建筑空間來滿足群眾集會、舉行大型的文藝體育表演、舉辦盛大的各種博覽會等；另一方面則是新材料、新結(jié)構、新技術的出現(xiàn)，促進了大跨度建筑的進步。例如在古希臘古羅馬時代就出現(xiàn)了規(guī)模宏大的容納幾萬人的大劇場和大角斗場，但當時的材料和結(jié)構技術條件卻無法建造能覆蓋上百米跨度的屋頂結(jié)構，結(jié)果只能建成露天的大劇場和露天的大角斗場。19世紀后半期以來，鋼結(jié)構和鋼筋混凝土結(jié)構在建筑上的廣泛應用，使大跨度建筑有了很快的發(fā)展，特別是近幾十年來新品種的鋼材和水泥在強度方面有了很大的提高，各種輕質(zhì)高強材料、新型化學材料、高效能防水材料、高效能絕熱材料的出現(xiàn)，為建造各種新型的大跨度結(jié)構和各種造型新穎的大跨度建筑創(chuàng)造了更有利的物質(zhì)技術條件。大跨度建筑迅速發(fā)展的原因一方面是由于社會5

大跨度建筑真正得到迅速發(fā)展還是在19世紀后半葉以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)后的最近幾十年中。例如1889年為巴黎世界博覽會建造的機械館，跨度達到115m，采用三鉸拱鋼結(jié)構。大跨度建筑真正得到迅速發(fā)展還是在19世紀后半葉6

1912-1913年在波蘭布雷斯勞建成的百年大廳直徑為65m，采用鋼筋混凝土肋穹頂結(jié)構。目前世界上跨度最大的建筑是美國底特律的韋恩縣體育館，圓形平面，直徑達266m，為鋼網(wǎng)殼結(jié)構。1912-1913年在波蘭布雷斯勞建成的百年大7大跨度建筑的結(jié)構類型

一、拱券結(jié)構及穹隆結(jié)構

拱形結(jié)構在承受荷重后除產(chǎn)生重力外還要產(chǎn)生橫向的推力，為保持穩(wěn)定，這種結(jié)構必須要有堅實、寬厚的支座。拱的跨度越大，支承它的墻則越厚。這必然會影響空間組合的靈活性。為了克服這種局限，在長期的實踐中人們又在單向筒形拱的基礎上，創(chuàng)造出一種雙向交叉的筒形拱。而之后為了建筑的發(fā)展熱門又創(chuàng)造出了穹隆結(jié)構。穹隆結(jié)構也是一種古老的大跨度結(jié)構形式，早在公元前14世紀建造的阿托雷斯寶庫所運用的就是一個直徑為14.5米的疊澀穹隆。到了羅馬時代，半球形的穹隆結(jié)構已被廣泛地運用于各種類型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神廟。神殿的直徑為43.3米，其上部覆蓋的是一個由混凝土做成的穹隆結(jié)構。

大跨度建筑的結(jié)構類型

一、拱券結(jié)構及穹隆結(jié)構

拱形結(jié)構8大跨度建筑課件9二、椼架結(jié)構與網(wǎng)架結(jié)構

椼架也是一種大跨度結(jié)構。在古代，雖然也有用木材做成各種形式的構架作為屋頂結(jié)構的，但是符合力學原理的新型椼架的出現(xiàn)卻是現(xiàn)代的事。椼架結(jié)構雖然可以跨越較大的空間，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈兩坡后曲線的形式，所以只適合擔當作屋頂結(jié)構。二、椼架結(jié)構與網(wǎng)架結(jié)構

椼架也是一種10網(wǎng)架結(jié)構也是一種新型大跨度空間結(jié)構。它具有剛度大、變形小、應力分布均勻、能大幅度地減輕結(jié)構自重和節(jié)省材料等優(yōu)點。網(wǎng)架結(jié)構可以用木材、鋼筋混凝土或鋼材來做，并且具有多種多樣的形式，使用靈活方便，可適應于多種形式的建筑平面的要求。近來國內(nèi)外許多大跨度公共建筑或工業(yè)建筑均普遍地采用這種新型的大跨度空間結(jié)構來覆蓋巨大的空間。

網(wǎng)架結(jié)構也是一種新型大跨度空間結(jié)構。它具有剛度11大跨度建筑課件12三、殼體結(jié)構

殼體結(jié)構由于合理的外形，內(nèi)部應力分配既合理又均勻，同時又可以保持極好的穩(wěn)定性，所以盡管厚度極小卻可以覆蓋很大的空間。因為殼體結(jié)構屬于高效能空間薄壁結(jié)構范疇，可以適應于力學要求的各種曲線形狀，所以其承受彎曲及扭轉(zhuǎn)的能力遠比平面結(jié)構系統(tǒng)大。另外，因結(jié)構受力均勻，因而可充分發(fā)揮材料的材耗，所以殼體結(jié)構體系非常適用于大跨度的各類建筑。

三、殼體結(jié)構

殼體結(jié)構由于合理的外形，內(nèi)部應力13大跨度建筑課件14大跨度建筑課件15四、懸索結(jié)構

由于鋼的強度很高，很小的截面就能夠承受很大的拉力，因而在本世紀初就開始用鋼索來懸吊屋頂結(jié)構。懸索在均勻荷載作用下必然下垂而呈懸鏈曲線的形式，索的兩端不僅會產(chǎn)生垂直向下的壓力，而且還會產(chǎn)生向內(nèi)的水平拉力。單向懸索結(jié)構為了支承懸索并保持平衡，必須在索的兩端設置立柱和斜向拉索，以分別承受懸索所給予的垂直壓力和水平拉力。單向懸索的穩(wěn)定性很差，特別是在風力的作用下，容易產(chǎn)生振動和失穩(wěn)。

代代木國立室內(nèi)綜合體育場四、懸索結(jié)構

由于鋼的強度很高，很小的截面就能夠承受很大的拉16

17五、膜結(jié)構膜結(jié)構是空間結(jié)構中最新發(fā)展起來的一種類型，它以性能優(yōu)良的織物為材料，或是向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性骨架將膜面繃緊，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大跨度結(jié)構體系。膜結(jié)構既能承重又能起圍護作用，與傳統(tǒng)結(jié)構相比，其重量卻大大減輕，僅為一般屋蓋重量的1/10-1/30。

五、膜結(jié)構膜結(jié)構是空間結(jié)構中最新發(fā)展起來的一18大跨度建筑課件19由于人們對更大空間的需求，大跨空間結(jié)構是近三十年來發(fā)展最快的結(jié)構形式。由于人們對更大空間的需求，大跨空間結(jié)構是近三十年來發(fā)展最快的20第二次世界大戰(zhàn)后，不僅鋼材和混凝土提高了強度，新型建筑材料種類也大大增加，各種合金、特種玻璃、化學材料一開始廣泛運用于建筑為大跨度與輕質(zhì)高強的屋蓋提供了有利條件。第二次世界大戰(zhàn)后，不僅鋼材和混凝土提高了強度，新型建筑材料種21隨著空間結(jié)構迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構不斷涌現(xiàn)，如懸索結(jié)構、張拉整體結(jié)構、充氣結(jié)構等。世界上第一個懸索結(jié)構屋蓋是美國于1953年建成的Raleigh體育館，采用兩個斜放的拋物線拱為邊緣的鞍型正交索網(wǎng)。隨著空間結(jié)構迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構不斷涌現(xiàn)，如懸索結(jié)構、221958—1962年，由小沙里寧設計的杜勒斯國際機場候機廳是懸索結(jié)構的又一著名實例。寬45.6m，長182.5m，分為上下兩層，大廳屋頂為每個3m有一堆直徑為6.5cm的鋼索懸掛在前后兩排柱頂上，懸索丁部再鋪設預制鋼筋混凝土板。1958—1962年，由小沙里寧設計的杜勒斯國際機場候機廳是23從20世紀70年代開始，在大跨度建筑領域又取得了一些新的成就，其主要表現(xiàn)于體育館與交通類建筑方面。這些大跨度建筑在屋蓋方面都有了新的發(fā)展。從20世紀70年代開始，在大跨度建筑領域又取得了一些新的成就241975年，美國新奧爾良“超級穹頂”，直徑207米，曾長期被認為是世界上最大的球面網(wǎng)殼。1975年，美國新奧爾良“超級穹頂”，直徑207米，曾長期被25現(xiàn)在這一地位已被日本福岡縣體育館所取代；“福岡巨蛋”建于1993年，直徑222米現(xiàn)在這一地位已被日本福岡縣體育館所取代；“福岡巨蛋”建于1926蒙特利爾奧運會體育中心---1976年最大跨度172m，高32m蒙特利爾奧運會體育中心---1976年271983年建成的加拿大加里體育館，采用采用雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋，圓形平面直徑135米，迄今為止仍是世界上最大的索網(wǎng)結(jié)構。1983年建成的加拿大加里體育館，采用采用雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋28充氣結(jié)構構建簡單方便，可快速裝拆，使用與重量輕，運輸體積小的場合，特別適用于索網(wǎng)和薄膜結(jié)構的支撐構建。自重輕，僅為其他結(jié)構重量的十分之一，因而容易跨越很大的空間，適用于體育館、展會等大型公共建筑。如1988年建的日本東京后樂園棒球場，直徑204米，屋高61米，總體積140萬平方米。充氣結(jié)構構建簡單方便，可快速裝拆，使用與重量輕，運輸體積小的29東京充氣體育館—1992木質(zhì)網(wǎng)架結(jié)構東京充氣體育館—199230倫敦滑鐵盧國際隧道鐵路樞紐站---1993長400m，跨度35—55m不等倫敦滑鐵盧國際隧道鐵路樞紐站---1993311996年亞特蘭大奧運會“佐治亞穹頂”，采用張拉式索結(jié)構。1996年亞特蘭大奧運會“佐治亞穹頂”，采用張拉式索結(jié)構。32

我國大跨度建筑是在解放后才迅速發(fā)展起來的，20世紀70年代建成的上海體育館，圓形平面，直徑110m，鋼平板網(wǎng)架結(jié)構。我國目前以鋼索及膜材做成的結(jié)構最大跨度已達到320m。

我國大跨度建筑是在解放后才迅速發(fā)展起33北京首都體育館北京首都體育館341996年建成的首都機場四機位機庫

1996年建成的首都機場四機位機庫35北京工人體育館--1961北京工人體育館--196136哈爾濱速滑館---1995年哈爾濱速滑館---1995年37香港新國際機場---1998年

香港新國際機場---1998年38國家體育場—鳥巢國家體育場—鳥巢39水立方水立方40國家大劇院國家大劇院41廣州亞運城綜合體育館廣州亞運城綜合體育館42謝謝觀賞！謝謝觀賞！43大跨度建筑的體型與建筑材料、結(jié)構發(fā)展的關系大跨度建筑的體型與建筑材料、結(jié)構發(fā)展的關系44

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民用建筑的影劇院、體育場館、展覽館、大會堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工業(yè)建筑中則主要用于飛機裝配車間、飛機庫和其他大跨度廠房。

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民45縱觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用時才來建造穹頂，到中世紀人們使用木材建造，到19世紀具有輕質(zhì)，高強優(yōu)點的鐵的使用，以及現(xiàn)在對鋼鐵、混凝土、新型材料等的使用。在20世紀的最后25年里，大跨度建筑結(jié)構逐漸占據(jù)了舉足輕重的特殊地位；大跨度建筑往往是衡量一個國家科技水平的一個重要指標?？v觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用時才來46

大跨度建筑在古代羅馬已經(jīng)出現(xiàn)，如公元120~124年建成的羅馬萬神廟，呈圓形平面，穹頂直徑達43．3m，用天然混凝土澆筑而成，是羅馬穹頂技術的光輝典范。大跨度建筑在古代羅馬已經(jīng)出現(xiàn)，如公元120~1247

大跨度建筑迅速發(fā)展的原因一方面是由于社會發(fā)展使建筑功能愈來愈復雜，需要建造高大的建筑空間來滿足群眾集會、舉行大型的文藝體育表演、舉辦盛大的各種博覽會等；另一方面則是新材料、新結(jié)構、新技術的出現(xiàn)，促進了大跨度建筑的進步。例如在古希臘古羅馬時代就出現(xiàn)了規(guī)模宏大的容納幾萬人的大劇場和大角斗場，但當時的材料和結(jié)構技術條件卻無法建造能覆蓋上百米跨度的屋頂結(jié)構，結(jié)果只能建成露天的大劇場和露天的大角斗場。19世紀后半期以來，鋼結(jié)構和鋼筋混凝土結(jié)構在建筑上的廣泛應用，使大跨度建筑有了很快的發(fā)展，特別是近幾十年來新品種的鋼材和水泥在強度方面有了很大的提高，各種輕質(zhì)高強材料、新型化學材料、高效能防水材料、高效能絕熱材料的出現(xiàn)，為建造各種新型的大跨度結(jié)構和各種造型新穎的大跨度建筑創(chuàng)造了更有利的物質(zhì)技術條件。大跨度建筑迅速發(fā)展的原因一方面是由于社會48

大跨度建筑真正得到迅速發(fā)展還是在19世紀后半葉以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)后的最近幾十年中。例如1889年為巴黎世界博覽會建造的機械館，跨度達到115m，采用三鉸拱鋼結(jié)構。大跨度建筑真正得到迅速發(fā)展還是在19世紀后半葉49

1912-1913年在波蘭布雷斯勞建成的百年大廳直徑為65m，采用鋼筋混凝土肋穹頂結(jié)構。目前世界上跨度最大的建筑是美國底特律的韋恩縣體育館，圓形平面，直徑達266m，為鋼網(wǎng)殼結(jié)構。1912-1913年在波蘭布雷斯勞建成的百年大50大跨度建筑的結(jié)構類型

一、拱券結(jié)構及穹隆結(jié)構

拱形結(jié)構在承受荷重后除產(chǎn)生重力外還要產(chǎn)生橫向的推力，為保持穩(wěn)定，這種結(jié)構必須要有堅實、寬厚的支座。拱的跨度越大，支承它的墻則越厚。這必然會影響空間組合的靈活性。為了克服這種局限，在長期的實踐中人們又在單向筒形拱的基礎上，創(chuàng)造出一種雙向交叉的筒形拱。而之后為了建筑的發(fā)展熱門又創(chuàng)造出了穹隆結(jié)構。穹隆結(jié)構也是一種古老的大跨度結(jié)構形式，早在公元前14世紀建造的阿托雷斯寶庫所運用的就是一個直徑為14.5米的疊澀穹隆。到了羅馬時代，半球形的穹隆結(jié)構已被廣泛地運用于各種類型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神廟。神殿的直徑為43.3米，其上部覆蓋的是一個由混凝土做成的穹隆結(jié)構。

大跨度建筑的結(jié)構類型

一、拱券結(jié)構及穹隆結(jié)構

拱形結(jié)構51大跨度建筑課件52二、椼架結(jié)構與網(wǎng)架結(jié)構

椼架也是一種大跨度結(jié)構。在古代，雖然也有用木材做成各種形式的構架作為屋頂結(jié)構的，但是符合力學原理的新型椼架的出現(xiàn)卻是現(xiàn)代的事。椼架結(jié)構雖然可以跨越較大的空間，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈兩坡后曲線的形式，所以只適合擔當作屋頂結(jié)構。二、椼架結(jié)構與網(wǎng)架結(jié)構

椼架也是一種53網(wǎng)架結(jié)構也是一種新型大跨度空間結(jié)構。它具有剛度大、變形小、應力分布均勻、能大幅度地減輕結(jié)構自重和節(jié)省材料等優(yōu)點。網(wǎng)架結(jié)構可以用木材、鋼筋混凝土或鋼材來做，并且具有多種多樣的形式，使用靈活方便，可適應于多種形式的建筑平面的要求。近來國內(nèi)外許多大跨度公共建筑或工業(yè)建筑均普遍地采用這種新型的大跨度空間結(jié)構來覆蓋巨大的空間。

網(wǎng)架結(jié)構也是一種新型大跨度空間結(jié)構。它具有剛度54大跨度建筑課件55三、殼體結(jié)構

殼體結(jié)構由于合理的外形，內(nèi)部應力分配既合理又均勻，同時又可以保持極好的穩(wěn)定性，所以盡管厚度極小卻可以覆蓋很大的空間。因為殼體結(jié)構屬于高效能空間薄壁結(jié)構范疇，可以適應于力學要求的各種曲線形狀，所以其承受彎曲及扭轉(zhuǎn)的能力遠比平面結(jié)構系統(tǒng)大。另外，因結(jié)構受力均勻，因而可充分發(fā)揮材料的材耗，所以殼體結(jié)構體系非常適用于大跨度的各類建筑。

三、殼體結(jié)構

殼體結(jié)構由于合理的外形，內(nèi)部應力56大跨度建筑課件57大跨度建筑課件58四、懸索結(jié)構

由于鋼的強度很高，很小的截面就能夠承受很大的拉力，因而在本世紀初就開始用鋼索來懸吊屋頂結(jié)構。懸索在均勻荷載作用下必然下垂而呈懸鏈曲線的形式，索的兩端不僅會產(chǎn)生垂直向下的壓力，而且還會產(chǎn)生向內(nèi)的水平拉力。單向懸索結(jié)構為了支承懸索并保持平衡，必須在索的兩端設置立柱和斜向拉索，以分別承受懸索所給予的垂直壓力和水平拉力。單向懸索的穩(wěn)定性很差，特別是在風力的作用下，容易產(chǎn)生振動和失穩(wěn)。

代代木國立室內(nèi)綜合體育場四、懸索結(jié)構

由于鋼的強度很高，很小的截面就能夠承受很大的拉59

60五、膜結(jié)構膜結(jié)構是空間結(jié)構中最新發(fā)展起來的一種類型，它以性能優(yōu)良的織物為材料，或是向膜內(nèi)充氣，由空氣壓力支撐膜面，或是利用柔性鋼索或剛性骨架將膜面繃緊，從而形成具有一定剛度并能覆蓋大跨度結(jié)構體系。膜結(jié)構既能承重又能起圍護作用，與傳統(tǒng)結(jié)構相比，其重量卻大大減輕，僅為一般屋蓋重量的1/10-1/30。

五、膜結(jié)構膜結(jié)構是空間結(jié)構中最新發(fā)展起來的一61大跨度建筑課件62由于人們對更大空間的需求，大跨空間結(jié)構是近三十年來發(fā)展最快的結(jié)構形式。由于人們對更大空間的需求，大跨空間結(jié)構是近三十年來發(fā)展最快的63第二次世界大戰(zhàn)后，不僅鋼材和混凝土提高了強度，新型建筑材料種類也大大增加，各種合金、特種玻璃、化學材料一開始廣泛運用于建筑為大跨度與輕質(zhì)高強的屋蓋提供了有利條件。第二次世界大戰(zhàn)后，不僅鋼材和混凝土提高了強度，新型建筑材料種64隨著空間結(jié)構迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構不斷涌現(xiàn)，如懸索結(jié)構、張拉整體結(jié)構、充氣結(jié)構等。世界上第一個懸索結(jié)構屋蓋是美國于1953年建成的Raleigh體育館，采用兩個斜放的拋物線拱為邊緣的鞍型正交索網(wǎng)。隨著空間結(jié)構迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構不斷涌現(xiàn)，如懸索結(jié)構、651958—1962年，由小沙里寧設計的杜勒斯國際機場候機廳是懸索結(jié)構的又一著名實例。寬45.6m，長182.5m，分為上下兩層，大廳屋頂為每個3m有一堆直徑為6.5cm的鋼索懸掛在前后兩排柱頂上，懸索丁部再鋪設預制鋼筋混凝土板。1958—1962年，由小沙里寧設計的杜勒斯國際機場候機廳是66從20世紀70年代開始，在大跨度建筑領域又取得了一些新的成就，其主要表現(xiàn)于體育館與交通類建筑方面。這些大跨度建筑在屋蓋方面都有了新的發(fā)展。從20世紀70年代開始，在大跨度建筑領域又取得了一些新的成就671975年，美國新奧爾良“超級穹頂”，直徑207米，曾長期被認為是世界上最大的球面網(wǎng)殼。1975年，美國新奧爾良“超級穹頂”，直徑207米，曾長期被68現(xiàn)在這一地位已被日本福岡縣體育館所取代；“福岡巨蛋”建于1993年，直徑222米現(xiàn)在這一地位已被日本福岡縣體育館所取代；“福岡巨蛋”建于1969蒙特利爾奧運會體育中心---1976年最大跨度172m，高32m蒙特