大跨度結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)課件

大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的類型框架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)大跨度鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)應(yīng)用

公共建筑(劇院，展覽館，體育場(chǎng)館，車站等)

專門用途的建筑

(飛機(jī)庫，汽車庫等)生產(chǎn)性建筑(飛機(jī)制造廠裝配車間，造船廠等)主要特點(diǎn)

跨度大

120m160m(長(zhǎng)春體育館，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，1998)主跨1385m

(江陰長(zhǎng)江大橋，懸索結(jié)構(gòu)，1999)

個(gè)性化(非大量建設(shè)項(xiàng)目，方案的極其個(gè)性化)

大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的類型平面結(jié)構(gòu)

由一些強(qiáng)度不大的縱向構(gòu)件將平面結(jié)構(gòu)連接起來構(gòu)成縱向構(gòu)件層層重復(fù)傳遞荷載，并不分擔(dān)荷載梁式，框架式和拱式結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)加強(qiáng)連接平面結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件以形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，共同承載克服荷載層層重復(fù)傳遞，經(jīng)濟(jì)性好，整體剛度大，抗震性能好懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)空間作用(diaphragm，蒙皮效應(yīng))梁式結(jié)構(gòu)(2)結(jié)構(gòu)型式

跨度較小時(shí)，可采用實(shí)腹式梁(常用工字形截面)跨度在5070m及更大時(shí)，采用桁架形式(吊頂與下弦設(shè)間隙)

桁架外形及腹桿體系取決于跨度，屋面形式和吊頂結(jié)構(gòu)桁架高跨比一般為1/81/6(注：跨度大于50m時(shí)，運(yùn)輸超限)

常用梯形桁架；屋面坡度大時(shí)，宜用平行弦；吊頂可作弧線形(設(shè)拉桿)框架結(jié)構(gòu)(1)特點(diǎn)

與梁式相比，框架結(jié)構(gòu)可降低建筑物高度結(jié)構(gòu)上比梁式結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)布置橫向框架布置(跨度大于60m時(shí)，應(yīng)增大框架間距，常導(dǎo)致復(fù)雜布置)縱向框架布置(跨度較小時(shí)，特別有利，可向外懸伸，用于機(jī)庫等)結(jié)構(gòu)型式跨度在5060m時(shí)，常用雙鉸實(shí)腹式框架(常用工字形截面)減輕基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)；結(jié)構(gòu)可外露；橫梁高度可取跨度的1/201/12

設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿減少跨中彎矩，橫梁高度可取跨度的1/401/30框架結(jié)構(gòu)(2)跨度較大時(shí)，常用雙鉸格構(gòu)式框架跨度超過100m時(shí)，宜采用無鉸格構(gòu)式框架拱式結(jié)構(gòu)(1)特點(diǎn)

拱式屋蓋受力合理比梁式和框架式屋蓋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好(跨度超過80m時(shí)尤為顯著)結(jié)構(gòu)布置跨度為4060m時(shí)，拱間距可取610m，無檁或型鋼檁條拱式結(jié)構(gòu)(2)跨度達(dá)100m左右時(shí)，宜采用相距36m的拱對(duì)，拱對(duì)間距為915m拱式結(jié)構(gòu)(3)側(cè)窗難以開啟，且宜積灰；檁條下移，構(gòu)成橫向天窗拱式結(jié)構(gòu)(5)

拱腳構(gòu)造處理構(gòu)造不便空間利用網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(1)特點(diǎn)多向傳力，空間剛度大，抗震性能好適應(yīng)性強(qiáng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好網(wǎng)架類別(以網(wǎng)架構(gòu)成方式分類)由平面桁架構(gòu)成(四種)兩向正交正放網(wǎng)架表示法網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(2)兩向正交斜放兩向斜交斜放兩向正交斜放短桁架對(duì)長(zhǎng)桁架有嵌固作用，受力有利角部產(chǎn)生拔力，常取無角部形式兩向斜交斜放適用于兩個(gè)方向網(wǎng)格尺寸不同的情形受力性能欠佳，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(4)斜放四角錐網(wǎng)架棋盤形四角錐網(wǎng)架星形四角錐網(wǎng)架斜放四角錐網(wǎng)架受力合理，桿件數(shù)量少屋面板類型多屋面組織排水較困難棋盤形四角錐網(wǎng)架保持正放四角錐網(wǎng)架周邊四角錐不變，中間四角錐間隔抽空，下弦桿呈正交斜放，上弦桿呈正交正放?？朔诵狈潘慕清F網(wǎng)架屋面板類型多，屋面組織排水較困難的缺點(diǎn)。由三角錐體構(gòu)成(三種)三角錐網(wǎng)架網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(5)抽空三角錐網(wǎng)架蜂窩形三角錐網(wǎng)架

三(多)層網(wǎng)架減少弦桿內(nèi)力(25%60%)，減小網(wǎng)格尺寸，大跨經(jīng)濟(jì)性好；桿件數(shù)量多

三層網(wǎng)架示意圖網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(6)網(wǎng)架的點(diǎn)支承點(diǎn)支承的設(shè)置原則通過正彎矩和撓度減小，使整個(gè)網(wǎng)架的內(nèi)力趨于均勻?qū)τ趩慰缍帱c(diǎn)支承，懸挑長(zhǎng)度宜取中間跨的1/3(下圖a)對(duì)于多跨多點(diǎn)支承，懸挑長(zhǎng)度宜取中間跨的1/4(下圖b)點(diǎn)支承的柱帽形式

網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(8)網(wǎng)架屋面排水網(wǎng)架起拱適于雙坡排水；抗震性好；起拱高度過大，內(nèi)力分析應(yīng)計(jì)及網(wǎng)架變高度可降低弦桿內(nèi)力，使其趨于均勻；抗震性好；桿件種類增多

上弦節(jié)點(diǎn)設(shè)置小立柱(常用)可構(gòu)造雙坡，四坡或其它復(fù)雜的多坡排水屋面；跨度大時(shí)要作穩(wěn)定和抗震計(jì)算

網(wǎng)架幾何尺寸

注：L2

是以米計(jì)的網(wǎng)架短向跨度；跨度小于18米時(shí)網(wǎng)格數(shù)可適當(dāng)減少。網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(9)單層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式a)單斜桿柱面網(wǎng)殼：桿件數(shù)量少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單；剛度差b)人字形柱面網(wǎng)殼：亦稱弗普爾形柱面網(wǎng)殼c)雙斜桿柱面網(wǎng)：殼桿件數(shù)量多；剛度好d)聯(lián)方網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：桿件組成菱形，夾角為3050e)三向網(wǎng)格柱面網(wǎng)殼：聯(lián)方網(wǎng)格柱面加縱向桿件網(wǎng)殼類別(以曲面外形分類)柱面網(wǎng)殼網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(10)a)正放四角錐柱面網(wǎng)殼b)正放抽空四角錐柱面網(wǎng)殼c)斜置正放四角錐柱面網(wǎng)殼d)三角錐柱面網(wǎng)殼e)抽空三角錐柱面網(wǎng)殼雙層柱面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.交叉桁架體系(略)2.四角錐體系

a)：剛度大，桿件少，最常用b)：適用于小跨度，輕屋面c)：系將a)斜置3.三角錐體系常用d)，e)兩種網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(12)a)肋環(huán)型四角錐球面網(wǎng)殼b)聯(lián)方型四角錐球面網(wǎng)殼c)聯(lián)方型三角錐球面網(wǎng)殼d)平板組成式球面網(wǎng)殼雙層球面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.交叉桁架體系只需將單層球面網(wǎng)殼中的桿件用平面網(wǎng)片代替(略)2.角錐體系(常見四種)a):肋環(huán)型四角錐球面網(wǎng)殼，b):聯(lián)方型四角錐球面網(wǎng)殼c):聯(lián)方型三角錐球面網(wǎng)殼，d):平板組成式球面網(wǎng)殼網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)(13)a)正交正放類b)正交斜放類c)正交斜放設(shè)斜桿類d)正交斜放設(shè)斜桿類e)正交斜放設(shè)斜桿類雙曲面網(wǎng)殼的網(wǎng)格形式1.正交正放類

a):單層時(shí)在方格內(nèi)設(shè)斜桿雙層時(shí)組成四角錐體2.正交斜放類b):抗剪強(qiáng)度弱c):第三方向局部設(shè)斜桿d):全部方格內(nèi)設(shè)雙斜桿e):第三方向全局設(shè)斜桿雙曲面網(wǎng)殼懸索結(jié)構(gòu)(3)雙層懸索結(jié)構(gòu)一般形式由下凹的承重索，上凸的穩(wěn)定索及它們之間的連系桿組成承重索垂跨比一般取1/201/15，穩(wěn)定索拱跨比一般取1/201/25平行布置形式懸索結(jié)構(gòu)(4)幅射式及網(wǎng)狀布置形式上索既是穩(wěn)定索，又直接承載a)雙層內(nèi)環(huán)梁b)雙層外環(huán)梁c)雙層內(nèi)外環(huán)梁d)單層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置e)雙層外環(huán)梁網(wǎng)狀布置懸索結(jié)構(gòu)(5)鞍形索網(wǎng)布置形式懸索結(jié)構(gòu)(6)一