大跨度結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)體系有很多種

大跨度結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)體系有很多種，如網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)、應(yīng)力膜皮結(jié)構(gòu)、混凝土拱形桁架等，常用于展覽館、體育館、飛機機庫等。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為大跨度結(jié)構(gòu)最常見的結(jié)構(gòu)形式，因其為空間結(jié)構(gòu)，故一般稱為空間網(wǎng)架。其桿件多采用鋼管或型鋼，現(xiàn)場安裝。常見的為平面桁架、四角錐體和三角形錐體組成，其節(jié)點形式可分為焊接鋼板節(jié)點和焊接空心球節(jié)點兩種索結(jié)構(gòu)索結(jié)構(gòu)是將橋梁中的懸索“移植”到房屋建筑中，可以說是土木工程中結(jié)構(gòu)形式互通互用的典型范例。薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)常用的形狀為圓頂、筒殼、折板、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等。圓形圓頂結(jié)構(gòu)是軸對稱結(jié)構(gòu)，在軸對稱荷載作用下，將只產(chǎn)生兩種力：徑向力和環(huán)向力。徑向力為沿經(jīng)線方向的力，因其要平衡垂直向下荷載，所以必定為壓力。環(huán)向力為沿緯線方向的力。圓形屋頂在垂直荷載作用下，上部的圓頂部分將受壓收縮，其直徑將變小，而下部近支承部分直徑將增大，即上部將產(chǎn)生環(huán)向壓力，而下部將產(chǎn)生環(huán)向拉力，中間將有一截面，為環(huán)向壓力向環(huán)向拉力轉(zhuǎn)變的交界線，該處的環(huán)向力為0，該截面稱為“過渡縫”。悉尼歌劇院格拉加尼亞修道院教堂上頁下頁四.混凝土拱形桁架混凝土拱形桁架在以前的工程中應(yīng)用較多，但因其自重較大，施工復雜，現(xiàn)已很少采用。目前最大跨度的拱形桁架為貝爾格萊德的機庫，為預(yù)應(yīng)力混凝土桁架結(jié)構(gòu)，跨度為135.8m。日本姬路市中心體育館五.充氣結(jié)構(gòu)充氣結(jié)構(gòu)又稱充氣薄膜結(jié)構(gòu)，是在玻璃絲增強塑料薄膜或尼龍布罩內(nèi)部充氣形成一定的形狀，作為建筑空間的覆蓋物。。對角跨長200m,由室內(nèi)地面至頂高6.07m的東京穹頂，是不用柱子，只依靠室內(nèi)外氣壓差來制成的膜屋蓋結(jié)構(gòu)，也是在日本最初用于多功能全天候的體育場，約30,000平方米超大橢圓形屋頂，采用懸索加強的充氣膜結(jié)構(gòu)。其雙向各配置14根共28根鋼索，在其上張拉著涂有特富龍的玻璃纖維布。請看充氣膜的充氣過程：

六.應(yīng)力膜皮結(jié)構(gòu)應(yīng)力膜皮結(jié)構(gòu)一般是用鋼質(zhì)薄板做成很多塊各種板片單元焊接而成的空間結(jié)構(gòu)。1959年建于美國巴頓魯治的應(yīng)力膜皮屋蓋，直徑為117m,高35.7m,由一個外部管材骨架形成的短程線桁架系來支承804個雙邊長為4.6m的六角形鋼板片單元，鋼板厚度大于3.2mm，鋼管直徑為152mm，壁厚3.2mm。這是膜皮結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大跨度的第一個例子。多層和高層結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于居民住宅、商場、辦公樓、旅館等建筑。近幾年來，國家為提高居民的人均居住水平，解決居民的居住困難問題，大力推動我國的住宅建設(shè)。同時，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和房地產(chǎn)業(yè)的興起大量的高層和多層結(jié)構(gòu)在中國大地涌現(xiàn)。多層與高層建筑的界限，各國不一。我國以8層為界限，低于8層者稱為多層建筑，8層及8層以上者稱為高層建筑。多層結(jié)構(gòu)常用的結(jié)構(gòu)形式為混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)。.混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)指用不同的材料建造的房屋，通常墻體采用磚砌體，屋面和樓板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，故亦稱磚混結(jié)構(gòu)。目前，我國的混合結(jié)構(gòu)最高已達到11層，局部已達到12層。以前混合結(jié)構(gòu)的墻體主要采用普通粘土磚，但因普通粘土磚的制作需使用大量的粘土，對我們寶貴的土地資源是很大的消耗。因此，國家已逐漸在各地區(qū)禁止大面積使用普通粘土磚，而推廣空心砌塊的應(yīng)用。（下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載安裝插件）（你可以點擊或旋轉(zhuǎn)該動畫中的結(jié)構(gòu)模型，從各個角度觀看）二.框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)指由梁和柱剛性連接而成骨架的結(jié)構(gòu)，如下面的動畫所示。框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是強度高、自重輕、整體性和抗震性能好。因其采用梁柱承重，因此建筑布置靈活，可獲得較大的使用空間，使用廣泛，主要應(yīng)用于多層工業(yè)廠房、倉庫、商場、辦公樓等建筑。（下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載安裝插件）（你可以點擊或旋轉(zhuǎn)該動畫中的結(jié)構(gòu)模型，從各個角度觀看）三.多層結(jié)構(gòu)施工方式多層結(jié)構(gòu)可采用現(xiàn)澆，也可采用裝配式或裝配整體式結(jié)構(gòu)。其中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，適應(yīng)各種有特殊布局的建筑；裝配式和裝配整體式結(jié)構(gòu)采用預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場組裝，其整體性較差，但便于工業(yè)化生產(chǎn)和機械化施工。裝配式結(jié)構(gòu)在前段時期比較盛行，但隨著泵送混凝土的出現(xiàn)，使混凝土的澆筑變得方便快捷，機械化施工程度已較高，因此近年來，已逐漸趨向于采用現(xiàn)澆混凝土。

高層結(jié)構(gòu)在我國改革開放后，發(fā)展迅猛，特別是進入20世紀90年代后，發(fā)展尤其迅速，高層和超高層建筑如雨后春筍般在各大城市涌現(xiàn)。高層結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式有：框架結(jié)構(gòu)，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，框支剪力墻結(jié)構(gòu)，筒體結(jié)構(gòu)等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載安裝插件）框架－剪力墻結(jié)構(gòu)在框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架與剪力墻協(xié)同受力，剪力墻承擔絕大部分水平荷載，框架則以承擔豎向荷載為主，這樣，可以大大減少柱子的截面。剪力墻在一定程度上限制了建筑平面布置的靈活性。這種體系一般用于辦公樓、旅館、住宅以及某些工藝用房。（下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載安裝插件）剪力墻結(jié)構(gòu)當房屋的層數(shù)更高時，橫向水平荷載已對結(jié)構(gòu)設(shè)計起控制作用，如仍采用框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻將需布置得非常密集，這時，宜采用剪力墻結(jié)構(gòu)，即全部采用縱橫布置的剪力墻組成，剪力墻不僅承受水平荷載，亦用來承受垂直荷載。剪力墻結(jié)構(gòu)因剪力墻的存在，其空間分隔固定，建筑布置極不靈活，所以一般用于住宅、旅館等建筑。（下面的虛擬現(xiàn)實動畫若沒有正常顯示，請下載安裝插件）四.框支剪力墻結(jié)構(gòu)四.框支剪力墻結(jié)構(gòu)現(xiàn)代城市的土地日趨緊張，為合理利用基地，建筑商常常采用上部為住宅樓或辦公樓，而下部開設(shè)商店。這兩種建筑的功能完全不同，上部住宅樓和辦公樓需要小開間，比較適合采用剪力墻結(jié)構(gòu)，而下部的商店則需要大空間，適合采用框架結(jié)構(gòu)。為滿足這種建筑功能的要求，必須將這兩種結(jié)構(gòu)組合在一起。為完成這兩種體系的轉(zhuǎn)換，需在其交界位置設(shè)置巨型的轉(zhuǎn)換大梁，將上部剪力墻的力傳至下部柱子上。這種結(jié)構(gòu)體系，我們稱之為框支剪力墻體系。注意：框支剪力墻結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換大梁一般高度較大，常接近于一個層高。因此，該層常常用做設(shè)備層。上部的剪力墻剛度較大，而下部的框架結(jié)構(gòu)剛度較弱，其差別一般較大，這對整幢建筑的抗震是非常不利的，同時，轉(zhuǎn)換梁作為連接節(jié)點，受力亦非常復雜，因此設(shè)計時應(yīng)予以充分考慮，特別是在抗震設(shè)防的地區(qū)應(yīng)慎用。五.筒體結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)是由一個或多個筒體作承重結(jié)構(gòu)的高層建筑體系，適用于層數(shù)較多的高層建筑筒體在側(cè)向風荷載的作用下，其受力類似剛性的箱型截面的懸臂梁，迎風面將受拉，而背風面將受壓。筒式結(jié)構(gòu)可分為框筒體系、筒中筒體系、桁架筒體系、成束筒體系等?？蛲搀w系框筒體系：指內(nèi)芯由剪力墻構(gòu)成，周邊為框架結(jié)構(gòu)。

框筒體系框筒體系筒中筒體系當周邊的框架柱布置較密時，可將周邊框架視為外筒，而將內(nèi)芯的剪力墻視為內(nèi)筒，則構(gòu)成筒中筒體系筒中筒體系平面示意圖桁架筒體系在筒體結(jié)構(gòu)中，增加斜撐來抵抗水平荷載，以進一步提高結(jié)構(gòu)承受水平荷載的能力，增加體系的剛度。這種結(jié)構(gòu)體系稱為桁架筒體系。香港中國銀行大廈（1990）,平面為52mX52m的正方形，70層,高315m，至天線頂高為367.4m。上部結(jié)構(gòu)為4個巨型三角形桁架，斜腹桿為鋼結(jié)構(gòu)，豎桿為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)樓面支承在巨型桁架上。4個巨型桁架支承在底部三層高的巨大鋼筋混凝土框架上，最后由香港中國銀行大廈（1990）,平面為52mX52m的正方形，70層,高315m，至天線頂高為367.4m。上部結(jié)構(gòu)為4個巨型三角形桁架，斜腹桿為鋼結(jié)構(gòu)，豎桿為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)樓面支承在巨型桁架上。4個巨型桁架支承在底部三層高的巨大鋼筋混凝土框架上，最后由4根巨型柱將全部荷載傳至基礎(chǔ)。4個巨型桁架延伸到不同的高度，最后只有一個桁架到頂。香港中國銀行大廈（1990）成束筒體系成束筒體系是由多個筒體組成的筒體結(jié)構(gòu)。最典型的成束筒體系的建筑應(yīng)為美國芝加哥的西爾斯塔樓（1974）。美國芝加哥的西爾斯塔樓（1974），地上110層，地下3層，高443m,包括兩根TV天線高475.18m,采用鋼結(jié)構(gòu)成束筒體系。1?50層由9個小方筒連組成一個大方形筒體，在51?66層截去一個對角線上的二個筒，67?90層又截去另一對角線上的另兩個筒，91層及以上只保留二個筒，形成立面的參差錯落，使立面富有變化和層次，簡潔明快。美國芝加哥西爾斯塔樓H1一引層51-66M67-90M西爾斯塔樓筒體不同高度的截面特種結(jié)構(gòu)是指具有特種用途的工程結(jié)構(gòu)，包括高聳結(jié)構(gòu)、海洋工程結(jié)構(gòu)、管道結(jié)構(gòu)和容器結(jié)構(gòu)等。本節(jié)僅介紹工業(yè)中常用的幾種特種結(jié)構(gòu)。煙囪是工業(yè)中常用的構(gòu)筑物，是把煙氣排入高空的高聳結(jié)構(gòu)，能改善燃燒條件，減輕煙氣對環(huán)境的污染。煙囪分為磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三類。.磚煙囪磚煙囪的高度一般不超過50m,多數(shù)呈圓截錐形，外表面坡度約為2.5%,筒壁厚度約為240?740mm,用普通粘土磚和水泥石灰砂漿砌筑。為防止外表面產(chǎn)生溫度裂縫，筒身每隔1.5m左右設(shè)一道預(yù)應(yīng)力扁鋼環(huán)箍或在水平磚縫中配置環(huán)向鋼筋。位于地震區(qū)的磚煙囪,筒壁內(nèi)尚須加配縱向鋼筋。為減少現(xiàn)場砌筑工程量,可采用尺寸較大的組合砌塊、石塊、耐熱混凝土砌塊砌筑。優(yōu)點：八、、?可以就地取材,可以節(jié)省鋼材、水泥和模板；磚的耐熱性能比普通鋼筋混凝土好；由于磚煙囪體積較大,重心較其它材料建造的煙囪低,故穩(wěn)定性較好。缺點：八、、?自重大,材料數(shù)量多。整體性和抗震性較差；在溫度應(yīng)力作用下易開裂；施工較復雜,手工操作多需要技術(shù)較熟練的工人。

鋼筋混凝土煙囪鋼筋混凝土煙囪多用于高度超過50m的煙囪，一般采用滑模施工。鋼筋混凝土煙囪的外形為圓錐形，沿高度有幾個不同的坡度，坡度變化范圍為0?10%。筒壁厚度約為140?800mm,混凝土標號為C20或C30。優(yōu)點：八、、?自重較小，造型美觀，整體性、抗風、抗震性好，施工簡便，維修量小，煙囪越高，造價越高。對高煙囪來說，鋼筋混凝土煙囪的造價明顯比磚煙囪低，在我國鋼筋混凝土高煙囪的造價大大低于鋼的高煙囪造價。目前，世界各國越來越趨向于使用鋼筋混凝土煙囪。分類：鋼筋混凝土煙囪按內(nèi)襯布置方式的不同，可分為單筒式、雙筒式和多筒式。單筒單筒式煙囪的內(nèi)襯緊靠外筒，并將內(nèi)襯和保溫層直接支承于外筒壁向內(nèi)挑出的環(huán)形挑頭上，其特點是式：結(jié)構(gòu)簡單、造價低（見煙囪構(gòu)造圖）。目前，我國最高的單筒式鋼筋混凝土煙囪為210m。

巖彳和Cl厚面油著20用于操溫嚴粒體隔愁昏斶抑巖彳和Cl厚面油著20用于操溫嚴粒體隔愁昏斶抑雙筒雙筒式煙囪內(nèi)襯筒和外筒完全分開，兩筒間留有較寬的檢修通道，內(nèi)襯筒可以分段支承于外筒壁上式：也可以做成獨立的自承重形式，其特點是外筒壁基本上不受煙氣的溫度作用和侵蝕；多筒多筒式煙囪用在多臺鍋爐合用一個煙囪并要求煙囪頂部煙氣的出口流速基本保持不變的情況，一般一式：臺鍋爐設(shè)置一個排煙管。秦嶺電站四筒式煙囪秦嶺電廠212m高的四筒式煙囪是目前我國式：臺鍋爐設(shè)置一個排煙管。秦嶺電站四筒式煙囪最高的多筒式鋼筋混凝土煙囪鋼煙囪鋼煙囪自重小，有韌性，抗震性能好，適用于地基差的場地，但耐腐蝕性差，需經(jīng)常維護。鋼煙囪按其結(jié)構(gòu)可分為拉線式、自立式和塔架式。拉線拉線式鋼煙囪耗鋼量小，但拉線占地面積大，宜用于高度不超過50m的煙囪式：自立自立式鋼煙囪一般上部呈圓柱、下部呈圓錐形，筒壁鋼板厚6?12mm，建造高度不超過120m；式:塔架塔架式鋼煙囪整體剛度大，常用于高度超過120m的高煙囪，塔架式鋼煙囪由塔架和排煙管組成，塔式:架是受力結(jié)構(gòu)，平面呈三角形或方形，塔架內(nèi)可以設(shè)置一個或幾個排煙管。水塔是儲水和配水的高聳結(jié)構(gòu)，是給水工程中常用的構(gòu)筑物，用來保持和調(diào)節(jié)給水管網(wǎng)中的水量和水壓。水塔由水箱、塔身和基礎(chǔ)三部分組成。水塔的分類：按建筑材料分：鋼筋混凝土水塔、鋼水塔、磚石塔身與鋼筋混凝土水箱組合的水塔。水箱也可用鋼絲網(wǎng)水泥、玻璃鋼和木材建造，過去歐洲曾建造過一些具有城堡式外形的水塔。法國有一座多功能的水塔，在最高處設(shè)置水箱，中部為辦公用房，底層是商場。我國也有煙囪和水塔建在一起的雙功能構(gòu)筑物。水箱的形式:圓柱殼式和倒錐殼式，在我國這兩種形式應(yīng)用最多，此外還有球形、箱形、碗形和水珠形等多種。圓柱殼式水塔圓柱殼式水箱圓柱殼式水塔圓柱殼式水箱倒錐殼式水箱倒錐殼式水塔倒錐殼式水箱塔身塔身一般用鋼筋混凝土或磚石做成圓筒形，塔身支架多用鋼筋混凝土剛架或鋼構(gòu)架。水塔基礎(chǔ)水塔基礎(chǔ)有鋼筋混凝土圓板基礎(chǔ)、環(huán)板基礎(chǔ)、單個錐殼與組合錐殼基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。當水塔容量較小、高度不大時，也可用磚石材料砌筑的剛性基礎(chǔ)。水池同水塔一樣用于儲水。不同的是：而水塔則用支架或支筒支承，水池多建造在地面和地下。水池的分類：按水池的材料分：鋼水池、鋼筋混凝土水池、鋼絲網(wǎng)水泥水池、磚石水池等。其中，鋼筋混凝土水池具有耐久性好、節(jié)約鋼材、構(gòu)造簡單等優(yōu)點，應(yīng)用最廣。按水池的平面形狀分：矩形水池和圓形水池各自特點：矩形水池施工方便，占地面積少，平面布置緊湊；圓形水池受力合理，可采用預(yù)應(yīng)力混凝土。經(jīng)驗表明，小型水池宜采用矩形，深度較淺的大型水池也可采用矩形水池；200「以上的中型水池宜采用圓形池。按水池的施工方法分：預(yù)制裝配式水池和現(xiàn)澆整體式。目前推薦用預(yù)制圓弧形壁板與工字形柱組成池壁的預(yù)制裝配式的圓形水池；預(yù)制裝配式矩形水池則用V形折板作池壁。按水池的配筋形式分：預(yù)應(yīng)力混凝土水池和非預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土水池。水池的構(gòu)造組成：這里以圓形水池為例來講解圓形水池由頂蓋、池壁和底板三部分組成。水池頂蓋水池頂蓋可采用整塊平板、肋形梁板、無梁樓蓋結(jié)構(gòu)或球形殼（錐殼）結(jié)構(gòu)。水池直徑為6m以下時，頂蓋可用平板式；直徑為6m?10m時，可采用有一個支柱的圓平板；當水池直徑較大時，宜采用中間多柱支承的形式，頂蓋可用現(xiàn)澆式無梁樓蓋或裝配式樓蓋。此時，支柱可方格網(wǎng)布置和環(huán)狀布置，柱網(wǎng)尺寸一般為4?6m；對于直徑較大，但小于15m，容積600「以內(nèi)的水池，頂蓋一般采用薄殼結(jié)構(gòu)，薄殼頂蓋厚度一般為8?10cm，配之環(huán)形和輻射形鋼筋。水池池壁圓形水池的池壁高度一般為3.5?6m，池壁厚度主要決定于環(huán)向拉力作用下的抗裂度，不宜小于12cm。水池底板：水池的底板與水池頂蓋結(jié)構(gòu)相似，可采用平板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋結(jié)構(gòu)、倒球形殼（錐形）結(jié)構(gòu)。三、 水池的荷載與計算:水池的荷載水池的荷載主要包括池頂荷載、池壁荷載、池底荷載。池頂荷載指頂板自重、活荷載、雪荷載等，池壁荷載指水平方向的水壓力和土壓力，池底荷載指地基的反力和地下水的浮力。水池的計算分三種情況分別計算：1）池內(nèi)有水，池外無土（