大跨度建筑培訓(xùn)資料課件

網(wǎng)架平板網(wǎng)架平面形狀靈活，可設(shè)計(jì)成各種形狀。按腹桿的設(shè)置不同可分為：交叉桁架體系、四角錐體系、三角錐體系和其它一些體系。網(wǎng)架的弦桿與邊界相垂直時(shí)稱為正放網(wǎng)架，與邊界斜交時(shí)稱為斜放網(wǎng)架。世界各國(guó)在大、中型屋蓋中都已成功地建造很多網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，例如加拿大和日本的博覽會(huì)、美國(guó)芝加哥國(guó)會(huì)大廳及英國(guó)倫敦的飛機(jī)庫等，平面尺寸都很大，總用鋼量也比較經(jīng)濟(jì)，前蘇聯(lián)還在網(wǎng)架中采用了預(yù)應(yīng)力。總之，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)代世界應(yīng)用較普遍的新型結(jié)構(gòu)之一。我國(guó)從20世紀(jì)60年代開始研究和采用，近年來，由于電子計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，解決了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高次超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算問題，促使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)無論在型式方面以及實(shí)際工程應(yīng)用方面，發(fā)展都很快。目前主要用于大、中跨度的公共建筑中，例如體育館、飛機(jī)庫、俱樂部、展覽館和候車大廳等，中小型工業(yè)廠房也開始推廣應(yīng)用。跨度越大，采用此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效果也就越顯著。第一頁，共十五頁。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)spatialgridstructure

由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)廣泛用作體育館、展覽館、俱樂部、影劇院、食堂、會(huì)議室、候車廳、飛機(jī)庫、車間等的屋蓋結(jié)構(gòu)。具有工業(yè)化程度高、自重輕、穩(wěn)定性好、外形美觀的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是匯交于節(jié)點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

構(gòu)成網(wǎng)架的基本單元有三角錐、三棱體、正方體、截頭四角錐等，由這些基本單元可組合成平面形狀的三邊形、四邊形、六邊形、圓形或其他任何形體。

一般而言，網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)有下列三種節(jié)點(diǎn)形式：

·焊接球節(jié)點(diǎn)

·螺栓球節(jié)點(diǎn)

·鋼板節(jié)點(diǎn)

第二頁，共十五頁。

網(wǎng)架第三頁，共十五頁。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

網(wǎng)殼是一種與平板網(wǎng)架類似的空間桿系結(jié)構(gòu)，系以桿件為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律組成網(wǎng)格，按殼體結(jié)構(gòu)布置的空間構(gòu)架，它兼具桿系和殼體的性質(zhì)。其傳力特點(diǎn)主要是通過殼內(nèi)兩個(gè)方向的拉力、壓力或剪力逐點(diǎn)傳力。此結(jié)構(gòu)是一種國(guó)內(nèi)外頗受關(guān)注、有廣闊發(fā)展前景的空間結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)又包括單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、肋環(huán)型索承網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、單層叉筒網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等。

我國(guó)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)發(fā)展概況:

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在解放初曾有所應(yīng)用。當(dāng)時(shí)主要是一類聯(lián)方型的網(wǎng)狀筒殼，材料為型鋼或木材，跨度在30m左右，如揚(yáng)州蘇北農(nóng)學(xué)院體育館、南京展覽中心（551廠）、上海長(zhǎng)寧電影院屋蓋結(jié)構(gòu)等。作為有影響的我國(guó)第一幢大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是天津體育館屋蓋，采用帶拉桿的聯(lián)方型圓柱面網(wǎng)殼，平面尺寸為52mX68m，矢高為8.7m，用鋼指標(biāo)為45kg每平米。該網(wǎng)殼1956年建成，1973年因失火而重建。此后，截至1992年上半年，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成各類網(wǎng)殼近80幢，覆蓋建筑面積約70000平米，其中80％是近10年興建的。如1989年建成的北京奧林匹克體育中心綜合體育館，平面尺寸為70mX83.Zm，采用人字形截面雙層圓柱面斜拉網(wǎng)殼，為目前國(guó)內(nèi)跨度最大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。同年建成的濮陽中原化肥尿素散裝庫，平面尺寸為58mX135m，采用雙層正放四角錐圓柱面網(wǎng)殼，為國(guó)內(nèi)覆蓋建筑面積最大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，也是第一個(gè)采用螺栓球節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀筒殼。1967年建成的鄭州體育館，采用肋環(huán)形穹頂網(wǎng)殼，平面直徑64m，矢高9.14m，為國(guó)內(nèi)跨度最大的單層球面網(wǎng)完。又如1988年建成的北京體院體育館，采用帶斜撐的四塊組合型雙層扭網(wǎng)殼，平面尺寸為59.2m見方，矢高3.5m,挑檐3.5m，為我國(guó)跨度最大的四塊組合型扭網(wǎng)殼。

第四頁，共十五頁。內(nèi)雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的鋼屋架....整體結(jié)構(gòu)采用鋼網(wǎng)殼制作,...

間張弦索撐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

采用單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式的無柱風(fēng)雨棚第五頁，共十五頁。桁架

桁架（truss）:由直桿組成的一般具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)。在荷載作用下，桁架桿件主要承受軸向拉力或壓力，從而能充分利用材料的強(qiáng)度，在跨度較大時(shí)可比實(shí)腹梁節(jié)省材料，減輕自重和增大剛度，故適用于較大跨度的承重結(jié)構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)，如屋架、橋梁、輸電線路塔、衛(wèi)星發(fā)射塔、水工閘門、起重機(jī)架等。常用的有鋼桁架、鋼筋混凝土桁架、預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、木桁架、鋼與木組合桁架、鋼與混凝土組合桁架。桁架按外形分有三角形桁架、梯形桁架、多邊形桁架、平行弦桁架，及空腹桁架。在選擇桁架形式時(shí)，應(yīng)綜合考慮桁架的用途、材料、支承方式和施工條件，在滿足使用要求的前提下，力求制造和安裝所用的材料和勞動(dòng)量為最小。第六頁，共十五頁。桁架的分類

結(jié)構(gòu)分類

三角形桁架

在沿跨度均勻分布的節(jié)點(diǎn)荷載下，上下弦桿的軸力在端點(diǎn)處最大，向跨中逐漸減少；腹桿的軸力則相反。三角形桁架由于弦桿內(nèi)力差別較大，材料消耗不夠合理，多用于瓦屋面的屋架中。

梯形桁架

和三角形桁架相比，桿件受力情況有所改善，而且用于屋架中可以更容易滿足某些工業(yè)廠房的工藝要求。如果梯形桁架的上、下弦平行就是平行弦桁架，桿件受力情況較梯形略差，但腹桿類型大為減少，多用于橋梁和棧橋中。

多邊形桁架

也稱折線形桁架。上弦節(jié)點(diǎn)位于二次拋物線上，如上弦呈拱形可減少節(jié)間荷載產(chǎn)生的彎矩，但制造較為復(fù)雜。在均布荷載作用下，桁架外形和簡(jiǎn)支梁的彎矩圖形相似，因而上下弦軸力分布均勻，腹桿軸力較小，用料最省，是工程中常用的一種桁架形式。

空腹桁架基本取用多邊形桁架的外形，上弦節(jié)點(diǎn)之間為直線，無斜腹桿，僅以豎腹桿和上下弦相連接。桿件的軸力分布和多邊形桁架相似，但在不對(duì)稱荷載作用下桿端彎矩值變化較大。優(yōu)點(diǎn)是在節(jié)點(diǎn)相交會(huì)的桿件較少，施工制造方便。

第七頁，共十五頁。第八頁，共十五頁。懸索結(jié)構(gòu)

由柔性受拉索及其邊緣構(gòu)件所形成的承重結(jié)構(gòu)。索的材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼，以及其他受拉性能良好的線材。懸索結(jié)構(gòu)能充分利用高強(qiáng)材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省、易施工。中國(guó)是世界上最早應(yīng)用懸索結(jié)構(gòu)的國(guó)家之一，在古代就曾用竹、藤等材料做吊橋跨越深谷。明朝成化年間（1465～1487年）已用鐵鏈建成霽虹橋。近代的懸索結(jié)構(gòu)，除用于大跨度橋梁工程外，還在體育館、飛機(jī)庫、展覽館、倉庫等大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。分類懸索按受力狀態(tài)分成平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。第九頁，共十五頁。是我國(guó)第一座大跨度圓形懸索結(jié)構(gòu)的多功能綜合體育館

北京工人體育館懸索結(jié)構(gòu)

第十頁，共十五頁。折板結(jié)構(gòu)

折板結(jié)構(gòu)是由若干狹長(zhǎng)的薄板以一定角度相交連成折線形的空間薄壁體系?？缍炔灰顺^30米，適宜于長(zhǎng)條形平面的屋蓋，兩端應(yīng)有通長(zhǎng)的墻或圈梁作為折板的支點(diǎn)。常用有V形、梯形等型式。我國(guó)常用為預(yù)應(yīng)力混凝土V形折板，具有制作簡(jiǎn)單、安裝方便與節(jié)省材料等憂點(diǎn)，最大跨度可達(dá)24米。

第十一頁，共十五頁。第十二頁，共十五頁。膜結(jié)構(gòu)膜結(jié)構(gòu)(Membrane)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的一種新型建筑結(jié)構(gòu)形式,是由多種高強(qiáng)薄膜材料(PVC或Teflon)及加強(qiáng)構(gòu)件(鋼架、鋼柱或鋼索)通過一定方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力以形成某種空間形狀,作為覆蓋結(jié)構(gòu),并能承受一定的外荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式.膜結(jié)構(gòu)可分為充氣膜結(jié)構(gòu)和張拉膜結(jié)構(gòu)兩大類.充氣膜結(jié)構(gòu)是靠室內(nèi)不斷充氣,使室內(nèi)外產(chǎn)生一定壓力差(一般在10㎜～30㎜水柱之間),室內(nèi)外的壓力差使屋蓋膜布受到一定的向上的浮力,從而實(shí)現(xiàn)較大的跨度.張拉摸結(jié)構(gòu)則通過柱及鋼架支承或鋼索張拉成型,其造型非常優(yōu)美靈活.

膜結(jié)構(gòu)所用膜材料由基布和涂層兩部分組成.基布主要采用聚酯纖維和玻璃纖維材料;涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差，但價(jià)格便宜，容易加工制作，色彩豐富，抗折疊性能好。為改善其性能，可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層，提高其抗老化和自潔能力，其壽命可達(dá)到15年左右。Teflon材料強(qiáng)度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好，但它價(jià)格較貴，不易折疊，對(duì)裁剪制作精度要求較高，壽命一般在30年以上，適用于永久建筑。

世界上第一座充氣膜結(jié)構(gòu)建成于1946年，設(shè)計(jì)者為美國(guó)的沃爾特·勃德（W.Bird），這是一座直徑為15的充氣穹頂。1967年在德國(guó)斯圖加特召開的第一屆國(guó)際充氣結(jié)構(gòu)會(huì)議，無疑給充氣膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展注入了興奮劑。隨后各式各樣的充氣膜結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)在1970年大阪世界博覽會(huì)上。其中具有代表性的有蓋格爾設(shè)計(jì)的美國(guó)館（137m×7m8卵形），以及川口衛(wèi)設(shè)計(jì)的香腸形充氣構(gòu)件膜結(jié)構(gòu)。后來人們認(rèn)為70年大阪博覽會(huì)是把膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地、商業(yè)性地向外界介紹的開始。大阪博覽會(huì)展示了人們可以用膜結(jié)構(gòu)建造永久性建筑。而70年代初美國(guó)蓋格爾-勃格公司（Geiger-BergerAssociates）開發(fā)出的符合美國(guó)永久建筑規(guī)范的特氟?。═eflon）膜材料為膜結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于永久、半永久性建筑奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。之后，用特氟隆材料做成的室內(nèi)充氣式膜結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn)在大中型體育館中，如1975年建成的密歇根州龐蒂亞克“銀色穹頂”（橢圓形220×159m），1988年建成的日本東京體育館（室內(nèi)凈面積4，6767㎡）第十三頁，共十五頁。上海世博園區(qū)世博軸索膜結(jié)構(gòu)第十四頁，共十五頁。內(nèi)容總結(jié)網(wǎng)架。由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。桁架（truss）:由直桿