大跨空间
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大跨度空间结构在建筑设计和工程中,大跨度空间结构是指那些跨度较大、内部空间较为宽阔的建筑结构。
这种结构通常需要特殊的设计和施工技术,以确保建筑物能够稳定、安全地承受各种荷载,并满足功能需求。
大跨度空间结构的设计涉及到结构力学、材料科学、施工工艺等多个领域,是建筑工程中的重要研究课题。
设计原则设计大跨度空间结构时,需要考虑以下几个方面的原则:结构稳定性大跨度空间结构的稳定性是设计过程中首要考虑的问题。
在结构设计中,需要充分考虑荷载传递、应力分布、挠度控制等因素,确保结构在各种外部荷载作用下保持稳定。
施工可行性由于大跨度空间结构通常体量较大,施工过程中需要考虑施工机械设备、施工工艺、作业空间等因素,确保施工过程安全、高效。
功能需求大跨度空间结构往往会用于会展中心、体育馆、机场等场所,因此需要充分考虑建筑功能需求,如观赏性、照明、通风等方面。
常见结构形式大跨度空间结构常见的结构形式包括:•穹顶结构:利用曲面形式来实现大跨度封闭空间,典型的代表是圆顶体育馆。
•悬索桥:利用悬索来支撑桥面,跨度较大,适用于跨越河流、峡谷等场景。
•桁架结构:由杆件和节点组成的桁架结构具有良好的承载能力和稳定性,适用于大跨度空间屋顶结构。
•拱形结构:借助弧形结构来实现大跨度空间的覆盖,适用于建筑物的支撑结构。
实际应用大跨度空间结构在现代建筑中有着广泛的应用,如:•体育馆:体育馆的设计往往要求大跨度空间结构,以容纳体育比赛和观众席。
•机场候机厅:现代机场的候机厅通常采用大跨度空间结构,提供宽敞的候机区域。
•会展中心:会展中心需要大型展览空间,大跨度结构能够提供灵活的展览空间。
•火车站站厅:为了满足高铁的乘客流量需求,火车站的站厅通常采用大跨度空间结构,提供宽敞的候车区域。
结语大跨度空间结构在现代建筑设计中扮演着重要的角色,它不仅体现了建筑技术的发展和创新,也为人们提供了更加舒适、宽敞的室内体验。
设计和建造大跨度空间结构需要多学科的综合知识和团队合作,只有这样才能打造出稳定、安全、美观的建筑作品。
大跨度空间结构设计
首先,在进行大跨度空间结构设计前,需要准确了解和分析该结构的
使用要求和设计目标。
包括建筑功能、使用人数、结构形式等。
这些要求
和目标将指导结构设计的具体方案。
其次,对于大跨度空间结构,需要选择合适的结构形式和材料。
常见
的大跨度空间结构形式包括桁架结构、网壳结构、桁架双曲面结构等。
而
材料的选择则需要考虑结构的强度、刚度和稳定性。
一般会选用钢材、混
凝土等材料。
接着,需要进行结构的静力分析和设计。
静力分析是指分析结构在受
力状态下的平衡和稳定性。
通过这一步骤,可以得到结构的内力分布和变
形情况。
静力设计是指根据结构的使用要求和设计目标,计算出结构所需
的材料数量和尺寸,并进行断面的选取。
在进行大跨度空间结构设计时,还需要考虑施工的可行性和经济性。
施工可行性包括结构的施工工艺、工期和成本等。
经济性可以通过计算结
构的造价和运行费用来评估。
最后,在进行大跨度空间结构设计时,还需要进行结构的验算和优化。
验算是指通过计算和检查,确认结构的强度、刚度和稳定性是否满足设计
要求。
优化则是指在满足设计要求的前提下,通过调整结构形式和材料的
尺寸等参数,使结构更加经济和合理。
总结起来,大跨度空间结构设计的要点包括了解和分析使用要求和设
计目标、选择合适的结构形式和材料、进行结构的静力分析和设计、考虑
施工的可行性和经济性、进行结构的验算和优化。
这些步骤的完成将为大
跨度空间结构的设计和施工提供指导和保障,实现结构的安全和工程的成功。
大跨度空间结构抗震设计与实践应用大跨度空间结构抗震设计与实践应用,听起来是不是有点复杂?别担心,我们慢慢聊!大跨度空间结构,顾名思义,就是那种跨度大、空间开阔的建筑,比如体育馆、机场航站楼、展览馆、车站这些地方。
你想,天花板得多高,支撑点得多远,整个结构得稳得像铁打的一样,才能不让咱们在里面瑟瑟发抖,对吧?可是呢,这种大跨度建筑一旦遭遇地震,那可真是麻烦大了。
别看平时它们稳得像大山一样,但一旦地震来临,连大山也能被撼动。
地震的力量可不是开玩笑的,它让建筑的受力情况变得非常复杂。
咱们都知道,地震产生的是一种“摇晃”的力,建筑在这种力的作用下,可能会发生摇摆,甚至是塌陷,这就好像你站在摇摇欲坠的船上,不断被海浪拍打,突然一个大浪来袭,船就可能翻了。
所以,对于大跨度空间结构来说,抗震设计必须得做好,不能马虎。
抗震设计不仅仅是加个防震垫或者做几个支架这么简单。
你得考虑结构的刚度、稳定性、柔性这些复杂的因素。
一个建筑不可能只是往一边靠着支柱,它得有足够的抗震能力,保证地震来时能自如应对,不能被摇晃的像个“纸片人”。
不仅如此,还要保证在地震之后,建筑还能继续使用,别一震就成了废墟,那就得不偿失了。
比如说,在设计大跨度空间结构时,首先要考虑的就是它的抗震能力。
根据不同的地震风险,建筑的抗震设计标准会有所不同。
如果是在地震多发区,那么设计师就得更加用心,甚至考虑一些特种材料,或者设计一些特殊的抗震构件。
比如,钢结构和混凝土结构的结合,可以让建筑在地震中既有柔性,又能保持稳定。
你看,很多现代的建筑用的就是这样的“混搭”方式,既能满足抗震的要求,又不失美观。
再说了,设计师还得根据建筑的用途来做不同的抗震设计。
举个例子,体育馆和机场这种大跨度建筑,里面人员流动大,万一发生震动,得确保人们能够安全疏散出去。
咱们以前看过那些灾难片,不是经常看到大楼倒塌、民众惊慌失措吗?其实那些情节不是空穴来风,现实中,建筑设计时不考虑这些因素,后果真的是不堪设想。
大跨空间结构课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解大跨空间结构的基本概念,掌握其分类及特点。
2. 学生能掌握大跨空间结构的设计原理,包括结构形式、受力分析及稳定性。
3. 学生了解大跨空间结构在工程中的应用,如体育场馆、展览馆等。
技能目标:1. 学生具备运用计算机辅助设计软件(如CAD、SketchUp等)进行大跨空间结构初步设计的能力。
2. 学生能够运用所学知识,对大跨空间结构进行简单的受力分析和计算。
3. 学生能够通过团队合作,完成一个大跨空间结构的设计项目。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对建筑结构设计的兴趣,激发创新意识。
2. 培养学生关注我国建筑事业的发展,树立民族自豪感。
3. 培养学生具备良好的团队协作精神,增强沟通与交流能力。
课程性质:本课程为专业选修课,旨在让学生了解并掌握大跨空间结构的设计方法,提高学生的实践操作能力。
学生特点:高年级学生,具有一定的建筑结构基础知识,具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求:结合课程特点,注重理论与实践相结合,强调实际操作能力的培养。
在教学过程中,注重引导学生主动参与,培养学生的创新意识和实际操作能力。
通过课程学习,使学生能够独立完成大跨空间结构的初步设计,并为后续的专业课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 大跨空间结构概念及分类- 空间结构定义与特点- 常见大跨空间结构类型及实例分析2. 大跨空间结构设计原理- 结构形式及受力特点- 稳定性和强度计算方法- 节点设计及连接方式3. 计算机辅助设计软件应用- CAD软件绘制平面图和立面图- SketchUp软件建立三维模型- 结构分析软件进行受力分析4. 大跨空间结构工程案例- 国内外典型大跨空间结构工程案例介绍- 案例分析与讨论5. 实践操作- 团队合作完成一个大跨空间结构设计项目- 设计项目包括结构选型、计算、绘图及分析教学大纲安排:第一周:大跨空间结构概念及分类第二周:大跨空间结构设计原理第三周:计算机辅助设计软件应用(上)第四周:计算机辅助设计软件应用(下)第五周:大跨空间结构工程案例第六周:实践操作(团队合作完成设计项目)教学内容与教材关联性:本教学内容与教材中关于大跨空间结构的相关章节紧密相关,涵盖了基础知识、设计方法、案例分析及实践操作等方面,旨在帮助学生全面掌握大跨空间结构的设计方法。
大跨度大空间房屋建筑重大隐患排查管控清单大跨度大空间房屋建筑是指跨度较大、空间较宽敞的建筑物,如大型体育馆、展览馆、机场候机厅等。
由于其特殊的结构和使用环境,存在一些重大隐患,需要进行排查管控。
本文将从建筑结构、安全设施、消防系统和突发事件应对等方面,介绍大跨度大空间房屋建筑重大隐患排查管控清单。
一、建筑结构大跨度大空间房屋建筑的结构设计和施工关乎整个建筑的安全性。
在排查管控时,需要重点关注以下问题:1. 结构设计是否符合相关规范和标准,是否考虑了荷载、抗震等因素;2. 结构材料是否符合要求,是否存在质量问题;3. 结构连接件是否牢固可靠,是否存在脱落、松动等情况;4. 是否存在结构裂缝、变形等异常情况。
二、安全设施大跨度大空间房屋建筑应配备相应的安全设施,以确保人员和财产的安全。
在排查管控时,需要注意以下问题:1. 是否设置了防护栏、扶手、防滑措施等,以防止人员意外坠落;2. 是否设置了紧急疏散通道、应急指示标识等,以保证人员能够迅速撤离;3. 是否安装了监控系统、报警系统等,以及是否正常运行;4. 是否设置了应急照明设备,以应对突发停电等情况。
三、消防系统大跨度大空间房屋建筑的消防系统是防范火灾的重要保障。
在排查管控时,需要关注以下问题:1. 是否设置了自动喷水灭火系统、消防栓等消防设施,以及是否正常运行;2. 是否设置了烟雾探测器、火灾报警器等火灾监测设备,以及是否正常工作;3. 是否制定了灭火预案、疏散预案等,是否进行了演练和培训;4. 是否设置了灭火器、灭火器具等,以供人员在火灾初期进行扑救。
四、突发事件应对突发事件如地震、火灾等可能给大跨度大空间房屋建筑带来严重威胁,需要制定应对措施。
在排查管控时,需要注意以下问题:1. 是否进行了地震安全性评估,建筑是否能够承受地震力的影响;2. 是否设置了防火分区、防烟措施等,以确保火灾不会迅速蔓延;3. 是否制定了应急预案,明确各类突发事件的应对措施和责任人;4. 是否进行了应急演练,提高人员的应急处置能力。
一、预案背景为提高我单位对大跨度大空间火灾的应急处置能力,确保火灾发生时能够迅速、有效地进行扑救和人员疏散,保障人员生命财产安全,特制定本预案。
二、预案适用范围本预案适用于我单位大跨度大空间场所,包括但不限于厂房、仓库、商场、展览馆等。
三、组织机构及职责1. 成立大跨度大空间消防指挥部,负责指挥、协调、监督火灾扑救和人员疏散工作。
2. 指挥部下设以下小组:(1)灭火救援小组:负责火灾扑救、灭火器材的使用和灭火战术的执行。
(2)人员疏散小组:负责组织、引导人员疏散至安全区域。
(3)安全保卫小组:负责现场安全保卫工作,确保救援人员安全。
(4)通讯联络小组:负责与消防、公安、医疗等相关部门的通讯联络。
四、火灾报警及应急响应1. 火灾发生时,立即启动火灾报警系统,同时拨打119报警。
2. 指挥部接到报警后,立即启动应急预案,组织相关人员迅速到位。
3. 消防救援小组迅速赶赴火灾现场,开展灭火救援工作。
4. 人员疏散小组按照预定方案,引导人员疏散至安全区域。
5. 安全保卫小组负责现场安全保卫工作,确保救援人员安全。
五、灭火救援措施1. 消防救援小组根据火灾现场情况,采取以下措施:(1)迅速扑灭初期火灾,控制火势蔓延。
(2)利用灭火器材、灭火设备进行灭火。
(3)根据火势发展情况,调整灭火战术。
2. 人员疏散小组按照预定方案,引导人员疏散至安全区域。
3. 安全保卫小组负责现场安全保卫工作,确保救援人员安全。
六、应急物资及装备1. 灭火器材:灭火器、消防水枪、消防水带、泡沫灭火器等。
2. 灭火设备:消防水泵、消防炮、移动式消防车等。
3. 通讯设备:对讲机、电话、传真机等。
4. 其他应急物资:应急照明、安全标志、急救包等。
七、演练与培训1. 定期组织消防演练,提高员工消防安全意识和应急处置能力。
2. 对员工进行消防安全培训,使员工掌握火灾报警、灭火器材使用、疏散逃生等基本技能。
3. 对消防设施、设备进行检查、维护,确保其正常运行。
大跨空间结构概述大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
在这实际的三维世界里,任何结构物本质上都是空间性质的,只不过出于简化设计和建造的目的,人们在许多场合把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。
与此同时,无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停止其自身的发展,而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创造潜力,体现出大自然的美丽和神奇。
空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力,而且还由于它们通过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。
当跨度增大时,空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。
事实上,当跨度达到一定程度后,一般平面结构往往已难于成为合理的选择。
从国内外工程实践来看,大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系。
近二十余年来,各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大,目前,尺度达150m以上的超大规模建筑已非个别;结构形式丰富多彩,采用了许多新材料和新技术,发展了许多新的空间结构形式。
大跨与空间钢结构主要用于公共建筑,如大会堂、影剧院、展览馆、音乐厅、体育馆、加盖体育场、航空港等。
大跨度结构也用于工业建筑,如飞机制造厂的总装配车间、飞机库、造船厂的船体结构车间等等。
这些建筑采用大跨结构是受装配机器(如船舶、飞机)的大型尺寸或工艺过程要求所决定的。
大跨度结构的跨度没有统一的衡量标准,国家标准《钢结构设计规范》、《网架结构设计与施工规程》将60m以上定义为大跨度结构,计算和构造均有特殊规定。
我国目前最大跨度做到153m,以钢索和膜材做成的索膜结构最大已做到320m。
大跨度结构主要是在自重荷载下工作,主要矛盾是减轻结构自重,故最适宜采用钢结构。
在大跨度屋盖中应尽可能使用轻质屋面结构及轻质屋面材料,如彩色涂层压型钢板、压型铝合金板等。
大跨度结构主要分为两大类:平面结构体系:梁式体系、框架式体系、拱式体系。
空间结构体系:网架及网壳结构、悬索结构、膜结构。
平面承重的大跨度钢结构:1、梁式结构体系。
梁式结构体系一般采用简支桁架的形式,桁架的优点是制作与安装都比较简单,其上、下弦及腹杆仅承受拉力或压力,对支座也没有横推力。
适用跨度:40至60m,更大的跨度由于耗钢量过大而不经济。
重点是支撑系统的布置,对保证整个结构体系的整体刚度是非常重要的。
大跨度梁式结构的外形及腹杆体系,决定于跨度、屋面型式及吊天棚结构的形式,常用的有梯形和拱形桁架。
按重量最优确定的桁架的高跨比一般为1/6~1/8。
常用形式:(1)角钢(或T型钢)桁架(2)H型钢重型桁架(3)钢管桁架(圆钢管或矩形管)桁架设计的难点在节点和支座,跨度大于35~40m时,梁式结构的支座之一必须作成可移动的,以减小对支承墙体或支柱传递的横向反力,横向反力一般由屋架下弦的弹性变形产生。
2、框架结构体系。
与梁式结构体系相比,框架式体系比较经济,且横梁高度可以取得比梁式结构的高度小,刚度也较大,常用于工业建筑。
框架柱柱脚可以作成铰接,也可以作成刚接。
无铰框架刚度更好,用钢量省、便于安装,但这种框架对温度作用比较敏感,对基础及地基的要求较高。
框架结构体系主要有实腹式和格构式两大类:(1)实腹式框架结构体系。
实腹式框架适用于跨度不太大(L=18~60m)的框架结构。
它的优点是制作简单、便于运输,还能降低房屋高度。
实腹框架常设计成铰接柱脚。
由于框架支座弯矩的卸载作用使实腹框架的横梁高度不大,可取跨度的1/30~1/40。
在我国得到大力发展的轻型门式刚架结构,是实腹式框架结构体系的一种,其特点是屋盖及墙体均采用压型钢板,结构主要承受自身的重量。
轻型门式刚架结构设计。
门式刚架是一种有效利用材料的结构形式。
由于构件尺寸小,房屋高度相应降低,减轻了建筑体积和重量。
构件可以在工厂批量生产,工地安装用高强螺栓连接,简便而迅速,施工期短。
同时,门武刚架造型简洁美观,在房屋建筑中可适用于覆盖大面积的单跨、多跨等厂房、仓库和各类公共建筑。
轻型门式刚架结构:1、建筑特点:(1)轻型化,屋盖及墙体均为压型钢板,以减轻建筑自重;(2)吊车吨位:A1~A5工作级别的桥式吊车<20t;悬挂式起重机<3t。
(3)常用跨度:18~ 30m,高度4.5 ~ 9m。
规定跨度可作到36m。
2、结构特点:(1)主体结构采用门式刚架,刚架可以是单跨、双跨或多跨,还可带附跨。
把中柱做成摇摆柱体现了材料集中使用的原则。
(2)采用变化构件截面的手段以适应弯矩变化是门式刚架轻型化的技术措施之一。
柱脚常用铰接,(当有桥式吊车时用等截面、柱脚固定)。
(3)刚架间距一般6m 左右,亦可采用7.5~9m,间距太大将增加檩条的用钢量。
温度区段长度:纵向<300m;横向<150m 。
当不超过以上数值时,一般情况下可不考虑温度应力和温度变形的影响。
柱间支撑的纵向水平刚度较单独柱大得多(约10~20倍),故厂房纵向温度变形的不动点接近于柱间支撑的中点(有两道柱间支撑时,为两支撑距离的中点)。
新规范增加:“当有计算依据时,温度区段长度可适当加大”,是考虑到影响温度区段长度限值的因素较多,在规范中无法逐一反映,让设计人员根据具体情况考虑增减。
当温度区段长度超过规范规定的数值时,应进行温度应力的计算或设置温度伸缩缝。
温度伸缩缝的两种做法:a. 在搭接檩条的螺栓连接处采用长圆孔;b. 设置双柱。
此外,吊车梁与柱的连接宜采用长圆孔。
(4)刚架斜梁的坡度取决于屋面(4mm 排水坡度,一般i=1/8~1/20。
减小构件腹板厚度,一般腹板壁厚在4 ~ 10mm,是规程规定的下限),主要利用腹板截面的屈曲后强度。
(5)檩条采用冷弯薄壁型钢,截面一般为C型钢或Z型钢(坡度较大时,可以做到主轴与地面平行)。
檩条壁厚一般1.5 ~ 3.0mm,1.5mm为规范规定的下限。
新修定的国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 已取消了壁厚6mm上限的规定,板厚由设计者自行掌握(未试验),我国目前已能生产12.5mm厚的冷弯薄壁型钢(6)支撑体系:必须设屋盖支撑系统和柱间支撑系统。
屋盖支撑布置在温度区段的两端或端部第二开间(此时第一开间设刚性系杆)。
柱间支撑设在与屋盖支撑相同的柱间,无吊车时,间距一般30~ 45m,不大于60m。
有吊车时柱间支撑宜设在温度区段中部。
3、檩条的设计特点:(1)檩条为薄壁构件,在受力状态其组成板件可能丧失局部稳定而产生屈曲,但屈曲后仍能承载(利用薄膜效应,即张力场)。
设计中利用其屈曲后强度,一般采用有效截面的方法进行强度计算。
(2)檩条的整体稳定计算分为两种情况:a. 风压力作用下,一般压型钢板(条件是有足够的抗剪件)和受压区设置的檩间拉条能起侧向约束作用。
b. 在风吸力作用下,下翼缘受压(连续设置的檩条在风压力作用下也有类似情况),受力状态类似弹性地基梁,有研究认为可按弹性地基梁的压杆计算,受拉翼缘对其的约束作用视为弹性地基梁的作用,截面扭转和侧向弯曲效应等效转化为作用于下翼缘的侧向荷载,以简化计算。
也可采用构造要求,如设置隅撑。
4、构件设计的特点:(1)斜梁轴力较大,一般按压弯构件设计,须满足强度、整体稳定、局部稳定的要求。
工字形截面的腹板也可按考虑屈曲后强度进行设计,但最大高厚比不宜大于250。
工字形截面构件腹板考虑屈曲后强度的设计特点:(a)条款不适用于吊车梁,因有关资料不充分,多次反复屈曲可能导致腹板边缘出现疲劳裂纹。
(b)腹板受剪屈曲后的强度计算利用了张力场概念,使极限剪力大于屈曲剪力。
精确确定张力场剪力值需要算出张力场宽度,比较复杂,为简化计算采用了相当于下限的近似公式。
(c)利用腹板屈曲后强度,只要腹板的抗剪承载力不低于构件的实际最大剪力,一般不再考虑设置加劲肋。
可以这样说,大跨空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式。
从今天来看,大跨度和超大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术的发展状况已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
世界各国为大跨度空间结构的发展投入了大量的研究经费。
这些研究工作为各国大跨度建筑的蓬勃发展奠定了坚实的理论基础和技术条件。
国际壳体和空间结构学会(IASS)每年定期举行年会和各种学术交流活动,是目前最受欢迎的著名学术团体之一。
我国大跨度空间结构的基础原来比较薄弱,但随着国家经济实力的增强和社会发展的需要,近十余年来也取得了比较迅猛的发展。
工程实践的数量较多,空间结构的类型和形式逐渐趋向多样化,相应的理论研究和设计技术也逐步完善。
种种迹象说明,我国虽然尚是一个发展中国家,但由于国大人多,随着国力的不断增强,要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛,而且这种需求量在一定程度上可能超过许多发达国家。
这是我国空间结构领域面临的巨大机遇。
但与国际先进水平相比,我国大跨空间结构的发展仍存在一定差距。
主要表现在结构形式还比较拘谨,较少大胆创新之作,说明新颖的建筑构思与先进的结构创造之间尚缺乏理想的有机结合,尤其是150m以上的超大跨度空间结构的工程实践还比较少;结构类型相对地集中于网架和网壳结构,悬索结构用得比较少,而一些有巨大前景的新颖结构形式如膜结构和索-膜结构、整体张拉结构、可开合结构等在国外已有不少成功的工程实践,在我国则还处于空白或艰难起步阶段。
情况看来是,我国空间结构的发展经过十余年来在较为平坦的草原上的驰骋之后,似乎遇上了一个需要努力跃上的新台阶。
这一新台阶包含材料和生产条件等技术问题,也包含尚未很好解决的一些理论问题。
为促进我国空间结构进一步的更高层次的发展,有待科技工作者和企业家努力创造条件,以求得这些技术问题和理论问题较快较好地解决。