大跨度空间结构的主要形式及特点 ppt课件

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(完整版)第九章大跨屋盖结构

在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应进行竖向抗震验算。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨。
这种悬吊结构体系，在国内尚属罕见，在境外也只有德国宝马汽车大厦、香港汇丰银行等极少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大连造船新厂钢配中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座，支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可将周边支座略为缩进，接近于点支承。

大跨度建筑屋盖结构课件

固结时，梁截面较小，柱为不变截面，基础较大
•大跨度建筑屋盖结构
•22
•大跨度建筑屋盖结构
•23
2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
•大跨度建筑屋盖结构
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3.从跨数分：
•大跨度建筑屋盖结构
•25
构造
纵向柱距：６米横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大，三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
•66
第四节拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
•大跨度建筑屋盖结构
•67
•大跨度建筑屋盖结构
•68
•大跨度建筑屋盖结构
•69
风雨操场
•大跨度建筑屋盖结构
•70
室内采光效果
•大跨度建筑屋盖结构
•71
农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
•72
飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
•73
第五章网架结构
第一节网架结构的特点、优点与适用范围
•大跨度建筑屋盖结构
•63
第三节拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱
按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
•大跨度建筑屋盖结构
•64
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
•大跨度建筑屋盖结构
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第三章桁架结构
第一节桁架的结构特点与优缺点
•大跨度建筑屋盖结构
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆

常用大跨度结构 PPT

网格壳体: 钢结构
国家大剧院
国家大剧院
网格壳体: 钢结构
软件Surface Evolver
薄壳结构及其造型
筒壳结构：长短筒壳
薄壳结构及其造型
Kimbell Museum
薄壳结构及其造型
双曲面壳体
自由壳体的构想
Hanging membranes by Heinz Isler
自由壳体的构想
薄壳施工
Indoor Tennis Center in Heimberg, Switzerland
薄壳施工
Indoor Tennis Center in Heimberg, Switzerland
薄壳施工
Indoor Tennis Center in Heimberg, Switzerland
薄壳结构及其造型
薄壳结构及其造型
薄壳结构及其造型
薄壳结构及其造型
七、悬索结构及其造型
悬索结构及其造型
特点
分工明确——索网：钢索，只受力 ——边缘构件：梁、桁架、拱等 ——支承结构
结构类型
——无铰拱、两铰拱、三铰拱 ——木、钢、钢筋混凝土 ——实腹、空腹。
一、拱结构及其造型
影响造型的因素
——矢高f（1/5-1/7 不小于1/10） ——平衡水平侧推力的方式 ——屋面材料的类型（如卷材防水f不大于1/8）
一、拱结构及其造型
一、拱结构及其造型
一、拱结构及其造型
沈阳奥体中心体育场：采用空腹立体钢构的拱跨度达到360m。
四、网架结构及其造型
影响造型的因素
●网架形式 ●支座方式
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型

大跨度空间结构的主要形式及特点

部门职责 1、政府教育处：政府、教育行业的招投标、采购工作； 2、企业客户处：各行业的销售 3、技术安装组：公司销售机器的安装、调试，新产品的宣传，方案的撰写，网站建设，公司内部网络的维护。
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气压式膜结构、气承式膜结构、混合式膜结构和悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度大，建筑造型自由、丰富，施工方便，具有良好的经济性和较高的安全性，透光性和自结性好，耐久性较差等特点。
团结信赖创造挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结信赖创造挑战
国家大剧院
团结信赖创造挑战
悉尼歌剧院
团结信赖创造挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结信赖创造挑战
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
团结信赖创造挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结信赖创造挑战
网壳结构主要特点

常用大跨度结构

大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面
——材料形式
大跨度建筑构造--屋顶构造
彩色压型钢板屋面——构造层次与细部构造：波高以35mm为界，纵向接缝搭接长度不小于100mm
彩色压型钢板屋面
大跨度建筑构造--中庭天窗构造

四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
四、网架结构及其造型
Palacio de los Deportes, /wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics
四、网架结构及其造型
——设置排水槽，排水槽要保证必要的排水坡度，排水路径不能过长
3. 天窗应有良好的防水性能
——足够的排水坡度、排水路线短捷畅通、接缝严密
4. 防止眩光对室内的影响
——采用具有漫反射性能的透光材料、加设折光构件
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面
——构造层次：檩条、木望板、干铺油毡（一层）、瓦材（防腐处理） ——屋面划分：瓦材尺寸不宜超过2m ——细部构造：拼缝、泛水、天沟、檐口等
大跨度建筑构造--屋顶构造
金属瓦屋面拼缝构造
金属瓦屋面构造实例
金属瓦屋面构造实例
五、折板结构及其造型
特点
L1/L2≤1 L1/L2≥1 短折板长折板 L2：波长（不宜大于12m）， L1：跨度
f长折板=（1/10~1/15）L1，f短折板≥（1/8）L1
——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
五、折板结构及其造型

大跨度空间结构

工程实例：工程实例： 1：佛山罗村文化广场： 2：南宁澳海蓝湾：
佛山罗村文化广场
大梅沙体育公园
索穹顶结构
索穹顶结构实质是用一个周边受压环梁来平衡张拉体系的结构。索穹顶较之于其它结构形式，体系的结构。索穹顶较之于其它结构形式，具有特殊优越性。首先，优越性。首先，它大量采用预应力钢索而较少使用压能够充分利用钢材的抗拉刚度，杆，能够充分利用钢材的抗拉刚度，若能避免柔性结构有可能的结构松弛，构有可能的结构松弛，索穹顶结构便不存在弹性失稳问题。其次，使用薄膜等轻质材料作为屋面材料，问题。其次，使用薄膜等轻质材料作为屋面材料，使得结构自重相当轻。得结构自重相当轻。
兰伯特圣路易市航空港候机室
展览馆（波形装配式薄壳）都灵展览馆（波形装配式薄壳）
网架结构
使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。网架屋顶结构使用比较普遍的一种大跨度屋顶结构。这种结构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。网构架高度较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，建筑空间。适合工业化生产的大跨度网架结构，外形可分为平板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、板型网架和壳形网架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分，平面形状。平板型网架多为双层，壳形网架有单层和双层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
工程实例：工程实例： 1：北京工人体育馆悬索屋盖： 2：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索）：德国法兰克福国际航空港飞机库（斜拉索）

大跨空间建筑施工技术优秀课件

（3）索的安装：应注意钢索两端支撑构件预应力孔的间距允许偏差为L/3000（L为跨距），并不大于20mm，穿索时应先穿承重索，后穿稳定索;
（4）索的预应力施加：应按设计提供的分阶段张拉预应力值进行。对于不同悬索结构，其张拉要点不同，内容较多，此处不作赘述。
2.4.1 大跨空间建筑施工概述
脚手架拆除顺序与安装顺序正好相反，遵循后搭先拆的原则，顺序为：残留物料清理→顶木踏板一顶托→端杆→大眼网→斜拉杆→横杆→立杆→对角杆→底托→地脚→垫板→清理现场。
2）施工方法创新
2）施工方法创新
螺栓球网架结构整体提升—北京科技大学体育馆
2）施工方法创新
插接式钢管脚手架—北京首都机场T3B航站楼
2.4.2 大跨度网壳结构施工技术
2.工程案例施工技术——北京首都国际机场新航站楼 T3B工程
1）结构形式：抽空三角锥混合节点网壳结构 2）新的施工技术：插接式钢管脚手架技术（4点）
整体提升技术
2）施工方法创新
焊接球形网壳拔杆接力转换提升技术
—老山自行车比赛馆
网壳最大高度35m，由8052根杆和1675个焊接球组成，单件最大截面尺寸19m×12m，网壳整体重 547t。全焊接结构，其中80％为现场焊接建筑物中心区开始拼装，利用拔杆提升，网壳杆件逐圈外扩，然后逐步提升就位。由于该网壳结构的跨度为 133.06m，施工时必须依次设置3圈拔杆，以接力转换的方式完成网壳的整体提升
3）膜结构施工技术
膜结构施工主要包括膜的制作与连接、安装等技术。（1）膜的制作：应在专业化环境中进行，主要包括两
个方面：裁剪和拼接，拼接的方式又包括缝制、熔合、黏合等; （2）膜结构的连接：包括膜节点、膜边界、膜角点、膜脊和膜谷，膜节点又可分为缝合节点、焊接节点、粘结节点、螺栓节点、束带节点、拉链节点等。其中，缝合节点和焊接节点一般由工厂制作，为永久节点，其他节点可工厂预制或现场拼接，为永久节点或临时节点；（3）膜结构安装：一般包括膜体展开、连接固定和张拉成型三部分。

大跨度空间结构设计

大跨度空间结构设计
contents
目录
• 引言 • 大跨度空间结构的特点与类型 • 大跨度空间结构的设计理念 • 大跨度空间结构的材料选择 • 大跨度空间结构的施工方法 • 大跨度空间结构的案例分析 • 大跨度空间结构的发展趋势与挑战

01 引言
主题简介
大跨度空间结构是指跨越较大空间的建筑结构，通常用于大型公共设施、工业厂房、桥梁等。
其他建筑
大跨度空间结构还广泛应用于其他类型的建筑中，如机场航站楼、工业厂房、商业中心等。这些建筑通常需要大跨度的屋盖结构或跨越障碍物的桥梁结构，以满足建筑的功能需求。
其他建筑的大跨度空间结构设计通常采用多种结构形式的组合，如预应力混凝土和钢结构的组合、混合结构等。这些结构形式能够满足建筑的承载能力和稳定性要求，同时保证建筑的安全性和经济性。
大跨度空间结构设计涉及多个学科领域，如结构工程、材料科学、计算机科学等，需要综合考虑多种因素，如结构安全性、经济性、施工可行性等。
重要性及应用领域
大跨度空间结构设计在现代建筑中具有重要意义，能够满足大型设施的建筑需求，提高空间利用率和功能性。
应用领域包括大型体育场馆、会展中心、机场航站楼、工业厂房等，这些设施需要大跨度空间来满足多功能需求和高效利用空间。
07 大跨度空间结构的发展趋势与挑战
新材料的应用
高强度钢材
高强度钢材具有更高的屈服强度和抗拉强度，能够减轻结构自重，
提高结构承载能力。
复合材料
如碳纤维、玻璃纤维等复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，可应用于大跨度空间结构的节点
和连接部位，提高结构性能。
智能材料
如形状记忆合金、光纤等智能材料，能够实现自适应调节和实时监测，提高大跨度空间结构的稳

《大跨与空间结构》PPT课件

有效宽度法假定腹杆轴力Ｎ通过连接件在节点板
内按照应力扩散角度传至连接件端部与N 相垂直的一定宽度范围内，称为有效宽度be 。
a
21
假定be范围内的节点板应力达
到 fu ，并令 be·t·fu=Nu( 节点板破坏时的腹杆轴力)，按此法拟合的结果，当应力扩散角=270时精度最高，计算值与试验值的比值平均为 98.9% ；当 =300 时，比值为 106.8%，考虑到国外多数国家对应力扩散角均取为300，为与国际接轨且误差较小，建议取=300。
a
7
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
a
8
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：4060m，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。
a
9
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。
a
10
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）*
i i cosi N liti cosi
a
18
折算应力为
re di 2 3 i 2 N lit i s2 ii n 3 c2 o i N l s it i 1 2 c2 o i f s u

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1、网架结构
由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称为网格结构。其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。通常采用钢管或型钢材料制作而成。
网架结构的主要特点
空间工作，传力途径简捷。重量轻、刚度大、抗震性能好、施工安装简便。网架杆件和节点便定型化、商品化、可在工厂中成批生产，有利于提
悬索屋盖结构按照屋面几何形式的不同，可分为单曲面和双曲面两类，根据拉索布置方式的不同，可分为单层悬索系，双层悬索系、交叉索网体系三类、
5、薄壳结构
薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳。按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等
薄壳结构的特点
薄壳壳体结构具有十分良好的承载性能。能以很小的几何形状的合理性，以材料直接受压代替弯曲内力，充分发挥材料的潜力。因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的既经济又合理的结构形式。
国家大剧院
悉尼歌剧院
3、膜结构
薄膜结构也称为织物结构，是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优良的柔软织物为材料, 由膜内空气压力支承膜面，或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气压式膜结构、气承式膜结构、混合式膜结构和悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度大，建筑造型自由、丰富，施工方便，具有良好的经济性和较高的安全性，透光性和自结性好，耐久性较差等特点。
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
大跨度空间结构的主要形式及特点
12级建筑学08班
大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构和薄壳结构等
五大空间结构及各类组合空间结构，形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。
2、网壳结构
曲面形网格结构称为网壳结构。有单层网壳和双层网壳之分，网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳
四块组合型扭网壳
网壳结构主要特点
网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理，结构的刚度大、跨越能力大，可以用小型构件组装成大型空间。小型构件和连接节点可以在工厂预制，安装简便，不需大型机具设备。综合经济指标较好’ 造型丰富多彩。不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。
悬索结构形式
北京工人体育馆
悬索结构的特点
悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用!结构中不出现弯距和剪力效应，可充分利用钢材的强度，悬索结构形式多样布置灵活，并能适应多种建筑平面。由于钢索的自重很小，屋盖结构较轻，安装不需要大型起重设备，但悬索结构的分析设计理论与常规结构相比，比较复杂，限制了它的广泛应用"