常用大跨度建筑的结构与造型共119

常用的大跨度结构形式拱刚架桁架网架折板薄壳悬索张拉薄膜充气薄膜悬挑各种组合结构大跨度建筑的结构与造型大跨度建筑的结构与造型大跨度结构形式分类平面结构体系

——桁架

——刚架

——拱

——……（主结构构件为二维受力体系，需要纵向联系）空间结构体系

——网架

——折板

——薄壳

——悬索

——……（结构的所有构件协同作用——空间整体受力）一、拱结构及其造型一、拱结构及其造型多伦多BCE购物中心ATHENOLYMPICCORRIDOR一、拱结构及其造型受力特点

——主要为轴向压力，弯矩很小，要求材料的受压性能好，对耐弯、剪能力要求不高。——但有横向侧推力，需要考虑平衡。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。二、刚架结构及其造型二、刚架结结构及其造造型特点——刚结点（与与排架结构构对比）：：大大减少少梁的跨中中弯距——门型刚架中中部向上微微翘有利于于综合利用用室内空间间，并形成成屋面排水水坡度——适用于40m跨度以以内，动荷荷载不能太太大（吊车车≤10T，远小于于排架）二、刚架结结构及其造造型结构类型——无铰刚架、、两铰刚架架、三铰刚刚架三、桁架结结构及其造造型三、桁架结结构及其造造型特点——格构形，全全部节点均均为铰接，，每一杆件件受力均为为轴向力。。——受力时考虑虑施于节点点，可避免免使杆件受受弯。优点——①省材②受力明确③自重轻，可可跨越较大大空间④便于安装运运输缺点——结构高度较较大，需增增强稳定性性三、桁架结结构及其造造型类型按构成●三角形结结构高度最最低1/5-1/2≤≤18m●拱形受受力力最好1/6-1/818-36m60m●梯形受受力力较好，，制作方便便1/6-1/818-36m72m按材料●钢适宜36m以上跨度度，自重轻轻●钢筋混凝土土适宜36m以下跨度度●木——特殊环境（（相对湿度度大于75%或有腐腐蚀性介质质时）不宜宜钢、木材材料，只宜宜预应力钢钢筋混凝土土材料。三、桁架结结构及其造造型桁架的高跨跨比：（钢钢筋混凝土土）1/6-1/8-1/12（（钢钢）如果采用张张弦梁，高高跨比可至至1/30三、桁架结结构及其造造型北京农展馆馆新馆，跨跨度75m，高跨比比1/30，上弦为为拱形立体体空腹桁架架，下弦为为拉索，腹腹杆为刚性性压杆。三、桁架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型特点杆件互相支支撑，形成成多向受力力的空间结结构优点●空间刚度好好（（多向受力力，整体性性好）●自重轻跨度大（（受力合理理，节省材材料）●杆件规格统统一为有限限的几种，，易于工厂厂化生产●有利于选型型、适于各各种屋面形形状四、网架结结构及其造造型类型按外形平平板、曲曲面按层数单单层、双双层、多层层按材料木木、钢、、钢筋混凝凝土四、网架结结构及其造造型平板网架——构造简单：：双层平板板，无侧推推力，只需需简单支座座——可覆盖各种种形式平面面●交叉桁架体体系（两向或三三向；正放放与斜放））●角锥体系（三角锥、、四角锥、、六角锥））四、网架结结构及其造造型尺寸●网格高度（（高跨比））见见表4-1约约1/15-1/20●网格尺寸采采用钢筋混混凝土屋面面板时≯≯3m×3m杆件断面与与节点连接接四、网架结结构及其造造型影响造型的的因素●网架形式●支座方式四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型四、网架结结构及其造造型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics四、网架结结构及其造造型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics五、折板结结构及其造造型NationalMosqueofMalaysia五、折板结结构及其造造型NationalMosqueofMalaysia五、折板结结构及其造造型特点L1/L2≤1短短折板L2：波长（（不宜大于于12m）），L1：跨度L1/L2≥1长长折板f长折板=（1/10~1/15）L1，f短短折板≥（（1/8））L1——薄、省材；；预制装配配（装配整整体式）；；构造简单单五、折板结结构及其造造型类型——断面——外形折板结构及及其造型折板结构及及其造型六、薄壳结结构及其造造型IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳结构及及其造型类型筒壳、球壳壳、扁壳、、鞍形壳薄壳结构及及其造型罗马小体育育宫结构体体系薄壳结构及及其造型受力特点主要是曲面面内轴向力力，有少量量弯矩；结结构薄、轻轻、省、跨跨度大。米兰艾曼纽纽二世拱廊廊国家大剧院院网格壳体:钢结构国家大剧院院网格壳体:钢结构软件SurfaceEvolver薄壳结构及及其造型筒壳结构：：长短筒壳壳薄壳结构及及其造型KimbellMuseum薄壳结构及及其造型双曲面壳体体自由壳体的的构想HangingmembranesbyHeinzIsler自由壳体的的构想薄壳施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳结构及及其造型薄壳结构及及其造型薄壳结构及及其造型薄壳结构及及其造型七、悬索结结构及其造造型悬索结构及及其造型特点分工明确——索网：钢索索，只受力力——边缘构件：：梁、桁架架、拱等——支承结构造型新颖、、跨度大、、施工简便便七、悬索结结构及其造造型类型●单层单曲曲面●双层单曲曲面轮辐式鞍形悬索结构及及其造型类型单层单曲面面双层单曲面面●轮辐式鞍形悬索结构及及其造型类型单层单曲面面双层单曲面面轮辐式●鞍形悬索结构及及其造型悬索结构及及其造型悬索结构及及其造型悬索结构及及其造型网格壳体:索膜穹顶索膜穹顶八、张拉薄薄膜结构及及其造型八、帐篷薄薄膜结构及及其造型构成撑杆+篷面面八、帐篷薄薄膜结构及及其造型九、充气薄薄膜结构及及其造型类型气承式气肋式日本东京穹穹顶以棒球等体体育运动的的观看为目目的，膜屋屋顶是用空空气的压力力所支撑的的，并由绳绳索来补强强的结构，，膜屋顶平平面是边长长为180米的正方形，，空气膜结构构有加压送风风系统，室内内压力比外部部气压高300Pa，保持增压状状态。十、悬挑结构构及其造型要点考虑倾覆力矩矩；出挑构件件的结构形式式多样悬挑结构及其其造型悬挑结构及其其造型大跨度建筑构构造--屋顶顶构造大跨度屋顶设设计要求：——结构轻；水流流路线长应保保证防排水；；保温隔热等等热工要求……屋顶构造组成成——承重结构、基基层、防水层层——有檩方案、无无檩方案防水材料——橡胶卷材——涂膜——金属瓦屋面——彩色压型钢板板屋面大跨度建筑构构造--屋顶顶构造大跨度建筑构构造--屋顶顶构造大跨度建筑构构造--屋顶顶构造金属瓦屋面——构造层次：檩檩条、木望板板、干铺油毡毡（一层）、、瓦材（防腐腐处理）——屋面划分：瓦瓦材尺寸不宜宜超过2m——细部构造：拼缝、泛水、天沟沟、檐口等大跨度建筑构构造--屋顶顶构造金属瓦屋面拼缝构造金属瓦屋面构构造实例金属瓦屋面构构造实例大跨度建筑构构造--屋顶顶构造彩色压型钢板板屋面——材料形式大跨度建筑构构造--屋顶顶构造彩色压型钢板板屋面——材料形式大跨度建筑构构造--屋顶顶构造彩色压型钢板板屋面——构造层次与细细部构造：波高以35mm为界，纵纵向接缝搭接接长度不小于于100mm彩色压型钢板板屋面大跨度建筑构构造--中庭庭天窗构造中庭的形式及及设计要求中庭的消防安安全设计中庭天窗构造造大跨度建筑构构造--中庭庭天窗构造中庭的形式及及设计要求（一）中庭的的基本形式（二）中庭的的设计要求1．节能要求求2．采光要求求·庭院本身的比比例——长、宽、高之之间的比例关关系（中庭的的室形指数））·侧面反射（虚虚实与色彩））3．气候控制制要求大跨度建筑构构造--中庭庭天窗构造节能要求大跨度建筑构构造--中庭庭天窗构造中庭的室形指指数大跨度建筑构构造--中庭庭天窗构造中庭的消防安安全设计1、中庭的防防火措施可参照《高层层民用建筑设设计防火规范范》(GB50045)对高层建筑筑中庭防火措措施的规定:(1)房间与与中庭回廊的的门应设自动动关闭的乙级级防火门；(2)与中庭庭相连的过厅厅通道外，应应设防火大门门或防火卷帘帘门分隔；(3)中庭每每层回廊应设设有自动灭火火系统，其喷喷头间距不小小于2m，不不大于3.8m，中庭高高度超过8m时，还应增增水幕设备；；(4)中庭每每层回廊应设设火灾自动报报警设备；(5)应按规规定设排烟设设施:①净空高度小小于12m的的室内中庭可可采用自然排排烟措施，其其可开启的平平开窗或高侧侧窗的面积不不小于中庭面面积的50%。②不具备自然然排烟条件及及净空高度超超过12m的的室内中庭设设置机械排烟烟设施。此外外，还要在中中庭顶棚、走走道、周围房房间等部位设设有烟感探测测器。同时还还要采取隔离离措施，保证证周围房间的的烟火不窜入入中庭空间。。2、必须使使中庭空间间能有效地地排烟。中庭的机械械排烟途径径可以有两两种：——通过中庭排排烟或将烟烟从中庭外外部排出。。大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造中庭天窗构构造中庭围护结结构有时也也可以采用用在大跨度度建筑中发发展起来的的织物篷幕幕结构——充气结构与与张拉结构构。织物的的透光性较较差，在较较强的天空空亮度下半半透明性的的织物可以以使中庭产产生少量的的扩散光照照度；织物物可以具有有良好的反反射性能，，一般白色色界面的织织物白天可可以反射掉掉约百分之之七十的日日光热量，，具有整体体建筑节能能的特点，，同时夜间间照明比较较经济。在在织物围护护的中庭中中，应避免免弧面的声声反射聚焦焦给室内使使用带来的的影响，在在造型设计计和构造处处理中减少少不良的声声学效果。。在中庭采光光处理中，，最常用的的是金属骨骨架玻璃采采光天窗的的方式。大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造材料的选择择：采光天窗主主要由骨架架、透光材材料、连接接件、胶结结密封材料料组成。天窗透光材材料的选择择：安全要要求、透光光性能、耐耐久性、热热稳定性、、抗冲击性性能。在需需要防眩光光处理的天天窗中，也也可以选择择具有漫反反射功能的的透光材料料来避免眩眩光的产生生。大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造中庭天窗形形式的选择择按进光的形形式不同——玻璃顶、侧侧天窗。选择形式的的依据：自然条件：：纬度、日日照、避免免室内过热热……技术条件：：中庭的规模模、屋顶结结构型式、、建筑造型型要求……常见天窗形形式:1.棱锥形形天窗2.斜坡式式天窗3.拱形天天窗4.圆穹形形天窗5.锯齿形形天窗6.其他形形式的天窗窗大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造1.棱锥形形天窗大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造2.斜坡式式天窗玻璃面的坡坡度一般为为15°----30°，坡坡长一般在在15m以以内大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造3.拱形天天窗大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造4.圆穹形形天窗大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造5.锯齿形形天窗炎热地区有有一定优势势大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造6.其他形形式的天窗窗（组合形式式）大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造6.其他形形式的天窗窗（组合形式式）大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造6.其他形形式的天窗窗（组合形式式）大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造中庭天窗构构造着重介绍顶顶部进光的的玻璃顶，，设计要求求如下：1.安全全性能——较高的承载载力、足够够的强度、、连接牢固固可靠2.防止止天窗冷凝凝水对室内内的影响——设置排水槽槽，排水槽槽要保证必必要的排水水坡度，排排水路径不不能过长3.天窗窗应有良好好的防水性性能——足够的排水水坡度、排排水路线短短捷畅通、、接缝严密密4.防止止眩光对室室内的影响响——采用具有漫漫反射性能能的透光材材料、加设设折光构件件5.满足足建筑安全全防护要求求——高层建筑中中庭的玻璃璃屋顶，采采用金属承承重构件时时，应设自自动灭火设设备保护或或喷涂防火火材料，使使其耐火极极限达到1小时的要要求。顶棚棚应设有烟烟感探测器器，并应符符合中庭排排烟设计的的要求。6.防雷雷要求大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造相关构造：：1、玻璃顶顶的承重结结构——结构断面应应尽可能设设计得小些些，以免遮遮挡天窗光光线。——一般选用金金属结构，，常用的结结构型式有有梁结构、、拱结构、、架结构构、网架结结构等。——承重结构有有的可以兼兼做天窗骨骨架。——连接螺栓、、螺丝应采采用不锈钢钢材料。大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造常见造型玻玻璃顶的骨骨架布置图图：大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造相关构造：：2、玻璃的的安装a采光光罩——直接将采光光罩安装在在玻璃屋顶顶的承重结结构上即可可b玻璃璃顶——由若干玻璃璃拼接而成成，所以必必须设置骨骨架。大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造各种金属骨骨架断面形形式及其与与玻璃连接接的构造详详图大跨度建筑筑构造--中庭天窗窗构造相关构造：：3.天窗的的排水处理理大跨度建筑筑构造--中庭