常用大跨度结构

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、刚架架结构及及其造型型特点——刚结点（（与排架架结构对对比）：：大大减减少梁的的跨中弯弯距——门型刚架架中部向向上微翘翘有利于于综合利利用室内内空间，，并形成成屋面排排水坡度度——适用于40m跨跨度以内内，动荷荷载不能能太大（（吊车≤≤10T，远小小于排架架）二、刚架架结构及及其造型型结构类型型——无铰刚架架、两铰铰刚架、、三铰刚刚架三、桁架架结构及及其造型型三、桁架架结构及及其造型型特点——格构形，，全部节节点均为为铰接，，每一杆杆件受力力均为轴轴向力。。——受力时考考虑施于于节点，，可避免免使杆件件受弯。。优点——①省材②受力明确确③自重轻，，可跨越越较大空空间④便于安装装运输缺点——结构高度度较大，，需增强强稳定性性三、桁架架结构及及其造型型类型按构成●三角形形结结构构高度最最低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，，制作作方便1/6-1/818-36m72m按材料●钢适宜36m以上上跨度，，自重轻轻●钢筋混凝凝土适宜36m以下下跨度●木——特殊环境境（相对对湿度大大于75%或有有腐蚀性性介质时时）不宜宜钢、木木材料，，只宜预预应力钢钢筋混凝凝土材料料。三、桁架架结构及及其造型型桁架的高高跨比：：（钢筋筋混凝土土）1/6-1/8-1/12（（钢钢）如果采用用张弦梁梁，高跨跨比可至至1/30三、桁架架结构及及其造型型北京农展展馆新馆馆，跨度度75m，高跨跨比1/30，，上弦为为拱形立立体空腹腹桁架，，下弦为为拉索，，腹杆为为刚性压压杆。三、桁架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型特点杆件互相相支撑，，形成多多向受力力的空间间结构优点●空间刚度度好（（多多向受力力，整体体性好））●自重轻跨度大（（受受力合理理，节省省材料））●杆件规格格统一为为有限的的几种，，易于工工厂化生生产●有利于选选型、适适于各种种屋面形形状四、网架架结构及及其造型型类型按外形平平板、曲曲面按层数单单层、双双层、多多层按材料木木、钢、、钢筋混混凝土四、网架架结构及及其造型型平板网架架——构造简单单：双层层平板，，无侧推推力，只只需简单单支座——可覆盖各各种形式式平面●交叉桁架架体系（两向或或三向；；正放与与斜放））●角锥体系系（三角锥锥、四角角锥、六六角锥））四、网架架结构及及其造型型尺寸●网格高度度（高跨跨比）见见表4-1约约1/15-1/20●网格尺寸寸采采用钢钢筋混凝凝土屋面面板时≯≯3m×3m杆件断面面与节点点连接四、网架架结构及及其造型型影响造型型的因素素●网架形式式●支座方式式四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型四、网架架结构及及其造型型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics四、网架架结构及及其造型型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics五、折板板结构及及其造型型NationalMosqueofMalaysia五、折板板结构及及其造型型NationalMosqueofMalaysia五、折板板结构及及其造型型特点L1/L2≤1短短折板板L2：波波长（不不宜大于于12m），L1：：跨度L1/L2≥1长长折板板f长折板板=（1/10~1/15））L1，，f短折折板≥（（1/8）L1——薄、省材材；预制制装配（（装配整整体式））；构造造简单五、折板板结构及及其造型型类型——断面——外形折板结构构及其造造型折板结构构及其造造型六、薄壳壳结构及及其造型型IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳结构构及其造造型类型筒壳、球球壳、扁扁壳、鞍鞍形壳薄壳结构构及其造造型罗马小体体育宫结结构体系系薄壳结构构及其造造型受力特点点主要是曲曲面内轴轴向力，，有少量量弯矩；；结构薄薄、轻、、省、跨跨度大。。米兰艾曼曼纽二世世拱廊国家大剧剧院网格壳体体:钢结构国家大剧剧院网格壳体体:钢结构软件SurfaceEvolver薄壳结构构及其造造型筒壳结构构：长短短筒壳薄壳结构构及其造造型KimbellMuseum薄壳结构构及其造造型双曲面壳壳体自由壳体体的构想想HangingmembranesbyHeinzIsler自由壳体体的构想想薄壳施工工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳施工工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳施工工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland薄壳结构构及其造造型薄壳结构构及其造造型薄壳结构构及其造造型薄壳结构构及其造造型七、悬索索结构及及其造型型悬索结构构及其造造型特点分工明确确——索网：钢钢索，只只受力——边缘构件件：梁、、桁架、、拱等——支承结构构造型新颖颖、跨度度大、施施工简便便七、悬索索结构及及其造型型类型●单层单单曲面●双层单单曲面轮辐式鞍形悬索结构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●鞍形悬索结构构及其造造型悬索结构构及其造造型悬索结构构及其造造型悬索结构构及其造造型网格壳体体:索膜穹顶顶索膜穹顶顶八、张拉拉薄膜结结构及其其造型八、帐篷篷薄膜结结构及其其造型构成撑杆+篷篷面八、帐篷篷薄膜结结构及其其造型九、充气气薄膜结结构及其其造型类型气承式气肋式日本东京京穹顶以棒球等等体育运运动的观观看为目目的，膜膜屋顶是是用空气气的压力力所支撑撑的，并并由绳索索来补强强的结构构，膜屋屋顶平面面是边长长为180米的正方方形，空空气膜结结构有加加压送风风系统，，室内压压力比外外部气压压高300Pa，保持增增压状态态。十、悬挑挑结构及及其造型型要点考虑倾覆覆力矩；；出挑构构件的结结构形式式多样悬挑结构构及其造造型悬挑结构构及其造造型大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造大跨度度屋顶顶设计计要求求：——结构轻轻；水水流路路线长长应保保证防防排水水；保保温隔隔热等等热工工要求求……屋顶构构造组组成——承重结结构、、基层层、防防水层层——有檩方方案、、无檩檩方案案防水材材料——橡胶卷卷材——涂膜——金属瓦瓦屋面面——彩色压压型钢钢板屋屋面大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造金属瓦瓦屋面面——构造层层次：：檩条条、木木望板板、干干铺油油毡（（一层层）、、瓦材材（防防腐处处理））——屋面划划分：：瓦材材尺寸寸不宜宜超过过2m——细部构构造：：拼缝、泛水水、天天沟、、檐口口等大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造金属瓦瓦屋面面拼缝构构造金属瓦瓦屋面面构造造实例例金属瓦瓦屋面面构造造实例例大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造彩色压压型钢钢板屋屋面——材料形形式大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造彩色压压型钢钢板屋屋面——材料形形式大跨度度建筑筑构造造--屋顶顶构造造彩色压压型钢钢板屋屋面——构造层层次与与细部部构造造：波高以以35mm为界界，纵纵向接接缝搭搭接长长度不不小于于100mm彩色压压型钢钢板屋屋面大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭的的形式式及设设计要要求中庭的的消防防安全全设计计中庭天天窗构构造大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭的的形式式及设设计要要求（一））中庭庭的基基本形形式（二））中庭庭的设设计要要求1．节节能要要求2．采采光要要求·庭院本本身的的比例例——长、宽宽、高高之间间的比比例关关系（（中庭庭的室室形指指数））·侧面反反射（（虚实实与色色彩））3．气气候控控制要要求大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造节能要要求大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭的的室形形指数数大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭的的消防防安全全设计计1、中中庭的的防火火措施施可参照照《高高层民民用建建筑设设计防防火规规范》》(GB50045)对对高层层建筑筑中庭庭防火火措施施的规规定:(1)房间间与中中庭回回廊的的门应应设自自动关关闭的的乙级级防火火门；；(2)与中中庭相相连的的过厅厅通道道外，，应设设防火火大门门或防防火卷卷帘门门分隔隔；(3)中庭庭每层层回廊廊应设设有自自动灭灭火系系统，，其喷喷头间间距不不小于于2m，不不大于于3.8m，中中庭高高度超超过8m时时，还还应增增水幕幕设备备；(4)中庭庭每层层回廊廊应设设火灾灾自动动报警警设备备；(5)应按按规定定设排排烟设设施:①净空空高度度小于于12m的的室内内中庭庭可采采用自自然排排烟措措施，，其可可开启启的平平开窗窗或高高侧窗窗的面面积不不小于于中庭庭面积积的50%。②不具具备自自然排排烟条条件及及净空空高度度超过过12m的的室内内中庭庭设置置机械械排烟烟设施施。此此外，，还要要在中中庭顶顶棚、、走道道、周周围房房间等等部位位设有有烟感感探测测器。。同时时还要要采取取隔离离措施施，保保证周周围房房间的的烟火火不窜窜入中中庭空空间。。2、必必须使使中庭庭空间间能有有效地地排烟烟。中庭的的机械械排烟烟途径径可以以有两两种：：——通过中中庭排排烟或或将烟烟从中中庭外外部排排出。。大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭天天窗构构造中庭围围护结结构有有时也也可以以采用用在大大跨度度建筑筑中发发展起起来的的织物物篷幕幕结构构——充气结结构与与张拉拉结构构。织织物的的透光光性较较差，，在较较强的的天空空亮度度下半半透明明性的的织物物可以以使中中庭产产生少少量的的扩散散光照照度；；织物物可以以具有有良好好的反反射性性能，，一般般白色色界面面的织织物白白天可可以反反射掉掉约百百分之之七十十的日日光热热量，，具有有整体体建筑筑节能能的特特点，，同时时夜间间照明明比较较经济济。在在织物物围护护的中中庭中中，应应避免免弧面面的声声反射射聚焦焦给室室内使使用带带来的的影响响，在在造型型设计计和构构造处处理中中减少少不良良的声声学效效果。。在中庭庭采光光处理理中，，最常常用的的是金金属骨骨架玻玻璃采采光天天窗的的方式式。大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造材料的的选择择：采光天天窗主主要由由骨架架、透透光材材料、、连接接件、、胶结结密封封材料料组成成。天窗透透光材材料的的选择择：安安全要要求、、透光光性能能、耐耐久性性、热热稳定定性、、抗冲冲击性性能。。在需需要防防眩光光处理理的天天窗中中，也也可以以选择择具有有漫反反射功功能的的透光光材料料来避避免眩眩光的的产生生。大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造中庭天天窗形形式的的选择择按进光光的形形式不不同——玻璃顶顶、侧侧天窗窗。选择形形式的的依据据：自然条条件：：纬度度、日日照、、避免免室内内过热热……技术条条件：：中庭的的规模模、屋屋顶结结构型型式、、建筑筑造型型要求求……常见天天窗形形式:1.棱棱锥形形天窗窗2.斜斜坡式式天窗窗3.拱拱形天天窗4.圆圆穹形形天窗窗5.锯锯齿形形天窗窗6.其其他形形式的的天窗窗大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造1.棱棱锥形形天窗窗大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造2.斜斜坡式式天窗窗玻璃面面的坡坡度一一般为为15°----30°°，坡坡长一一般在在15m以以内大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造3.拱拱形天天窗大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造4.圆圆穹形形天窗窗大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造5.锯锯齿形形天窗窗炎热地地区有有一定定优势势大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造6.其其他形形式的的天窗窗（组合合形式式）大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造6.其其他形形式的的天窗窗（组合合形式式）大跨度度建筑筑构造造--中庭庭天窗窗构造造6.其其他形形式的的天窗窗（组合合形式式）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--中庭天窗窗构造相关构造：：4.其它a附附设防护网网b侧侧壁百百叶窗通风风c天天窗设置部部分可开启启扇d严严寒地区设设置双层采采光天窗（（提高保温温性能，并并且可以减少冷凝水水的产生））玻璃顶实例例玻璃顶实例例玻璃顶实例例玻璃顶实例例思考题请课后考察察建筑城规规学院多功功能厅屋顶顶，请绘出出：1、二层平