大跨空间钢结构

ModernSpatialStructures大跨空间钢结构第一章现代空间结构概论一、钢结构及其应用二、空间钢结构的概念三、现代空间结构的型式和应用

1网格结构，包括网架和网壳（SpatialGridStructures）2张拉整体结构（TensegrityStructures）3膜结构（MembraneStructures）4开合结构（RetractableStructures）5折叠结构（DeployableStructures）6玻璃结构（GlassifiedStructures）7其他的结构型式（OthertypesofStructures）轻质——材料的质量密度与强度的比值小Q235钢C30混凝土另外：航天材料、军事材料等（1）轻质高强Q235钢

密度：7850kg/m3强度：235N/mm2

C30混凝土

密度：2450kg/m3强度：14.3N/mm2

一.钢结构的特点和应用1.钢结构的特点（2）塑性、韧性好塑性和韧性是概念上完全不同的两个物理量塑性——承受静力荷载时，材料吸收变形能的能力。塑性好，会使结构一般情况下不会由于偶然超载而突然断裂，给人以安全保证

韧性——承受动力荷载时，材料吸收能量的多少。韧性好，说明材料具有良好的动力工作性能。（3）材质均匀，性能稳定，符合力学假定（4）制作简便，施工工期短（5）密闭性好，具有可焊性：容器、管道、闸门（6）耐腐蚀性差：防腐防锈措施（7）耐热不耐火100℃以内，强度无影响150℃以上，必须进行遮挡处理600℃左右，钢材进入塑性，无承载能力措施：防火涂料、防火漆、外包混凝土（8）低温冷脆钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，这应引起设计者的特别注意。1.2钢结构的应用范围（1）重：重工业厂房（2）大：大跨度结构（3）高：高层建筑、高耸结构（4）动：受动荷载作用的结构（5）轻：荷载较小的轻钢结构（6）拆：可拆装的结构二、空间结构的概念1、空间结构的概念空间结构：凡是建筑结构的形体成三维空间状并具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构称为空间结构。

与平面结构的区别

2、空间结构的历史与发展

自然界起源：如蛋壳、肥皂泡、蜘蛛网、蜂窝等空间结构的建筑美观性空间结构的材料空间结构的发展水平已成为一个国家建筑技术水平的标志3、空间结构的分类(1)刚性空间结构：薄壁空间结构、网架结构网和壳结构等。(2)柔性空间结构:悬索结构、充气结构、张拉整体结构和薄膜结构等。(3)杂交空间结构:拉索预应力空间网架（网壳）结构、斜拉空间网架（网壳）结构、索——桁结构和悬索空间网格结构等。1、空间结构的基本特征

三、空间结构技术与应用（1）空间结构是现代建筑结构当前的空间结构型式，许多是继承了传统的结构，比如：悬索结构——公元前200多年，汉朝，铁链悬桥；膜结构——古时的牧民和军队使用的牛皮或布等制作的帐篷；开合结构——公元82年的古罗马大剧场就有雏形；网壳结构——1893年就已建造，之后得到发展；网架结构——从1944年已经开始发展；（2）建筑与结构的协调与统一空间钢结构是建筑与结构的协调与统一，是建筑与结构协同发展的典型——空间结构的建筑结构学。几个例子。济州体育场首都机场扩建工程

国家体育场

国家体育场总占地面积21公顷，建筑面积

258,000m2。平面为椭圆形,长轴340m,短轴292m。屋盖中间设185.3mX127.5m开口。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨。水立方游泳馆新建南通体育馆

南通体育场国内第一个大型体育场的开闭顶工程。它结构新颖，造型独特。钢结构部分由主拱桁架、副拱桁架、斜拱及内环拱组成，屋盖部分还有固定网壳和活动网壳。其中主拱桁架最大跨度262，矢高55.4m，结构形式非常复杂，安装难度国内罕见。

（3）结构型式丰富多样，适应各种跨度，结构的效率高，自重轻（4）制作与安装技术先进、工艺简单日本：川口卫攀达穹顶（PandaDome）攀达穹顶体系施工工程2、现代空间结构的几种形式和应用

2.1空间网格结构螺栓处球节掀点焊接好球节尚点螺栓备球网把架杆菠件(1括)晶网架雕结构臭（平刃板网炸格结密构）网架卵结构贤是一两种空烈间杆鹅系结猾构，件受力倡杆件断通过嘱结点瞧有机兔的结战合起冬来。结点辣一般翠设计常成铰海接，奶杆件屑主要超承受宪轴力役作用购。由于筹结构宽组合饲有规港律，盯大量捧的杆萍和结鞭点的苍形状监、尺屯寸相谎同，姻便于惕工厂农化生泼产，洋便于温工地方安装叙。网架竿结构帆一般盾是高个次超确静定搅结构挠，具在有较估高的饰安全柴储备拥，能丈较好迅的承何受集腊中荷肃载、序动力级荷载版和非钢对称初荷载线，抗翁震性让能好气。网架脾结构汪能适宴应不扎同跨津度、确不同往支撑腰条件挂的公姥共建傍筑和轿工厂颂厂房绍的要摘求，玻也能犁适应叉不同咱建筑挽平面滋及其斤组合。大型甚公共勤建筑患、工择业厂硬房、松大型伏机库托、特悦种结喷构、抽装饰途网架来、扩艺建增趣层等拳不同适领域洲。19内81年5月我裙国颁煌布了《网架溉结构额设计典与施具工规筐定》（JG尿J7阶—8冰0）。网架久结构诸工程阶应用稠：大部型厂醉房体育宪设施公路朋收费抢站首都司机场湖亚洲撤最大报A3通80百机库净跨奥35贵0.呆8米消，进满深1时10洁米，晕下弦陈高度步30及米，痰可同耳时容悟纳6具架以孙空客搏A3缝80套和波卖音7顷47魂为代永表的较宽体谈客机烫及4稻架以尽波音艇73接7为概代表蛙的窄巴体客顿机，快是目昂前全眼球不捏多的欺能够遥容纳板空客只A3材80碌的机柏库之葡一，我也是目前困亚洲谱最大盒的飞们机维讨修库扫。(2诵)畏网壳授结构仓（曲口面网绍格结萍构）网壳固结构餐是一楚种空祝间杆修系结梢构，粪受力逮杆件减通过头结点绒有机爽的结战合起什来。网壳毁结构阵则是滨主要伶承受吩薄膜芳内力溜的壳汤体，论主要品以其疼合理委的形舅体来庙抵抗她外荷茶载的置作用擦。网壳耀结构秆一般仪是高叙次超枕静定挺结构街，具竿有较挺高的家安全稻储备窗，能乖较好最的承渗受集辩中荷律载、衬动力策荷载傲和非锻对称炒荷载疑，抗原震性裂能好害。同等删条件稼特别吧是大侄跨度厚条件丢下，果网壳抬要比值网架释节省造不少藏钢材嗓。网壳私结构系外形颗美观所，富怪于表古现，稿充满术变化竿，改拌善、雅丰富痕了人龄们的毁居住敏环境蜓。20雄03偷年我鲜国颁悠布了帆《劈燕网壳洒结构乒技术腿规程静》（控JG纺J6团1-伏20狭03冶）。空间灵结构天津悬体育冈中心午体育旅馆19咳89抛年榜中原委化肥绸厂散脱装库19座95云年避黑龙承江速温滑馆国家馋大剧前院位于遮北京撒人民魄大会该堂西横侧，腥西长贤安街泪以南逮，总喇占地盆面积中近1菠2公盛顷，特总建少筑面敲积近痒15草万平拘方米在，总厚投资皮30垦亿元啦。该工熄程外见部围些护结梅构为陵钢结稠构网果壳，录是半惑椭圆漠球形明，东王西长分轴2摊12筒.2岸m，粉南北副短轴晓14趋3.迈64砌m，池总高像度4犁6.扮28悦5。某干遭煤棚折工程21彻m短惕程线算网壳巨蛋筒网壳焦结构如.储镇江速巨蛋撑又称趴“神旧州第治一蛋绘”，舟是高你48肚米、真直径揉38驼米、抬斜度吴23队.5稻度的绒巨型沫不锈疮钢网尸壳结梁构。2.抗2娘悬索井结构悬索旬结构稠利用像钢材海良好舰的受艇拉性倾能，我用高堪强钢回丝做葡拉索骂，加剂上高亚强的剥边缘款构件莫以及少下部县的支鲜承构搅件，趋使得未结构匙自重虏极大阳的减杨小，啄而跨秩度大赏大地半增加锁，除胃了稳摩定性龟较差展外，施是比料较理绕想的吩大跨蚊屋盖隶形式乱。对威于建互筑而瓦言，晶由于蚕拉索例显示疾出柔现韧的闭状态揪，使任得结湿构形炎式轻御巧且污富有忌动感始，也栗充分碧显示离了结颠构的仓特征颠和结与构的练美学搬。屋盖台用悬厦索结沃构的圾冰球或馆悬索艘结构秤屋面另覆盖剂的世境博会理展厅2.强3剩张拉证整体断结构抽(t唉en裳se屑gr必it搁y)概念止是由猜美国睡著名覆建筑用师富功勒（碌R.缠B塞.萍Fu摧ll仰er院）提西出来奥的，也它是降“张文拉”浇（T仓en傅si宣le前）和切“整著体”麻（I悠nt墨eg射ri忧ty它）的咽缩合狠。这一夏概念专的产狠生受否到大甚自然第的启停发。箩富勒潜认为位宇宙嫩的运鼠行是吗按照己张拉桂整体富的原雄理进盗行，歉即万踏有引诸力是漫一平溪衡的姐张力罗网，础而各刻个星赛球是秀这张岔网中离的一泊个个知孤立微的点苦。按照牌这个代思想喷，张点拉整拆体结陷构可糠定义唇为一处组不号连续绢的受轮压构钳件与脸一套躁连续拦的受强拉单驳元组倾成的猛自支记撑、专自应园力的暮空间鸣网格椒结构泪。由于伤张拉暴整体烤结构揉固有妨的符剥合自克然规喉律的济特点嘱，最套大限务度地伪利用晒了材扔料和障截面顾的特呈性，趟因此锤可以姥用尽故量少惨的钢犬材建谎造超爱大跨伴度的颗建筑。2.误4唤膜结寸构（M功em吓br课an探e迹St项ru丙ct购ur盈e）膜结皮构是芒20买世纪感中期丈发展壁起来绘的一雨种新仰型建科筑结瓶构形颂式，府是由倾多种酸高强董薄膜痛材料销及加留强构括件（惹钢架照、钢乳柱或催钢索古）通片过一千定方腰式使麦其内找部产时生一期定的却预张亩应力踏以形连成一具种作则为覆庸盖结螺构的露空间长形状宇，并狱能承劈燕受一资定的充外荷泼载作努用的号一种汉空间候结构疗型式缓。膜结凡构可窜分为胶两大供类：张拉安膜结喇构充气避膜结袍构青岛闪音乐吧广场于的膜识结构英国膨伦敦超千年绘穹顶淋（D雨=3狼20霸m）日本制北九劝州穴喉生穹鸣顶日本干北九组州穴碌生穹凶顶上海尽体育掉场威海竞体育弱场张拉闻膜结勺构的悄展示茅空间2.饿5钓开合吴结构(R谈et汁ra丝式ct腐ab但le补S投tr莫uc伍tu恶re序)开合帽结构啊的出态现与娱人类恶体育鸽事业沟的发失展密锅切相省关，爽是当石代人惹类物具质文沃化生标活水填平发露展到愧相当优程度娘、人子们对晓体育掉比赛鄙场馆季功能池要求梳日益钞完美访的结流果。古代蜂的奥射运会痕就是属在天塞然草刊坪上疮、在丛阳光回照射宝与微铁风吹渠拂中爷召开骡的。人们煎还是抗憧憬鸽大自贴然的栽天空酒、大晶自然膀的阳属光、织大自谈然的衔风。偶如果陈条件卧允许宅，敞事开式极体育啦场是柏受观兆众和扬运动康员欢船迎的财。因篇此，时开合相式屋障盖结唉构应楼运而恐生。目前江，开代合屋洞盖结员构不嚼仅仅计应用略于体院育场脊馆，愤而且庙广泛赌应用悲于飞蔽机库被、商货场、窜厂房飘以及箱需要寇晾晒钱的仓出储建历筑。开合东结构劝的开酸合方秩式：水平殃移动卫、重劳叠方姻式、述折叠送方式混合宵方式日本双宫崎烂市的哪海洋邮穹顶侦（O勤ce竟an洋D端om房诚e）丰田耍体育动场札幌运穹顶日本票大分菠体育粮馆2.知6辽折叠灭结构（D似ep取lo猾ya筹bl巩e车St怒ru织ct稼ur率e）折叠势结构除是一漏种用扯时展它开，浇不用蚊时可唐折叠班收起谷的结挡构。从这滥个意水义上惩说，疾有着兴悠久京的历级史，俭广为屋人们熄所熟弱悉的料雨伞师或遮识阳伞药就是测一种食折叠货结构合。这表颗明折伯叠结鄙构的萍思想旦自古栏有之下，但萍折叠嚷结构开用于均建筑虽领域刮并形展成相眯应的蛙设计抢计算雁理论悄却是验近几分十年谋的事深。19兆61贸年西舌班牙山建筑已师P貌.滤Pi灯ne博ro捆展出鞋了他游的作尖品—睛—一轻个可默折叠耽移动您的小头剧院甜。优点尽：一蜂般可心以重捉复使扬用，滥且折影叠后草体积友很小宴，便粮于运知输及桐储存谦，与于永久滥性建忠筑物少相比研，不呈仅在率施工妙上省趣时省袍力，虾而且烟可避姓免不项必要撞的资咽金再窝投入担而造临成的嚷浪费吓。应用均。生爷活领户域：扇施工盗棚、那集市例大棚衡、临笑时货话