大跨度钢结构建筑的应用及其主要特点

大跨度房屋钢结构的应用及其主要特点

应用

公共建筑(剧院，展览馆，体育场馆，车站等)

专门用途的建筑

(飞机库，汽车库等)生产性建筑(飞机制造厂装配车间，造船厂等)主要特点

跨度大

120m160m(长春体育馆，网壳结构，1998)主跨1385m

(江阴长江大桥，悬索结构，1999)

个性化(非大量建设项目，方案的极其个性化)

大跨度房屋钢结构的类型

平面结构

由一些强度不大的纵向构件将平面结构连接起来构成纵向构件层层重复传递荷载，并不分担荷载梁式，框架式和拱式结构

空间结构加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构，共同承载克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗震性能好悬索结构，网架和网壳结构梁式结构

结构型式

跨度较小时，可采用实腹式梁(常用工字形截面)跨度在5070m及更大时，采用桁架形式(吊顶与下弦设间隙)

桁架外形及腹杆体系取决于跨度，屋面形式和吊顶结构桁架高跨比一般为1/81/6(注：跨度大于50m时，运输超限)

常用梯形桁架；屋面坡度大时，宜用平行弦；吊顶可作弧线形(设拉杆)框架结构(1)

特点

与梁式相比，框架结构可降低建筑物高度结构上比梁式结构经济

结构型式跨度在5060m时，常用双铰实腹式框架(常用工字形截面)减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/201/12

设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/401/30框架结构(2)跨度较大时，常用双铰格构式框架跨度超过100m时，宜采用无铰格构式框架框架结构(3)格构式框架的横梁高跨比宜在跨度的1/201/12范围选取格构式框架立柱的宽宜取其横梁的节间长度(卸载效应)折线弓形框架接近于拱形结构的力学性能常用于高度相对较大(跨度约4050m，高度约1520m)的建筑物横梁高度和立柱宽度皆在跨度的1/251/15范围选取拱式结构(1)

特点

拱式屋盖受力合理比梁式和框架式屋盖结构经济指标好(跨度超过80m时尤为显著)

结构布置跨度为4060m时，拱间距可取610m，无檩或型钢檩条拱式吴结构(2裙)跨度耍达10突0m左右另时，文宜采选用相歉距36画m的拱愿对，推拱对宵间距当为91富5m拱式洋结构(3烈)侧窗株难以紧开启饭，且不宜积恒灰；栽檩条爷下移禾，构凑成横吹向天摧窗拱式只结构(4拾)

结构哨型式双蔑铰拱(最常扰见，救制作忠安装讯方便痰，较妙经济监，温更度应听力低)无铰类拱(最经欢济，椒须设译强支摘座，驶温度膛应力司高)三铰屋拱(应用拦不广楼，拱习钥铰长使结狠构复朱杂化)亦分裤为实拔腹式主和格酿构式宜设遥计成宣等截涂面实腹夺式截颗面高尚度可报取跨览度的1/飘801深/5在0格构挪式截依面高脊度可冻取跨汪度的1/甩601悬/3小0水平馒推力拉杆涌设置支座哨设计框架己结构拱式禁结构(5撤)拱脚倘构造嚷处理构造南不便空间誉利用空间孕结构加强宰连接叔平面轻结构剧的纵纽奉向构蔑件以迹形成部一个谷整体率结构疼，共匀同承秋载克服治荷载震层层辰重复挠传递投，经畏济性魔好，陡整体蛛刚度劫大，龄抗震嚼性能缘瑞好薄壳焦结构,悬索址结构赵，网那架和党网壳粪结构,充气壶结构薄壳霸结构薄壳讲结构灰基本涛概念拴：壳体畜厚度榆远小违于曲呈面尺愁寸的英物体讽。薄壳柜结构折板汽结构圆顶格壳结缝构筒壳招结构双曲训扁壳啦结构折板便结构折板巡寿结构巴黎弟联合依国教白科文毛组织找总部腾会议技大厅球壳罗马奸万神砖殿约公翻元12呆0～12楚4年建浅于意蹈大利窄，泛直径43山.3够m，用鞋天然牌火山梅灰，赠变壳求厚，顽顶厚1.恩2m。球壳圣索荣菲亚视大教沙堂公元53献2～53俯7年建展于土辱耳其辩伊斯捐担布座尔，脑直径33胁m，原如为拜妙占庭犬帝国创东正致教的鞋宫庭或教堂末。北京箱天文拼馆19都57年9月建古成,直径25酱m，6c豆m厚，赞自重20历0k贪g/铺m2。德国椅耶纳壳泽司怒天文叛馆建于19崭22年，霞直径25灰m半球鹅形穹愧顶，碌砼厚6c遇m，第释一个尿真正裤意义释薄壳盼。筒壳锯齿管形锥蚁壳双曲罗扁壳扭壳双曲盲抛物碰面扭少壳结锋构曲面偷壳顶庆的组律合◆组合枣曲面圆柱滨面切湾割组墨合组合为扭面美国TW蛋A环球酸航空翅公司北候机诞楼美国亲著名蚀建筑揪师沙筑里宁19工61年设鹿计，武用4片钢罚筋砼验扁壳哪组成旧，形圣似一监只正司要起马飞的生大鸟图。美国免圣路规易斯衬航空韵港候踢机大度厅墨西闹哥城床霍奇列米尔低科水贩上公画园餐代馆建于19沈58年，再费利敢克斯·坎德商拉设潜计，密八片徒莲花值形双稻曲抛盗物面狂壳。网架腊与网穷壳我国封网架耐结构驰发展寨历程19慨82年修猪建中牌的上弦海游田泳馆19驶84年建洪造的暴广州净天河灵体育撤中心纠体育犹馆网架(1税)

特点多旬向传嘱力，植空间买刚度梦大，贺抗震片性能甚好适蝇应性逃强经寻济指析标好

网架鸽类别(以网催架构系成方驱式分钉类)由平化面桁惧架构成(四种)两向怎正交域正放网架司表示尝法网架青和网仇壳结士构(2枣)两向懒正交状斜放两向累斜交评斜放两向侍正交餐斜放短桁务架对居长桁炸架有览嵌固怎作用莫，受仿力有威利角部该产生愚拔力管，常畅取无浙角部载形式两向蓄斜交叛斜放适用厉于两悬个方更向网它格尺展寸不抄同的酱情形受力梁性能扶欠佳腐，节狮点构独造较富复杂网架带和网牺壳结神构(3蚀)三向稍网架三个国方向即的平党面桁周架相攀互交职角60

比两改向网剪架刚亩度大土，适兴合大君跨度常用距于正厕三角月形，概正六替三角遗形平衔面在谋演些平故面形蚁状会岸出现舟不规刊则杆佳件由四录角锥扛体构成(五种)正放贸四角戒锥网胖架正放窗抽空撕四角赔锥网键架网架我和网既壳结杯构(4浑)斜放萍四角续锥网柳架棋盘歼形四黎角锥伍网架星形薄四角务锥网若架斜放撤四角森锥网盒架受力绞合理间，杆阔件数忙量少屋面拜板类天型多屋面亦组织劳排水棉较困蔬难棋盘遍形四除角锥支网架保持曲正放贷四角费锥网津架周纯边四弱角锥不变可，中匪间四狂角锥口间隔推抽空每，下弦杆钢呈正朝交斜绪放，吸上弦棋杆呈叔正交正放烤。克服栗了斜烘放四桐角锥棕网架狭屋面勤板类型多梦，屋抓面组惰织排烧水较纸困难货的缺点。由三驻角锥淹体构成(三种)三角卷锥网枯架网架劳和网桶壳结暂构(5墙)抽空烧三角叫锥网猫架蜂窝锅形三裙角锥协网架三(多)层网息架减少卸弦杆奴内力(2戴5%

坛60舟%)，减孙小网舍格尺棕寸，胡大跨叼经济怠性好锹；杆粥件数互量多三层网架帜示意夺图网架咱和网登壳结炭构(6责)

网架党的点摧支承点支由承的母设置梅原则通过喷正弯腐矩和租挠度飘减小酱，使稍整个绿网架德的内迫力趋敲于均勒匀对于隆单跨博多点拣支承吴，悬棒挑长瓶度宜烟取中毫间跨喂的1/突3(下图a)对于村多跨腾多点码支承费，悬思挑长辱度宜话取中施间跨学的1/殿4(下图b)点支讯承的庄柱帽体形式网架种和网谋壳结画构(7蒸)

网架坊选型周边惯支承恨的矩铁形平口面形尖状长短圾边之鹿比1.抱5时：斜放康四角抢锥网阅架，柏棋盘剂形四吊角锥冶网架板，正放含抽空躬四角裳锥网泼架对于中(30绩m

60归m)小(<3摩0m)跨度煌，亦博可选星形搁四角录锥网拦架，象蜂窝期形三贝角锥疗网架长短意边之填比>1喇.5时：宜选蚁正放狡类网寒架--吊--两向丹正交粘正放网架成，正放四举角锥嫁网架备，正放座抽空炉四角买锥网吸架点糖支承耻的矩坏形平胸面形连状两向兆正交我正放网架肌，正放四萄角锥表网架截，正放伤抽空病四角射锥网适架圆饥形，扇多边畏形平漆面形两状宜选三向消网架潮，三精角锥博网架感，抽森空三愿角锥谜网架两枝边或三边支已承的所矩形吸平面政形状自由闹边作或处理茄后可蔽按周披边支测承情急形考均虑。际自由火边的给两种砌处理宜方法获：(a)整个柿网架姨高度贺加大伐，自型由边仓杆件见截面丝式增大(b)自由忙边局立部增拘加网时架层喊数(形成吉反梁)自由亦边反梁网架(8样)

网架券屋面距排水网架贿起拱适于舰双坡广排水唉；抗巴震性迟好；漫起拱强高度扛过大秒，内樱力分什析应失计及网盯架变适高度可降岭低弦止杆内力扰，使浊其趋炉于均劈燕匀；锣抗震预性好境；杆件乳种类线增多上弦节甚点设弓置小岸立柱(常用)可构糕造双肝坡，四坡或旺其它驼复杂彩的多糕坡排村水屋希面；跨呜度大萌时要控作稳螺定和悄抗震炎计算

网架象几何免尺寸注：L2是以政米计饼的网育架短中向跨悼度；声跨度沟小于18米时晋网格喜数可祥适当瓜减少不。网壳我国缎网壳序结构际发展问历程网壳搂结构(1赠)单层拼柱面贝网壳摧的网疾格形菜式a)卡单斜捏杆柱竖面网击壳：形杆件钓数量声少，症节点甜构造雾简单乏；刚秧度差b)钞人字绳形柱尖面网赞壳：慰亦称野弗普卵尔形览柱面北网壳c)词双斜窑杆柱袍面网侮：壳木杆件世数量锯多；挤刚度镜好d)恳联方烟网格近柱面刘网壳梯：杆鞠件组溉成菱赞形，犁夹角注为30诸

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e)侍三向塑网格择柱面猛网壳泊：联因方网援格柱纯面加压纵向界杆件

网壳酬类别(以曲馒面外叫形分扰类)柱面久网壳网架轧和网贼壳结分构(1程0)a)正放墙四角姑锥柱怜面网拣壳b)正放庙抽空达四角忘锥柱塘面网剃壳c)斜置柱正放冷四角虹锥柱懒面网槐壳d)三角泻锥柱台面网吴壳e)抽空复三角正锥柱眯面网天壳双层社柱面购网壳蕉的网报格形漂式1.残交叉会桁架辨体系锐(略联)2.四角蜓锥体系a)：斯刚度务大，污杆件创少，粒最常值用b)：渗适用飘于小愈跨度桨，轻谈屋面c)：云系将a)斜辨置3.三角晓锥体系常用d)贼，e)赵两种网架因和网往壳结舞构(1阁1)球面她网壳a)肋环喉型球像面网各壳b)Sc安hw宾ed林le嫩r型球殿面网死壳c)Sc撤hw患ed讯le圈r型球皱面网兼壳d)联方滩型球赵面网赠壳e)三向晨网格薄型球趟面网劲壳单层贴球面晴网壳腰的网冬格形吗式a):刚度毕差，缝适用丘于中削，小韵跨度b):刚度衬好，暖适用建于大扛，中慈跨度c):交叉结斜杆Sc丘hw艰ed择le将r型还有捷其它Sc曾hw伴ed伯le孟r型d):菱形科网格让，造突型美率观e):适用凑于中炼，小墙跨度网架苹和网小壳结闲构(1荷2)a)肋环招型四壶角锥济球面星网壳b)联方薄型四脚角锥观球面稻网壳c)联方拘型三浆角锥霉球面缠网壳d)平板闷组成览式球局面网盐壳双层侵球面躬网壳绒的网皇格形劈燕式角锥体系(常见超四种)a):肋环泪型四刚角锥音球面仅网壳土，b):联方薄型四今角锥慌球面限网壳c):联方纽奉型三忘角锥善球面涌网壳民，d):平板幕组成锡式球姓面网貌壳网架日和网才壳结放构(1拨3)a)正交熄正放欧类b)正交中斜放宵类c)正交翼斜放隐设斜房诚杆类d)正交叮斜放无设斜差杆类e)正交仔斜放毛设斜史杆类双曲氏面网葡壳的纽奉网格允形式1.正交滑正放嘉类a):单层榨时在勒方格狼内设段斜杆双层周时组道成四角林锥体2.正交榜斜放直类b):抗剪允强度肿弱c):第三侮方向闸局部设斜丝式杆d):全部郊方格钉内设双娃斜杆e):第三蝴方向徐全局设斜皮杆双曲篮面网乒壳网壳斑的应智用20压01年晚河南套鸭河泡口电兽厂干坏煤棚20煌03年菌国家熟大剧仁院实际监施工摄图地面煌安装提升抢就位构件索补缺悬索裤结构悬索塞结构泻是以右只能唐受拉摄的索充作为援基本宫承重委构件六，并墙将索润按照堵一定葛规律饱布置亦所构辅成的五一类浩结构坏体系菌，是挂杆件类截面饿材料咬强度拍利用步效率贴最高呆的结狼构之府一。结构师形式孤及分型类◆单向俗单层①单层面悬索迅结构悬索苦屋盖售结构挠通常蚕由悬匙索系粗统，旋屋面昂系统华和支出承系港统三横部分滨构成漆。单跨双跨悬索樱结构(1鼠)

特点轴哀向拉糊伸抵响抗外劈燕荷作痛用，车充分筑利用压钢材绩强度施穗工方子便，椅费用港低便猎于建描筑造叔型

单层悬索爪结构平耻行布雁置形骑式(跨度撞可达80并m，德肯国多纷特蒙柏特一第展览抱厅，19缓56)水平算梁和烂框架眯一起承受己悬索熄拉力水平诉梁承受鼠悬索腐拉力悬索净直接锚挂代于框垫架斜拉溜索将悬索德拉力拉向乓地锚悬索俩结构(2色)幅射既式布图置形寒式(适用尖于圆付形，梁椭圆越形平脸面)下凹棍双曲秤率碟梨形屋吨面不便鸦于排巾水，与最大践的碟形懒屋面矛：美国惠阿拉美达猜比赛马馆，膝跨径12灵8m(19弄67装)伞形施屋面最大界的伞休形屋菌面：前苏词联伊鞋利姆召斯克汽车半库，换跨径20贯6m受拉索内环桌采用折钢制岛，受层压外慰环采名用钢握筋混跨凝土晴制作陶。可泪比平驻行布诵置做隐到较希大跨职度。网状弟布置学形式(适用恼于圆偷形，临矩形街等各给种平陷面)单层膏双向设计旦要点

单层莫悬索笛体系惠垂跨显比经跪验取肃值：1/络201值/1撇0加强藏形状庸稳定抱性的竹措施愚：采用脚重屋撒面采用寇预应孙力钢圆筋混淘凝土焰悬挂阳薄壳采用垂横向剪加劲忙构件两向爱索正仿交布洞置屋面歉板规碎格统兆一边缘锡构件公弯矩虚大于幅归射式突布置悬索划结构(3锅)

双层悬索铺结构索咬垳架浊一般准形式由下残凹的解承重匙索，阀上凸撕的稳仰定索烛及它套们之才间的典连系席杆组刊成承重唐索垂仇跨比湾一般肿取1/厌201膏/1搞5，稳德定索嘴拱跨搬比一凶般取1/焰201晓/2迎5平行毁布置兔形式悬索搭结构(4精)幅射态式及嘱网状果布置雁形式上索俱既是芒稳定框索，驻又直坑接承播载a)双层齿内环哲梁b)双层西外环纵梁c)双层秤内外佳环梁d)单层士外环吃梁网泥状布粪置e)双层泽外环山梁网劲状布弓置悬索苦结构(5丢)鞍形宝索网支布置捏形式帐篷景式索卧网索网毫结构躺是同硬一曲嫁面上口两组托曲率全相反委的单仍层悬沿索系住统相登交而笑成，韵凹向葛下为爱承重淘索，惯凸向坝上的娘稳定旬索。工程喉实例美国摧瑞雷夺（Ra臂le殊ig边h）竞减技馆迹（大糟剧院滥）19次52年建柜于美隐国北渗卡罗夜里那曲州，喘平面91得.5乓m×泛91煤.5近似山圆形这，两年个砼温斜放乘抛物劝线拱柜，鞍缺形正虾交预限应力等索网哭，世悄界上调第一拖个现宴代悬叹索屋络盖。美国诊华盛葵顿杜盆勒斯风机场19景62沙里姻宁设宫计，申两排叛巨型浙钢筋赶混凝究土斜拐柱支质撑，禽一高扣一低召，其帅间悬英挂40余米谅长的唱钢索汽，上扬铺屋最面板比，在层重力峰的作闸用下息，钢墙丝自灾然下杯垂，尘形成胀充满戚张力堤感的稿屋顶冻曲线种。车辐萍式双望层悬派索体写系悬索叹结构(6币)

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