北航建筑结构选型第六次课

建筑构造选型高政国副教授北京航空航天大学土木工程系:86869907:gaozg@11111gaozhengguo@第十章网架构造第一节网架构造的特点、优点与适用范围网架构造特点：空间构造杆件轴向受力为主构造方式灵敏概念：是由多根杆件沿平面或曲面组成的网状空间杆件体系的构造厦门漳州后石电厂球形煤仓与桁架构造比较网架构造桁架构造工程实例沈阳博览中心144m特大跨度钢桁架网架构造的优点：跨度增大〔30~60m〕资料节省〔受力分配均匀〕平安性高〔高次超静定〕施工方便〔屋顶、屋面施工装修等〕平板型网架壳形网架第二节网架构造外形分类网架构造杆件资料多采用钢材螺栓球节点网架构造表示建造费用高施工难度大经济效果不明显壳形网架(曲面网架)推力问题〔实践工程中采用较少〕加拿大1967蒙特利尔博览会美国馆建筑师富勒善用三角形的网架组成多面体穹窿。这种构造以较少的资料呵斥了轻质高强的屋盖，轻巧的覆盖了很大的空间。加拿大1967蒙特利尔博览会美国馆长春体育馆采用日本进口方钢管网壳轻钢桁架构造。其设计、制做、安装难度之高，在亚洲堪称首例。该馆总建筑面积31192平方米，主馆长跨度192米，短轴跨度146米，中心夭高50米，包容观众12000人。屋面是平面为核桃形的曲肋球面网壳长春万人体育馆工程位于北京人民大会堂西侧，西长安街以南，总占地面积11.893公顷，总建筑面积149520平方米，总投资额26.88亿人民币。国家大剧院

法国著名建筑师保罗·安德鲁椭球壳体外环绕人工湖，湖面面积达35500平方米，各种通道和入口都设在水面下。这个建筑设计方案由法国巴黎机场公司设计，清华大学配合建筑外部围护构造为钢构造壳体，呈半椭球形，其椭球形屋面主要采用钛金属板饰面，中部为渐开式玻璃幕墙国家大剧院大事记1958年，周恩来总理提出建立国家大剧院，并指示，地址“以在人民大会堂以西为好〞，国家大剧院的建立被列入“十大国庆工程〞。但由于受当时经济条件限制，这一工程未能实施。70年代末，文化部曾重提兴建国家大剧院之事，仍未实现。1990年，文化部再次提出在旧址上兴建国家大剧院，并成立了筹建办公室。1997年10月，中央决议在人民大会堂西侧空地尽快兴建国家大剧院。1998年1月8日，中央决议成立国家大剧院建立指点小组和国家大剧院业主委员会。确定建立规模12万平方米，建立内容为4个剧场，建筑设计方案采取约请方式为主进展国际招标，用4年左右时间建成。估算，国家大剧院约需投资25.5亿元，外汇额度1亿美圆，其来源将主要是国家财政拨款。1998年4月，公开进展建筑设计国际招标。共收到69个方案，国内32个〔包括香港特别行政区〕，国外37个。在以后一年零4个月的时间里经过两轮竞赛三次修正，多次评选和论证，最后选中法国人保罗·安德鲁的方案。2000年4月，工程开工。国家大剧院面临五大技术难题难题一：如何让人民大会堂不受施工影响？地下水国家大剧院地基很深，普通要打到地下26米左右，最深处达32米难题二：突发事件时7000观众如何平安撤离？

难题三：“大蛋壳〞屋顶如何制造？国家大剧院“蛋壳〞形的屋顶最大跨度达212米，跨度之大，世界稀有。其内部骨架由钢构造焊接而成，外部面层那么大量采用了钛金属板这种主要用于制造飞机等航空器的金属资料，由于钛金属板强度大，耐腐蚀，而且色泽好，既薄且轻，所以整个“蛋壳〞外层大约由1万多块共达3万平方米的钛金属板和6000多平方米的玻璃板拼装而成。变形和防水问题难题四：露天水池如何一年四季“春水荡漾〞？控制水池水温难题五：国家大剧院如何不当水上漂？确保整个国家大剧院的分量大于地下水的浮力其他：清洗和密封问题国家体育馆北京院的方案：采用“龙生于水〞、“投玉入波〞的理念，将整个建筑设计为一个融入环境的透明体。屋顶采用浮空开启的独特方式，发明性地利用20个氦气囊构成浮空屋面，并且可以在奥运会开闭幕式等艰苦仪式上呵斥震撼人心的戏剧效果。一位国外评委对国家体育场的引荐方案赞赏不已：“这确实是一个新的殿堂，她营造了一种情感，那就是家的情感！〞一位中国记者走出会场后，却迫不及待地给朋友发出短信：竞赛结果惨不忍睹！北京又成了外国建筑师的实验场。面对最昂贵的“鸟笼〞平面网架(平板网架)空间构造〔双层〕构造布置合理经济效果好两向正交正放网架适宜接近正方形建筑平面〔空间作用〕几何可变〔斜向支撑〕适宜中等跨度30~60m第三节网架的构造方式两向正交斜放网架北京国际俱乐部网球馆采用的网架构外型式三向交叉网架构造空间刚度好构件内力均匀节点衔接复杂扇形平面八角形平面〔上海文化广场〕〔江苏体育馆〕上海体育馆直径110m用钢量46.8kg/m2圆形平面锥体网架棋盘形四角锥四角锥倒四角锥正四角锥正放四角锥斜放四角锥三角锥跳格三角锥六角锥节点复杂，普通不采用第五节平面网架受力分析第六节网架杆件与节点杆件可用钢管〔受力合理，节省钢材)角钢〔在小跨度简单型式运用〕网架的结点角钢杆件多用钢板衔接，焊接或螺栓衔接钢管杆件衔接宜采用钢球衔接〔构造简单，衔接方便，用钢量少，美观〕分空心和实心两种钢球第七节网架的支承方式周边柱直接支承适宜大跨度和中等跨度周边支承于圈梁，圈梁支撑于柱适于中小跨度网架四点支承或多点支撑适于大柱距的厂房或仓库三边支承飞机库或飞机修缮及装配车间经常采用需在自在边设置边梁或桁架梁第八节网架的屋面资料与屋面坡度普通采用轻质屋面资料坡度普通为２％~５%构造选型－构造设计讨论

“鸟巢〞方案展现了一个新颖、独特、庞大的异型钢构造建筑物，该方案估计耗费8万吨各类钢材，最长的一条钢梁达300米，平均钢梁长度将在50至180米之间，巨型体育场的笼统完美纯真，外观即构造，犹如树枝织成的鸟巢，其灰色矿质般的钢网以透明的膜资料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。国家体育场在奥运会竞赛时将包容10万名观众，建成后将有望成为世界上最大的可开启屋顶的体育场。钢构造建筑案例法国巴黎蓬皮杜艺术与文化中心，建于1977年英国建筑师罗杰斯这是一座艺术与文化中心，包括图书馆，现代艺术博物馆，工艺美术中心等。主体为6层的钢构造建筑，长166米，宽60米。与普通建筑不同的是，它的钢柱、钢梁、木桁架等构造构件都裸露在建筑物的外表，甚至运货电梯电缆，上下水管也置于临街立面并漆成大红大绿的颜色，设计者突破常规的一种建筑观念是：现代建筑应该是利用现代手段呵斥的一种框架、一种安装或一个容器，让人们在其中方便灵敏地进展各种活动。是高技派建筑风格的代表作。设计者是英国建筑师罗杰斯看他的另一部作品伦敦劳埃德大厦，1986年建成，位于伦敦金融区。长方形的主体中间是很高的大厅，周围是大玻璃墙，周围有六个塔楼，其中安顿步梯，电梯和各种管线，主体的办公间没有固定的隔断，可以灵敏运用。大楼一部分为12层，一部分为6层，看起来象复杂的工业建筑。和同属于高技派的建筑汇丰银行大厦〞比较第十一章索—膜构造开展概略1917年有一位名为兰彻斯特〔FederickW.Lanchester)的美国人建议利用新发明的电力鼓风机将膜布吹胀,作野战医院。像许多专利恳求案一样，这只是一种构思，而没有真正正成为运用的产品。美国军方做了一个直径15m圆形充气的雷达罩〔Radome),可以维护雷达不受气候侵袭,又可让电波无阻的经过，从而使相隔了19年的专利付诸适用。1960年间，德国斯图加特大学的井赖.奥托先生〔FreiOtto〕,先后于1962和1965年发表了研讨膜构造的成果，并同帐篷制造厂商协作，做了一些帐篷式膜构造和钢索构造，其中最受人注目的是1967年在蒙特利尔博览会的西德馆，其后在欧洲，尤其是德国，可以说是开了膜构造商业化的先河。1968年，美国纽约的建筑师布罗〔DavisBrody)和哥伦比亚的大卫.盖格教授合力争取到了日本大阪世界博览会美国馆的设计权。目前，在世界许多国家，索膜建筑无论在工程界还是在科研领域都处于热潮中。索膜建筑功能的多样化和运用领域的不断扩展，构造跨度或高度不断增大，使索膜构造体系成为标志性建筑。由于资料科学的迅速开展，新的优质的建筑膜材不断出现，再加上膜构造特有的柔顺的曲面、宽广的空间、半透明的室内环境，使得膜构造具有宽广的开展前景，将是２１世纪空间构造开展的主流。

膜构造的突出特点就是它外形的多样性，曲面存在着无限的能够性。以索或骨架支承的膜构造，其曲面就可以随着建筑师的想象力而恣意变化。在我国，膜构造的开发与研讨还刚刚起步，经国内外专家大力推行，目前已在武汉、义乌、青岛、广州等体育场及深圳高交会等有影响的城市建立工程中都运用了膜构造建筑，置信经过近年国内建筑技术的不断提高，膜构造建筑将会得到大量的推行运用1.概念：索—膜构造是用薄膜资料和钢索共同构成的构造。广东九运会主场2.主要类型气承式索—膜构造在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气差来接受荷载，并与钢索共同构成构造。张拉式索—膜构造是将索或膜张紧在刚性或柔性边缘构件上，或经过特殊构造的悬挂或支承在假设干独立支点上，经过张拉建立预应力，并获得确定的外形。1971年建成的德国慕尼黑奥林匹克体育中心。屋盖属于蓬索式张力构造，屋盖由12根48m~80m高、直径为1.9~3.5m粗的宏大钢管桅杆和45根34m高的小桅杆延续拉着一系列的“帐篷〞而构成。“帐篷〞按75*75cm的网格组成的索网纲缆，上面镶嵌着丙烯塑料玻璃，总重3400T,覆盖面积为74800平方米。1970年建成的日本大阪万国博览会美国馆采用气承式膜构造〔暂时建筑〕是第一个现代意义的大跨度膜构造。同时参展的富士馆采用了气肋式膜构造。1988年建成的日本东京后乐园棒球场屋盖是钢索与气承膜组成的索膜构造。该建筑是日本最大的室内体育场，地下两层，地上6层，屋盖直径201m.屋盖用双层聚四氟乙烯玻璃纤维布制成，外膜厚0.8mm，内膜厚0.35mm，薄膜是用28根直径为80mm、间距为8.5m双向正交配置的钢索支撑。屋顶总重406吨，面积28000平方米，平均每平方米重12.5kg,是日本最轻的屋顶。该体育场外径288m，看台挑蓬由24个连在一同的外形一样的单支柱帐篷式索膜构造单元组成。1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场是张拉式索膜构造。沙特利雅德体育场看台张拉式膜构造挑蓬1993年建成的美国丹佛国际机场侯机大厅采用完全封锁的张拉式索膜构造。平面尺寸305*67m。由17个连