建筑構(gòu)造-大跨結(jié)構(gòu)屋頂

建筑構(gòu)造——大跨結(jié)構(gòu)屋頂?shù)?頁(yè)/共87頁(yè)主要內(nèi)容一、大跨度建筑屋頂?shù)陌l(fā)展二、大跨度建筑屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型三、大跨度建筑屋頂?shù)念愋桶咐?頁(yè)/共87頁(yè)一、大跨度建筑的發(fā)展：

近代大跨度建筑在十九世紀(jì)末已有很大創(chuàng)新，20世紀(jì)30年代以后，尤其是二戰(zhàn)后的幾十年中，大跨度建筑又有突出的進(jìn)展。它主要用于展覽館、體育館、飛機(jī)庫(kù)，以及一些公共建筑。大跨度建筑發(fā)展的原因：社會(huì)的需要、新材料與新技術(shù)的應(yīng)用。第3頁(yè)/共87頁(yè)大跨度建筑的結(jié)構(gòu)形式：

除了傳統(tǒng)的梁架或桁架屋蓋外，比較突出的則是新創(chuàng)造的各種鋼筋混凝土薄殼與折板以及懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、鋼管結(jié)構(gòu)、張力結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等空間結(jié)構(gòu)第4頁(yè)/共87頁(yè)發(fā)展的趨勢(shì)：

建筑的外貌愈來(lái)愈緊密地與新材料、新結(jié)構(gòu)、新的施工技術(shù)相結(jié)合，覆蓋空間越來(lái)越大。由于大跨度建筑多為公共建筑，人流多，占地面積大，因此一般位于城市邊緣或郊區(qū)。(一)70年代中期以前的大跨度建筑:

近些年來(lái)，大跨度建筑新結(jié)構(gòu)屋頂可分為以下類型：⒈鋼筋混凝土薄殼頂：利用鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)來(lái)覆蓋大空間的做法已越來(lái)越多，屋頂形式也多種多樣。第5頁(yè)/共87頁(yè)(二)70年代中期以后的大跨度建筑:

這個(gè)時(shí)期一系列新的成就集中的表現(xiàn)在體育建筑和交通建筑方面，空間開闊靈活、造型新穎別致、結(jié)構(gòu)與使用功能先進(jìn)，受到舉世矚目。在這些大跨度屋蓋中，上面提過的懸索結(jié)構(gòu)、預(yù)制鋼筋混凝土空間結(jié)構(gòu)、金屬管網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、活動(dòng)屋頂、木制網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等都有新的發(fā)展。第6頁(yè)/共87頁(yè)大跨度建筑的利與弊利：近二三十年來(lái)，各種類型的大跨度建筑所取得的成就，已有力地說明了新技術(shù)革命為人們所帶來(lái)的效益。它使人們的夢(mèng)想成真，并使這類本來(lái)受技術(shù)條件制約極大的建筑居然能在建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合中產(chǎn)生多姿多彩的藝術(shù)風(fēng)貌，令人耳目一新。弊：但是目前看來(lái)，要增加建筑的跨度在技術(shù)上并非是不可解決的事，問題是造價(jià)不成比例的飆升是否值得，以及由于建筑過大、人口在一個(gè)建筑某一段時(shí)間內(nèi)的過于集中而產(chǎn)生的一系列其他問題，例如建筑在日常運(yùn)作中過分依靠能源，與人們?cè)诮煌c進(jìn)出的高峰時(shí)間中所形成的建筑內(nèi)部與建筑對(duì)城市的交通壓力等。因此問題不是越高越大就越好，而是究竟要建多大與多高。第7頁(yè)/共87頁(yè)二、大跨度建筑屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型界定：30M歷史

——萬(wàn)神廟

——美國(guó)·底特律·韋恩縣體育館

（WayneCountystadium

）

（266m，圓形鋼網(wǎng)殼）

——上海體育館

（110m，圓形鋼平板網(wǎng)架）

——英國(guó)千年穹

（365m，帳篷結(jié)構(gòu)）選擇結(jié)構(gòu)形式的意義

——造型

——空間利用的合理性

——對(duì)內(nèi)部裝飾的影響1、基本概念第8頁(yè)/共87頁(yè)按照結(jié)構(gòu)的材料分類：

——砌體結(jié)構(gòu)

——木結(jié)構(gòu)

——混凝土結(jié)構(gòu)

——鋼結(jié)構(gòu)

——膜結(jié)構(gòu)

——索結(jié)構(gòu)

——復(fù)合材料結(jié)構(gòu)2、大跨度結(jié)構(gòu)形式可分為三大類第9頁(yè)/共87頁(yè)第二：按照結(jié)構(gòu)的空間布置形式分類，可以分為平面結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)兩類。平面結(jié)構(gòu)體系

——桁架

——?jiǎng)偧?/p>

——拱

——……

（把結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身作為獨(dú)立的單元來(lái)考慮）空間結(jié)構(gòu)體系

——網(wǎng)架

——折板

——薄殼

——懸索

——……

（把結(jié)構(gòu)的所有組成構(gòu)件協(xié)同起來(lái)共同跨越空間，作為整體來(lái)考慮——整體作用大于單個(gè)作用之和，且多向受力比單向受力更發(fā)揮材料潛力，空間工作比平面工作更符合力的自然傳遞路線）

第10頁(yè)/共87頁(yè)第三：按照力的改向以及傳遞的特有機(jī)制進(jìn)行分類：形態(tài)作用結(jié)構(gòu)體系：懸索結(jié)構(gòu)、帳篷結(jié)構(gòu)、氣囊結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)向量作用結(jié)構(gòu)體系：平面桁架、鋼架結(jié)構(gòu)、空間桁架截面作用結(jié)構(gòu)體系：梁結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、板結(jié)構(gòu)等面作用結(jié)構(gòu)體系：折板結(jié)構(gòu)、薄殼結(jié)構(gòu)等第11頁(yè)/共87頁(yè)3、十種常用的大跨度結(jié)構(gòu)形式拱剛架桁架網(wǎng)架折板

薄殼懸索帳篷薄膜充氣薄膜懸挑

第12頁(yè)/共87頁(yè)三、大跨度建筑屋頂?shù)念愋图捌涮攸c(diǎn)1、桁架結(jié)構(gòu)各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對(duì)上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實(shí)現(xiàn)了自身平衡，整個(gè)結(jié)構(gòu)不對(duì)支座產(chǎn)生水平推力。第13頁(yè)/共87頁(yè)受力特點(diǎn)第14頁(yè)/共87頁(yè)第15頁(yè)/共87頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：受力性能好（受力均勻，材料利用充分）擴(kuò)大了梁式結(jié)構(gòu)的適用跨度桁架可以用多種材料制造桁架體型可以多樣化施工方便第16頁(yè)/共87頁(yè)（1）、木屋架特點(diǎn)：節(jié)間大小均勻，桿件內(nèi)力不致突變太大適宜跨度：９～２１米最經(jīng)濟(jì)跨度：９～１５米節(jié)間長(zhǎng)度：1.5~2.5m屋架的類型第17頁(yè)/共87頁(yè)（2）、鋼屋架特點(diǎn)：小桁架的組合，桿件長(zhǎng)度較短下眩受拉適用跨度：３６米以上（3）、鋼筋混凝土屋架受力性能好結(jié)點(diǎn)桿件數(shù)不多于5腹桿與玄桿夾角不小于30度第18頁(yè)/共87頁(yè)2、門式剛架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與適用范圍（1）、從連接方式分：無(wú)鉸剛架、兩鉸剛架、三鉸剛架無(wú)鉸剛架：超靜定剛架，結(jié)構(gòu)剛度大，但地基有不均勻沉降時(shí)，將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力有鉸剛架：靜定剛架，地基有不均勻沉降時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，但跨度大時(shí)，剛度較差，一般用于小跨度（12m）和基礎(chǔ)較差的情況第19頁(yè)/共87頁(yè)（2）根據(jù)幾何形狀的不同，分為：平頂和坡頂、拱頂以及單跨、多跨和單柱懸挑等形式。（3）根據(jù)截面形式的不同，又可以分為：矩形、I形、T形和箱形。（4）根據(jù)材料的不同可分為：鋼筋混凝土鋼架、鋼剛架、膠合木剛架等。（5）根據(jù)結(jié)構(gòu)的形式的不同可以分為：實(shí)腹式和空腹式。第20頁(yè)/共87頁(yè)第21頁(yè)/共87頁(yè)第22頁(yè)/共87頁(yè)桿件較少，制作方便，結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間較大梁柱剛接，橫梁彎矩較鉸接減少，適用于中小跨結(jié)構(gòu)，跨度可達(dá)４０米，最適宜１８米左右剛度較差，受荷后產(chǎn)生撓度，用于工業(yè)廠房時(shí)，吊車起重量不能過大特點(diǎn)廣泛用于工業(yè)廠房和體育館等第23頁(yè)/共87頁(yè)3、拱結(jié)構(gòu)拱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)第24頁(yè)/共87頁(yè)（１）利用地基基礎(chǔ)直接承受水平推力（落地拱）第25頁(yè)/共87頁(yè)拱結(jié)構(gòu)的形式按力學(xué)結(jié)構(gòu)分：三鉸拱、兩鉸拱和無(wú)鉸拱按建筑外形分：半圓拱和拋物線拱第26頁(yè)/共87頁(yè)利用側(cè)面框架結(jié)構(gòu)承受水平推力第27頁(yè)/共87頁(yè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)與適用范圍特點(diǎn)：平面桁架相互交叉結(jié)合而成優(yōu)點(diǎn)：（1）多向受力的空間結(jié)構(gòu)，跨度大（2）剛度大，穩(wěn)定性好（3）桿件主要承受軸向力，能充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度（4）高次超靜定，安全度高（5）結(jié)構(gòu)高度小，不僅可以有效地利用建筑空間，而且能夠利用較小的桿件建造大跨度結(jié)構(gòu)（6）桿件類型劃一，適用于工業(yè)化生產(chǎn)、地面拼裝的整體吊裝4、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)第28頁(yè)/共87頁(yè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的分類按外形分：曲面網(wǎng)架、平面網(wǎng)架一、曲面網(wǎng)架（網(wǎng)殼）單曲、雙曲、單層、雙層特點(diǎn)：1利用一定的起拱度來(lái)實(shí)現(xiàn)外力的空間傳遞2多余的上凸增加了建筑容積3巨大的推力，造成施工困難，材料消耗大第29頁(yè)/共87頁(yè)平板網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式一、兩向正交正放網(wǎng)架二、兩向正交斜放網(wǎng)架三、三向交叉網(wǎng)架四、錐體網(wǎng)架第30頁(yè)/共87頁(yè)正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直正放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線平行一、兩向正交正放網(wǎng)架特點(diǎn)：兩個(gè)方向桁架跨度相等或接近時(shí)，兩個(gè)方向桁架受力才比較均勻，且能發(fā)生整體空間作用如建筑平面為長(zhǎng)方形，空間作用不明顯網(wǎng)格平面為幾何可變體型，剛度差，需設(shè)斜撐適用范圍：建筑平面為正方形或接近正方形中等跨度：30~60米第31頁(yè)/共87頁(yè)正交：兩個(gè)方向桁架互相垂直斜放：兩個(gè)方向桁架都與建筑平面的邊線成45度角二、兩向正交斜放網(wǎng)架1長(zhǎng)度不統(tǒng)一，最長(zhǎng)的桁架長(zhǎng)度=桁架長(zhǎng)度不因平面長(zhǎng)邊的增加而改變2短桁架對(duì)長(zhǎng)桁架起支承作用，可降低長(zhǎng)桁架的內(nèi)力3網(wǎng)格平面圖形可維持幾何不變形，空間剛度好4網(wǎng)架四角的錨拉，使長(zhǎng)桁架在角部產(chǎn)生負(fù)彎矩對(duì)四角支座產(chǎn)生較大的拉力，使四角有可能翹起特點(diǎn)：第32頁(yè)/共87頁(yè)三個(gè)方向的桁架相互交叉60度而成三、三向交叉網(wǎng)架特點(diǎn)：1上下玄網(wǎng)格均為三角形2空間剛度比兩向網(wǎng)架好3桿件內(nèi)力更均勻4結(jié)點(diǎn)匯交桿件多，構(gòu)造復(fù)雜適用范圍：大跨度，建筑平面為三角形、六邊形、圓形第33頁(yè)/共87頁(yè)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

（1）首都體育館，北京最大的現(xiàn)代化體育館之一，平面呈矩形，建筑物東西長(zhǎng)122.2米，南北長(zhǎng)107米，建筑面積4萬(wàn)平方米。屋蓋結(jié)構(gòu)為平板型雙向空間鋼網(wǎng)架，是我國(guó)矩形平面屋蓋中跨度最大的網(wǎng)架。

第34頁(yè)/共87頁(yè)（2）上海體育館，主館呈圓形,圓形屋蓋直徑為110m，采用的是三向鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。第35頁(yè)/共87頁(yè)5、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)即為曲面桁架結(jié)構(gòu)，又稱曲面網(wǎng)架，簡(jiǎn)稱網(wǎng)殼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力性能比桁架結(jié)構(gòu)要好，自重輕，空間使用增大，形式豐富、造型美觀，但是其施工相對(duì)復(fù)雜些第36頁(yè)/共87頁(yè)6、殼體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與類型特點(diǎn)：

曲面內(nèi)軸向力；薄、輕、省、跨大、造型豐富；費(fèi)工費(fèi)時(shí)類型：

筒殼、球殼、扁殼、鞍形殼

第37頁(yè)/共87頁(yè)7、

折板結(jié)構(gòu)及其造型折板結(jié)構(gòu)組成由折板、邊梁和橫隔三部分組成。形式可分為有邊梁和無(wú)邊梁兩種。無(wú)邊梁折板：它由若干等厚的平板和橫隔板構(gòu)建組成，通常都是預(yù)制V形折板V形折板一般為35—50mm，跨度9—27m，具有制作簡(jiǎn)單、安裝方便和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)第38頁(yè)/共87頁(yè)基本尺寸：波長(zhǎng)一般為2-3m跨度一般為6-15m傾角——辦與水平傾角一般為30-50°折板高度一般為折板長(zhǎng)度的1/20寬第39頁(yè)/共87頁(yè)——折板結(jié)構(gòu)造型實(shí)例第40頁(yè)/共87頁(yè)——折板結(jié)構(gòu)造型實(shí)例第41頁(yè)/共87頁(yè)8、懸索結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)特點(diǎn)

分工明確——索網(wǎng)：鋼索，只受力

——邊緣構(gòu)件：梁、桁架、拱等

——支承結(jié)構(gòu)

造型新穎、跨度大、施工簡(jiǎn)便

第42頁(yè)/共87頁(yè)

懸索結(jié)構(gòu)的類型

1）單層單曲面懸索懸索類型●單層單曲面●雙層單曲面輪輻式和鞍形第43頁(yè)/共87頁(yè)2）雙層單曲面懸索——輪輻式懸索類型單層單曲面雙層單曲面●輪輻式

鞍形第44頁(yè)/共87頁(yè)2）雙層單曲面懸索——鞍形懸索類型

單層單曲面

雙層單曲面

輪輻式

●鞍形第45頁(yè)/共87頁(yè)9膜結(jié)構(gòu)的定義及構(gòu)成首先讓我們認(rèn)識(shí)一下膜結(jié)構(gòu)建筑，在我們的生活中，經(jīng)常會(huì)見到。如圖：體育看臺(tái)停車棚第46頁(yè)/共87頁(yè)氣囊式膜結(jié)構(gòu)景觀小品膜結(jié)構(gòu)的定義及構(gòu)成第47頁(yè)/共87頁(yè)世博軸膜結(jié)構(gòu)的定義及構(gòu)成收費(fèi)站第48頁(yè)/共87頁(yè)膜結(jié)構(gòu)的定義膜結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)中期發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑形式，對(duì)它并沒有一個(gè)明確的定義。

一般認(rèn)為膜結(jié)構(gòu)是用多種高強(qiáng)薄膜材料(PVC或Teflon)及加強(qiáng)構(gòu)件(桁架、網(wǎng)架、鋼柱或鋼索)通過一定的方式使其內(nèi)部產(chǎn)生一定的預(yù)張應(yīng)力，以形成某種空間結(jié)構(gòu)形狀，并能承受一定的外部荷載作用的一種空間結(jié)構(gòu)形式。

第49頁(yè)/共87頁(yè)膜結(jié)構(gòu)的構(gòu)成

膜結(jié)構(gòu)體系由膜面、邊索和脊索、谷索、支承結(jié)構(gòu)、錨固系統(tǒng)，以及各部分之間的連節(jié)點(diǎn)等組成。膜結(jié)構(gòu)體系示意圖第50頁(yè)/共87頁(yè)

由于構(gòu)成膜結(jié)構(gòu)的膜材是一種柔性材料，只能傳遞膜面內(nèi)的拉力，不能承受壓力、彎矩。因此膜結(jié)構(gòu)是以在膜面內(nèi)引入初始預(yù)張力而抵抗外荷載的一類結(jié)構(gòu)體系。這里從初始預(yù)張力的導(dǎo)入的方式及結(jié)構(gòu)表面的曲率將膜結(jié)構(gòu)分為3類:蒙皮式（骨架式）、充氣式、張拉式膜結(jié)構(gòu)。第51頁(yè)/共87頁(yè)（1）充氣式膜結(jié)構(gòu)

充氣式膜結(jié)構(gòu)是利用膜內(nèi)外空氣的壓力差為膜材施加預(yù)應(yīng)力，使膜面能覆蓋所形成的空間。充氣式膜結(jié)構(gòu)又可分為氣承式和氣囊式（氣脹式/氣墊式）兩種。第52頁(yè)/共87頁(yè)氣承式膜結(jié)構(gòu)是通過壓力控制系統(tǒng)向建筑物室內(nèi)充氣，使室內(nèi)外保持一定的壓力差，膜體受到上浮力，并產(chǎn)生一定的預(yù)張力，以保證體系的剛度。70年大阪世界博覽會(huì)美國(guó)館由美國(guó)建筑師布羅迪和工程師蓋格爾（DavidGeiger）設(shè)計(jì)的美國(guó)館為83.5m×l42m的準(zhǔn)橢圓形空氣支承膜結(jié)構(gòu)。首次使用了聚氯乙烯（PVC）涂層的玻璃纖維織物，通常被認(rèn)為是第一個(gè)現(xiàn)代意義上的大跨度膜結(jié)構(gòu)。第53頁(yè)/共87頁(yè)氣囊式膜結(jié)構(gòu)是向特定形狀的封閉式氣囊內(nèi)充入一定壓力的氣體，使之形成具有一定剛度和形狀的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，再由這樣的構(gòu)件相互聯(lián)結(jié)形成使用空間。1970大阪世博會(huì)日本富士館1970年日本大阪世界博覽會(huì)上，由川口衛(wèi)（MamoruKawaguchi）設(shè)計(jì)的日本富士館，平面為直徑50m的圓形，由16個(gè)直徑4m、高72m的氣囊式拱構(gòu)成，拱間由環(huán)形水平帶箍在一起，并固定在鋼筋混凝土環(huán)梁上。第54頁(yè)/共87頁(yè)1975美國(guó)密歇根龐蒂亞克“銀色穹頂”1982明尼蘇達(dá)的Metrodome1988日本東京“巨蛋”1984溫哥華B.C.Place氣承式膜結(jié)構(gòu)第55頁(yè)/共87頁(yè)氣承式膜結(jié)構(gòu)至1984年，類似的大型充氣膜結(jié)構(gòu)體育館在北美就建了9座。但由于空氣壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和融雪熱氣系統(tǒng)性能不穩(wěn)定，幾乎所有的充氣結(jié)構(gòu)在使用中都出現(xiàn)過問題，輕者屋面下癟，重者膜材撕裂，尤其是在1985年冬天的一場(chǎng)大風(fēng)雪中，“銀色穹頂”險(xiǎn)些全部倒塌。這些事故引起了人們的關(guān)注，甚至對(duì)充氣膜結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生了懷疑。1986年以后，在美國(guó)建造的大型體育場(chǎng)館中就沒有采用過充氣膜結(jié)構(gòu)。1988年在日本建成的東京巨蛋（TokyoDome）仍采用了充氣膜結(jié)構(gòu)，采用雙層聚四氟乙烯涂層玻璃纖維膜材，中間通循環(huán)熱空氣起到融雪作用，特別是設(shè)置了先進(jìn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，中央計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)速、雪壓、膜和索的變形和內(nèi)力，并選擇最佳方案來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)氣壓和消除積雪，從而保證膜結(jié)構(gòu)的正常工作。但由于其昂貴的運(yùn)轉(zhuǎn)與維持費(fèi)用，充氣膜結(jié)構(gòu)在日本也停步不前。氣承式膜結(jié)構(gòu)建筑歷史較長(zhǎng)，形式單一、空間要求密閉，需要不斷充氣，運(yùn)行和圍護(hù)成本高，實(shí)際應(yīng)用面窄，但，造價(jià)低，施工速度快，在中小跨度建筑中，仍有一定的應(yīng)用。第56頁(yè)/共87頁(yè)2001英國(guó)國(guó)家空間博物館2005慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)1988法國(guó)尼姆競(jìng)技場(chǎng)屋頂加建氣囊式膜結(jié)構(gòu)第57頁(yè)/共87頁(yè)（2）張拉式膜結(jié)構(gòu)

張拉式薄膜結(jié)構(gòu)是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，俗稱帳篷結(jié)構(gòu)。張拉索膜結(jié)構(gòu)中膜曲面通過預(yù)應(yīng)力維持自身形狀，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗外部荷載效應(yīng)。美國(guó)丹佛機(jī)場(chǎng)侯機(jī)大樓第58頁(yè)/共87頁(yè)第59頁(yè)/共87頁(yè)第60頁(yè)/共87頁(yè)第61頁(yè)/共87頁(yè)（2）張拉式膜結(jié)構(gòu)

張拉式薄膜結(jié)構(gòu)是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，俗稱帳篷結(jié)構(gòu)。張拉索膜結(jié)構(gòu)中膜曲面通過預(yù)應(yīng)力維持自身形狀，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗外部荷載效應(yīng)。美國(guó)丹佛機(jī)場(chǎng)侯機(jī)大樓第62頁(yè)/共87頁(yè)（2）張拉式膜結(jié)構(gòu)

張拉式薄膜結(jié)構(gòu)是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，俗稱帳篷結(jié)構(gòu)。張拉索膜結(jié)構(gòu)中膜曲面通過預(yù)應(yīng)力維持自身形狀，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗外部荷載效應(yīng)。美國(guó)丹佛機(jī)場(chǎng)侯機(jī)大樓第63頁(yè)/共87頁(yè)（2）張拉式膜結(jié)構(gòu)

張拉式薄膜結(jié)構(gòu)是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，俗稱帳篷結(jié)構(gòu)。張拉索膜結(jié)構(gòu)中膜曲面通過預(yù)應(yīng)力維持自身形狀，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗外部荷載效應(yīng)。美國(guó)丹佛機(jī)場(chǎng)侯機(jī)大樓第64頁(yè)/共87頁(yè)（2）張拉式膜結(jié)構(gòu)

張拉式薄膜結(jié)構(gòu)是依靠膜自身的張拉應(yīng)力與支撐桿和拉索共同作用構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系，俗稱帳篷結(jié)構(gòu)。張拉索膜結(jié)構(gòu)中膜曲面通過預(yù)應(yīng)力維持自身形狀，膜既是建筑物的維護(hù)體又作為結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗外部荷載效應(yīng)。美國(guó)丹佛機(jī)場(chǎng)侯機(jī)大樓第65頁(yè)/共87頁(yè)

張拉式膜結(jié)構(gòu)造型千變?nèi)f化，主要由以下幾種最基本的體系組合而成：簡(jiǎn)單的鞍面體系對(duì)稱高點(diǎn)支撐多點(diǎn)支撐第66頁(yè)/共87頁(yè)負(fù)高斯曲面在向上和向下的荷載作用下，該形體均具有清晰而獨(dú)立的傳力路徑。向下的雪荷載由下垂的“懸掛”纖維承擔(dān)，向上的風(fēng)吸力由上凸的“拱形”纖維承擔(dān)。然后再由膜結(jié)構(gòu)的支撐體系將膜內(nèi)預(yù)應(yīng)力及荷載產(chǎn)生的內(nèi)力傳遞到基礎(chǔ)和地基，形成連續(xù)的力流傳遞路徑。第67頁(yè)/共87頁(yè)波狀面體系（支撐及錨點(diǎn)交替布置）固定點(diǎn)平行排列第68頁(yè)/共87頁(yè)波狀面體系（支撐及錨點(diǎn)交替布置）固定點(diǎn)輻射狀排列第69頁(yè)/共87頁(yè)有隆起面的體系（內(nèi)部壓力構(gòu)件支撐）有1個(gè)高點(diǎn)有2個(gè)高點(diǎn)第70頁(yè)/共87頁(yè)有隆起面的體系（內(nèi)部壓力構(gòu)件支撐）有多個(gè)不同高度的高點(diǎn)第71頁(yè)/共87頁(yè)內(nèi)部拱作為高點(diǎn)的體系每邊1個(gè)錨點(diǎn)每邊2個(gè)錨點(diǎn)每邊3個(gè)錨點(diǎn)一個(gè)中間拱第72頁(yè)/共87頁(yè)內(nèi)部拱作為高點(diǎn)的體系1個(gè)共同基點(diǎn)分設(shè)基點(diǎn)2個(gè)共同基點(diǎn)2個(gè)中間拱第73頁(yè)/共87頁(yè)間接高點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系有懸吊索的外部支承，高點(diǎn)中央排列有承重索的外部支承，高點(diǎn)中央排列有承重索的內(nèi)部支承，高點(diǎn)中央排列中央高點(diǎn)的外部支承又作為附加高點(diǎn)的懸索支承懸吊索承重索支承支承支承承重索承重索懸吊索第74頁(yè)/共87頁(yè)間接高點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系三根柱結(jié)構(gòu)第75頁(yè)/共87頁(yè)（3）蒙皮式（骨架式）膜結(jié)構(gòu)

以剛性結(jié)構(gòu)（鋼結(jié)構(gòu)）為承重骨架，并在骨架上敷設(shè)張緊的膜材的結(jié)構(gòu)形式。與常規(guī)結(jié)構(gòu)接近，設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單，工程造價(jià)較低跨度受骨架制約，膜材僅作維護(hù)，承載作用未得到發(fā)揮。1997上海八萬(wàn)人體育場(chǎng)第76頁(yè)/共87頁(yè)膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）自重輕膜結(jié)構(gòu)自重小的原因在于它依靠預(yù)應(yīng)力形態(tài)而非材料來(lái)保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從而使其自重比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的小得多，但卻具有良好的穩(wěn)定性。第77頁(yè)/共87頁(yè)（2）透光性好

半透明是膜結(jié)構(gòu)最顯著的特征，散射光線，消除眩光，能將光線均勻漫射到其內(nèi)部空間；

較高的反射性及較低的光吸收率，極大程度上阻止太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)；材料內(nèi)部涂層具有較高的反射率，能在夜間保持室內(nèi)的照明效果；夜間逆光照射下表面發(fā)光。第78頁(yè)/共87頁(yè)（3）藝術(shù)性多變的支撐結(jié)構(gòu)和柔性膜材使建筑物造型更加多樣化，新穎美觀，同時(shí)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)之美，且色彩豐富，可創(chuàng)造更自由的建筑形體和更豐富的建筑語(yǔ)言。79（4）安全性膜結(jié)構(gòu)的柔性使其在任一荷載作用下均以最有利的形態(tài)承載。膜結(jié)構(gòu)作為輕型結(jié)構(gòu)在地震等荷載作用下能保持很好的穩(wěn)定性。另外，由于輕型結(jié)構(gòu)自重較輕，即使發(fā)生意外坍塌，其危險(xiǎn)性也較傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)小。第79頁(yè)/共87