大跨度建筑及構(gòu)造設(shè)計(jì)課件

大跨度建筑及構(gòu)造設(shè)計(jì)大跨度建筑及構(gòu)造設(shè)計(jì)1123大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)123大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、21大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革1大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革3

縱觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用來(lái)建造穹頂，到中世紀(jì)人們使用木材建造，到19世紀(jì)具有輕質(zhì)，高強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)的鐵的使用，以及現(xiàn)在對(duì)鋼鐵、混凝土、新型材料等的使用。在20世紀(jì)的最后25年里，大跨度建筑結(jié)構(gòu)逐漸占據(jù)了舉足輕重的特殊地位；大跨度建筑往往是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的一個(gè)重要指標(biāo)。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革

大跨度建筑在古代羅馬已經(jīng)出現(xiàn)，如公元120~124年建成的羅馬萬(wàn)神廟，呈圓形平面，穹頂直徑達(dá)43．3m，用天然混凝土澆筑而成，是羅馬穹頂技術(shù)的光輝典范。在萬(wàn)神廟之前，羅馬最大的穹頂是公元1世紀(jì)阿維奴斯地方的一所浴場(chǎng)的穹頂，直徑大約38m。縱觀大跨度建筑的發(fā)展史，經(jīng)歷了最早人們用來(lái)建造4

然而大跨度建筑真正得到迅速發(fā)展還是在19世紀(jì)后半葉以后，特別是第二次世界大戰(zhàn)后的幾十年中。例如1889年為巴黎世界博覽會(huì)建造的機(jī)械館，跨度達(dá)到115m，采用三鉸拱鋼結(jié)構(gòu)；又如1912-1913年在波蘭布雷斯勞建成的百年大廳直徑為65m，采用鋼筋混凝土肋穹頂結(jié)構(gòu)。目前世界上跨度最大的建筑是美國(guó)底特律的韋恩縣體育館，圓形平面，直徑達(dá)266m，為鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。我國(guó)大跨度建筑是在解放后才迅速發(fā)展起來(lái)的，20世紀(jì)70年代建成的上海體育館，圓形平面，直徑110m，鋼平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。我國(guó)目前以鋼索及膜材做成的結(jié)構(gòu)最大跨度已達(dá)到320m。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革5

大跨度建筑迅速發(fā)展的原因:一方面是由于社會(huì)發(fā)展使建筑功能愈來(lái)愈復(fù)雜，需要建造高大的建筑空間來(lái)滿足群眾集會(huì)、舉行大型的文藝體育表演、舉辦盛大的各種博覽會(huì)等；另一方面則是新材料、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了大跨度建筑的進(jìn)步。例如在古希臘古羅馬時(shí)代就出現(xiàn)了規(guī)模宏大的容納幾萬(wàn)人的大劇場(chǎng)和大角斗場(chǎng)，但當(dāng)時(shí)的材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)條件卻無(wú)法建造能覆蓋上百米跨度的屋頂結(jié)構(gòu)，結(jié)果只能建成露天的大劇場(chǎng)和露天的大角斗場(chǎng)。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革大跨度建筑迅速發(fā)展的原因:一方面是由于社6

19世紀(jì)后半期以來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑上的廣泛應(yīng)用，使大跨度建筑有了很快的發(fā)展，特別是近幾十年來(lái)新品種的鋼材和水泥在強(qiáng)度方面有了很大的提高，各種輕質(zhì)高強(qiáng)材料、新型化學(xué)材料、高效能防水材料、高效能絕熱材料的出現(xiàn)，為建造各種新型的大跨度結(jié)構(gòu)和各種造型新穎的大跨度建筑創(chuàng)造了更有利的物質(zhì)技術(shù)條件。大跨度建筑發(fā)展的歷史比起傳統(tǒng)建筑畢竟是短暫的，它們大多為公共建筑，人流集中，占地面積大，結(jié)構(gòu)跨度大，從總體規(guī)劃、個(gè)體設(shè)計(jì)到構(gòu)造技術(shù)都提出了許多新的研究課題，需要我們繼續(xù)去探究。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革19世紀(jì)后半期以來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑7由于人們對(duì)更大空間的需求，大跨空間結(jié)構(gòu)是近三十年來(lái)發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)形式。第二次世界大戰(zhàn)后，不僅鋼材和混凝土提高了強(qiáng)度，新型建筑材料種類也大大增加，各種合金、特種玻璃、化學(xué)材料一開(kāi)始廣泛運(yùn)用于建筑為大跨度與輕質(zhì)高強(qiáng)的屋蓋提供了有利條件。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革由于人們對(duì)更大空間的需求，大跨空間結(jié)構(gòu)是近三8隨著空間結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，如懸索結(jié)構(gòu)、張拉整體結(jié)構(gòu)、充氣結(jié)構(gòu)等。世界上第一個(gè)懸索結(jié)構(gòu)屋蓋是美國(guó)于1953年建成的Raleigh體育館，采用兩個(gè)斜放的拋物線拱為邊緣的鞍型正交索網(wǎng)。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革1958—1962年，由小沙里寧設(shè)計(jì)的杜勒斯國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳是懸索結(jié)構(gòu)的又一著名實(shí)例。寬45.6m，長(zhǎng)182.5m，分為上下兩層，大廳屋頂為每個(gè)3m有一堆直徑為6.5cm的鋼索懸掛在前后兩排柱頂上，懸索丁部再鋪設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土板。隨著空間結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展，各類新型空間結(jié)構(gòu)不斷涌9從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，在大跨度建筑領(lǐng)域又取得了一些新的成就，其主要表現(xiàn)于體育館與交通類建筑方面。這些大跨度建筑在屋蓋方面都有了新的發(fā)展。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，在大跨度建筑領(lǐng)域又取得101975年，美國(guó)新奧爾良“超級(jí)穹頂”，直徑207米，曾長(zhǎng)期被認(rèn)為是世界上最大的球面網(wǎng)殼?，F(xiàn)在這一地位已被日本福岡縣體育館所取代；“福岡巨蛋”建于1993年，直徑222米。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革1975年，美國(guó)新奧爾良“超級(jí)穹頂”，直徑2011蒙特利爾奧運(yùn)會(huì)體育中心---1976年最大跨度172m，高32m1983年建成的加拿大加里體育館，采用采用雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋，圓形平面直徑135米，迄今為止仍是世界上最大的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革蒙特利爾奧運(yùn)會(huì)體育中心---1976年1983年建成的加12充氣結(jié)構(gòu)構(gòu)建簡(jiǎn)單方便，可快速裝拆，使用與重量輕，運(yùn)輸體積小的場(chǎng)合，特別適用于索網(wǎng)和薄膜結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)建。自重輕，僅為其他結(jié)構(gòu)重量的十分之一，因而容易跨越很大的空間，適用于體育館、展會(huì)等大型公共建筑。如1988年建的日本東京后樂(lè)園棒球場(chǎng)，直徑204米，屋高61米，總體積140萬(wàn)平方米。東京充氣體育館—1992大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革充氣結(jié)構(gòu)構(gòu)建簡(jiǎn)單方便，可快速裝拆，使用與重量13倫敦滑鐵盧國(guó)際隧道鐵路樞紐站---1993年長(zhǎng)400m，跨度35—55m不等大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革1996年亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)“佐治亞穹頂”，采用張拉式索結(jié)構(gòu)。倫敦滑鐵盧國(guó)際隧道鐵路樞紐站---1993年大14

我國(guó)大跨度建筑是在解放后才迅速發(fā)展起來(lái)的，20世紀(jì)70年代建成的上海體育館，圓形平面，直徑110m，鋼平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。我國(guó)目前以鋼索及膜材做成的結(jié)構(gòu)最大跨度已達(dá)到320m。1996年建成的首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位機(jī)庫(kù)大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革我國(guó)大跨度建筑是在解放后才迅速發(fā)展起15香港新國(guó)際機(jī)場(chǎng)---1998年大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革國(guó)家體育場(chǎng)—鳥(niǎo)巢香港新國(guó)際機(jī)場(chǎng)---1998年大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革國(guó)16廣州亞運(yùn)城綜合體育館大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，公共建筑如體育館、影劇院、展覽館、火車站及航站樓等的設(shè)計(jì)要求大跨無(wú)柱的空間。在《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》（JGJ7-91）中，將60m以上定為大跨度。

水立方

而大空間的施工取決于兩個(gè)條件：足夠強(qiáng)度的材料和運(yùn)用這樣的材料來(lái)建造的技術(shù)。近20余年來(lái)，大跨度的空間結(jié)構(gòu)在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，建筑物的跨度和規(guī)模越來(lái)越大，跨度達(dá)150m以上的超大規(guī)模建筑已非個(gè)別；結(jié)構(gòu)形式多樣，并采用了許多新材料和新技術(shù)。由于經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的需要，人們還在不斷追求覆蓋面更大的空間，目前某些發(fā)達(dá)國(guó)家正在進(jìn)行跨度達(dá)300m以上的超大跨度空間結(jié)構(gòu)的探討。廣州亞運(yùn)城綜合體育館大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革17總結(jié)：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(shuō)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(wèn)題是造價(jià)不成比例的飆升是否值得，以及由于建筑過(guò)大、人口在一個(gè)建筑某一段時(shí)間內(nèi)的過(guò)于集中而產(chǎn)生的一系列其他問(wèn)題，例如建筑在日常運(yùn)作中過(guò)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(wèn)題不是越高越大就越好，而是究竟要建多大與多高。大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革總結(jié)：大跨度建筑的利與弊大跨度建筑的發(fā)展及歷史沿革182大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)2大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)19一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是將桿件按一定的規(guī)律布置，通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成的一種空間桿系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的外形成平板狀，即網(wǎng)架；也可以成曲面狀，即網(wǎng)殼。廣泛用作大、中、小跨度的體育館、展覽館、俱樂(lè)部、影劇院、候車廳等公共建筑以及飛機(jī)庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、車間等工業(yè)化廠房的屋頂結(jié)構(gòu)。自1964年上海師范學(xué)院球類房中開(kāi)始采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（平面尺寸為31.4mx40.5m的正放四角錐網(wǎng)架）以來(lái)，已建成為數(shù)眾多的各種形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。1967年建成的首都體育館，其矩形平面尺寸為99mx112m，結(jié)構(gòu)高度為6m，采用斜放正交網(wǎng)架。1973年建成的上海萬(wàn)人體育館凈跨110m,厚6m，采用圓形平面的三向網(wǎng)架。這兩個(gè)網(wǎng)架規(guī)模都比較大，并具有代表性。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)的類型和形式豐富多彩，可按不同的分類方法來(lái)闡述。按照所用材料及建造方式可分為：鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)、管桁架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)和索—膜結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)等。一、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是將桿件按一定的規(guī)20大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（一）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)架具有多向受力的性能，具有告辭超靜定的空間結(jié)構(gòu)，空間剛度大，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，具有良好的抗震性能和較好的建筑造型效果，并兼有重量輕、材料省、制作安裝方便等特點(diǎn)。

具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)組成靈活多樣但又有高度的規(guī)律性，適應(yīng)各種建筑設(shè)計(jì)方面的要求。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的組成有一二中之多，網(wǎng)架高度內(nèi)的空間可以用來(lái)設(shè)置管道等設(shè)施，其結(jié)構(gòu)外露或部分外露，可以取得獨(dú)特的建筑效果。(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算成熟，把那個(gè)可采用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件主要受軸力作用，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)體系的分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展已十分可靠。(3)加工制作機(jī)械化程度高，節(jié)點(diǎn)連接簡(jiǎn)便可靠。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的桿件和節(jié)點(diǎn)比較單一，而且定型化，可在工廠中成批生產(chǎn)，保質(zhì)保量，施工速度又快。(4)用料經(jīng)濟(jì)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種三向受力的結(jié)構(gòu)體系，空間交匯的桿件互為支撐，將受力桿件與支撐系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合，節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)剛度也較大，適宜于大跨度屋頂結(jié)構(gòu)。(5)適應(yīng)建筑工業(yè)化要求。目前已有范圍教官的焊接空心球和螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的定型設(shè)計(jì)和產(chǎn)品。

但網(wǎng)架結(jié)構(gòu)目前還存在節(jié)點(diǎn)用鋼量大，加工制作費(fèi)用較平面桁架高等缺點(diǎn)。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（一）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)21（二）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式劃分方式：1：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按照弦桿層數(shù)不同分類（1）雙層網(wǎng)架：雙層網(wǎng)架是由上弦層、下弦層和腹桿層組成的空間結(jié)構(gòu)，是最常用的一種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。（2）三（多）層網(wǎng)架：是由上弦層、中弦層、下弦層和上腹桿層以及下腹桿層組成的空間結(jié)構(gòu)。2：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按網(wǎng)格組成不同分類（1）交叉桁架體系：如兩向正交正方網(wǎng)架、兩向斜交斜放網(wǎng)架、三向網(wǎng)架（如圖）等。（2）四角錐體系：如正放四角錐網(wǎng)架（如圖），正方抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架，星形四角錐網(wǎng)架，棋盤(pán)形四角錐網(wǎng)架等。（3）三角錐體系：如六角錐網(wǎng)架（如圖）、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩型三角錐網(wǎng)架（如圖）等。（4）其他體系：如蛛網(wǎng)式網(wǎng)架，折板型網(wǎng)架、組合網(wǎng)架、斜拉網(wǎng)架大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)（二）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)22（二）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)3：網(wǎng)架結(jié)構(gòu)按支承方式分（1）周邊支承網(wǎng)架（如圖）：該形式傳力直接，受力性能優(yōu)越。（2）點(diǎn)支承網(wǎng)架（如圖）：可置于四個(gè)或多個(gè)支承上，采用上弦、下弦或柱柱帽支承。（3）周邊與中間點(diǎn)相結(jié)合的網(wǎng)架（如圖）：該形式特別適用于大面積的工業(yè)廠房或其他類似建筑。（4）其他：如三邊支承一邊開(kāi)口（如圖）或兩邊支承兩邊開(kāi)口等形式。

（二）網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的形式大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)23大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架形式與交叉桁架體系的平板網(wǎng)架大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架形式與交叉桁架24大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)a正交正放網(wǎng)架b斜交斜放網(wǎng)架c正放四角錐網(wǎng)架

d六角錐網(wǎng)架e蜂窩型三角錐網(wǎng)架f周邊支承網(wǎng)架

g點(diǎn)支承網(wǎng)架h點(diǎn)與周邊相結(jié)合網(wǎng)架i三邊支承網(wǎng)架

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)a正交正25大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)角錐體系平板網(wǎng)架網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的支承方式與建筑造型大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)角錐體系平板網(wǎng)架網(wǎng)26大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)27大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)設(shè)在下弦處，如設(shè)在上弦處可能使網(wǎng)架產(chǎn)生附加的下垂度，下弦將產(chǎn)生附加拉力，使下弦某些桿件超載。支座節(jié)點(diǎn)采用固定節(jié)點(diǎn)時(shí)可用螺栓連接，較大跨度的網(wǎng)架做成滑動(dòng)支座，以減少柱子推力，適用于簡(jiǎn)支邊界條件下使用（如圖）。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座28大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座節(jié)點(diǎn)設(shè)在下弦處，如設(shè)在上弦處可能使網(wǎng)架產(chǎn)生附加的下垂度，下弦將產(chǎn)生附加拉力，使下弦某些桿件超載。支座節(jié)點(diǎn)采用固定節(jié)點(diǎn)時(shí)可用螺栓連接，較大跨度的網(wǎng)架做成滑動(dòng)支座，以減少柱子推力，適用于簡(jiǎn)支邊界條件下使用（如圖）。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)支座29大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是曲面性的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼有干系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的特性。他受力合理，覆蓋跨度大，在國(guó)際上頗受關(guān)注，有廣闊發(fā)展前景。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)曾應(yīng)用于揚(yáng)州蘇北農(nóng)學(xué)院體育館、南京展覽中心（551廠）、上海長(zhǎng)寧電影院等屋頂結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)主要是聯(lián)方形的網(wǎng)狀筒殼，材料一般為鋼材，也可用木材制作網(wǎng)架，跨度在30m左右。我國(guó)的第一座大跨度網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是天津體育館屋頂，它采用帶拉桿的聯(lián)方型圓柱面網(wǎng)殼，平面尺寸為52mx48m,矢高8.7m。北京奧林匹克體育中心綜合體育館，平面尺寸為70.0mx83.2m，采用人字形截面雙層雙層圓柱面斜拉網(wǎng)殼。國(guó)家大劇院采用的是雙向網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)30大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（1）優(yōu)美的建筑造型，平面上可使用的平面形狀有圓形、多邊形、三角形、扇形及各種不規(guī)則平面。建筑外形上可形成多種曲面，如球面、橢圓面、旋轉(zhuǎn)拋物面、多種截面形狀的柱狀面等，也可通過(guò)曲面的切割和組合得到。（2）受力合理，可以跨越較大跨度，節(jié)約鋼材。由于網(wǎng)殼曲面的多樣化，通過(guò)曲面設(shè)計(jì)是網(wǎng)殼受力均勻，大部分桿件主要承受壓力，增加剛度，減少變形，達(dá)到節(jié)約鋼材的目的。（3）用小的構(gòu)件組成大的空間，構(gòu)建在工廠預(yù)制，安裝簡(jiǎn)便快捷，不需要大型設(shè)備，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好。（4）連接和計(jì)算方面的優(yōu)點(diǎn)與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)相同。2：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)（1）桿件和節(jié)點(diǎn)幾何尺寸的偏差以及曲面的偏離對(duì)網(wǎng)殼的內(nèi)力、整體穩(wěn)定性和施工精確度影響較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，桿件和節(jié)點(diǎn)加工精度要求高。（2）矢高大，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)建筑空間高，建筑材料和能源的小號(hào)增加。（3）多數(shù)薄殼結(jié)構(gòu)建筑的形體較為復(fù)雜，多采用現(xiàn)澆施工，費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)模板，結(jié)構(gòu)計(jì)算較復(fù)雜，不宜承受集中荷載。（一）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)1：網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)31大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（二）網(wǎng)殼的形式和分類1.按層數(shù)分 單層、雙層2.按曲面的曲率分 正（零、負(fù)）高斯曲率網(wǎng)殼正高斯曲率網(wǎng)殼的網(wǎng)殼有球面網(wǎng)殼、雙曲面網(wǎng)殼、橢圓拋物面網(wǎng)殼等；零高斯曲率網(wǎng)殼有柱面網(wǎng)殼、圓錐形網(wǎng)殼等；負(fù)高斯曲率網(wǎng)殼有拋物面網(wǎng)殼、單塊扭網(wǎng)殼等。3.按曲面的外形分 球面、柱面、橢圓拋物面網(wǎng)殼 雙曲扁網(wǎng)殼、扭網(wǎng)殼（包括雙曲拋物面鞍型網(wǎng)殼、單塊扭網(wǎng)殼、四塊組合型扭網(wǎng)殼）等四類4.按網(wǎng)殼網(wǎng)格劃分 球面、圓柱面網(wǎng)殼大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（二）網(wǎng)殼的形式和32大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)33大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)34大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)35大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式解析薄殼結(jié)構(gòu)是用混凝土等剛性材料以各種曲面形式構(gòu)成的薄板結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)呈空間受力狀態(tài)，主要承受曲面內(nèi)的軸向力，彎矩和扭矩很小，剛度和

強(qiáng)度都非常好。結(jié)構(gòu)厚度僅為跨度的幾百分之一。結(jié)構(gòu)形式：1.筒殼2.圓頂殼3.雙曲扁殼4.馬鞍形殼大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形36大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式解析1.筒殼：由筒面、邊梁、橫隔構(gòu)件三部

分組成。橫隔構(gòu)件——拱形梁、拱形桁架、拱形剛架等結(jié)構(gòu)形式。筒殼是單曲面薄殼，形狀簡(jiǎn)單、便于施工、較常見(jiàn)。2.圓頂殼：由殼面和支承環(huán)兩部分組成。 支承環(huán)對(duì)殼面起到箍的作用，主要內(nèi)力為拉力。應(yīng)適當(dāng)加厚。殼面徑向受壓，環(huán)向上部受壓，下部受拉或壓。圓頂殼可以支承在墻上、柱上、斜拱或斜柱上。適用于大型公建，如天文館、展覽館、體育館、會(huì)堂等。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形37大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形式解析3.雙曲扁殼：由雙向彎曲的殼面和四邊的橫隔構(gòu)件組成。 受力特點(diǎn)：殼體中間區(qū)域?yàn)檩S向受壓，彎矩出現(xiàn)在邊緣，四角有較大的拉力。 優(yōu)點(diǎn)：受力合理，厚度薄，可覆蓋較大空間，較經(jīng)濟(jì)，適用于工業(yè)與民用建筑的各種大廳或車間。4.雙曲拋物面殼（馬鞍形殼）:由殼面和邊緣構(gòu)件組成，外形象馬鞍。 受力特點(diǎn)：倒懸的曲面如同受拉的索網(wǎng)，向上拱起的曲面如同拱結(jié)構(gòu)，拉壓相互作用，提高了殼體的穩(wěn)定性和剛度，使殼面可以做的很薄。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)（三）網(wǎng)殼的結(jié)構(gòu)形38大跨度建筑及構(gòu)造設(shè)計(jì)課件39類型

按構(gòu)成

●三角形

結(jié)構(gòu)高度最低

1/5-1/2≤18m

●拱形

受力最好

1/6-1/818-36m60m

（無(wú)斜腹桿）

15-30m

●梯形

受力較好

，制作方便

1/6-1/818-36m72m按材料

●鋼

適宜36m以上跨度，自重輕

●鋼筋混凝土

適宜36m以下跨度

●木

——特殊環(huán)境（相對(duì)濕度大于75%或有腐蝕性介質(zhì)時(shí)）不宜鋼、木材料，只宜預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土材料。大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)類型大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)40桁架結(jié)構(gòu)的造型大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)的造型大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)桁架結(jié)構(gòu)41三、桁架結(jié)構(gòu)分類：

1空心管桁架

2張弦梁結(jié)構(gòu)大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)分類：大跨度建筑結(jié)構(gòu)類型及造型、技術(shù)特點(diǎn)42第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：將竹子作為建筑構(gòu)件的一種推廣結(jié)構(gòu)，目前大多由具有高承載力的空心方管或圓管構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式，經(jīng)濟(jì)美觀。應(yīng)用：常用于飛機(jī)場(chǎng)、體育館、展覽建筑等。還用于學(xué)校、樓亭、電視塔、信號(hào)支架、人行過(guò)街橋、醫(yī)院及工業(yè)建筑。1空心管桁架結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介43第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例分析——南京國(guó)際展覽中心

南京國(guó)際展覽中心建筑南北長(zhǎng)293m，東西寬174.5m，建筑總高度為43.05，無(wú)柱展示空間達(dá)81mx75m。大跨屋面采用了三角形圓鋼管空間桁架結(jié)構(gòu)，桁架之間為三角形空間檁架，鋼管之間采用相貫線焊接，構(gòu)件連接清晰、簡(jiǎn)潔明快，剛勁有力。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例44第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)外部透視第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)外部45第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)屋頂透視第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)屋頂46第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例分析——廣州白云機(jī)場(chǎng)

廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)是我國(guó)首個(gè)按國(guó)際蘇紐機(jī)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的機(jī)場(chǎng)?？偨ㄖ娣e200000mm。采用大跨度空間巨型鋼管桁架屋頂結(jié)構(gòu)，桁架最大高度10m，最大跨度180m，節(jié)點(diǎn)部位最多由11根鋼管相貫匯集，桁架兩端支撐在十字形柱上。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例47第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)48第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)沈陽(yáng)奧體中心第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)沈陽(yáng)49第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)2張弦梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介：由索與管桁架或?qū)嵏沽航M合而成。充分發(fā)揮索的高強(qiáng)性能和造型功能，使原有實(shí)體的厚重的結(jié)構(gòu)減為纖細(xì)。優(yōu)點(diǎn)：具有通透、飄逸的效果。應(yīng)用：玻璃幕墻及采光屋面。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)250第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)2張弦梁結(jié)構(gòu)

張弦梁結(jié)構(gòu)早期由前南斯拉夫和日本學(xué)者各自獨(dú)立提出。南斯拉夫?qū)W者稱之為雙弦結(jié)構(gòu)（TwoChordStructure），日本學(xué)者則稱為張弦梁結(jié)構(gòu)（BeamStringStructure），目前在中國(guó)還是以張弦梁的叫法為主。在中國(guó)，張弦梁結(jié)構(gòu)的架設(shè)是在上個(gè)世紀(jì)九十年代。國(guó)內(nèi)第一次應(yīng)用就是1999年在上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)的航站樓，最大跨度的水平投影長(zhǎng)度82.60米。后來(lái)，在廣州國(guó)際會(huì)議展覽中心、哈爾濱國(guó)際會(huì)議中心、北京全國(guó)農(nóng)業(yè)展覽館中心及國(guó)家體育館先后采用了張弦梁結(jié)構(gòu)。張弦梁結(jié)構(gòu)主要由柔性索和剛性梁或拱、再加上撐桿組成。其中梁或拱作為結(jié)構(gòu)的上弦部分，索作為結(jié)構(gòu)下弦部分，通過(guò)預(yù)應(yīng)力及撐桿的作用形成張弦梁整體結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力錨固在上弦桿兩端部。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)251第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)2張弦梁結(jié)構(gòu)

從受力來(lái)看，由于張弦梁結(jié)構(gòu)的下弦索預(yù)應(yīng)力作用，有向徑向作用力，這個(gè)力通過(guò)撐桿傳遞到上弦桿下部，形成了對(duì)梁體或拱的彈性支撐。所以在相同荷載作用下，對(duì)于同樣的結(jié)構(gòu)如果有張弦梁支撐會(huì)使結(jié)構(gòu)內(nèi)力大為降低，從而達(dá)到減少截面面積，降低結(jié)構(gòu)自重減少材料用量的目的。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，由于張弦梁的作用也是結(jié)構(gòu)的跨越能力得以提升，所以在大跨度的廠房，候機(jī)廳及體育館所都會(huì)優(yōu)先考慮張弦梁結(jié)構(gòu)。張弦梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以歸納出這幾個(gè)方面。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，輕盈而通透，跨越能力達(dá)，便于工廠化制造、運(yùn)輸及安裝；對(duì)于空間的張弦梁結(jié)構(gòu)更是剛度大、穩(wěn)定性好。故此，張弦梁在大跨度的工業(yè)與民用建筑中廣泛的應(yīng)用，新建橋梁上應(yīng)用目前只是一種起步，相信以后會(huì)作為結(jié)構(gòu)一部分加以利用或作為獨(dú)立結(jié)構(gòu)架設(shè)。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)252第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)

西班牙的奧倫塞千禧橋在主跨跨中就用到了張弦梁，不過(guò)它是以斜拉結(jié)構(gòu)加勁的輔助結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的。所以，在橋梁加固工程上根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況有可能用到張弦梁，把它作為一種技術(shù)的手段還是很可行的。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)53第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)部透視案例分析——上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)外部透視內(nèi)部透視入口透視第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)部54第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例分析——上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)案例55第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)北京農(nóng)業(yè)展覽館館頂?shù)膹埾伊航Y(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)三、桁架結(jié)構(gòu)北京56第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)組成：圓鋼、小角鋼和薄壁型鋼組成它除具有普通鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外，還具有取材方便、用料較省、自重更輕等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：安裝方便快捷、布局靈活、建造速度快、經(jīng)濟(jì)耐久、造型輕盈、綜合造價(jià)低等特點(diǎn)輕型鋼結(jié)構(gòu)種類：門(mén)式鋼架、屋架、網(wǎng)架第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)組成57第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)門(mén)式剛架適用范圍：適用于跨度9~36mm，以3m為模數(shù)，柱距6~10m，柱高4.5~9m的單層工業(yè)廠房或公共建筑（超市、娛樂(lè)體育設(shè)施、車站候車室、碼頭建筑）。內(nèi)設(shè)置橋式吊車時(shí)起重量不大于20t（柱距6m時(shí)不大于30t）；設(shè)置懸掛吊車時(shí)起重量不大于3t。四、輕鋼結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)門(mén)式剛架四、輕鋼58第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)實(shí)例——青島南車集團(tuán)輕鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)車間2004年投資新建，建筑面積5000平方米。主體結(jié)構(gòu)采用輕型單跨門(mén)式剛架形式，吊車最大起重量為20噸。為使立面效果簡(jiǎn)潔美觀，屋面采用有組織內(nèi)排水形式。外墻面和屋面板均采用雙層壓型鋼板，兩層壓型鋼板之間放置了耐火性能較好的巖棉保溫隔熱層。四、輕鋼結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)實(shí)例——青島南車59第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)正在施工建設(shè)的門(mén)式剛架第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)正在60第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)61第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕型鋼結(jié)構(gòu)屋頂輕型鋼結(jié)構(gòu)屋頂，宜采用具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、耐火、保溫、隔熱、隔聲、抗震及防水等性能的建筑材料，同時(shí)要求構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，并能工業(yè)化生產(chǎn)，如壓型鋼板、太空板和瓦楞鐵等。屋面構(gòu)件分為有檁體系和無(wú)檁體系。有檁體系檁條宜采用冷彎薄壁型鋼及高頻焊接輕型H型鋼。檁條多為1.5~3m，直接鋪設(shè)壓型鋼板。無(wú)檁體系的太空板標(biāo)準(zhǔn)尺寸在網(wǎng)架中為3m×3m，在工業(yè)廠房中為1.5m×6m和3m×6m,可直接擱置在網(wǎng)架上弦節(jié)點(diǎn)加焊的支托上，或門(mén)式鋼架（屋架）和橫梁（上弦）上。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕型62第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)63第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕鋼屋架輕鋼屋架采用軋制或焊接型材形成的人形或梯形屋架，一平面桁架結(jié)構(gòu)為主，跨度常小于30m大于60m較少第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)四、輕鋼結(jié)構(gòu)輕鋼64第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)索膜結(jié)構(gòu)起源于古代人類居住的帳篷。索膜結(jié)構(gòu)是由施以適當(dāng)與張力的索、膜材料形成的具有相應(yīng)建筑造型的結(jié)構(gòu)形式。索膜中的張力通過(guò)精心布置的網(wǎng)格自然、流暢地傳遞，最終匯聚到結(jié)構(gòu)中的主索、邊框、邊梁及支座構(gòu)件上。由此索膜結(jié)構(gòu)是一種空間整體結(jié)構(gòu)，它有骨架與覆蓋于其上的膜體共同組成。特點(diǎn)：與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，其自重大大減輕，就屋頂而言，僅為一般屋頂重量的1/10~1/30。它還有易建、易拆、易搬遷、易更新以及與自然環(huán)境融合等優(yōu)點(diǎn)。索膜建筑的造型也和傳統(tǒng)的建筑有很大的不同，有曲線、曲面塑造的形態(tài)較之矩形建筑而言，十分生動(dòng)活潑。適用于濱海旅游、博覽會(huì)、文藝、體育和需要有超大使用空間的公共建筑或有特殊建筑美觀要求的中小型建筑上。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)65第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)日本東京室內(nèi)棒球館第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)日本66第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)索膜建筑可分為：·充氣式鎖模結(jié)構(gòu)體系建筑·空間張力膜結(jié)構(gòu)體系及他的基本形體單位·索膜穹頂結(jié)構(gòu)體系·桅桿斜拉式鎖模結(jié)構(gòu)體系·蒙皮膜建筑第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)索膜67第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)充氣式索膜建筑按其構(gòu)成結(jié)構(gòu)可分為氣撐式索膜結(jié)構(gòu)體系和氣肋式索膜結(jié)構(gòu)體系1.氣撐式索膜結(jié)構(gòu)體系依靠空壓和送風(fēng)系統(tǒng)向室內(nèi)充氣（超壓）頂升和成型建筑物的膜面屋頂。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)充氣68第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)·氣撐膜結(jié)構(gòu)發(fā)展?fàn)顩r1917年,英國(guó)人W.Lanchester提出用鼓風(fēng)機(jī)吹脹膜布作為野戰(zhàn)醫(yī)院的設(shè)想，并申請(qǐng)了專利，但當(dāng)時(shí)由于技術(shù)條件的限制，只是一種設(shè)想,并沒(méi)有成為現(xiàn)實(shí)。1946年,美國(guó)人WalterBird建成第一個(gè)充氣膜結(jié)構(gòu)為美國(guó)軍方做了一個(gè)直徑15m，矢高18.3m球形多譜勒雷達(dá)穹頂(DopplerRadome)，可以保護(hù)雷達(dá)不受氣候侵襲，又可讓電波無(wú)阻的通過(guò)，從而使相隔了29年的專利付諸實(shí)用。當(dāng)時(shí)采用以玻璃纖維為基布氯丁二烯橡膠為涂層的膜材。1950～1970年間，大量類似的穹頂相繼在美國(guó)、德國(guó)建造，最大直徑達(dá)到60m。1957年他又將自家的游泳池罩在一個(gè)充氣膜結(jié)構(gòu)中，并在美國(guó)的雜志上做了詳細(xì)的介紹，從而充氣膜結(jié)構(gòu)被世人知曉。多譜勒雷達(dá)穹頂?shù)谝还?jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)·氣69第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)

1967年第一屆國(guó)際充氣結(jié)構(gòu)會(huì)議在德國(guó)的斯圖加特召開(kāi)，這無(wú)疑給充氣膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展注入了興奮劑。隨后各式各樣的充氣膜結(jié)構(gòu)如雨后春筍般的出現(xiàn)。1970年日本大阪萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)上,把膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地推向世界，開(kāi)始了剛性結(jié)構(gòu)向柔性結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，成為膜結(jié)構(gòu)發(fā)展史上的里程碑。由于日本是個(gè)多震的國(guó)家,且博覽會(huì)會(huì)址多位于軟土地基，因此展館宜采用自重輕、抗震性能好，施工速度快且形態(tài)各異的膜結(jié)構(gòu)作為臨時(shí)展館。由建筑師DavisBrody工程師DavidGeiger設(shè)計(jì)的美國(guó)館），其平面是一個(gè)139m×78m的橢圓形充氣膜結(jié)構(gòu)，膜材為聚氯乙烯(PVC)涂層的玻璃纖維織物，無(wú)柱大廳的屋面由32根沿對(duì)角線交叉布置的鋼索和膜布所覆蓋。它是世界上第一個(gè)大跨度低輪廓(小矢高)的氣承式膜結(jié)構(gòu)。美國(guó)館第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)70第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)

1988年，日本在東京后樂(lè)園棒球館（圖3）中采用了充氣膜結(jié)構(gòu)，其平面為橢圓形，對(duì)角線跨度為204m，屋頂高度達(dá)61m，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與以前的充氣結(jié)構(gòu)沒(méi)有太大的區(qū)別，只有采用了雙層膜構(gòu)造并應(yīng)用了先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)。但運(yùn)行費(fèi)用昂貴，經(jīng)營(yíng)者幾乎不堪重負(fù)，之后世界各地再也沒(méi)有建造大型氣承式公共膜建筑。日本東京室內(nèi)棒球館第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)71第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)

案例一：不列顛哥倫比亞體育館

平面為232mX190m橢圓形，高60m。世界上最大的空中支撐結(jié)構(gòu)占地面積4萬(wàn)平方米，其周長(zhǎng)760米。氣膜采用雙層膜,兩層膜之間有10cm的間隔,屋頂可以讓20％的自然光進(jìn)入室內(nèi),因?yàn)槊繉幽げ牡暮穸戎挥?.85mm。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)72第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)

案例2：深圳東部華僑城大峽谷兒童樂(lè)園

直徑54米，高15米。深圳東部華僑城大俠谷兒童樂(lè)園是中國(guó)首個(gè)氣膜結(jié)構(gòu)室內(nèi)兒童樂(lè)園，項(xiàng)目將于2008年7月底峻工,該樂(lè)園內(nèi)有旋轉(zhuǎn)木馬、青蛙跳和恐龍?zhí)榷囗?xiàng)兒童游樂(lè)設(shè)施，采用先進(jìn)的充氣膜建筑，充份體現(xiàn)了其高跨比，大空間無(wú)梁柱，自重輕等多種特點(diǎn)。項(xiàng)目特點(diǎn)：（1）外膜采用七彩膜，是中國(guó)首個(gè)采用多種顏色的氣膜建筑，優(yōu)美的外觀充分體現(xiàn)了膜材顏色的多樣性。（2）造型美觀新穎獨(dú)特，圓形的整體輪廓突破了氣膜傳統(tǒng)的弧形外觀，此項(xiàng)目也是中國(guó)第一個(gè)采用圓形結(jié)構(gòu)的氣膜建筑，具有很強(qiáng)的標(biāo)志性。（3）安全智能的送風(fēng)系統(tǒng)，既能保持場(chǎng)內(nèi)空氣新鮮又可以防止熱能的損耗，為游人提供舒適的游樂(lè)環(huán)境。（4）高跨比，大空間無(wú)梁柱，自重輕這些都是傳統(tǒng)建筑所無(wú)可比擬的。（5）氣膜建筑系統(tǒng)可達(dá)到抵御240千米/小時(shí)的颶風(fēng)和200千克/平方米的積雪，保證建筑的安全性。（6）空調(diào)能耗僅為傳統(tǒng)建筑的1/10—1/4，總體節(jié)能75%以上。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)73第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)2.氣肋式膜結(jié)構(gòu)體系指由充氣后具有拱形支撐能力，并用膜肋分隔的獨(dú)立密閉倉(cāng)構(gòu)成的屋頂體系。與氣撐式相比，優(yōu)越性是室內(nèi)為常壓氣體環(huán)境。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)2.74第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)空間張力膜結(jié)構(gòu)體系及它的基本形體單位空間張力膜結(jié)構(gòu)的基本單位為雙曲線拋物面單元（鞍型單元）和類錐型懸鏈面單元（帳篷單元）1、雙曲線拋物面單元標(biāo)準(zhǔn)的雙曲拋物面單元膜面的水平投影為正方形或棱形，膜面周邊設(shè)置約束邊索，兩對(duì)角點(diǎn)高差的存在使曲面穩(wěn)定。在對(duì)膜面的兩對(duì)角張拉時(shí)（施加預(yù)應(yīng)力），構(gòu)成具有整體剛度的雙曲拋物面空間形體，俗稱鞍型膜面單元。構(gòu)成的屋頂易于排水，投影下的建筑空間可充分利用，可以用鞍型膜單元的組合可設(shè)計(jì)出豐富多彩的建筑體型與空間。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)空間75第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)76第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)2、類錐型懸鏈面單元類錐型懸鏈面單元是由懸鏈線繞中心軸旋轉(zhuǎn)圍合而構(gòu)成的空間曲面，俗稱帳篷膜單元?，F(xiàn)代索膜結(jié)構(gòu)延用了古代帳篷的形式并發(fā)展了它的構(gòu)筑模式。中心支撐桿掛起吊環(huán)，膜布嵌固于環(huán)上，帳篷膜周邊形狀可以是圓形也可以是矩形，用定位桿和地錨索固定于地面或建筑的環(huán)梁上。與鞍型膜面相比，帳篷膜易筑成封閉的空間，帳篷膜單元可以組合，構(gòu)成群峰帳篷膜建筑，使室內(nèi)空間高低變換有序。帳篷膜頂?shù)牡醐h(huán)如用懸掛在室外桅桿上的鋼索吊起，室內(nèi)則為無(wú)柱空間。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)2、77第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)78第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)索膜穹頂結(jié)構(gòu)體系

20世紀(jì)50年代，美國(guó)建筑師富勒受自然現(xiàn)象啟發(fā)構(gòu)筑了富勒球結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)又不連續(xù)的系列壓桿與連續(xù)的系列拉索構(gòu)成整體的空間球結(jié)構(gòu)。美國(guó)著名結(jié)構(gòu)專家蓋格認(rèn)為，富勒球?qū)儆趶埩Y(jié)構(gòu)體系，并依此設(shè)計(jì)了索穹頂大跨空間結(jié)構(gòu)體系。而后，建筑膜材用于索穹頂結(jié)構(gòu)中，出現(xiàn)了為國(guó)際空間結(jié)構(gòu)工程界所矚目的索膜穹頂結(jié)構(gòu)。從漢城奧運(yùn)會(huì)體操館開(kāi)始，世界上百米跨度（最大跨度可達(dá)400m）以上的體育館多數(shù)采用了索膜穹頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)索膜79第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)桅桿斜拉式索膜結(jié)構(gòu)體系

從豎起的高聳桅桿頂部用鋼索拉起膜面支撐架或直接由外部拉起膜面（類似斜拉橋結(jié)構(gòu)體系），可稱為桅桿斜拉式索膜結(jié)構(gòu)體系。特點(diǎn)：室內(nèi)為無(wú)柱的大空間，但室外立起的桅桿和拉索占據(jù)了大面積的場(chǎng)地。第一節(jié)大跨建筑結(jié)構(gòu)類型及其造型、技術(shù)特點(diǎn)五、索膜結(jié)構(gòu)桅桿803大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)3大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)81大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)一、大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的一般規(guī)律1.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)的關(guān)系大跨度建筑的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，因而有很多種不同的節(jié)點(diǎn)形式，選擇節(jié)點(diǎn)形式應(yīng)考慮具有受力合理、傳力明確而簡(jiǎn)捷、保證整體結(jié)構(gòu)的安全可靠的要求。節(jié)點(diǎn)應(yīng)做到構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)便，易于安裝，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效果和藝術(shù)效果。

2.節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的技術(shù)性與藝術(shù)性大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是將技術(shù)合理性與藝術(shù)表現(xiàn)性有機(jī)地融合在一起，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)與建筑總體方案設(shè)計(jì)一樣，都需要在技術(shù)與藝術(shù)兩方面共同考慮，以求得更好效果。如1889年巴黎世界博覽會(huì)機(jī)械館主體結(jié)構(gòu)采用了格構(gòu)式三鉸拱鋼架(圖15-2-1)?？缍冗_(dá)111m。其拱腳落地部分由寬漸窄，近支座處收縮為一三角形，使得主體結(jié)構(gòu)與點(diǎn)支承基座的之間形成合乎邏輯的轉(zhuǎn)換。三鉸拱支座的視覺(jué)沖擊力就在于它以如此渺小的接地點(diǎn)構(gòu)件支撐起跨度那樣巨大的鋼鐵身軀!這正是當(dāng)時(shí)的建筑師與工程師充分認(rèn)識(shí)了鋼材的高強(qiáng)度與鋼結(jié)構(gòu)的傳力原理，而取得輝煌的成果。大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)一、大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的一般規(guī)律82第二節(jié)大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)二、大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的技術(shù)要領(lǐng)(一)不同材料體系連接方式的設(shè)計(jì)材料之間的連接方式是構(gòu)造設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，大跨度建筑主體結(jié)構(gòu)常用的建筑材料主要有三種:鋼、鋼筋混凝土、木。1.鋼鋼材之間的基本連接方式主要有:焊縫連接(又可分為對(duì)接、搭接、T形、貼角、坡口焊)、螺栓(又可分為普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓)以及鉚釘連接。在此基礎(chǔ)之上，尚有鉸接、半剛接、剛接、節(jié)點(diǎn)板連接、銷接件連接以及球節(jié)點(diǎn)連接等(圖15-2-2,15-2-3)。,鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土之間的連接可以在鋼筋混凝土上安置鋼支座，將支座與鋼筋混凝土的預(yù)埋鋼件采用地腳螺栓錨連接或焊接。鋼材與木材之間的連接主要使用各種螺栓以及連接件。鑄鋼節(jié)點(diǎn)，在多桿件匯合的節(jié)點(diǎn)如采用其他方式接合困難時(shí)可采用鑄鋼節(jié)點(diǎn)。2.鋼筋混凝土鋼筋混凝土之間的連接方式為現(xiàn)澆連接或裝配式連接兩種。鋼筋混凝土與木材之間的連接主要采用釘、銷以及螺栓連接。在大跨度建筑中，鋼筋混凝土常與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。上述連接方式中，無(wú)論是同類材料之間或異類材料之間，鉸接連接(圖15-2-4)，在施工方面裝配化程度較高，屬干法作業(yè)，利于環(huán)保。剛性節(jié)點(diǎn)連接使用預(yù)埋件焊接連接或現(xiàn)澆混凝土連接。第二節(jié)大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)二、大跨度建筑節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)的技術(shù)83(二)結(jié)構(gòu)主體與基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)造設(shè)計(jì)大跨度建筑所經(jīng)常采用的鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主體部分與基礎(chǔ)連接部分伸出地表，成為鋼筋混凝土支座，再與結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件用鉸接、節(jié)點(diǎn)板、纜索連接起來(lái)，成為鉸接式、節(jié)點(diǎn)板式、纜索式支座等。

1.耳板鉸接式鋼筋混凝土支座即在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面預(yù)埋雙耳板，在鋼柱柱底安裝單耳板，耳板間通過(guò)鋼銷連接。也可在混凝土表面預(yù)埋鋼制單耳板，在柱底安裝雙耳板與單耳板鉸接。

2.節(jié)點(diǎn)板式鋼筋混凝土支座混凝土支座表面埋置水平的鋼板，主體的鋼柱腳末端通過(guò)角撐(加勁肋)設(shè)置底板，兩塊鋼板以相同角度緊緊貼合在一起，最后用螺栓固定。

3.大跨度建筑屋頂構(gòu)造設(shè)計(jì)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)大跨度建筑的屋