大跨度结构的分类
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系
大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系一、概述大跨度与小跨度的划分和对应的结构体系一直是建筑工程领域中一个备受关注的问题。
随着建筑设计和施工技术的不断进步，对大跨度和小跨度结构的需求也在不断增加。
正确的划分和选择适用的结构体系对于工程设计和实施具有重要的指导意义。
本文将就大跨度与小跨度的划分及适用的结构体系进行深入探讨。
二、大跨度与小跨度的定义1. 大跨度结构大跨度结构通常指的是在建筑或桥梁中跨度较大的结构。
一般来说，跨度大于50米的建筑或桥梁可以被称为大跨度结构。
大跨度结构由于其较大的跨度，需要考虑较多的内力、变形、振动等问题，因此在设计和施工中需要采取相应的措施来保证结构的安全和稳定。
2. 小跨度结构小跨度结构则是相对于大跨度结构而言的。
一般来说，跨度小于50米的建筑或桥梁可以被称为小跨度结构。
小跨度结构由于跨度较小，内力和变形等问题相对较少，因此在设计和施工中的考虑因素也相对较少。
三、大跨度与小跨度结构的区别1. 内力分布大跨度结构由于跨度较大，内力分布相对复杂。
在设计中需要考虑不同部位的受力情况，以保证结构的安全性。
而小跨度结构内力分布相对简单，设计上的考虑因素也相对较少。
2. 稳定性由于大跨度结构的跨度较大，其稳定性相对较差，需要采取相应的措施来保证结构的稳定性。
而小跨度结构由于跨度较小，其稳定性相对较好。
3. 振动问题大跨度结构在设计和施工中需要考虑振动等问题，以保证结构的使用安全性。
而小跨度结构由于跨度较小，振动问题相对较少。
四、大跨度与小跨度适用的结构体系1. 大跨度结构适用的结构体系钢结构体系是大跨度结构常用的结构体系之一。
钢结构具有自重轻、刚度大、施工速度快等优点，适用于大跨度建筑和桥梁的结构体系中。
索弦结构体系也是大跨度结构的常用结构体系，其富有弹性和变形能力，适用于跨度较大的结构。
2. 小跨度结构适用的结构体系混凝土结构体系是小跨度结构常用的结构体系之一。
混凝土结构具有承载能力强、耐久性好等优点，适用于小跨度建筑和桥梁的结构体系中。
简述大跨度空间结构的主要形式及特点
简述大跨度空间结构的主要形式及特点摘要：大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。
其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。
形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。
关键词：大跨度空间结构形式特点1网架结构由多根杆件按照某种规律的儿何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。
它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
1.1网架结构的形式(1)平而桁架系组成的网架结构。
主要有：两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。
(2)四角锥体组成的网架结构。
主要有：正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。
(3)三角锥组成的网架结构。
主要有：三角锥网架、抽空三角锥网架（分1型和11型）、蜂窝形三角锥网架等型式。
(4)六角锥体组成的网架结构。
主要形式有：正六角锥网架。
1.2网架结构的主要特点空间工作，传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工丨中成批生产，有利于提高生产效率；网架的平而布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。
2网壳结构曲而形网格结构称为网壳结构，有单层网壳和双层网壳之分。
网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
2.1网壳结构的形式主要有球而网壳、双曲而网壳、圆柱而网壳、双曲抛物而网壳等。
2.2网壳结构主要特点兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工）预制;安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平而还是空间曲而外形，都可根据创作要求任意选取。
大跨度钢结构
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2.3 拱式结构的特点和应用
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40∼60m时，拱间距可取6∼10m，无檩或型钢檩条
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2.3 拱式结构的特点和应用 续) 拱式结构的特点和应用(续
•跨度达100m左右时，宜采用相距3∼6m的拱对，拱对间距为9∼15m
减轻基础负担；结构可外露；横梁高度可取跨度的1/20∼1/12 设置预应力拉杆减少跨中弯矩，横梁高度可取跨度的1/40∼1/30
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
•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
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2.2 框架结构的特点和应用 续) 框架结构的特点和应用(续
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类个方向的平面桁架相互交角60° 比两向网架刚度大，适合大跨度 常用于正三角形，正六角形平面 在某些平面形状会出现不规则杆件
正放抽空四角锥网架
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3.2网架类别 续) 网架类别(续 网架类别
斜放四角锥网架
受力合理，杆件数量少 屋面板类型多 屋面组织排水较困难
•三(多)层网架
减少弦杆内力(25%∼ 60%)，减小网格尺寸，大跨经济性好；杆件数量多
三层网架示意图
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3.3平板网架形式的选择 平板网架形式的选择
选择网架型式考虑的因素： 建筑物的平面形状和尺寸、支承情况、荷载大小、屋 面构造、建筑要求、制造和安装的方法及材料供应情况等 • 从平面形状和大小来看，当周边简支时： 平面为方形或接近方形，且为中小跨度时，宜采用两 向正交斜放交叉梁系网架，或正放和斜放四角锥网架。 平面为矩形时，宜采用两向正交斜放交叉梁系网架， 或斜放四角锥网架。 平面为圆形、八角形、六角形、扇形，且平面尺寸较 大时，可选用三向交叉梁系网架，或三角锥网架。 • 从屋面构造来看： 正放网架的屋面板规格常一种，而斜放网架却有两三 种。倒锥体网架的上弦网格较小，因而屋面板规格也较小
隧道跨度分类标准
隧道跨度分类标准
隧道的跨度是指两个支撑结构（如墙、拱、柱等）之间的距离，它是隧道结构设计中关键的参数之一。
根据不同的分类标准，隧道的跨度可以分为几种不同类型。
1. 按跨度大小分类：
(1) 小跨度隧道：跨度小于6米。
(2) 中等跨度隧道：跨度在6米至12米之间。
(3) 大跨度隧道：跨度大于12米。
2. 按支撑结构类型分类：
(1) 洞身型隧道：洞壁为支撑结构，如明挖法隧道。
(2) 拱型隧道：拱为支撑结构，如浅埋法、盾构法隧道。
(3) 框架型隧道：框架为支撑结构，如液压支架法隧道。
3. 按地质条件分类：
(1) 坚硬岩石地层隧道：如全断面掘进法隧道。
(2) 岩溶、破碎岩层隧道：如冻土工法、注浆法隧道。
(3) 软土层和松散层隧道：如织物管片法、顶进法隧道。
以上是隧道跨度的常用分类标准，不同类型的隧道设计与施工也会有所不同。
第三章大跨度建筑构造1
薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成 的薄板结构。
受力特点：结构呈空间受力状态，主要承受曲面内的 轴向力，弯矩和扭矩很小，刚度和强度都非常好。结 构厚度仅为跨度的几百分之一。 优点： 结构自重轻、省材料、跨度大、外形多样。
缺点：多数薄壳结构建筑的形体较为复杂，多采用现 浇施工；费工、费时、费模板，结构计算较复杂，不 宜承受集中荷载。
三、大跨度建筑的主要结构类型
结构技术是影响建筑 空间形式及造型的重 要因素，在大跨度建 筑中尤其如此。
按建筑材料和建造方式分为 钢筋混凝土薄壳结构 网架结构 轻钢结构 管桁架结构 悬索结构
膜结构
索-膜结构 混合结构
§3.2大跨度建筑结构类型及其造型、技术特点
一、拱结构及其建筑造型 二、钢架结构及其建筑造型 三、桁架结构及其建筑造型 四、折板结构及其建筑造型
哥特建筑尖拱与骨架拱
弧三角拱
罗马万神庙室内
法国里昂机场高速铁路车站
代表钢 铁时代 的埃菲 尔铁塔
文艺复兴时期公共会堂帕拉迪奥
（二）拱的形式
三铰拱
两铰拱 无铰拱
三铰拱
两铰拱
无铰拱
（三）拱结构的建筑造型
取决于矢高和平衡拱推力的方式 矢高影响建筑的外部轮廓形象。 通常矢高为拱跨的1/7～1/5，最小不小于1/10。
适用范围：体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、 商场等公共建筑。
（二）桁架结构的形式
1.用材：木材、钢材、钢筋混凝土
2.形式：三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱 式
（三）桁架结构的建筑造型
建筑结构 大跨度结构
一、刚架结构
单 层 刚 架 基 本 尺 度
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
第十一章 大跨度结构
受力 特点
桁架（屋架）的受力以轴力为主，各杆是承受拉（压）力的二力杆
件，受力状态比梁合理，计算简单、施工方便、自重较轻、适应性强。 但结构高度大，侧向刚度小，为保证其侧向稳定而设置的支撑往往耗 费过多的材料，为了构造和制作的方便往往采取由最大内力控制的等 截面杆件而使材料未尽其用。
二、桁架（屋架）结构
桁 架 结 构 布 置 及 支 撑 体 系
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
工 程 实 例
I 国 家 体 育 馆 鸟 巢
第十一章 大跨度结构
二、桁架（屋架）结构
第十一章 大跨度结构
工程实例-国家体育馆鸟巢
三、拱结构
第十一章 大跨度结构
受力 特点
拱结构杆轴为凸向外荷载的曲线，在竖向荷载作用下产生推力并以
四、薄壳结构
第十一章 大跨度结构
薄壳结构主要形式及尺度
• 双曲扁壳
双曲扁壳矢高与底面短边之比应不大于1/5，但也不能太扁以避免向平板 转化。当双面扁壳双面曲率不等时，较大曲率与较小曲率之比，以及底面 长边与短边之比，均不宜超过2。双曲扁壳允许倾斜放置，但壳体底平面 的最大倾角不宜超过10°，其它尺度要求同球壳。
为使悬索结构具有足够的形状稳定性，应在悬索体系内建立适当的 预应力，使悬索绷紧。
类型
单层悬索加重屋面 预应力“悬挂薄壳” 预应力双层索系、 预应力索网
劲性悬索 横向加劲平行索系——索-梁(桁)体系、索-拱体系
七、悬索结构
第十一章 大跨度结构
悬索结构尺度
• 单层索系：承重索垂跨比1/20～1/10
大跨度建筑的结构类型及造型
薄壳结构形式
筒壳 圆顶壳 双曲扁壳 双曲抛物面壳
双曲扁壳与双曲抛物面壳
北京火车站——双曲扁壳
薄壳结构的建筑造型
建筑造型是以各种几何曲面图形 为基本，有圆筒形、圆球形、双 曲抛物面形。 不简单重复上述基本形式，而是 巧妙地运用交贯、切割、改变参 数等方法，重新组合再创造。造 型独特新颖，突出建筑个性。
巴黎国家工业与技术中心陈列馆
三束锥状双曲面薄壳交 汇于屋顶中心，立面呈 抛物线形，上下双层壳 板组成空腔壳体，平均 厚度18CM,仅为跨度的 1/144。
美 国 麻 省 理 工 学 院 礼 堂
埃罗· 沙里宁，1/8球面薄壳，平面为曲边三角 形，边梁向上卷起，传递荷载至三个支座，地 下埋设水平拉杆，平衡推力，铜板覆盖，玻璃 幕墙曲面外墙。
肯尼迪机场候机楼
四片双曲面钢砼薄壳合围成 屋顶，展翅飞翔的大鸟。采 光带分开四部分，边梁朝支 座逐渐加宽，适应增大的内 力。模型实验，艺术与结构 的完美结合，没有生硬的几 何图形痕迹。
空间网格结构
多根杆件
以一定规律 节点连接
平板网架 曲面网壳 空间结构形式
1、多向受力结构，整体性强，稳定， 刚度大； 2、杆件主要承受轴向拉、压力，符合 材料特性，节省； 3、结构高度小，有效利用空间； 4、杆件规格统一，易于生产。
常见的大跨度结构形式
常见大跨度的结构形式我国规范：跨度60m以上为大跨度。
类型：多为公建，人流集中，规模大，占地面积大。
例如影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工业建筑：飞机装配车间、飞机库等。
1、拱结构；拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩；拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。
是一种古老的方法适合脆性材料、石材、砖材、混凝土等关键是侧推力平衡问题2、钢架结构；1、材料强度高，自身重量轻;2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高;3、钢结构制造安装机械化程度高;4、钢结构密封性能好;5、钢结构耐热不耐火;6、钢结构耐腐蚀性差;7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用。
3、桁架结构；受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。
这一受力特性反映了实际结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。
4、网架结构；网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。
由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构，可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖。
此外，折板还可用作外墙、基础及挡土墙。
6、薄壳结构；壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。
索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。
8、张拉膜结构；张拉整体结构是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构，其中「不连续的压杆」的含义是压杆的端部互不接触，即一个节点上只连接一个压杆。
9、充气膜结构；充气膜结构是一种新型建筑结构，是轻型空间结构的一个重要分支，具有丰富多彩的造型，建筑特性、结构特性优越，主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构等。
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1.大跨度结构的分类?多高层建筑结构的分类?
(1)刚度结构，桁架结构，薄壳结构，悬索结构和网壳结构等。
(2)①多层；多层砌体混合结构，无梁楼盖结构；
②高层；框架结构体系，剪力墙结构体系，框架剪力墙结构体系，简体结构体系。
2. 梁式结构的受力与变形特点
（1）梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载的作用，其内力主要为弯矩和剪力，有时也伴有扭矩或这轴力：
（2）梁的变形主要是挠曲变形。
3. 桁架结构的计算假定？弦杆与腹杆的内力分布特点？屋架结构的支撑作用？种类？（1）①组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架中心平面；
②桁架的杆件与杆架和连接的节点均为铰接节点；
③所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用在支点上。
（2）弦杆
①矩形桁架，上下弦各节点间的内力随外荷载产生的总弯矩而，跨中节间轴力大，靠近支座处轴力较小或为零，上下弦内力变化比较大；
②三角形桁架上下弦杆内力在跨中节间最小，在靠近支座处最大，
③高度呈抛物线型的桁架，上下各节间轴力基本相等。
腹杆
①矩形桁架跨中小而支座处大，其值变化大；
②三角形桁架跨中大，支座处小；
③抛物线型或折线型桁架的腹杆内力全为零。
（3）支撑作用
①加强屋架之间的联系；②加强房屋的空间刚度；③提高构件的稳定性。
（4）种类
包括设置在屋架之间的垂直支撑、水平系杆以及设置在上、下弦还有平面内的横向支撑和通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。
4.刚架结构的受力特点？（主要看课本内容，这个不会出问答题的）
在竖向荷载作用下，柱对梁的约束减少了梁的跨中弯矩。
在水平荷载作用下，梁对柱的约束减少了柱弯矩，梁和柱由于整体刚性连接，因而刚度得到了提高。
5. 拱结构的拱身内力与简支梁截面内力比较？最合理拱轴线？拱脚水平推力的平衡？拱式结构的支撑系统？
（1）①拱身内的弯矩小于跨度和相同荷载作用下简支梁内的弯矩；
②拱身截面内的剪力小于相同荷载作用下简支梁内的剪力；
③拱身截面内存在有较大的轴力，而简支梁中是没有轴力。
（2）只要共轴线的竖向坐标与相同跨度相同荷载作用下的简支梁弯矩值成比例，即可使拱截面内仅有轴力没有弯矩，满足这一条件的拱轴称为合理拱轴力。
（3）拱脚杆推力的平衡
①水平推力直接由拉杆陈承担；
②水平推力通过刚性水平结构传递给总拉杆；
③水平推力有竖向承重结构承担；
④水平推力直接作用在基础上。
（4）支承系统
拱为平面受压或压弯结构，因此，必须设置横向支撑并通过檩条或大型层面板体系来保证拱在轴线平面外的受压稳定性。
为了增强结构的纵向刚度，传递作用于山墙上的风荷载，还应设置纵向支撑与横向支撑形成整体。