钢结构 第2版 孙德发 主编 第九章大跨度房屋结构新精品PPT课件
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第9章 大跨度建筑结构
– 两边支承的单向板只有一个方向受弯，另一个方 向的抗弯能力根本没有利用； – 如果把做成四边支承的双向板，那么，双向受弯， 两向共同受荷，则材料的抗弯潜力得到较充分的 发挥。
• 壳结构的演变
– 在相同荷载作用下，双向板比单向板的跨度可以 大1.3~1.8倍。 – 双向板虽然是四边支承而起双向受力的作用，但 还是平面结构，它的内力还是弯矩。
幅射式布置(适用于圆形，椭圆形平面)
下凹双曲率碟形屋面 不便于排水，最大的 碟形屋面：美国阿拉 美达比赛馆，跨径 128m(联伊利姆斯克 汽车库，跨径206m
受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布 置做到较大跨度。
网状布置形式(适用于圆形，矩形等平面)
两向索正交布置 屋面板规格统一 边缘构件弯矩大 于幅射式布置
设计要点 单层悬索体系垂跨比经验取值： 1/201/10 加强形状稳定性的措施： 采用重屋面 采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳 采用横向加劲构件
3 双层悬索结构
一般形式 由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们之间的连系杆组成 承重索垂跨比一般取1/201/15 ，稳定索拱跨比一般取 1/201/25
世界上最古老的铸铁拱桥（英国科尔布鲁克代尔桥)
万县长江大桥：世界上跨度最大的混凝土拱桥
2 承受拱水平推力的结构处理方法
一、利用地基基础直接承受水平推力 最省事的简易办法 优点：外形别致； 缺点：建筑空间高度较小。
如何使落地拱更有效地抵抗水平推力
（1）基础底面做成斜面形状 （2）要求地基的土质条件较好 （3）落地拱的拱结构直接落地
悉尼歌剧院餐厅内景
5 折板结构
一、折板结构 是由若干狭长的薄板以一定角度相交连成折线形 的空间薄壁体系。
• 壳结构的演变
– 在相同荷载作用下，双向板比单向板的跨度可以 大1.3~1.8倍。 – 双向板虽然是四边支承而起双向受力的作用，但 还是平面结构，它的内力还是弯矩。
幅射式布置(适用于圆形，椭圆形平面)
下凹双曲率碟形屋面 不便于排水，最大的 碟形屋面：美国阿拉 美达比赛馆，跨径 128m(联伊利姆斯克 汽车库，跨径206m
受拉内环采用钢制，受压外环采用钢筋混凝土制作。可比平行布 置做到较大跨度。
网状布置形式(适用于圆形，矩形等平面)
两向索正交布置 屋面板规格统一 边缘构件弯矩大 于幅射式布置
设计要点 单层悬索体系垂跨比经验取值： 1/201/10 加强形状稳定性的措施： 采用重屋面 采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳 采用横向加劲构件
3 双层悬索结构
一般形式 由下凹的承重索，上凸的稳定索及它们之间的连系杆组成 承重索垂跨比一般取1/201/15 ，稳定索拱跨比一般取 1/201/25
世界上最古老的铸铁拱桥（英国科尔布鲁克代尔桥)
万县长江大桥：世界上跨度最大的混凝土拱桥
2 承受拱水平推力的结构处理方法
一、利用地基基础直接承受水平推力 最省事的简易办法 优点：外形别致； 缺点：建筑空间高度较小。
如何使落地拱更有效地抵抗水平推力
（1）基础底面做成斜面形状 （2）要求地基的土质条件较好 （3）落地拱的拱结构直接落地
悉尼歌剧院餐厅内景
5 折板结构
一、折板结构 是由若干狭长的薄板以一定角度相交连成折线形 的空间薄壁体系。
(完整版)第九章大跨屋盖结构
在抗震设防烈度为8度或9度的地区，网架屋盖结构应 进行竖向抗震验算。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
大跨度建筑屋盖结构课件
固结时，梁截面较小 ，柱为不变截面，基础较大
•大跨度建筑屋盖结构
•22
•大跨度建筑屋盖结构
•23
2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
•大跨度建筑屋盖结构
•24
3.从跨数分：
•大跨度建筑屋盖结构
•25
构造
纵向柱距：６米 横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大， 三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
•66
第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
•大跨度建筑屋盖结构
•67
•大跨度建筑屋盖结构
•68
•大跨度建筑屋盖结构
•69
风雨操场
•大跨度建筑屋盖结构
•70
室内采光效果
•大跨度建筑屋盖结构
•71
农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
•72
飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
•73
第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围
•大跨度建筑屋盖结构
•63
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
•大跨度建筑屋盖结构
•64
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
•大跨度建筑屋盖结构
•37
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
•大跨度建筑屋盖结构
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
•大跨度建筑屋盖结构
•22
•大跨度建筑屋盖结构
•23
2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
•大跨度建筑屋盖结构
•24
3.从跨数分：
•大跨度建筑屋盖结构
•25
构造
纵向柱距：６米 横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大， 三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
•66
第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
•大跨度建筑屋盖结构
•67
•大跨度建筑屋盖结构
•68
•大跨度建筑屋盖结构
•69
风雨操场
•大跨度建筑屋盖结构
•70
室内采光效果
•大跨度建筑屋盖结构
•71
农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
•72
飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
•73
第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围
•大跨度建筑屋盖结构
•63
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
•大跨度建筑屋盖结构
•64
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
•大跨度建筑屋盖结构
•37
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
•大跨度建筑屋盖结构
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
大跨度房屋钢结构简介
焊接技术
采用焊接方法连接钢构件， 要求焊接工艺精湛、质量可 靠，保证结构整体性和稳定 性。
吊装技术
采用大型吊装设备将钢构件 吊装至设计位置，要求吊装 方案科学合理，确保施工安 全顺利进行。
预应力技术
通过施加预应力来提高结构 的承载能力和刚度，要求预 应力索具和锚具质量可靠， 施工工艺成熟。
防腐与防火技术
专业人才匮乏
大跨度房屋钢结构的设计和施 工需要具备专业知识和技能的 人才，目前市场上相关人才较 为匮乏。
地域适应性
钢结构在不同气候和环境条件 下的适应性需要充分考虑，以 确保建筑的安全性和稳定性。
解决方案与建议
01
02
03
04
优化设计
通过精细化设计和优化，降低 材料成本和施工难度。
防腐维护
采用先进的防腐和维护技术， 延长建筑的使用寿命。
人才培养
加强专业人才的培养和引进， 提高行业整体水平。
地域适应性研究
针对不同地区的气候和环境条 件，开展钢结构适应性研究， 确保建筑的安全性和稳定性。
04 大跨度房屋钢结构的工程实例
CHAPTER
国内外典型案例介绍
国内案例
上海中心大厦、北京鸟巢体育馆 、广州国际会展中心
国际案例
迪拜哈利法塔、伦敦千年穹顶、 美国金门大桥
环保可持续
钢材可以回收再利用，符合绿色建筑和可持续发展的理念。
设计灵活
钢结构体系可以适应各种复杂的设计需求，创造出独特且富有艺术感 的建筑造型。
面临的挑战
材料成本高
钢材是一种高成本材料，导致 大跨度房屋钢结构的建设成本
相对较高。
维护与防腐
钢材需要定期进行防腐和维护 ，以确保其长期性能和使用寿 命。
建筑构造——大跨度建筑ppt课件
.
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
.
2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
.
3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
2 网架结构应用
对于单层工业厂房,网架结构以其大柱网、大跨度以 及屋盖可悬挂设备的特点最能适应当代工业不同生产工艺 与使用的要求。
自从上世纪80 年代以来,网架开始推广应用在工业厂 房中,其数量和面积逐年递增,1991 年长春第一汽车厂的轿 车总装车间,平面尺寸为189m×420m、柱网12m ×21m,面积近8 万m2 。2006 年广东肇庆亚洲铝材工业 园型材挤压车间( 226m ×1 180m) ,面积达22 万m2 ,最 大跨度为52m,柱距16m,网架下弦分别设有3～10t 悬挂吊 车。由于工业厂房面积大、数量多,在中国的网架生产中 占有举足轻重的地位,这也是网架产量经久不衰的重要原 因。
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2 网架结构
第二次世界大战之后,在德国、英国流行了一种以钢 杆件组成的平板型网架结构。中国自上世纪60 年代初期 开始发展网架结构,并首先用于上海师范学院球类房(平面 尺寸为30.1m×40.5m)工程上。网架结构突破性的进展则 始于1968 年建成的首都体育馆,这是新中国成立以后规模 最大的公共建筑,在平面尺寸为99m×112m的屋盖上首次 采用了正交斜放平面桁架系网架。
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3 网壳结构
网壳结构早期在中国一直没有得到发展,仅有一些个 别的工程实例。例如直径60m左右的肋环斜杆型(国外称 斯威德勒穹顶) 球面网壳曾在郑州、烟台等地的体育馆屋 盖上采用。圆柱面网壳曾用在同济大学学生食堂(跨度 40m) 和乌鲁木齐机场飞机库,网壳由钢筋混凝土“网片” 组成。直到上世纪80 年代后期,网壳才开始迅速发展,这主 要是由于生产条件类似的网架制作与安装在中国已趋于成 熟所致。
初期的网架还沿用了钢桁架的做法,杆件大多采用型 钢并以螺栓连接,其后的上海体育中心万人体育馆改用网 架专用的圆钢管杆件和焊接空心球节点,这个圆形的体育 馆覆盖以净跨110m、总直径125m 的三向网架。其施工 采用了地面拼装整体吊装的新工艺。
建筑结构课件-大跨度建筑结构
主要特點 •跨度大
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成 縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載 梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳 日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)
網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)
120m 160m(長春體育館，網殼結構，1998)
主跨1385m (江陰長江大橋，懸索結構，1999)
•個性化(非大量建設專案，方案的極其個性化)
大跨度房屋鋼結構的類型
平面結構
由一些強度不大的縱向構件將平面結構連接起來構成 縱向構件層層重複傳遞荷載，並不分擔荷載 梁式，框架式和拱式結構
網架和網殼結構(12)
a)肋環型四角錐球面網殼 d)平板組成式球面網殼
b)聯方型四角錐球面網殼
c)聯方型三角錐球面網殼
雙層球面網殼的網格形式 1.交叉桁架體系
只需將單層球面網殼中的杆件用平面網片代替(略) 2.角錐體系(常見四種)
a):肋環型四角錐球面網殼， b):聯方型四角錐球面網殼 c):聯方型三角錐球面網殼， d):平板組成式球面網殼
德國多特蒙特展覽大廳 日本古川市民會館
•雙層懸索
懸索結構(7)
瑞典斯德哥爾摩約翰尼紹夫滑冰場
芬蘭赫爾辛基冰上運動場
德國法蘭克福機動車檢修場
羅馬尼亞布加勒斯特文體宮
•鞍形索網
懸索結構(8)
前南斯拉夫萊士科瓦克紡織博覽館
加拿大卡爾加裏滑冰館
两向正交斜放，棋盘形四角锥 斜放四角锥，星形四角锥
钢筋混凝土屋面体系
网格数
跨高比
(24)+0.2L2 1014 (68)+0.08L2
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
(68)+0.07L2 (1317)+0.03L2
注：L2 是以米計的網架短向跨度；跨度小於18米時網格數可適當減少。
網架和網殼結構(9)
網架和網殼結構(3)
•由四角錐體構成(五種)
《土木工程施工》课件-第9章-大跨度桥梁施工
施 工
采用悬浇时必须考虑施工期间的结构稳定性,如0号墩
施工时，在桥墩两侧加设临时支承或支墩，将0号块临时支
承于托架两侧，临时支承采用硫磺水泥砂浆块、砂筒或砼
块，以便结构体系转换时，释放临时固定设施。
0#
15
第
9 章
9.3 大跨度桥梁施工
大
跨
度 桥
9.3.2. 悬臂施工方法
梁 （1） 悬臂浇筑施工方法
梁
悬臂施工分为悬臂浇筑（悬浇）和悬臂拼装（悬拼）。
施
工
工艺原理
悬浇法是当桥墩浇筑到顶后,在墩顶安装脚手钢桁架并向两 侧伸出悬臂以供垂吊挂篮，对称浇筑砼。
悬拼法是将逐段分成预制块件进行拼装，穿束张拉，自成 悬臂。
悬臂施工适用大跨径预应力箱形截面的连续梁和T形刚构
等桥型施工，对桥下的通航干扰小，充分利用预应力砼的
施 工
悬臂浇筑主要施工设备——挂篮
挂篮由主桁架、悬吊系与 平衡重、行走系统、工作 平台和底模组成。
用挂篮浇筑墩侧几对梁段 时,先将两侧挂篮的承重结 构连在一起（图a），浇筑 一定长度后，将两侧挂篮
的承重结构分开（图b)。
16
第
9
章 9.3.2. 悬臂施工方法
大
（2） 悬臂浇筑施工方法
跨
度
桥
梁
施
抗拉和承受负弯矩的特性。
13
第
9 章
9.3 大跨度桥梁施工
大
跨
度 桥
9.3.2. 悬臂施工方法
梁 （1） 悬臂浇筑施工方法
施
工
悬浇时,由墩顶段（0#块）开始，分段两侧对称浇筑。
0#
连续梁桥悬臂施工示意图
14
第
《大跨度房屋刚结构》课件
保证结构的承载能力和稳定性
2
经济性
在满足功能需求的前提下，尽可能节约材料和成本
3
美学考量
拥有良好的外观和空间感
施工要点
基础施工
确保基础的稳固和坚实
防水保温
有效防止水渗漏和保证室内舒适度
结构组装
精确的组装和连接工艺
验收评估
严格的检查和评估工作，确保质量和安全
优势与挑战
优势
创造宽敞舒适的空间、灵活性、坚固稳定的结构、 适用于多个用途
灵活的设计
可适应多种功能和用途的建筑， 满足不同需求
刚性结构
具有强大的承载能力和稳定性
应用领域
1 体育场馆
为观众提供无遮挡的视野和舒适的观赛体验
2 会展中心
容纳大规模展览和会议活动，利用空间最大化
3 机场航站楼
提供宽阔的候机区域和流畅的旅行体验
4 大型工厂
优化生产流程并提高生产效率
设计原则
1
结构安全性
挑战
复杂的设计和施工、较高的成本和维护难度、限制 性的建筑要求
发展趋势
1 可持续性
注重能源效率和环境友好
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 数字化技术
运用BIM和VR技术增强设计和施工效率
3 工业化建造
采用模块化和预制构件，加快建造速度
《大跨度房屋刚结构》 PPT课件
本课件将深入探讨大跨度房屋刚结构的定义、特点、应用领域、设计原则、 施工要点、优势与挑战以及发展趋势。
定义
1 跨度量大
指大于15米的建筑跨度
2 结构刚度高
能够承受大荷载，并保持 稳定性
3 建筑高度低
大跨度房屋常用于宽敞的 空间，而非高层建筑
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3.2.1节 网架结构的特点、优点与适用范围 3.2.2 网架结构的分类 3.2.3 平板网架的结构形式 3.2.4 平板网架的主要尺寸 3.2.5 平板网架的受力特点 3.2.6 网架的支承方式
3.2.1 网架结构的特点、优点与适用范围
特点：平面桁架相互交叉结合而成 优点： 1、多向受力的空间结构，跨度大 2、刚度大，稳定性好 3、杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4、高次超静定，安全度高 5、结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，
屋架按运输条件不合乎轮廓尺寸的要求（h＞3.85m），
如图9-1所示；当采用短尺寸屋面材料以及需要吊天棚 时，必须具有较小节间而设置复杂的再分式腹杆体系。
3.1.1 梁式大跨结构
预应力三 角形截面 的桁架便 于制造、 运输和安 装，给设 置大跨梁 式结构体 系以良好 的基础。
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6、杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装
的整体吊装
材料：一般为钢结构（Q235、Q345） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度的
体育馆、展览馆等屋盖结构
3.2.2 网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架 一、曲面网架（网壳） 单曲、双曲、单层、双层
适用范围： 任意尺寸的
矩形建筑 平面 中等跨度： 30~60米 大跨度：60 米以上
由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中
三、三向交叉网架
三个方向的桁架相互交叉 60度而成
特点： 1、上下弦网格均为三角形 2、空间刚度比两向网架好 3、杆件内力更均匀 4、结点汇交杆件多，构造复杂
适用范围： 大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形
厦门国际会展中心
二、两向正交斜放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 斜放：两个方向桁架都与建筑
平面的边线成45度角
特点：1、长度不统一，最长的桁架长度=桁架长度不因平面长
边的增加而改变 2、短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力 3、网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好
4、网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角 支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起
设有抬高拉杆的拱 车站月台顶盖的多跨拱
2.拱的构造特点
实 H 腹 1 5 ~ 1 0 8 拱 L ， 0 格 H 1 3 ~ 构 1 0 6 L 0
格 构 式 拱 构 造 方 案
拱与框架的支座（铰）节点
a）平板（铰）支座的节点构造 b）辊轴（铰）支座的节点构造
3.2 空间网架屋盖结构
特点： 1、利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2、多余的上凸增加了建筑容积 3、巨大的推力，造成施工困难，桁架交叉而成，双层平面网格 特点：空间受力，无推力
3.3.3 平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架 二、两向正交斜放网架 三、三向交叉网架 四、锥体网架
H11~ 512L 5
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.3 拱式结构 1.拱的体系及形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱 按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
a）两铰拱 b）三铰拱 c）无铰拱
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关 均布荷载：二次抛物线
4f y x(l x)
3.1.2 框架结构
1.框架的体系及形式 覆盖大跨度常采用两铰及无铰框架 ；可用实腹式也
可用格构式框架
H13~ 014L 0
1.框架的体系及形式
H11~ 212L 0
格构式框架体系
框架横梁卸载的构造作法 a）墙挂于悬臂 b）支座铰侧移
折线形横梁的格构式框架
a）框架简图 b）格构式节点 c）实腹式填入钢板节点
大跨度房屋结构
201米
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑； 大跨度房屋结构也用于工业建筑 ； 大跨钢结构按几何形状、组成方法、结构材料及受
力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系 两大类。属于平面结构体系的有：梁式结构、平面 刚架和拱式结构；属于空间结构体系的有：平板网 架结构、网壳结构、索膜结构等
国家奥林匹克体育中心
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
3.1 平面承重的大跨屋盖结构 3.2 空间网架屋盖结构 3.3 索膜结构简介
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.1 梁式大跨结构
大跨屋盖的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型 式及在公共建筑物里通常设置的吊天棚结构。按重量 最优的屋架高跨比为1/6~l/8，大跨度（大于40~50m）
四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
三角锥体网架
型式： 1、上下弦均为三角形网格——空间刚度好 2、跳格（抽空）三角锥体网格：上弦为三角形网格， 下弦为三角形和六角形网格——用料省
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相 垂直
正放：两个方向桁架都与 建筑平面的边线平行
特点：两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架 受力才比较均匀，且能发生整体空间作用 如建筑平面为长方形，空间作用不明显 网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑 适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形 中等跨度：30~60米
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦 标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米， 沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
l2
矢高ｆ的影响：
矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大； 矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大； 合理矢高:f=(1/2~1/8)L，屋盖结构： f=(1/5~1/7)L 矢高f=L/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０，受力合理，但大
跨度时显得高耸，很少用于建筑物盖
1.拱的体系及形式
3.2.1 网架结构的特点、优点与适用范围
特点：平面桁架相互交叉结合而成 优点： 1、多向受力的空间结构，跨度大 2、刚度大，稳定性好 3、杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度 4、高次超静定，安全度高 5、结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，
屋架按运输条件不合乎轮廓尺寸的要求（h＞3.85m），
如图9-1所示；当采用短尺寸屋面材料以及需要吊天棚 时，必须具有较小节间而设置复杂的再分式腹杆体系。
3.1.1 梁式大跨结构
预应力三 角形截面 的桁架便 于制造、 运输和安 装，给设 置大跨梁 式结构体 系以良好 的基础。
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构 6、杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装
的整体吊装
材料：一般为钢结构（Q235、Q345） 杆件：钢管、角钢 结点：空心球结点、钢板焊接结点 适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度的
体育馆、展览馆等屋盖结构
3.2.2 网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架 一、曲面网架（网壳） 单曲、双曲、单层、双层
适用范围： 任意尺寸的
矩形建筑 平面 中等跨度： 30~60米 大跨度：60 米以上
由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中
三、三向交叉网架
三个方向的桁架相互交叉 60度而成
特点： 1、上下弦网格均为三角形 2、空间刚度比两向网架好 3、杆件内力更均匀 4、结点汇交杆件多，构造复杂
适用范围： 大跨度 ，建筑平面为三角形、六边形、圆形
厦门国际会展中心
二、两向正交斜放网架
正交：两个方向桁架互相垂直 斜放：两个方向桁架都与建筑
平面的边线成45度角
特点：1、长度不统一，最长的桁架长度=桁架长度不因平面长
边的增加而改变 2、短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力 3、网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好
4、网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角 支座产生较大的拉力，使四角有可能翘起
设有抬高拉杆的拱 车站月台顶盖的多跨拱
2.拱的构造特点
实 H 腹 1 5 ~ 1 0 8 拱 L ， 0 格 H 1 3 ~ 构 1 0 6 L 0
格 构 式 拱 构 造 方 案
拱与框架的支座（铰）节点
a）平板（铰）支座的节点构造 b）辊轴（铰）支座的节点构造
3.2 空间网架屋盖结构
特点： 1、利用一定的起拱度来实现外力的空间传递 2、多余的上凸增加了建筑容积 3、巨大的推力，造成施工困难，桁架交叉而成，双层平面网格 特点：空间受力，无推力
3.3.3 平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架 二、两向正交斜放网架 三、三向交叉网架 四、锥体网架
H11~ 512L 5
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.3 拱式结构 1.拱的体系及形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱 按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
a）两铰拱 b）三铰拱 c）无铰拱
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关 均布荷载：二次抛物线
4f y x(l x)
3.1.2 框架结构
1.框架的体系及形式 覆盖大跨度常采用两铰及无铰框架 ；可用实腹式也
可用格构式框架
H13~ 014L 0
1.框架的体系及形式
H11~ 212L 0
格构式框架体系
框架横梁卸载的构造作法 a）墙挂于悬臂 b）支座铰侧移
折线形横梁的格构式框架
a）框架简图 b）格构式节点 c）实腹式填入钢板节点
大跨度房屋结构
201米
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
大跨度房屋结构常用于公共建筑； 大跨度房屋结构也用于工业建筑 ； 大跨钢结构按几何形状、组成方法、结构材料及受
力特点的不同可分为平面结构体系和空间结构体系 两大类。属于平面结构体系的有：梁式结构、平面 刚架和拱式结构；属于空间结构体系的有：平板网 架结构、网壳结构、索膜结构等
国家奥林匹克体育中心
第三章（对应教材第9章）大跨度房屋结构
3.1 平面承重的大跨屋盖结构 3.2 空间网架屋盖结构 3.3 索膜结构简介
3.1 平面承重的大跨屋盖结构
3.1.1 梁式大跨结构
大跨屋盖的外形及腹杆体系，决定于跨度、屋面型 式及在公共建筑物里通常设置的吊天棚结构。按重量 最优的屋架高跨比为1/6~l/8，大跨度（大于40~50m）
四、锥体网架
由三角锥、四角锥或六角锥单元组成 棱角斜杆作竖向腹杆
三角锥体网架
型式： 1、上下弦均为三角形网格——空间刚度好 2、跳格（抽空）三角锥体网格：上弦为三角形网格， 下弦为三角形和六角形网格——用料省
一、两向正交正放网架
正交：两个方向桁架互相 垂直
正放：两个方向桁架都与 建筑平面的边线平行
特点：两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架 受力才比较均匀，且能发生整体空间作用 如建筑平面为长方形，空间作用不明显 网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑 适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形 中等跨度：30~60米
厦门国际会展中心
81×81米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦 标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米， 沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋 顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁 架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆 的保证作用下形成空间桁架结构体系。
l2
矢高ｆ的影响：
矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大； 矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大； 合理矢高:f=(1/2~1/8)L，屋盖结构： f=(1/5~1/7)L 矢高f=L/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为０，受力合理，但大
跨度时显得高耸，很少用于建筑物盖
1.拱的体系及形式