大跨度建筑
大跨度建筑赏析
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两个巨大的“Z”字交叉缠绕，一片由钢铁与 玻璃组成的云，中间是一个巨大的洞。它的 新颖、可实施性，将会推动中国高层建筑的 结构体系、结构思想的创造。大楼建筑外形 就像是一只被扭曲的正方形油炸圈，总高度 大约230米，就像两个倒“L”斜靠在一起；两 座竖立的塔楼向内倾斜，倾角很大；塔楼之 间被横向的结构连接起来，总体形成一个闭 合的环。这样一种回旋式结构在建筑界还没 有现成的施工规范可循，这种结构是对建筑 界传统观念的一次挑战。
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二丶实例赏析
（1）国家体育场 “鸟巢”——大跨度钢结构
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国家体育场（“鸟巢”） 位于北京奥林匹克公园中心 区南部，建筑面积25.8万平 方米,占地面积313万平方米。 体育场基座以上部分共七层， 设有观众服务设施、媒体工 作区和贵宾接待区等。
国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级 为一级，抗震设防烈度8度，地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍 椭圆形，南北长333米、东西宽294米的，高69米。主体钢结构形成整体的巨型 空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构，钢结构总用钢量为4.2万吨，混凝土看台 分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1层，地上7层的钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相 互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了 双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下 弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
悉尼歌剧院整个建筑 占地1.84公顷，长 183米，宽118米，高 67米，相当于20层楼 的高度。
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。
大跨度建筑 制度-概述说明以及解释
大跨度建筑制度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述大跨度建筑是指跨度较大的建筑结构，通常指单个跨度超过一定长度的建筑。
这类建筑在现代建筑领域中扮演着重要的角色，例如跨度大的桥梁、大型体育馆等。
大跨度建筑具有独特的设计和施工特点，需要充分考虑结构安全性、稳定性和美观性，因此在设计和施工过程中需要严格遵循相关制度和标准。
本文将探讨大跨度建筑的定义、特点以及设计原则，旨在为相关领域的研究和实践提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的框架和内容安排进行说明。
具体地说，可以从以下几个方面展开：1. 文章的整体结构：介绍文章的分章节结构，包括引言、正文和结论部分，以及各个部分的内容主旨。
2. 每个部分的内容安排：详细说明每个部分的主题和要点，以及它们之间的内在联系和逻辑思路。
3. 文章的阐述方式：说明文章采用的论述方式和文体风格，以及展开论证的方法和手段。
4. 阅读提示：提供读者阅读本文的一些重点提示和指导，帮助读者更好地理解和把握文章的主旨。
在文章结构部分的内容中，应当清晰地概括出整篇文章的逻辑脉络和主要内容，为读者提供一个整体的概览和导读，以便读者能够更好地理解文章的主旨和观点。
1.3 目的:本文旨在探讨大跨度建筑的制度，旨在通过对大跨度建筑的定义、特点和设计原则的分析，深入探讨其在建筑领域中的重要性和应用前景。
同时，通过对大跨度建筑的研究，旨在为建筑设计者和相关行业提供有益的指导和参考，促进大跨度建筑技术的发展和创新。
希望通过本文的阐述，能够加深对大跨度建筑制度的理解，推动其在实践中的应用，促进建筑行业的进步与发展。
2.正文2.1 大跨度建筑的定义大跨度建筑是指跨度大于50米的建筑结构，通常用于构建大尺寸的开放空间，如展览馆、运动场馆、航站楼等。
这类建筑通常具有较大的自由空间和视野开阔性，能够容纳大量人群活动并且提供灵活多样的功能空间设计。
大跨度建筑的设计和施工需要考虑结构的整体稳定性和安全性，同时也需要充分利用现代建筑技术和材料，以确保结构的持久性和可靠性。
大跨度房屋的界定标准
大跨度房屋的界定标准
大跨度房屋的界定标准有以下几种：
1. 混凝土结构：跨度在30m以上的房屋。
2. 钢结构：跨度在60m以上或横向跨越60m的房屋。
3. 框架结构：跨度在18m以上的房屋。
大跨度房屋通常用于大型公共建筑和工业建筑，如民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑，以及工业建筑的飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房等。
请注意，对于具体的建筑项目，还需要考虑当地建筑规范和标准，以及建筑师和工程师的建议和要求，来确定大跨度房屋的界定标准。
大跨度建筑
杆件互相支撑，形成多向受力的空间结构
• 优点
（多向受力，整体性好） ●自重轻 跨度大 （受力合理，节省材料） ●杆件规格统一为有限的几种，易于工厂化生产 ●有利于选型、适于各种屋面形状
●空间刚度好
——网架结构的类型
• 类型
• 按外形 • 按层数 • 按材料 平板、曲面 单层、双层、多层 木、钢、钢筋混凝土
见表4-1 约1/15 采用钢筋混凝土屋面板时 ≯3m×3m
• 杆件断面与节点连接
——网架结构的造型要素
• 影响造型的因素
●网架形式 ●支座方式
——网架结构实例
——网架结构实例
2.5 折板结构及其造型
• • • • 特点 结构类型 造型 实例
——折板结构的特点
• 特点
L2/L1≤1 短折板 L2≤12米 L2/L1≥1 长折板 f长折板=（1/10~1/15）L1 ——薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单
——结构轻；水流路线长应保证 防排水；保温隔热等热工要 求……
• 防水材料
——橡胶卷材 ——涂膜 ——金属瓦屋面 ——彩色压型钢板屋 面
• 屋顶构造组成
——承重结构、基层、防水层 ——有檩方案、无檩方案
——屋顶构造组成：有檩方案与无檩方案
3.2 橡胶卷材屋面构造
3.3
金属瓦屋面构造
1）基本内容
3．气候控制要求
——中庭的节能要求
——中庭的室形指数
2） 中庭的消防安全设计
· 中庭的防火措施 可参照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045)对高层建筑中 庭防火措施的规定: (1)房间与中庭回廊的门应设自动关闭的乙级防火门； (2)与中庭相连的过厅通道外，应设防火大门或防火卷帘门分隔； (3)中庭每层回廊应设有自动灭火系统，其喷头间距不小于2m，不大于 3.8m，中庭高度超过8m时，还应增水幕设备； (4)中庭每层回廊应设火灾自动报警设备； (5)应按规定设排烟设施: ①净空高度小于12m的室内中庭可采用自然排烟措施，其可开启 的平开窗或高侧窗的面积不小于中庭面积的50%。 ②不具备自然排烟条件及净空高度超过12m的室内中庭设置机械 排烟设施。此外，还要在中庭顶棚、走道、周围房间等部位设有 烟感探测器。同时还要采取隔离措施，保证周围房间的烟火不窜 入中庭空间。 · 必须使中庭空间能有效地排烟 中庭的机械排烟途径可以有两种： ——通过中庭排烟或将烟从中庭外部排出。
建筑构造第二十讲——大跨度结构屋顶
（2）根据几何形状的不同，分为：平顶 和坡顶、拱顶以及单跨、多跨和单柱悬挑 等形式。 （3）根据截面形式的不同，又可以分为： 矩形、I形、T形和箱形。 （4）根据材料的不同可分为：钢筋混 凝土钢架、钢刚架、胶合木刚架等。 （5）根据结构的形式的不同可以分为： 实腹式和空腹式。
特 点
杆件较少，制作方便，结构内部空间较大 梁柱刚接，横梁弯矩较铰接减少，适用于中小 跨结构，跨度可达４０米，最适宜１８米左右 刚度较差，受荷后产生挠度，用于工业厂房时， 吊车起重量不能过大
（把结构构件本身作为 （把结构的所有组成构件协同起 独立的单元来考虑） 来共同跨越空间，作为整体来考 虑——整体作用大于单个作用之 和，且多向受力比单向受力更发 挥材料潜力，空间工作比平面工 作更符合力的自然传递路线）
第三：按照力的改向以及传递的特有机制进行 分类： 形态作用结构体系：悬索结构、帐篷结构、 气囊结构、拱结构 向量作用结构体系：平面桁架、钢架结构、 空间桁架 截面作用结构体系：梁结构、框架结构、 板结构等 面作用结构体系：折板结构、薄壳结构等
3、十种常用的大跨度结构形式
• 拱 • 刚架 • 桁架 • 网架 • 薄壳 • 悬索 • 帐篷薄膜 • 充气薄膜
• 折板
• 悬挑
三、大跨度建筑屋顶的类型及其特点 1、桁架结构
各杆件受力均以单向拉、压为主，通过 对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构 内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、 压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座 产生水平推力。
形状的结构或构件，再由
这样的构件相互联结形成 使用空间。
1970 大阪世博会 日本富士馆
1970年日本大阪世界博览会上，由川口卫（Mamoru Kawaguchi）设计的日本富士馆，平面为直径50m的圆 形，由16个直径4m、高72m的气囊式拱构成，拱间由 环形水平带箍在一起，并固定在钢筋混凝土环梁上。
大跨度建筑
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力 支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构 既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻，仅为一般屋盖重量的1/10-1/30。
因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转 的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用 于大跨度的各类建筑。
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬 索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的 水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给 予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。
（2）悬挂膜结构-一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加 张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。
（3）骨架支撑膜结构-这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用 拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。
在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集 中，其灵活性就越大。从罗马时代的筒形拱衍变成高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹隆结构发展成带有帆拱 的穹隆结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
10大跨度建筑结构形式与建筑造型
——网架结构的类型
类型 外形 平板（支座为简支）
曲面 （实质是一种挖空的薄壳） 不常用 层数 单层、双层、多层 材料 木、钢、钢筋混凝土
——平板网架的构成
平板网架 —— 构造简单：双层平 板，无侧推力，只 需简单支座 — —可覆盖各种形式 平面
●交叉桁架体系 （两向或三向；正 放与斜放）
——桁架结构的类型
类型
按构成
●三角形 结构高度最低 1/5-1/2 ≤18m
●拱形
受力最好
1/6-1/8
18-36m 60m
（无斜腹杆）
15-30m
●梯形
受力较好 ，制作方便 ,但自身结
构稳定性相对差些
1/6-1/8 18-36m 72m
按材料
●钢
适宜36m以上跨度，自重轻
●钢筋混凝土
——轴向受压（无弯距、只要求材料的受压 性能好，可以很薄。相同截面高的拱与梁， 由于前者的曲面作用，跨度相差n倍）
——有横向侧推力
三铰拱
两铰拱
无铰拱
承受拱水平推力的处理手法
1 由拉杆承受水平推力——拉杆拱 优点：支撑拱的侧墙不承受拱的推力，简化了支座受力
状况 单跨、多跨、高低跨；布局灵活，外形轻巧
30m...... 高跨比h/l=0.75
适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等 民用建筑。
刚架结构的形式： 三铰刚架——刚度稍差，跨度较小 两铰刚架——刚度大，跨度较大，不均匀沉降
时产生附加内力。 无铰刚架——刚度大，跨度较大，不均匀沉降
时产生附加内力。
钢架之间以纵梁及板整体连接（相当于肋形屋盖，钢架 相当于主梁）
——网架结构的造型要素
网架支撑方 式与建筑造 型
拱形网架支 撑在两排列 柱上
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3.1.2桁架结构的特点
桁架结构比梁结构具有更多更大的优点： (1)扩大了梁式结构的适用跨度； (2)桁架可用各种材料制造，如钢筋混凝土、钢、木均
可； (3)桁架是由杆件组成的，桁架体型可以多样化，如平 行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架、弧形桁架等型式； (4)施工方便，桁架可以整体制造后吊装，也可以在施 工现场高空进行杆件拼装。
薄壳结构的概念 概念 • 壳体结构 • 等厚度壳
比较
• 薄壳
双轴力 顺剪力
薄膜内力
平板
双弯矩 扭矩
壳体
空间受力 薄膜内力
很大的强度、刚度 材料强度充分利用
优点
薄壳结构的曲面形式
旋转曲面
由一条平面曲线绕着该平面内某一指定的直线旋转一周所 形成的曲面
北京天文馆
圆顶的结构组成及结构型式
壳身 支座环
门式刚架的类型与构造
门式刚架从结构上分类有： （1）无铰刚架；（2）两铰刚架；（3）三铰刚架
无铰刚架
两铰刚架
三铰刚架
桁架结构
桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结
构。桁架结构受力合理、计算简单、施工方便、适应 性强，对支座没有横向推力，因而在结构工程中得到 了广泛的应用。
检票口通廊： 五个双曲扁壳，中间的为21.5m*21.5m，其余16.5m*16.5m
矢高3.3m，厚度60mm，每个顶盖均可采光
鸟瞰图
美国圣路易航空港候机室
由三组壳体组成
每组有两个圆柱形曲面正交形成 两个柱形曲面的交线为十字形交叉拱，加强壳体， 并将荷载传至支座 三组壳体的相交处为采光带
室外透视 双曲抛物面
下部支承
1.壳身结构
平滑圆顶
肋形圆顶
多面圆顶
罗马小体育宫
钢筋混凝土网肋形扁球壳结构 球壳采用预制钢丝网水泥菱形构件作模板，与壳板现浇成整体的肋形球壳 壳肋——葵花图案 具有装饰性 采用36根Y字型斜柱支承 结构明朗 轻快 富有表现力 施工时起重机安装在中央天窗处 十分合理
双曲面
北京火车站
中央大厅顶盖、检票口通廊——双曲扁壳 中央大厅顶盖：35m*35m，f=7m，厚度80mm； 四周有拱形高窗，采光充分
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，
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
网架结构的特点、优点与适用范围 材料：一般为钢结构
杆件：钢管、角钢
1· 大跨度建筑发展
2.大跨度结构案例
大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，
主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览 馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。 在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机 库和其他大跨度厂房。
纵观大跨度建筑的发展史，经历了最早人们用时才来建造穹顶， 到中世纪人们使用木材建造，到19世纪具有轻质，高强优点的铁的使 用，以及现在对钢铁、混凝土、新型材料等的使用。在20世纪的最后 25年里，大跨度建筑结构逐渐占据了举足轻重的特殊地位；大跨度建 筑往往是衡量一个国家科技水平的一个重要指标。
大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元120~124年建成的 罗马万神庙，呈圆形平面，穹顶直径达43．3m，用天然混凝土 浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。
大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈 来愈复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举行大型的文 艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结 构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。例如在古希腊古罗马 时代就出现了规模宏大的容纳几万人的大剧场和大角斗场，但当时的 材料和结构技术条件却无法建造能覆盖上百米跨度的屋顶结构，结果 只能建成露天的大剧场和露天的大角斗场。19世纪后半期以来，钢结 构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨度建筑有了很快的 发展，特别是近几十年来新品种的钢材和水泥在强度方面有了很大的 提高，各种轻质高强材料、新型化学材料、高效能防水材料、高效能 绝热材料的出现，为建造各种新型的大跨度结构和各种造型新颖的大 跨度建筑创造了更有利的物质技术条件。
壳体组合顶视图
室内透视
两圆柱正交几何图
通过连续拱 结构之间的
推力平衡，
以减小水平 推力，并对 基础只产生 垂直作用。
亚眠大教堂的两道扶拱垛，以支撑来自推力 点上方和下方的推力。
法国亚眠大教堂双层飞扶壁及尖肋拱顶
法国亚眠 大教堂
拜占庭建筑则将穹顶和帆拱进行 了结合。 在四个柱墩上沿方形平面的四条 边长做券，在四个垂向券拱之间砌 筑一个过四个切点的相切穹顶，水 平切口和4个发券之间所余下的4个 角上的球面三角形部分，既称为 “帆拱”。 它的自重完全由四个券拱下的柱 墩承担，这一结构不仅使穹顶与方 形平面的承接过渡在形式上自然简 洁，也将荷载集中至四座柱墩上， 而无需再要过渡的承重墙，从而使 内部空间获得极大的自由。
三角形屋架
梯形屋架
平行弦屋架
钢筋混凝土屋架
无斜腹杆屋架
拱结构
一、拱结构的受力特点
1、拱结构的内力 ①拱结构为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。 ②简支梁的弯矩曲线为二次抛物线，得到二次抛物线的理想拱曲线，将不 产生弯矩，只受压力作用。
实际中的拱，由于场地的限制、建筑整体的限制等原因，不能做成 理想的二次抛物线形状，因此拱内会存在一定的弯矩与剪力。
拱结构的受力特点 拱结构支座处的水平推力 ①拱结构的一个显著特点是产生水平力，而且与跨度有关，跨 度越大，其水平力越大。因此，一般拱结构的难点都在于水平 推力的处理。
解决拱结构水平推力的方法如下： ①设置牢固的基座（如基础、框架结构）来承受水平推力。 ②设置拉杆或拉索平衡水平推力。
拱也可以做
成连续拱，
大跨度建筑真正得到迅速发展还是在 19世纪后半叶以后，特别是 第二次世界大战后的最近几十年中。例如1889年为巴黎世界博览会建 造的机械馆，跨度达到115m，采用三铰拱钢结构。
大跨度结构案例
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
结点：空心球结点、钢
板焊接结点
适用范围：工业和民用
建筑、大跨度的体育馆、 展览馆等屋盖结构
上海商务中心
武汉木兰湖培训中心
门式刚架的特点与使用范围
（1）门式刚架的横梁与柱子刚性连接 （2）门式刚架杆件较少，制作方便 （3）内部空间较大，应用于厂房、体育馆等
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拱结构典型案例
1、沈阳奥林匹克体育中心五里河体育场 2、圣路易斯拱门 3、伦敦证券交易所与梅隆体育馆
4、法国加尔桥禧桥
5、悉尼港湾大桥
7、陕北窑洞 8、挪威的莱昂纳多桥 10、郝久古桥
中国木拱廊桥申请非物质文化遗产保护成功，非物质文化遗产保护的仅仅 是营造技术，据说现存的廊桥保护情况并不乐观。