大跨度建筑结构选型
大跨度公共建筑的结构选型探析
（ ． ｃ ｏｌ ｆ ｒｈｔｃ ｒ ，ｏｔ ｈｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｇ ａｇｈｕ５ ０ ４ ，ｈｎ ； １ Ｓｈ ｏ ｏ ｃ ｉ ｔ ｅ Ｓｕｈ Ｃ ｉａＵ ｉ ｓ ｙ ｆ ｃ ｎ ｌ ， ｕｎ ｚｏ １６ １ Ｃ ｉ Ａ ｅｕ ｅ ｉ Ｔ ｇ ａ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｎ ｉｅｒ ｇａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｚ ｏｇｈｕ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｈ ｎｚｏ ５ ０ ４ Ｃ ｉａ ． ｏ ｅｅｏ ｇｎｅｉ ｎ ｅｈ ｏｏ ， ｈｎ ｚｏ ｎｖ ｓｙ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ４ ０ ４ ， ｈｎ ） ｌ Ｅ ｎ ｇ ｅ ｔ
摘 要： 大跨度建筑设计所采用的技术往往能反映一个 国家的建筑技 术水平 ， 甚至可 以说是 与 国家的发展 息 息
相关。本文 总结 了现代建筑空 间结构形式的发展 趋势 ， 国家体 育馆和 国家大剧 院为例 详细分析 了现有 的结构 形 以 式， 探讨 大跨度 结构选 型多样化 的可能性 。
第２ ８卷
Ｖｏ ． ８ １２
第 ５期
Ｎ ． ｏ５
中州大学学报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＯＮＧ ＨＯＵ Ｕ ＶＥ ｒ Ｙ Ｚ ＮＩ ＲＳ Ｉ
２１ ０ １年 １ ０月
０ｃ ． ０ｌ ｔ２ １
大跨 度公共建筑 的结构选 型探析
薛思寒 刘成 才 ，
（ ． 南理工 大 学 建 筑 学院 ， 州 ５０４ ；． １华 广 １６ １２ 中州大 学 工程 技 术学 院 ， 州 ４ ０４ ） 郑 ５ ０４
图 ｌ 多 向张 弦 结 构 ４
（ 任编辑 责
吕志 远 ）
Ａｎ ｌｓｓｏ ｔｕ ｔ ｒ ｅｅ ｔ ｎ ｏ ｒ ｅ Ｓ ａ ｕ ｌ ｎ ｔ ｕ ｔ ｎ ａ ｙ ｉ ｆＳ ｒ ｃｕ ｅ Ｓ ｌｃ ｉ ｆＬａ ｇ ｐ ｎ Ｐ ｂ ｉ Ｃｏ ｓｒ ｃ ｉ ｏ ｃ ｏ
大跨度结构(建筑一级考试复习资料)
3) 三角锥体系
a）三角锥网架 b) 抽空三角锥网架 c) 蜂窝型三角锥网架
3.受力特点 受力特点
与一般井式梁一样 弯矩、剪力作用 弯矩、剪力作用———杆件轴力 杆件轴力
4.网格划分 网格划分
L<30 网格尺寸 （1/6~1/12）L ） 网格高度 L=30~60 网格尺寸 网格高度 L>60m 网格尺寸 网格高度 （1/10~1/14）L ） （1/8~1/12）L ） （1/12~1/16） L ） （1/12~1/20）L ） （1/14~1/20） L ）
五.吊挂结构 吊挂结构
杂交结构------两种结构体系的混合 两种结构体系的混合 杂交结构
拱＋网架
斜拉结构
单层
肋环形
凯威特形
L<50m～60m L<50m～
短程线形
双层
肋环型 肋环型四角锥网壳
联方型四角锥网壳
2.受力特点 受力特点
弯矩比网架结构小（面内薄膜受力） 弯矩比网架结构小（面内薄膜受力） 杆件受轴力， 杆件受轴力，弯矩 单层网壳稳定 支座产生水平推力
3.矢高比 矢高比 1） 球面网壳 1/3 ～ 1/7 ） 2） 柱面网壳 1/2 ～ 1/6 ） 3） 双曲扁壳 1/6 ～1/9 ） 4) 扭网壳 1/4 ～ 1/8
短筒壳 （B/L≤1/2）
中长筒壳 （1/2< B/L<3）
长筒壳
（B/L≥3）
②球壳—— 穹顶 球壳
③双曲扁壳
④鞍壳
⑤扭壳
5）折板结构
L=15m~18m
6）悬索结构（高强钢丝） ）悬索结构（高强钢丝）
施加预应力，很强边缘构件 7）杂交结构 网架 索 + 网壳 拱
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。
大跨度建筑结构选型
吉林大学珠海学院
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3.1.4网格结构及其建筑造型 网格结构是由很多杆件从两个方向或几个方向按一定的规律布置，通过节 点连接而成的一种网状空间杆系结构。
1）受力特点、优缺点和适用范围 受力特点： 杆件主要承受轴向力。
优点：1.整体性强、稳定性好、空间刚度大，有利于抗震； 2.节省材料，结构高度小； 3.可以有效地利用空间； 4.有利于工厂生产，且便于制作，安装也较方便； 5.形式多样；
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3.1.2刚架结构及其建筑造型 刚架结构是指梁和柱刚性连接的一种门形结构形式。 1）受力特点、优缺点和适用范围 受力特点：梁和柱之间刚性连接，在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用， 在水平荷载作用下，梁对柱也有约束作用 。 优点：造型轻巧，富于变化，节省材料，受力合理，下部的空间较大。 适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间建筑。 2）刚架结构的形式 按结构组成和构造方式的不同，分为无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架。
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3.1.3桁架结构及其建筑造型 2）桁架结构形式 拱形桁架可用钢或钢筋混凝土制作，外形呈抛物线，矢高与跨度之比一般 为1/8~1/6，常用跨度为18~36m。 无斜腹杆桁架，常用跨度为15~30m。 跨度大于36m，宜用钢桁架，小于36m，可用钢筋混凝土桁架。
拱结构水平推力处理方式分为三种： 1.由拉杆承受拱推力
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3.1.1拱结构及其建筑造型 4）拱结构的建筑造型 拱结构水平推力处理方式分为三种： 2.由框架结构承受拱推力
大跨度工业建筑屋面钢结构选型与设计
大跨度工业建筑屋面钢结构选型与设计为满足工业建筑厂房的运行需求，让工业建筑厂房具有跨度大、层高高、建筑空间大、荷载大等特点，从而对于工业建筑的结构设计复杂多样，且具有相当难度。
特别是大跨度工业建筑的屋面钢结构选型及设计是重中之重，如果选择的型号不符合工业建筑的实际需求，就会引发新的问题，需要深入现场考察，结合已有资料展开设计，才能得到科学合理的屋面钢结构设计方案，同时还要展开优化设计，才能为后续的屋面钢结构施工奠定良好的基础。
本文以某项目为例，对大跨度工业建筑屋面钢结构选型与设计进行探讨。
标签：大跨度;工业建筑;屋面;钢结构;选型设计1、项目简述某重型装备制造基地重型钢结构厂房地处某市新区东南角，厂房长384m，宽114m，占地面积约4×104m2;厂房柱距12m，跨度36m+42m+36m。
屋架下弦最低标高为16.20m-27.02m;北跨设双层吊车（上层为2台160t/50t吊车，轨高22.5m;下层为2台75t/20t吊车，轨高18m），中跨设2台100t/32t桥式吊车（轨高16m），南跨设2台50t/5t桥式吊车（轨高12.30m）。
项目规划之初，鉴于建设地日常风力较大、空气洁净度较高、年辐射总量高于市区，非常有利于太阳能发电，同时重型工业厂房单体建筑面积大、屋顶高、屋面利用率高，并具有与建筑整体相结合的展示作用，为充分利用清洁能源，降低重装备制造业的能耗，使重装备”轻”起来，在重型钢结构厂房轻型屋顶之上建1MW太阳能光伏电站，通过多次论证，最终确定在本联合厂房南跨13000m2的屋面上满铺太阳能电池板。
2、大跨度工业建筑屋面钢结构风荷载分析该厂房为三跨结构，在屋面上安装大量的太阳能电池板，查找现行规范后，发现厂房可以参考双坡屋面结构，但是屋面本身设置了大量的太阳能电池板，并且与屋面保持20°左右的夹角，保持架空状态，在气流逐渐流过屋面时，会产生一定的风吸力，可能对屋面钢结构产生负面影响。
大跨度建筑的结构设计
大跨度建筑的结构设计大跨度建筑是指建筑物中跨度大于等于40米的建筑。
与传统建筑相比，大跨度建筑在空间布局和结构设计上都有较大的挑战。
本文探讨大跨度建筑的结构设计及其应用。
一、大跨度建筑的结构设计1.梁式结构梁式结构是大跨度建筑的常用结构类型之一，它利用梁的强度和刚度来支撑跨度较长的建筑。
在大跨度梁的设计中，需要考虑到梁的截面形状、材料、刚度、强度等因素。
例如，著名的伦敦眼观景轮采用了梁式结构，利用了高强度钢材料制成的滑轮和悬挂钢缆来支撑整个建筑。
这种梁式结构设计的优点是能够在不占用内部空间的情况下提供支撑力，从而实现大跨度建筑的空间设计。
2.网壳结构网壳结构是一种常用的大跨度建筑结构设计形式。
它由大量的杆和节点组成，呈现出类似于异形网格的形态，可抵御外部弯曲和剪切力。
例如，位于中国上海的东方明珠塔就是一种典型的网壳结构。
它由大量的三角形钢管起拱形成多穹顶状网架结构，利用了结构杆件三角形组合的适用性和钢管双向剪力优良的特性，为整个建筑提供了强大的支撑力和刚度。
同时，网壳结构还具有优美的空间美学效果，为城市天际线带来了新的视觉风格。
3.悬链结构悬链结构利用悬挂钢缆和大跨度建筑物体的自重，形成了一种类似于悬链的结构设计形式。
它的一大特点是结构杆件能够分担大量吊杆的拉力，从而达到支撑建筑物的目的。
例如，著名的法国埃菲尔铁塔就是一种典型的悬链结构。
它由大量的悬挂钢缆和大型铁框架组成，同时利用了钻孔和铆焊技术，既满足了结构的承载要求，又保留了珍贵历史建筑成果。
这种悬链结构不仅增强了建筑物的稳定性，而且还成为法国文化遗产的标志性代表。
二、大跨度建筑的应用大跨度建筑由于具有空间利用效率高、运行费用低、视觉效果好等优点，在如今的城市化建设中得到了广泛的应用。
以下是几个典型的大跨度建筑案例：1.北京国家大剧院北京国家大剧院采用了地下水泵吸引地下水上泵供水的自然冷却系统，设有近3000个座位。
其建筑外观类似于人类强壮且柔韧的结构，运用了大量的悬挂钢缆和网壳结构，同时建筑内部空间充分利用，成为北京城市文化建筑的瑰宝。
修筑结构的基本知识
建筑结构的基本知识（工程技术角度）一、低层、多层建筑结构选型根据建筑结构的基本概念，如何将四大结构材料构成的各种类型的受力构件适当地组合起来，用以抵抗各类荷载的作用，以期构成一个安全、经济、完整的建筑结构体系，这就是结构选型的问题。
低层、多层建筑常用的结构形式有砖混、框架、排架等。
（一）砖混结构砖混结构是使用得最早、最广泛的一种建筑结构型式。
这种结构能做到就地取材，因地制宜，适合于一般民用建筑，如住宅、宿舍、办公楼、学校、商店、食堂、仓库等以及各种中小型工业建筑。
不同使用要求的混合结构，由于房间布局和大小的不同，它们在建筑平面和剖面上可能是多种多样的。
但是，从结构的承重体系来看，大体分为三种：纵向承重体系、横向承重体系和内框架承重体系。
1．纵向承重体系荷载的主要传递路线是：板一梁一纵墙一基础一地基。
纵向承重体系的特点：（1）纵墙是主要承重墙，横墙的设置主要为了满足房屋空间刚度和整体性的要求，它的间距可以比较长。
这种承重体系房间的空间较大，有利于使用上的灵活布置。
（2）由于纵墙确的荷载较大，因此赔上开门、开窗的划。
和位置都要受到一定脱。
（3）这种承重体系，相对于横向承重体系，楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。
纵向承重体纱适用于使用上要求有较大空间的房屋，或隔断墙位置可能变化的房间。
如教学楼、实验楼、办公楼、图书馆、食堂、工业厂房等。
2．横向承重体系荷载的主要传递路线是：板-横墙-基础-地基。
它的特点是：（1）横墙是主要承重墙，纵墙起围护、隔断和将横墙连成整体的作用。
一般情况下，纵墙的承载能力是有余的，所以这种体系对纵墙上开门、开窗的限制较少。
（2）由于横墙间距很短（一肌在3～4.5m之间），每一开间有一道横墙，又有纵墙在纵向拉结，因此房屋的空间刚度很大，整体性很好。
这中承重体系，对抵抗风力、地震作用等水平荷载的作用和调整地基的不均匀沉降，比纵墙承重体系有利得多。
（3）这中承重体系，楼盖做法比较简单、施工比较方便，材料用量较少，但是墙体材料有量相对较多。
大跨度结构其结构体系有很多种
大跨度结构其结构体系有很多种，如网架结构、索结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构、混凝土拱形桁架等，常用于展览馆、体育馆、飞机机库等。
一.网架结构网架结构为大跨度结构最常见的结构形式，因其为空间结构，故一般称为空间网架。
其杆件多采用钢管或型钢，现场安装。
常见的为平面桁架、四角锥体和三角形锥体组成，其节点形式可分为焊接钢板节点和焊接空心球节点两种。
二.索结构索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中，可以说是土木工程中结构形式互通互用的典型范例。
三.薄壳结构薄壳结构常用的形状为圆顶、筒壳、折板、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。
圆形圆顶结构是轴对称结构，在轴对称荷载作用下，将只产生两种力：径向力和环向力。
径向力为沿经线方向的力，因其要平衡垂直向下荷载，所以必定为压力。
环向力为沿纬线方向的力。
圆形屋顶在垂直荷载作用下，上部的圆顶部分将受压收缩，其直径将变小，而下部近支承部分直径将增大，即上部将产生环向压力，而下部将产生环向拉力，中间将有一截面，为环向压力向环向拉力转变的交界线，该处的环向力为0，该截面称为“过渡缝”。
悉尼歌剧院格拉加尼亚修道院教堂上页下页四.混凝土拱形桁架混凝土拱形桁架在以前的工程中应用较多，但因其自重较大，施工复杂，现已很少采用。
目前最大跨度的拱形桁架为贝尔格莱德的机库，为预应力混凝土桁架结构，跨度为135.8m。
日本姬路市中心体育馆五.充气结构充气结构又称充气薄膜结构，是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部充气形成一定的形状，作为建筑空间的覆盖物。
对角跨长200m,由室内地面至顶高6.07m的东京穹顶，是不用柱子，只依靠室内外气压差来制成的膜屋盖结构，也是在日本最初用于多功能全天候的体育场，约30,000平方米超大椭圆形屋顶，采用悬索加强的充气膜结构。
其双向各配置14根共28根钢索，在其上张拉着涂有特富龙的玻璃纤维布。
请看充气膜的充气过程：六.应力膜皮结构应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。
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⑨ 悬挂结构 ·1972 美国 明尼苏达州 联邦储备银行 ⑩ 充气结构 ·1970 日本 大阪世博会馆
东校区南门学生食堂
广州国际会展中心
罗马小体育馆
英国南威尔士布林马尔橡胶厂
巴黎国家工业与技术中心陈列大厅
巴黎联合国科教文组织会议大厅
美国罗利市牲畜展览馆
华盛顿 杜勒斯国际机场
日本 东京奥运会大体育馆与小体育馆
日本 东京代代木体育馆
蒙特利尔世博会西德馆
德国慕尼黑奥运会体育场
德国慕尼黑奥运会体育场
美国 明尼苏达州 联邦储备银行
屋面形式丰富 适宜跨度为12-36m 广泛用于厂房、体育馆等
实例：国家奥体中心游泳馆 ③拱结构
力学优势明显，支座水平推力大 受矢高制约
适宜跨度为12-36m 广泛用于厂房、体育馆等
④钢筋砼薄壳顶 材料省， 结构自重小，经济性好 曲面形式丰富、施工复杂、隔热不好，对音 响效果要求高的建筑不宜使用 实例： 北京火车站 1957 罗马小体育馆 1951 英国南威尔士布林马尔橡胶厂
1959 巴黎国家工业与技术中心陈列大厅
⑤折板结构 建筑造型艺术好 常用于建筑屋面、门廊雨罩 ·1958 巴黎联合国科教文组织会议大厅
⑥ 钢网架结构 空间结构，跨度可达30—60米 稳定性好，安全度高，屋面优美 适用于大跨度的体育馆、展览馆、影剧院、大
会堂、机场等屋面：轻型屋面：木板、塑料板、钢丝网水
第十二章 大跨度建筑结构选型
1. 大跨建筑的发展 2 .大跨建筑的应用
体育馆、展览馆、礼堂、厂房 3 .大跨建筑的结构形式
① 门式框架 杆件少，空间大，便于利用 跨度可达40m, 适宜跨度18m 广泛用于厂房、体育馆、礼堂、食堂等
实例：东校区南门学生食堂
深圳会展中心 广州国际会展中心
②桁架结构 取材丰富，自重轻，跨度大，施工方便，
日本 大阪世博会馆