悬挑结构
悬挑结构的设计原理及应用场景
悬挑结构的设计原理及应用场景悬挑结构是现代建筑中常用的一种结构形式，因其独特的设计理念和优异的建筑效果，成为了建筑师们喜爱之选。
本文将从设计原理和应用场景两个方面，分别探讨悬挑结构的实际应用价值。
一、设计原理1. 受力分析悬挑结构的设计基础是承重原理，重要的是受力分析。
在设计悬挑结构时，需要考虑到重力、水平力和空气力等多种因素。
结构设计时需要保证受力平衡的状态，结构在受重后能够满足稳定性和安全性的要求。
2. 效率优化悬挑结构的设计是要考虑到稳定性和安全性的基础上尽可能地节约材料和成本。
悬挑结构最核心的设计思想是“一物之用、多物之用”，即通过一个杆件来承担多种用途。
因此，设计师和工程师需要设计出高效的结构形式，选择适合的材料，以保证结构强度和美观度的平衡。
3. 细节和施工问题悬挑结构的设计需要考虑到很多细节，如结构和建筑物的整体风格、结构的每一部分的尺寸和角度、悬挑结构中钢筋和混凝土的厚度及尺寸等等。
因此，施工过程中需要具备专业技术知识，以确保结构的保持稳定状态和有效性。
二、应用场景1. 跨越大距离悬挑结构可以用于需要穿越广大区域，超越一些特定物理限制，比如建沟渠、海湾，贯穿山谷等，用来支撑建筑物的结构。
最为典型的应用场景是跨越大距离的高架桥梁和高耸建筑的代表，例如中国的鸟巢和北京国家大剧场就是采用了悬挑结构，景点渔村的古城等也是悬挑结构的典型应用代表之一。
2. 节省空间悬挑结构可以具有相对较高的空间利用率，常常用于紧凑城市建立，因其能够具有压缩空间的优势，同时与任何建筑的风格相匹配和协调，使得它能够成为一个精湛设计的传奇之物。
3. 建筑的视觉效果悬挑结构可以有效提升建筑物的美观度和视觉效果，使建筑物的整体形态更加协调和优美。
因此，它被广泛应用在商务和公共建筑物如博物馆、艺术博物馆、纪念馆、体育馆、甚至商场和酒店中。
悬挑结构独特的设计理念，使人们能够享受到超凡的美好和感受，能够给人们带来一种视觉冲击力和氛围。
悬挑结构
撑 ，廊桥地面、护栏采用全通透超白玻璃制作，便于游客全方位观景 。 悬挑部分所采用的是无
钢架支撑设计，它是以50米长度的钢箱梁为架构，一头伸出绝壁外26.68米，另一头20多米钢箱 梁用多根直径1.5米的大锚桩锚入15米深的岩体内。
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深圳证券交易所营运 中心--世界最大悬挑空中花园
深圳证券交易所营运中心由塔楼和“漂浮平台”两 部分组成。与别的建筑不同的是，立柱形的大厦中 下部，建筑的底座被抬升至30多米高，形成一个巨 大的“漂浮平台”。平台的“腰部”由一条鲜亮的 红色光带“缠绕”，整体造型犹如一个漂亮的烛台。 该平台高24米，设有3层主楼层、1层夹层和可上人 的屋顶花园，将成为深圳证券交易所的主要交易场 所，未来主要做为上市大厅、国际会议厅、贵宾室、 办公室等用途。耸立在空中的“漂浮平台”东西向 悬挑36米，南北向悬挑22米，该平台面积达到1.58 万平方米，是世界上最大的悬挑结构，成为“世界 上最大空中花园”。
结构选型
Structure type selection
悬挑结构
Cantilever structure
CONTENTS
1
悬挑结构
案例分析一
2
3 4
案例分析二
案例分析三
1
悬挑结构
概述：
悬挑结构是工程结构中常见的结构形式之一，如建筑工程 中的雨篷、挑檐、外阳台、挑廊等，这种结构是从主体结 构悬挑出梁或板，形成悬臂结构，其本质上仍是梁板结构。 悬挑结构一般是由支承构件和悬挑构件组成，根据其 悬挑长度可分为悬挑梁板结构和悬挑板结构。
4
案例三Biblioteka 重庆云端廊桥云端廊桥位于中华人民共和国重庆 市云阳县龙缸景区，建在海拔1010 米高的悬崖上，其悬挑长度26.68米， 廊桥距离地面高度718米，步道宽约 3.4米，长约50米，是世界最长悬挑 玻璃廊桥，比美国科罗拉多大峡谷 玻璃廊桥悬挑长度还长5.34米。
悬挑结构和梁式结构分析
目录
• 悬挑结构的概述 • 梁式结构的概述 • 悬挑结构和梁式结构的比较分析 • 悬挑结构和梁式结构的优缺点分析 • 悬挑结构和梁式结构的发展趋势和未来展
望
01 悬挑结构的概述
定义与特点
形式，其荷载通过悬挑部分 传递到主体结构上。
特点
悬挑结构具有较好的跨越能力，能够满足不同跨度、高度和功能的需求。同时， 由于其悬挑的特性，使得建筑物的外观更加轻盈、通透，具有现代感。
悬挑结构的分类
按悬挑长度分类
可分为短悬挑和长悬挑。短悬挑通常 悬挑长度较小，一般不超过1.5米； 长悬挑则悬挑长度较大，一般大于3 米。
按结构形式分类
可分为板式悬挑结构和梁式悬挑结构 。板式悬挑结构通常采用大跨度平板 作为受力结构；梁式悬挑结构则采用 梁作为主要受力构件。
相对于其他结构形式，梁式结构的材 料消耗量较大，成本较高。
跨度限制
梁式结构的跨度相对较小，难以满足 大跨度空间的需求。
05 悬挑结构和梁式结构的发 展趋势和未来展望
悬挑结构和梁式结构的发展趋势
悬挑结构的优化设计
随着计算和分析技术的发展，悬挑结构的优 化设计成为研究热点。通过精细化建模、参 数化设计和拓扑优化等方法，实现悬挑结构 的轻量化、高效承载和美观造型。
梁式结构的分类
01
02
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简支梁
简支梁是梁式结构中最简 单的一种形式，其两端简 单支撑在支座上，主要承 受竖向荷载。
连续梁
连续梁是由多根简支梁通 过支座连接而成的，能够 承受更大的竖向和水平荷 载，且变形较小。
悬臂梁
悬臂梁的一端或两端没有 支座，而是悬挑在结构之 外，常用于大跨度跨越的 桥梁等建筑。
悬挑结构安全施工要点总结
悬挑结构安全施工要点总结悬挑结构是现代建筑中常见的一种设计形式，它能够给建筑增加独特的美感和空间感。
然而，由于其结构特殊性和施工难度较大，悬挑结构的安全施工十分重要。
本文将从设计前的准备、施工过程中的注意事项以及质量控制等方面，总结悬挑结构安全施工的要点。
一、设计前的准备在进行悬挑结构的安全施工前，首先需要进行充分的设计准备工作。
设计师应该充分了解悬挑结构的特点和要求，并与结构工程师进行充分的沟通和协商。
设计师需要考虑到结构的承载能力、材料的选择以及施工过程中的安全性等因素。
此外，还需要进行详细的施工方案设计，包括施工工艺、施工顺序、施工步骤等，以确保施工过程的安全性和顺利进行。
二、施工过程中的注意事项1. 施工材料的选择与使用：悬挑结构的施工材料应符合相关标准，具有足够的强度和稳定性。
在施工过程中，应严格按照设计要求选择和使用材料，避免使用劣质材料或超过使用寿命的材料，以免影响结构的安全性。
2. 施工工艺的控制：悬挑结构的施工工艺应符合相关规范和标准，严格按照设计方案进行施工。
在施工过程中，应注意施工顺序的合理安排，避免过度集中施工荷载，导致结构失稳或发生变形。
3. 安全防护措施的落实：在悬挑结构的施工现场，应设置必要的安全防护措施，如围栏、安全网等，以确保工人的人身安全。
此外，还应对施工现场进行全面的安全检查，及时排除施工中的安全隐患，确保施工过程的安全性。
4. 施工人员的培训和管理：悬挑结构的施工需要经验丰富的工人进行操作，因此，在施工前应对施工人员进行专业培训，提高其安全意识和操作技能。
同时，还应加强对施工人员的管理，确保他们按照规范进行施工，遵守安全操作规程。
三、质量控制悬挑结构的安全施工离不开质量控制的保障。
在施工过程中，应加强对材料和构件的质量检验，确保其符合设计要求和相关标准。
同时，还应加强对施工工艺和施工过程的监督和检查，及时发现和纠正施工中的质量问题，确保悬挑结构的施工质量和安全性。
高层建筑悬挑结构施工方案
高层建筑悬挑结构施工方案一、工程概况与特点本次施工涉及的高层建筑悬挑结构位于城市中心区域，总高度XX 米，共有XX层。
悬挑结构部分自第XX层开始，向外悬挑约XX米，是整栋建筑的设计亮点和难点。
本工程的特点包括悬挑结构尺寸大、悬挑距离远、施工难度大，需确保施工过程中的安全与稳定。
二、施工方案选择针对高层建筑悬挑结构的施工，我们选择了分段施工法。
首先完成悬挑结构下方的主体结构施工，然后利用临时支撑结构进行悬挑部分的施工。
该方法可有效降低施工难度，保证施工质量与安全。
三、悬挑结构设计悬挑结构设计遵循国家相关规范，采用钢筋混凝土结构。
悬挑梁截面尺寸经过严格计算，确保满足承载能力要求。
同时，采用预应力技术以提高悬挑结构的抗裂性能和使用寿命。
四、悬挑梁与支撑系统悬挑梁采用高强度钢材和优质混凝土材料，确保结构安全。
支撑系统包括临时支撑和永久支撑两部分，临时支撑用于施工过程中承受悬挑部分的重力荷载，永久支撑则用于保证悬挑结构在施工完成后的稳定性。
五、模板支撑与拆除模板支撑采用钢木组合模板体系，确保模板的平整度和稳定性。
施工过程中，严格控制模板的支撑间距和固定方式，防止模板变形和位移。
拆除模板时，按照先拆除非承重部分、后拆除承重部分的原则进行，确保施工安全。
六、施工安全与质量控制施工过程中，严格遵守国家安全生产法规和相关规范，确保施工安全。
同时，加强质量控制措施，对原材料、施工过程和成品进行全面检测，确保悬挑结构施工质量符合要求。
七、施工进度与资源计划根据工程特点和施工条件，制定详细的施工进度计划，确保工程按期完成。
资源计划包括人力、物力、财力等方面的安排，确保施工过程中的资源配置合理、高效。
八、环境保护与措施施工过程中，严格遵守国家环保法规，采取有效的环保措施，减少噪声、扬尘等污染物的排放。
同时，加强施工现场的环境管理，确保施工现场整洁有序，减少对环境的影响。
总结：本施工方案针对高层建筑悬挑结构的特点和难点，从工程概况、施工方案选择、悬挑结构设计、悬挑梁与支撑系统、模板支撑与拆除、施工安全与质量控制、施工进度与资源计划以及环境保护与措施等方面进行了详细的规划和安排。
梁与悬挑结构课件
悬挑结构的正常使用极限状态设计
刚度设计
悬挑结构在正常使用状态下，需要满足 刚度要求，即结构在荷载作用下产生的 变形不会影响其正常使用。设计时需要 根据荷载大小、结构刚度等因素，控制 结构的变形在设计允许范围内。
VS
裂缝控制设计
对于混凝土悬挑结构，裂缝的产生会影响 结构的耐久性和使用性能。因此，在正常 使用极限状态设计中，需要采取相应措施 控制裂缝的产生和扩展，确保结构在使用 过程中保持良好的性能。
受力特点
悬挑结构受到自重、荷载等垂直力以及风力、地震等水平力的作用。其中，弯 矩和剪力是主要的内力形式。
变形分析
在垂直力作用下，悬挑结构产生挠度变形；在水平力作用下，结构产生侧向位 移和转角变形。因此，悬挑结构的设计需考虑其刚度和稳定性。
悬挑结构的稳定性问题
失稳现象：当悬挑结构的长度过大、刚度不足或受到外部扰动时，可能 发生失稳现象，如屈曲、扭转等。
悬挑结构的构造要求与优化设计
构造要求
悬挑结构的构造要求包括截面尺寸、配筋构造、连接构造等。设计时需要遵循相关规范，确保结构的构造满足承 载能力、刚度、稳定性等方面的要求。
优化设计
在满足结构安全性能的前提下，可以进行悬挑结构的优化设计，以提高其经济性和实用性。优化设计方法包括截 面尺寸优化、配筋优化、支撑条件优化等，通过合理利用材料性能和设计参数，实现结构性能与经济效益的最佳 平衡。
对梁端进行合理的处理，如设置端板、加 强钢筋等措施，以提高梁的抗震性能和整 体稳定性。
03
CATALOGUE
悬挑结构的基本理论
悬挑结构的定义与分类
定义
悬挑结构是指一端固定在支撑物上，另一端向外悬挑出去的 结构形式。
分类
根据悬挑部分的形状，可分为悬臂梁、悬挑板、悬挑墙等。
身边的悬挑结构
身边的悬挑结构
1.左右自平衡
上图是不对称型的左右自平衡，只以一个支座承受弯矩，这里出挑的梁是悬臂梁。
此图是对称型的左右自平衡，两端悬挑通过出挑梁来承受，是悬臂梁
多用于机库车库建筑或服务型建筑。
2.为减小弯矩，在梁下部设柱子
以上两个图片中的悬挑都是通过在梁下增设柱子以减轻悬挑结构的支座弯矩，此出挑的梁是简支梁。
此结构多用于延伸空间，火车站台、飞机场等
3.钢筋混凝土梁柱构件外挑梁板
上图是出挑较小的外挑结构形式，采用平板结构
以上三个图是出挑较大的外挑结构形式，多采用挑梁式结
构。
第一和第三个图中的悬挑是悬臂梁，第二个图片中的悬挑是简支梁，两端的建筑承受悬挑重量。
这类悬挑结构使建筑获得丰富多彩的阴影效果，增强建筑立面的立体感，适合娱乐购物建筑造型。
现有建筑中悬挑结构调研
现有建筑中的悬挑结构调研悬挑结构在建筑中应用广泛，常见的有挑檐、阳台、体育场看台顶棚及剧院的挑台，还可直接用于屋顶。
悬挑结构的平衡措施一般采取拉、压及拉压结合的方法或用副跨平衡措施。
悬挑结构的优缺点：优：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。
缺：悬挑结构受力状态与其他结构比有不利的一面，进行强度和变形实验外，还要进行抗倾覆实验。
其跨度仅为简支结构的一半。
悬挑结构的抗倾覆平衡：悬挑结构的固定端有较大的倾覆力矩。
一般认为，悬挑结构的抗倾覆安全系数应大于1.5。
即抗倾覆力矩/倾覆力矩>1.5 。
悬挑结构倾覆平衡一般采用下面几种方式;a 在跨度较小的雨棚、阳台结构中常采用；b 常见于悬挑网架、悬挑网格结构;c 常用于机库、车库建筑中；d 剧院的挑台常采用这种结构形式悬挑结构的受力：悬挑结构的支座最大弯矩是相同跨度简支梁跨度中最大弯矩的4倍，为减少玩具，常在梁下部设柱子或斜撑或在梁上部设置拉索。
简图：图1-4-5 为悬臂梁与带悬挑简支梁的受力比较，在悬臂梁中间增设支座并把悬臂梁改为简支支座后，梁内最大负弯矩仅为悬挑梁最大负弯矩的四分之一。
悬挑结构的结构形式：混凝土结构、钢结构、钢桁架结构、膜结构覆盖案例分析：天津奥林匹克中心体育场简介：天津奥体中心体育场是一座不规则的椭圆形建筑，状如水滴。
这座场馆临水而建、依水而起，四面水所包围，远远望去，像在水中溅起的一颗水珠。
体育场曲面由外弧里弧共896条圆弧、近万个节点合成而成。
屋面采用了能化屋面系统，自上而下分为顶层阳光板、中间层金属板和临地面层高墙玻璃三个部分，具有很高的透光率及重量轻、抗冲击、隔热、防结露、节能等特点，与相同厚度的传统板材相比，可节省25%的能源。
天津奥林匹克中心体育场坐落于天津市南开区，总建筑面积16.9万m²，占地面积8万m²，看台面积3.6万m²，可容纳观众八万人，檐口高度53m，地上6层。
楼内空间分别为体育、娱乐、餐饮、住宿等不同功能的附属用房，在二层设有人群活动广场，供观众疏散、休息使用。
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定义
建筑专业术语，悬挑结构是建
筑构件利用拉索结构或其他结 构达到的一种效果。部分或全 部建筑物以下无支撑物，给人 一种不稳定感。主要为侧向受 力，与悬挂有不同。
概述 悬挑结构是工程结构中常见的结
构形式之一,如建筑工程中的雨篷、 挑檐、外阳台、挑廊等,这种结构 是从主体结构悬挑出梁或板 ,形成 悬臂结构,其本质上仍是梁板结构。
Hale Waihona Puke 深圳证券交易所营运中心深圳证券交易所 营运中心由世界著 名建筑设计大师雷 姆·库哈斯设计， 大厦底座被抬升至 36米形成一个巨大 的“漂浮平台”， 是目前世界上最大 的悬挑结构（东西 向悬挑36米、南北 向悬挑22米）。
周围的悬挑结构
受力特点
悬挑结构的受力状态与其他结
构相比有不利的方面。
悬挑结构除进行强度和变形计
算外，还要进行抗倾覆验算。 详见书本P10
应用范围
悬挑结构作为一种不是每边都有直 接支撑物（柱子、实墙）的楼板，部 分埋在或者浇筑在建筑结构中，另一 部分伸出结构外的是结构形式，同时 大量应用于大跨度的厂房、展览馆、 体育馆和桥梁等公共建筑中，是未来 建筑中不可或缺的一种建筑方式。
天津奥林匹克中心体育场
天津奥林匹克中 心体育场位于天 津西南部的奥林 匹克中心内，占 地34.5公顷，建 筑面积15.8万平 方米，体育场屋 面采用钢管桁架 悬挑结构，其外 观造型以具有自 然形态的露珠为 主题。俗称“水 滴”。
重庆“云端廊桥”
云端廊桥位于重 庆云阳县龙缸景 区，建在海拔 1010米高的悬 崖上，其悬挑长 度26.68米，廊 桥距离地面高度 718米，步道宽 约3.4米，长约 50米，是目前 世界最长悬挑玻 璃廊桥。