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。
房屋 建筑学 大 跨度 建筑构造 大 跨度 建筑结构型式与建筑造型
房屋建筑学大跨度建筑构造大跨度建筑结构型式与建筑造型大跨度建筑结构型式与建筑造型结构是房屋的骨架，是形成建筑内部空间和外部形式的物质基础，结构是在特定的材料和施工技术条件下运用力学原理创造出来的。
某种新的结构一旦产生并在工程实践中反复出现时，便会逐渐形成一种崭新的建筑形式。
可见结构技术是影响建筑的重要因素，在大跨度建筑中尤其如此。
通过上述例子说明，在建筑设计中，选择结构型式不仅是结构工程师的工作，也是建筑师的职责，现代建筑的特点是建筑艺术与建筑技术的高度统一。
建筑师只有对各种结构形式的基本力学特征和适用范围有深入的了解才能自由地进行创作，把结构型式与建筑造型融为一体。
现就大跨度建筑常见的各种结构型式及其建筑造型作介绍。
一、拱结构及其建筑造型拱结构及其建筑造型(一)拱的受力特点、优缺点和适用范围拱是古代大跨度建筑的主要结构型式。
由于拱呈曲面形状，在外力作用下，拱内的变矩值可以降低到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见的方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。
很明显，这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力，结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料，近代建筑中，多采用钢筋混凝土拱，有的采用钢桁架拱，跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建筑商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
(二)拱的型式拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。
(三)拱结构的建筑造型拱结构的造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式。
拱的矢高对建筑的外部轮廓形象影响最大。
矢高小的拱，外形起伏变化小，呈扁平状，结构占用的空间小，但水平推力和拱身轴力都偏大。
而矢高大的拱，外形起伏变化强烈，产生的水平推力和轴向力都较小，但拱身材料耗费量多，拱下形成的内部空间大，拱曲面坡度很陡，当采用油毡屋面时，容易出现沥青流淌和油毡滑移现象。
大跨度混凝土楼盖选型比较王如琼
大跨度混凝土楼盖选型比较王如琼发布时间：2023-06-21T12:45:41.425Z 来源：《中国建设信息化》2023年7期作者：王如琼[导读] 建筑结构的楼盖选择是建筑体系中承载力较大的部分，其同时承担建筑的横向和纵向结构水平支撑，还需兼顾传递水平荷载，使得其余结构能够稳定发挥自身性能。
选择适宜的楼盖体系对建筑结构的整体质量具有十分深远的影响，不仅能够有效提升建筑结构的承载力和稳定性，还可增强其整体强度。
在原材料使用方面，混凝土楼盖体系的质量占据结构整体的30%左右，在建筑阶段需要选择原材料消耗较少、质量水平理想的楼盖类型，为建筑结构节约成本，帮助企业获得更为丰厚的经济效益。
深圳市清华苑建筑与规划设计研究有限公司深圳 518054摘要：建筑结构的楼盖选择是建筑体系中承载力较大的部分，其同时承担建筑的横向和纵向结构水平支撑，还需兼顾传递水平荷载，使得其余结构能够稳定发挥自身性能。
选择适宜的楼盖体系对建筑结构的整体质量具有十分深远的影响，不仅能够有效提升建筑结构的承载力和稳定性，还可增强其整体强度。
在原材料使用方面，混凝土楼盖体系的质量占据结构整体的30%左右，在建筑阶段需要选择原材料消耗较少、质量水平理想的楼盖类型，为建筑结构节约成本，帮助企业获得更为丰厚的经济效益。
关键词：混凝土楼盖；结构选型；井字架；预应力粱楼盖体系是建筑结构的承重部分，在横向和纵向角度都能够承担较大的荷载力。
在一般民用建筑、高层建筑中的使用效果十分理想。
合理的建筑楼盖选型能够提升建筑结构整体承载力，保证其后续建设项目的稳定性，降低工程成本消耗。
由于不同荷载需求、工程结构、材料配比下的楼盖形式有所差异，则需要在选型阶段与建筑结构的需求和特点相结合，为建筑工程顺利推进奠定坚实的基础。
一、传统楼盖的分类和特点（一）普通梁板楼盖普通梁板楼盖的结构优良，在我国众多建筑类型中广泛使用，施工效果良好、便捷且灵活，楼板开洞也没有明确限制，施工阶段的难度较小，受到广大设计师和技术人员的认可。
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。
大跨度建筑结构选型
大跨度建筑结构选型
（1）平面体系大跨度空间结构
1）单层刚架：可达到76m，结构简单。
2）拱式结构：是一种有推力的结构，它的主要内力是轴向压力，适宜跨度为40～60m。
3）简支梁结构：跨度在18m以下的屋盖适用。
4）屋架：所有杆件只受拉力和压力，常适用于24～36m跨度。
（2）空间结构体系
1）网架结构：多次超静定空间结构。
整体性强，稳定性好，空间刚度大，抗震性能好
2）薄壳：种类多，形式丰富多彩。
形式：旋转曲面、平移曲面、直纹曲面。
3）折板：跨度可达27m，类似于筒壳薄壁空间体系。
4）悬索：材料用量大，结构复杂，施工困难，造价很高。
高层大跨度连体结构选型及受力性态研究
摘
要： 对 高层 大跨度 连体 结构 的连体 部 分进行 了结构 选型 分析 ， 比较 了空腹 式、 上承 式、 下承
式和斜 拉 式等四 种桁 架布 置形 式的连体 竖 向刚度 和 结构 竖 向规 则性 ， 研 究 了上述 四种 连体 结构
Ｖｏ ｌ ＿ ３ １ Ｎ ｏ ． １ Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １－ ０ ０ ５ ８－０ ７
高 层大 跨度 连体 结构 选 型 及 受 力性 态 研 究①
华 怀 宇 ， 丁 洁 民 ， 吴 宏 磊
道， 空腹式桁架的竖 向挠度为 １ ８ ９ ａ ｒ ｍ， 远大于其他 三种钢桁 架形式 ； 上 承 式 桁 架 的 竖 向挠 度 为
６ ７ ｍ ｍ， 大 于 下承式 桁 架 的竖 向挠 度 ５ ４ ａｍ， ｒ 这 两种
桁架形式具有相同的竖 向刚度 ， 但由于桁架两端支 座存 在差异 ， 上 承 式 桁 架 在 顶层 ， 其 支 座 抗 弯 刚度
高层连体结构 因其独特 的造型以及便利塔楼 之间联 系而受 到建筑 师 的青 睐 ， 同时也 为结 构工 程
师带来 挑战 ． 随着 连体 跨 度 的增 长 ， 包 括竖 向重 力
荷载和竖 向地震作用在内的竖 向荷载作用对连接 体的影 响逐渐 增大 ， 连体 结构选 型 和竖 向地震作 用
成 为关键 问题 ． 本 文将 结 合 工 程 实 例 ， 针对 连 体 结
较小 ， 支座 转 角较 大 ， 因此其 竖 向挠度值 较大 ； 斜 拉
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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
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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： 3.由基础承受拱推力
缺点：用钢量大；防火及防腐性能较差；造价较高。
适用范围：适用于各种支承条件和各种平面形状、大小跨度的工业和民用 建筑。
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3.1.4网格结构及其建筑造型 2）网格结构的形式 按其外形可分为网架和网壳。
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3）网架的类型与尺寸 按其构造方式不同，可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。
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第三章 大跨度建筑结构选型
建筑三要素：坚固、适用和美观
定义：大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我国现行钢结构规范 则规定跨度60m以上结构为大跨度结构。
适用范围：大跨度结构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。
3.1.3桁架结构及其建筑造型 桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁 式结构。 1）受力特点、优缺点和适用范围 受力特点：各杆件受力均以单向拉、压为主，故杆件内力为轴向力。 优点：受力合理、能充分发挥材料强度，耗材少，自重轻。
适用范围：体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等各种跨度的建 筑屋盖结构。 2）桁架结构形式 分为三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱式等。 三角形桁架可用钢、木或钢筋混凝土制作。适用跨度不大于18m的建筑。 梯形桁架可用钢或钢筋混凝土制作，常用跨度为18－36m。桁架矢高与跨 度之比一般为f/L=1/8~1/6。
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3.1.4网格结构及其建筑造型 3）网架的类型与尺寸 2.角锥体系平板网架 根据锥体单元分为三角锥、四角锥、六角锥平板网架等。
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3.1.3桁架结构及其建筑造型 3）桁架结构的建筑造型 实际工程中，可采用单坡、双坡、单跨、多跨等多种形式。
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3.1.3桁架结构及其建筑造型 实例：北京体育馆和重庆体育馆
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1.交叉桁架体系的平板网架（分两向和三向） a.两向交叉桁架构成的平板网架。（交角90度）
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3.1.4网格结构及其建筑造型 3）网架的类型与尺寸 1.交叉桁架体系的平板网架（分两向和三向） b.三向交叉桁架构成的平板网架。（交角60度）
大跨度建筑迅速发展的原因： 1）主体需要 2）客观条件保证
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3.1大跨度建筑结构形式与建筑造型 结构技术是影响建筑空间形式及造型的重要因素
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3.1.1拱结构及其建筑造型 1）定义： 拱是一种在荷载作用下主要承受轴向压力，有时也承受弯矩而有支座推力 的曲线或折线的杆形结构。
2）受力特点： 拱结构由拱圈及其支座组成。 支座承受垂直力、水平推力以及弯矩。拱圈主要承受轴向压力。
3）拱的形式 拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种
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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 拱结构的造型主要取决于：矢高大小和平衡拱推力的方式。
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3.1.2刚架结构及其建筑造型 3）刚架结构的建筑造型 实际工程中，常将刚架做成“Y”形和“┏”形的预制构件，组成单跨、多跨、 高低跨、悬挑跨等各种造型。
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