常见的大跨度结构形式
建筑工程中大跨度建筑结构形式与设计研究
建筑工程中大跨度建筑结构形式与设计研究大跨度建筑结构是一种大规模建筑结构形式，具有设计难度大、工程复杂、工期长的特点。
随着现代科技的发展，大跨度建筑的形式与设计也得到了很大的提升与改善。
一、大跨度建筑结构形式1. 曲线形结构曲线形结构是大跨度建筑结构中的一种较为常见的形式，如"鸟巢"、"水立方"等建筑中就采用了这种结构形式。
曲线形结构能够有效地分散荷载，提高建筑结构的抗震和抗风能力。
2. 网架结构网架结构是大跨度建筑结构中应用广泛的一种形式，具有结构轻巧、构造简单、施工容易的优点。
网架结构可以有多种构造形式，如平面网架、曲面网架等。
3. 悬索结构悬索结构是大跨度建筑结构中的一种经典形式，广泛应用于桥梁、体育场馆等建筑中。
悬索结构的建筑高度大，能够突出建筑的雄伟气势，且具有优良的抗震和抗风能力。
4. 穹顶结构穹顶结构是大跨度建筑结构中的一种特殊形式，可以创造出具有文化内涵和科技感的建筑形态。
穹顶结构可以有多种构造形式，如格架式穹顶、索展式穹顶等。
1. 结构分析与计算大跨度建筑结构的设计需要进行复杂的结构分析和计算，以确保结构的稳定性和安全性。
结构分析需要考虑建筑荷载、地震和风荷载等因素，计算分析需要使用计算机辅助设计软件进行模拟和优化。
2. 材料选择与技术应用大跨度建筑结构中材料的选择和技术的应用对建筑结构的稳定性和安全性具有重要的影响。
在材料选择方面，需要考虑强度、耐久性、抗腐蚀性等因素；在技术应用方面，需要采用先进的施工技术和管理模式。
3. 环保设计与节能优化大跨度建筑结构在设计中也需要考虑环保设计和节能优化的因素。
环保设计要求建筑结构对环境的影响尽可能小；节能优化则需要考虑如何在建筑结构设计中减少能源的消耗。
4. 美学设计与文化传承大跨度建筑结构在美学设计和文化传承方面也具有重要的意义。
建筑结构的外观设计需要与建筑功能和文化内涵相适应，突出建筑的美感和艺术价值；文化传承则需要考虑建筑的历史和文化背景，展现当地的文化特色和风貌。
简述大跨度空间结构的主要形式及特点
简述大跨度空间结构的主要形式及特点摘要：大跨度空间结构往往是衡量一个国家或地区建筑技术水平的重要标志。
其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。
形态各异的空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中得到了广泛的应用。
关键词：大跨度空间结构形式特点1网架结构由多根杆件按照某种规律的儿何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构，其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。
它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
1.1网架结构的形式(1)平而桁架系组成的网架结构。
主要有：两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。
(2)四角锥体组成的网架结构。
主要有：正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。
(3)三角锥组成的网架结构。
主要有：三角锥网架、抽空三角锥网架（分1型和11型）、蜂窝形三角锥网架等型式。
(4)六角锥体组成的网架结构。
主要形式有：正六角锥网架。
1.2网架结构的主要特点空间工作，传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工丨中成批生产，有利于提高生产效率；网架的平而布置灵活，屋盖平整，有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方，便于建筑处理和装饰。
2网壳结构曲而形网格结构称为网壳结构，有单层网壳和双层网壳之分。
网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
2.1网壳结构的形式主要有球而网壳、双曲而网壳、圆柱而网壳、双曲抛物而网壳等。
2.2网壳结构主要特点兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一，受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间，小型构件和连接节点可以在工）预制;安装简便，不需大型机具设备，综合经济指标较好；造型丰富多彩，不论是建筑平而还是空间曲而外形，都可根据创作要求任意选取。
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。
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析
大跨度三心圆柱面网壳结构设计探析一、引言大跨度结构是指横跨较大空间的建筑或桥梁结构，其设计与施工都面临着较大的挑战。
三心圆柱面网壳结构是一种常见的大跨度结构形式，具有较高的强度和刚度，同时能够通过合理的结构布局和使用轻质材料来实现结构的重量减轻。
本文对大跨度三心圆柱面网壳结构的设计进行探析，以提供一些设计上的参考和指导。
二、大跨度三心圆柱面网壳的结构形式三心圆柱面网壳结构由三个圆柱面构成，这三个圆柱面的半径分别为R1、R2和R3，半径之间满足关系R1 < R2 < R3。
网壳结构由曲线上的网格构成，网格可以是等边网或者等角网。
整个结构根据需要进行加强，可以在结构中设置横向和纵向的加劲杆，以提高结构的整体强度和刚度。
三、大跨度三心圆柱面网壳的设计要点1. 结构布局：选择合适的半径比例，根据具体的跨度和空间需求确定半径大小。
合理布局三个圆柱面的半径，使得结构的变形和受力均匀分布，同时保证整个结构的稳定性。
2. 网格设计：选择合适的网格形状和大小，一般可以采用等边网或者等角网。
根据结构的应力分布和受力情况，合理分布网壳的单元节点，以减小结构的变形和应力集中。
3. 材料选择：选择适当的轻质材料，如钢材、铝合金等，以减轻结构的自重。
同时要考虑材料的强度和抗风荷载能力，以满足结构的使用要求。
4. 加劲杆设计：合理设置横向和纵向的加劲杆，以提高结构的整体强度和刚度。
加劲杆的位置和数量要根据具体结构的要求来确定，可以通过有限元分析等方法进行优化设计。
5. 节点设计：合理设计节点的连接方式和布置，保证节点的刚度和连接的可靠性。
节点的连接方式可以采用焊接、螺栓连接等方式，具体的设计要满足结构的使用要求和承载能力。
四、大跨度三心圆柱面网壳结构的优势与应用1. 优势：大跨度三心圆柱面网壳结构具有较高的强度和刚度，能够承受大跨度的载荷和风荷载。
由于结构的几何形态和网格的分布特点，使得整个结构在施工过程中具有较好的施工性能和适应性。
分析大跨度建筑结构形式与设计
分析大跨度建筑结构形式与设计随着我国社会主义市场经济的进步和发展，建筑事业在我国的地位越来越重要，建筑事业不仅能够推动我国经济事业的发展，同时还对提高我国国民的生活水平有着重要作用。
建筑工程与人们的生活、工作密切相关，因此建筑企业在建筑工程施工建设的过程中必须要保证其建设质量，确保建筑工程的安全性以及使用寿命。
大跨度建筑结构形式是建筑工程中常见的一种结构形式，其设计的好坏直接影响着建筑工程的整体质量，相关建筑企业必须要对其引起高度重视。
标签：大跨度;建筑结构;形式;设计大跨度建筑结构是指横向跨越60m以上空间的建筑结构，常用于体育馆、大会堂、影剧院、候车室、大跨度厂房、大型仓库、飞机装配车间等建筑工程中。
随着社会的发展，大跨度建筑的功能越来越多，形态也多种多样，这就要求在大跨度建筑结构设计时，必须要高度重视其设计质量，以此保证其功能的完整性以及使用的安全性。
目前常见的大跨度建筑结构形式有薄膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构、网壳结构等，不同的结构形式其对设计的要求也一样，在设计中应该注意的问题也不尽相同，因此设计人员必须要对每种大跨度建筑结构形式详细了解。
本文主要从薄膜结构、网架结构、薄壳结构、悬索结构、网壳结构等几个方面对大跨度建筑结构形式与设计进行了分析。
一、大跨度建筑结构形式与设计（一）薄膜结构薄膜结构又称织物结构，它是上世纪五十年代逐渐发展起来的一种大跨度建筑结构形式，其主要构成材料是质量高、性能好的柔软织物。
通过薄膜内的空气压力或是利用柔性钢索、刚性支撑结构使薄膜产生一定的预张力，以此形成能够覆盖较大空间且具备一定刚度的建筑结构体系。
若以支撑方式对薄膜结构进行分类，可将其分为四类：第一类是空气膜结构，简而言之就是在建筑结构的内部充注空气。
屋面结构的拱度相对较低，其目的在于减小气压，在设计薄膜结构时往往需在建筑物的对角线方向设置交叉钢索，这对保证薄膜结构的稳定性有巨大作用。
气胀式的薄膜结构是指将膜材制成密封的圆形双层结构或是半圆形圆筒，再在其中充注空气，形成飞碟状和半轮胎状。
建筑大跨度结构案例分析
8.1膜结构：内蒙古达拉特旗第五中学 膜结构看台
8.2膜结构
9.1管桁结构：广州丫髻沙大桥主桥
大跨度桁架式钢管混凝土 拱桥的非线性稳定控制指 标，采用的竖转结构体系、 “变角度、变索力”的液 压同步提升技术和平转、 竖转相结合的施工控制技 术
9.2管桁结构：成灌快铁犀浦站
犀浦站采用高站台建 筑，为管桁结构加网 片结构，就是水立方 的建筑技术
1.2园拱屋顶结构：天津西站
金属编织状的屋面，跨度114米，施工人员先在空中10 米高架层上分组进行屋面拼接，然后再整体提升到50米， 即站房的主体结构 整个屋顶长度是386.15米，重量接近7万吨。 在拱顶拼接完后，采取液压千斤顶群提升，整 体提起来，再与两侧进行拼接，最终形成整个 的拱结构
2.1刚架结构
悉尼歌剧院
6.2:薄壳结构：黄石新体育馆
该体育馆造型 具有不规则、 多面、薄壳结 构的特点，是 全国第二座薄 壳结构设计建 筑——第一座 是广州歌剧院。 该体育馆的最 大跨度为111 米
6.3薄壳结构：广州歌剧院
广州歌剧院钢结构外壳采用 空间组合折板式三向斜交网 壳结构，钢结构总重约 10000吨，其中铸钢节点约 1100吨。整个结构为空间极 不规则壳体结构，结构相互 关系错综复杂，造型别具一 格，宛如置于平缓山丘上的 两块美丽的石头，静静地卧 在珠江之畔。其中，“大石 头”是1800座的大剧场及其 配套的设备用房、剧务用房、 演出用房、行政用房、录音 棚和艺术展览厅；“小石头” 则是400座的多功能剧场及配 套餐厅。两者皆为屋盖、幕 墙一体化的结构，整体外壳 最大长度约120米，高度43 米。
2.2门式刚架结构
• 门式刚架是目前国内应用 最为广泛的轻型钢结构。 近年来本公司研究人员结 合工程设计对门式刚架结 构受力性能、结构体系布 置、节点变形性能、吊车 梁优化设计和结构抗震性 能等进行了系统研究，部 分研究成果已为国家相关 规范所采用。本公司开发 的杆系结构分析设计软件 BSSAP含有门式刚架结构设 计模块，已成功用于百余 项门式刚架结构工程设计。 本公司受施工单位委托完 成的数十项门式刚架结构 工程优化设计，优化后经 济效益均十分显著，既为 建设商节约了大笔资金， 也为施工单位赢得了利润 空间
常见的大跨度结构形式
常见大跨度的结构形式我国规范：跨度60m以上为大跨度。
类型：多为公建，人流集中，规模大，占地面积大。
例如影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工业建筑：飞机装配车间、飞机库等。
1、拱结构；拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩；拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。
是一种古老的方法适合脆性材料、石材、砖材、混凝土等关键是侧推力平衡问题2、钢架结构；1、材料强度高，自身重量轻;2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高;3、钢结构制造安装机械化程度高;4、钢结构密封性能好;5、钢结构耐热不耐火;6、钢结构耐腐蚀性差;7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用。
3、桁架结构；受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。
这一受力特性反映了实际结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。
4、网架结构；网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。
由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构，可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖。
此外，折板还可用作外墙、基础及挡土墙。
6、薄壳结构；壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。
索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。
8、张拉膜结构；张拉整体结构是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构，其中「不连续的压杆」的含义是压杆的端部互不接触，即一个节点上只连接一个压杆。
9、充气膜结构；充气膜结构是一种新型建筑结构，是轻型空间结构的一个重要分支，具有丰富多彩的造型，建筑特性、结构特性优越，主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构等。
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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常见大跨度的结构形式
我国规范：跨度60m以上为大跨度。
类型：多为公建，人流集中，规模大，占地面积大。
例如影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港；工业建筑：飞机装配车间、飞机库等。
1、拱结构；
拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力；
拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩；
拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大。
是一种古老的方法
适合脆性材料、石材、砖材、混凝土等
关键是侧推力平衡问题
2、钢架结构；
1、材料强度高，自身重量轻;
2、钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高;
3、钢结构制造安装机械化程度高;
4、钢结构密封性能好;
5、钢结构耐热不耐火;
6、钢结构耐腐蚀性差;
7、低碳、节能、绿色环保，可重复利用。
3、桁架结构；
受力特点是结构内力只有轴力，而没有弯矩和剪力。
这一受力特性反映了实际结构的主要因素，轴力称桁架的主内力。
4、网架结构；
网架结构是高次超静定结构体系。
板型网架分析时，一般假定节点为铰接，将外荷载按静力等效原则作用在节点上，可按空间桁架位移法，即铰接杆系有限元法进行计算。
由多块条形平板组合而成的空间结构，是一种既能承重，又可围护，用料较省，刚度较大的薄壁结构，可用作车间、仓库、车站、商店、学校、住宅、亭廊、体育场看台等工业与民用建筑的屋盖。
此外，折板还可用作外墙、基础及挡土墙。
6、薄壳结构；
壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。
薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用钢筋和混凝土。
由柔性受拉索及其边缘构件所形成的承重结构。
索的材料可以采用钢丝束、钢丝绳、钢铰线、链条、圆钢，以及其他受拉性能良好的线材。
8、张拉膜结构；
张拉整体结构是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构，其中「不连续的压杆」的含义是压杆的端部互不接触，即一个节点上只连接一个压杆。
9、充气膜结构；
充气膜结构是一种新型建筑结构，是轻型空间结构的一个重要分支，具有丰富多彩的造型，建筑特性、结构特性优越，主要分为张拉膜结构、骨架膜结构、充气膜结构、索桁架膜结构等。
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。
平面结构体系
——拱
——桁架
——刚架
——……
（把结构构件本身作为独立的单元来考虑）
空间结构体系
——网架
——折板
——薄壳
——悬索
——……（把结构的所有组成构件协同起来共同跨越空间，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）。