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
间 的结 构 体 系。
３ １膜 结 构 的 主 要 形 式 ．
产效率 ； 网架 的平面 布 置灵 活 ， 盖平 整 ， 利 于 吊 屋 有
顶 、 装 管道 和设 备 ； 安 网架 的 建 筑 造 型轻 巧 、 观 、 美 大方 ， 于建筑 处理 和装 饰 。 便
膜 结 构 主要 有 空 气 支 承 膜 结 构 ；张 拉 式 膜 结 构 ； 架 支承膜 结构 等形 式 。 骨
２ 四角锥 体组 成 的 网架结 构 。主要有 ： 放 四 ） 正
角 锥 网架 、 放 四角锥 网架 、 放抽 空 四角 锥 网架 、 斜 正 棋 盘 形 四角 锥 网 架 、 星型 四角 锥 网架 、 向折 线 型 单 网架等 型式 。 ３ 三 角锥 组成 的网架 结 构 。 主要 有 ： 角锥 网 ） 三 架 、 空 三 角锥 网 架 （ Ｉ型 和 Ⅱ型 ） 蜂 窝 形 三 角 抽 分 、 锥 网架 等型 式 。
见 图 １ 。
架结构 、 网壳 结 构 、 索 结 构 、 结 构 、 壳 结 构 等 悬 膜 薄
五 大空 间结 构及各 类 组合 空 间结构 。 态各 异 的空 形
间 结 构在 体 育 场 馆 、 展 中 心 、 剧 院 、 型商 场 、 会 影 大
工 厂车 间等建 筑 中得 到 了广泛 的应 用 。
六 角锥 网架 。
１２网 架 结 构 的 主 要 特 点 ．
面， 或利 用柔 性钢 索 或 刚性 支承 结 构使 膜 产生 一 定
的预 张力 ， 而形 成 具 有 一 定 刚 度 、 从 能够 覆 盖 大 空
空 间 工作 ， 力 途 径 简 捷 ； 传 重量 轻 、 度 大 、 刚 抗
震 性 能 好 ； 工 安装 简便 ； 施 网架 杆 件 和节 点 便 于定 型化 、 品化 、 在 工厂 中成 批 生 产 ， 利于 提 组 合 型 扭 网壳
大跨度空间结构
大跨度空间结构简介
近二十余年来，建筑物的跨度和规模越来越大，目前，尺度达150m 以上的超大规模建筑已非个别；结构形式丰富多彩，采用了许多新材料 和新技术，发展了许多新的空间结构形式。
1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”（Superdome），直径207m， 长期被认为是世界上最大的球面网壳。
工，在建造后的沉降、变形、
吊装等问题正在逐步解决，
相关施工技术难题还被列为
科技部重点攻关项目。
第29届奥运会主场馆：北京奥林匹克体育场
悉尼超级穹顶体育馆是被作为 2000年奥林匹克运动会的多功能 体育馆进行设计的。
菲利普·考克斯与其合作者们 把大穹顶体育馆想象成一座庞大、 水平且半透明的建筑。建筑外形 呈鼓状，由24根钢柱支撑着的放 射状网架结构形成了遮盖赛场的 轻型屋盖体系。为使其尺度不至 于过大，他们在两侧设置了环抱 体育场的轻质廊道，这就给这个 大尺度的表皮添上了一些人性化 的细部。但是要欣赏大穹顶还是 需要一定的角度和高度，所以他 们在设计时运用了一种类似桅杆 的结构，就像是一个花冠围绕在 体育馆的周围。他们以其纤细但 不失强度的悬索和自由排列的柱 廊强调大穹顶的整体外观。支撑 柱廊的是树状的柱子，屋顶采用 了有拉索支撑的桁架结构，大尺 度出挑的屋檐为场馆提供了阴凉 的空间。
大跨度空间结构的定义
空间结构是相对平面结构而言的，一般说来我们日常所采用的梁、 桁架、拱···都属于平面结构。它所承受的荷载以及由此产生的内力的 变形都考虑为二维的，即处于一个平面内。而空间结构的荷载、内力 和变形则是有三维空间考虑的，即作用于空间。它的结构分析即要考 虑空间作用，用一般二维的假设和分析是无法得到准确解答的。
镇江巨蛋又称“神州第一蛋”，是高48米、直径 38米、斜度23.5度的巨型不锈钢网壳结构。
大跨度空间结构
结构类型
1
折板屋顶结构
2
壳体屋顶结构
3
架屋顶结构
4
悬索屋顶结构
5
充气屋顶结构
一种由许多块钢筋混凝土板连接成波折形的整体薄壁折板屋顶结构。这种折板也可作为垂直构件的墙体或其 他承重构件使用。折板屋顶结构组合形式有单坡和多坡，单跨和多跨，平行折板和复式折板等,能适应不同建筑平 面的需要。常用的截面形状有V形和梯形，板厚一般为5～10厘米,最薄的预制预应力板的厚度为3厘米。跨度为 6～40米，波折宽度一般不大于12米,现浇折板波折的倾角不大于30°；坡度大时须采用双面模板或喷射法施工。 折板可分为有边梁和无边梁两种。无边梁折板由若干等厚度的平板和横隔板组成,V形折板是无边梁折板的一种常 见形式。有边梁折板由板、边梁、横隔板等组成，一般为现浇，如1958年建成的巴黎联合国教科文组织总部大厦 会 议 厅 的 屋 顶 ， 是 意 大 利 P . L . 奈 尔 维 设 计 施 工 的 。 •他 按 照 应 力 变 化 的 规 律 , 将 折 板 截 面 由 两 端 向 跨 中 逐 渐 增 大 结构。这种结构整体性强，稳定性好，空间刚度大，防震性能好。构架高度 较小，能利用较小杆形构件拼装成大跨度的建筑，有效地利用建筑空间。适合工业化生产的大跨度架结构，外形 可分为平板型架和壳形架两类，能适应圆形、方形、多边形等多种平面形状。平板型架多为双层，壳形架有单层 和双层之分，并有单曲线、双曲线等屋顶形式。
大跨度空间结构
建筑名词
01 定义
03 结构类型
目录
02 简介 04 发展
大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。世界各国对空间结构的研究和发展都极为重 视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间 结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。
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。
大跨空间结构
旧金山金门大桥 代代木体育馆内部
充气结构
充气结构,又名“充气膜结构”,是指在以高分子 材料制成的薄膜制品中充入空气后而形成房屋的 结构。充气式结构又可分为气承式膜结构和气胀 式膜结构（或叫气肋式膜结构）。
原理： 气承式膜结构（索膜结构）是通过压力控制系 统向建筑物内充气，使室内外保持一定的压力 差，使覆盖膜体受到上浮力，并产生一定的预 张应力，以保证体系的刚度。室内设置空压自 动调节系统，来及时地调整室内外气压，以适 应外部荷载的变化。由于跨中不需要任何支撑， 因此适用于超大跨度的建筑，一般用于大型体 育馆。
施工方法：一般现浇，坡度大时须采用双面模板或
喷射法施工。
工程实例：
西安北站
天祥车站
壳体屋顶结构
a、用钢筋混凝土建造的大空间壳体屋顶结构。 b、结构形式：壳体形式有圆筒形、球形扁壳，劈锥形
扁壳和各种单曲、双曲抛物面、扭曲面等形式。 c、特点：减轻自重，节约钢材、水泥，而且造型新颖
流畅。 d、受力：壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可
汉城奥运会体操馆和击剑馆穹顶
1967年蒙特利尔世界博览会上的美国大穹顶
杯场馆
国家游泳馆 水立方
韩国世界 仁川综合体育场
篷帐张力结构
近20多年来，在悬索结构基础上新发展起来的一种大 跨度屋顶结构，主要是利用撑杆或撑架、拉索、篷布 或薄膜和拉固点，组成各种形状的篷帐结构。
梅沙
东升收费站
大 体育公园
索穹顶结构
索穹顶结构实质是用一个周边受压环梁来平衡张拉体系的 结构。索穹顶较之于其它结构形式，具有特殊优越性。首 先，它大量采用预应力钢索而较少使用压杆，能够充分利 用钢材的抗拉刚度，若能避免柔性结构有可能的结构松弛， 索穹顶结构便不存在弹性失稳问题。其次，使用薄膜等轻 质材料作为屋面材料，使得结构自重相当轻。
现代施工技术-高层及大跨度钢结构施工
（3）高空滑移法
①滑移方法：单条滑移、逐条积累滑移。 ②滑移设备：滑轨、导向轮。 ③同步控制 ④挠度调整
网架单元拼装完成后即可滑移。通常是在网架支
座下设滚轮，使滚轮在滑轨上滑移，也可在网架支座
下设支座底板，使支座底板沿预埋在钢筋混凝土框架
梁上的预埋钢板上滑移。网架滑移可用卷扬机或手动
葫芦牵引。
（4）网架整体提升或顶升法
（2）分条（块）吊装法
条状单元将网架沿长跨方向分割为若干区段，而每个区段 的宽度可以是一个网格至三个网格，其长度为短跨的跨度。
块状单元是网架沿纵横方向分割后的单元形状为矩形或正 方形。
施工要点： （1）网架单元划分 1）网架单元相互紧靠，可将下弦双角钢分开在两个单
元上。此法多用于正放四角锥网架施工。（见图）
提升是将提升设备置于网架上面， 通过吊杆将网架提升到设计标高就 位。
特点：整个网架在地面进行总拼 焊接，然后垂直提升或顶升到设计 标高就位安装。提升法适用于周边 支承的网架，顶升法适宜点支承网 架。
多机抬吊网架
起重机位于两侧抬吊网架
拔杆提升法的空中位移
采用拔杆提升网架
采用电动螺杆提升机提升网架
1.2大跨度钢结构 主要施工方案及技术要点
※1.2.1高空散装法
深圳市青少年宫
1.2大跨度钢结构 主要施工方案及技术要点
※1.2.2分条或分块安装方法
此法又称小片安装法，是指将结构从平面分割成若干 条状或块状单元，分别由起重机械吊装至高空设计位 置总拼装成整体的安装方法。
重庆袁家岗体育场
1.2大跨度钢结构 主要施工方案及技术要点
2）网架单元相互紧靠，单元间上弦用剖分式安装节点连 接。此法多用于斜放四角锥网架
建筑结构大跨度结构
建筑结构大跨度结构大跨度结构是指横跨较长的距离，一般大于50米的建筑结构。
大跨度结构在现代建筑中得到了广泛应用，不仅可以提供更大的空间，还能够提高建筑的整体美观性、功能性和可持续性。
本文将介绍大跨度结构的定义、分类、应用以及在设计中的考虑因素等内容。
一、大跨度结构的定义大跨度结构是指横跨较长的距离的建筑结构。
它们通常用于一些需要较大空间的场所，如会展中心、机场终端楼、体育馆等。
大跨度结构的建造需要考虑跨度、荷载、材料和施工等因素。
跨度越大，结构的自重越大，所需的材料和施工难度也越大。
因此，在设计大跨度结构时需要进行充分的工程计算和结构分析，以确保结构的稳定性和安全性。
二、大跨度结构的分类根据结构的形式和功能，大跨度结构可以分为以下几种类型：1.單元系統結構：单元系统结构是一种由标准化部件组成的结构体系，其主要特点是模块化。
这种结构适用于大型工业厂房、仓库等场所。
常见的单元系统结构包括钢桁架结构和桁架梁结构。
2.点支撑结构：点支撑结构是一种通过柱子或支撑点将荷载传递到地面的结构。
它适用于要求大空间的建筑，如机场终端楼、体育场馆等。
点支撑结构常见的形式有网壳结构和空间桁架结构。
3.地铁结构：地铁结构主要用于地铁车站和地下通道等场所，其特点是地下结构、强度高和防水性能好。
地铁结构主要由混凝土和钢材构成，以提供足够的强度和稳定性。
4.悬索桥结构：悬索桥结构主要由悬索和桥塔组成，适用于跨越较长距离的桥梁。
悬索桥结构具有较好的承载能力和抗震能力，广泛用于桥梁工程中。
三、大跨度结构的应用大跨度结构在现代建筑中得到了广泛应用，主要体现在以下几个方面：1.会展中心：会展中心是大跨度结构的代表之一，其特点是空间大、无柱和灵活布局。
通过合理的结构设计和使用大跨度结构，可以提供更大的展示面积和灵活的空间分配。
2.机场终端楼：机场终端楼一般需要提供较大的空间，以应对大量旅客的需求。
大跨度结构可以提供无柱的空间，不仅能够提供较大的空间容量，还能使旅客获得更好的使用体验。
大跨度空间结构的主要形式及特点
膜结构的主要形式
膜结构形式上主要有气 压式膜结构、气承式膜 结构、混合式膜结构和 悬挂薄膜结构。
膜结构主要特点
膜结构主要有自重轻、跨度 大，建筑造型自由、丰富，施工 方便，具有良好的经济性和较高 的安全性，透光性和自结性好， 耐久性较差等特点。
团结 信赖 创造 挑战
4、悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件并将索 按照一定规律布置所构成的一类结构体系。悬索屋 盖结构通常由悬索系统、屋面系统和支撑系统三部 分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝 组成的平行钢丝束、钢绞线或钢缆绳等，也可采用 圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
团结 信赖 创造 挑战
国家大剧院
团结 信赖 创造 挑战
悉尼歌剧院
团结 信赖 创造 挑战
本次结构分析总结
相对而言，网架结构和网壳结构在施工、结构
上比较简单，方便，稳定。但在造型上相对单
一，变化不大。而膜结构，悬索结构在造型上
较多变，灵活，适合多种形式，但对于结构受
力等要求更高。
在本次设计上，我们认为这几种结构对于我们
团结 信赖 创造 挑战
2、网壳结构
曲面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。
团结 信赖 创造 挑战
球面网壳
双曲面网壳
圆柱面网壳
双曲抛物面鞍型网壳
单块扭网壳ຫໍສະໝຸດ 四块组合型扭网壳团结 信赖 创造 挑战
网壳结构主要特点
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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几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)平面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Ⅰ型和Ⅱ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、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率；网架的平面布置灵活，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
曲面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
主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。
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厂预制;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，不论是建筑平面还是空间曲面外形，都可根据创作要求任意选取。
3 膜结构
薄膜结构也称为织物结构,是20世纪中叶发展起来的一种新型大跨度空间结构形式。
它以性能优良的柔软织物为材料，由膜内空气压力支承膜面,或利用柔性钢索或刚性支承结构使膜产生一定的预张力，从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。
3.1 膜结构的主要形式
主要有空气支承膜结构;张拉式膜结构；骨架支承膜结构等形式。
3.２膜结构主要特点
自重轻、跨度大；建筑造型自由丰富;施工方便；具有良好的经济性和较高的安全性;透光性和自结性好；耐久性较差。
4 悬索结构
悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件,并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系,悬索屋盖结构通常由悬索系统,屋面系统和支撑系统三部分构成。
用于悬索结构的钢索大多采用由高强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线或钢缆绳等，也可采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。
4.１悬索结构形式
悬索结构按索的布置方向和层数分为:单向单层悬索结构;辐射式单层悬索结构；双向单层悬索结构；单向双层预应力悬索结构；辐射式预应力悬索结构；双向双层预应力悬索结构;预应力索网结构等。
4．2 悬索结构的特点
悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用，结构中不出现弯距和剪力效应,可充分利用钢材的强度；悬索结构形式多样,布置灵活,并能适应多种建筑平面；由于钢索的自重很小,屋盖结构较轻，安装不需要大型起重设备，但悬索结构的分析设计理论与常规结构相比,比较复杂,限制了它的广泛应用。
5 薄壳结构
建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构（学术上把满足t/R≤1/20的壳体定义为薄壳)。
5.1 薄壳结构的形式
薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳;按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。
５.2 薄壳结构的特点
壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。
壳体结构的强度和刚度主要是利用了其几何形状的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，从而充分发挥材料的潜力。
因此壳体结构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的结构形式。
除以上几种空间结构外,尚有组合网架结构、预应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用空间结构,都有自身的特点和实用范围。
比如点连接式玻璃幕墙支承结构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间的沟通和融合,人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃面板的整个结构系统,使这种结构系统不仅起到支承作用，而且具有很强的结构表现功能；索穹顶结构则完全体现了fuｌler关于“压杆的孤岛存在于拉杆的海洋中”的思想,是由连续的拉索和不连续的压杆组成的一各受力合理、结构效率极高的结构体系。
6 结束语
在人类社会的发展历程中,能够提供更大跨度和空间的结构常常是人们追求的梦想和目标，空间结构的发展很大程度上反映了人类建筑史的发展。
空间结构设计应正确合理地运用不同的计算理论和程序方法进行精确的分析，同时在空间结构的形体设计中不能只注重美观,还必须注重结构受力的合理性和工程成本的等因素。