大跨度结构分析1
大跨度建筑赏析

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两个巨大的“Z”字交叉缠绕,一片由钢铁与 玻璃组成的云,中间是一个巨大的洞。它的 新颖、可实施性,将会推动中国高层建筑的 结构体系、结构思想的创造。大楼建筑外形 就像是一只被扭曲的正方形油炸圈,总高度 大约230米,就像两个倒“L”斜靠在一起;两 座竖立的塔楼向内倾斜,倾角很大;塔楼之 间被横向的结构连接起来,总体形成一个闭 合的环。这样一种回旋式结构在建筑界还没 有现成的施工规范可循,这种结构是对建筑 界传统观念的一次挑战。
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二丶实例赏析
(1)国家体育场 “鸟巢”——大跨度钢结构
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国家体育场(“鸟巢”) 位于北京奥林匹克公园中心 区南部,建筑面积25.8万平 方米,占地面积313万平方米。 体育场基座以上部分共七层, 设有观众服务设施、媒体工 作区和贵宾接待区等。
国家体育场工程为特级体育建筑,主体结构设计使用年限100年,耐火等级 为一级,抗震设防烈度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍 椭圆形,南北长333米、东西宽294米的,高69米。主体钢结构形成整体的巨型 空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢”结构,钢结构总用钢量为4.2万吨,混凝土看台 分为上、中、下三层,看台混凝土结构为地下1层,地上7层的钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开,互不相连,形式上呈相 互围合,基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了 双层膜结构,即固定于钢结构上弦之间的透明的上层ETFE膜和固定于钢结构下 弦之下及内环侧壁的半透明的下层PTFE声学吊顶。
悉尼歌剧院整个建筑 占地1.84公顷,长 183米,宽118米,高 67米,相当于20层楼 的高度。
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。
大跨度结构施工中常见问题及对策分析

大跨度结构施工中常见问题及对策分析1大跨度结构施工存在的问题1.1结构施工方案与理论分析不符任意施工方案与理沦分析的算法和假定不符,都有可能导致发生结构形态极大的改变或者结构变得面目全非,并且可能导致支承结构负荷超载。
具体问题主要表现为以下两个方面:(l)大跨度结构体系在某些预应力钢索张拉以前,会出现瞬变现象并且整体刚度较差,因而大跨度结构的成形效果、成形过程以及成形过程中所需的预应力张拉值将在很大程度上受到不同的张拉顺序的影响。
对于具有联动效应的群索系统,张拉顺序的选择很是复杂。
对于索弯顶等非保守系统张拉顺序是必须对称的,将在内外环内产生破坏性的不均衡力,将导致结构形状难于生成。
(2)对于不同的施工过程,其形态分析过程不同,这个过程密切关系到施工方案的确定。
大跨度结构体系必须在结构初始平衡下找到预应力分布--支承条件--结构形状这一综合系统自身及其与使用要求之间的最佳优化组合。
1.2不等壁厚对接问题一般来说不等壁厚对接问题主要出现在大跨度变截面的空间管桁架下管对接口位置,如某工程主弦管管径为Φ610,而壁厚由10mm渐变为38mm,其中主管对接口位置最大壁厚差为12 mm(管径28 mm与40 mm对接)。
鉴于国内无此种管径的无缝管,需要卷管自制,现有的卷管工艺在圆度问题上很难达到要求;另外,在有限时间内采用成品直缝管上车床加工大量的加衬垫或内坡口难度较大,工期要求也难以保证。
1.3支撑系统支设难度大一般来说,大跨度工程结构构件较大,因而构件恒载与施工荷载均较大,对支撑体系高度要求较高,支设难度大。
支撑体系应满足经济合理、施工方便、安全可靠、易于操作等因素,综合比较现有的支撑系统中,满堂钢管脚手架支撑体系略优于其他体系。
1.4大跨度结构施工过程中的其他问题一些大跨度结构体系,过低发挥材料和结构体系的固有性能,或采用不合理的主承重结构或施工工藝去模拟高技术建筑的构造,使得工程空有高技术之虚名。
另外,这也在一定程度上掩盖了大跨度结构施工过程的技术含量与复杂性;大跨结构体系与一些传统结构相比,对施工人员的素质,以及设计与施工的相互配合要求更高、更迫切;大跨结构体系的整体刚度与结构形状严重依赖于施工方法和施工过程的,所有的理论分析和算法也是基于此的。
大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析

大跨度空间桁架结构吊装施工技术分析1. 引言1.1 研究背景在现代建筑工程中,大跨度空间桁架结构被广泛应用于体育馆、会展中心、机场等大型建筑中。
这种结构具有跨度大、自重轻、空间利用率高的特点,能够满足大空间覆盖的需求,提供了更为灵活多样的建筑设计方案。
由于大跨度空间桁架结构的建造和吊装存在较高的技术难度和风险,因此对吊装施工技术进行深入研究和分析具有重要意义。
随着我国大型建筑工程的不断发展和建设规模的日益扩大,大跨度空间桁架结构的应用也越来越广泛。
在实际工程中,由于各种复杂因素的影响,吊装施工往往成为工程施工中的难点和重点。
对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行深入研究和分析,既有助于总结经验,提高施工效率,又能够有效降低工程风险,保障施工安全。
本文旨在通过对大跨度空间桁架结构的吊装施工技术进行分析,探讨其设计原则和要求,总结吊装工艺流程,提出相关安全措施,以期为工程实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是为了探究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的相关问题,深入分析吊装过程中可能出现的挑战和难点,寻找解决方案和改进措施,提高施工效率和质量,确保施工安全。
通过对吊装施工技术进行系统研究和分析,可以为相关领域的工程师和施工人员提供参考和借鉴,推动大跨度空间桁架结构的施工工艺不断完善和发展。
通过这一研究,还可以促进国内相关产业的技术进步和创新,提高我国在大跨度空间桁架结构领域的竞争力,为我国建筑行业的发展做出贡献。
是本论文的重要组成部分,对于全面了解大跨度空间桁架结构吊装施工技术以及未来研究方向具有重要意义。
1.3 研究意义大跨度空间桁架结构是一种具有较大跨度、较高荷载承载能力和较小自重的结构形式,广泛应用于体育馆、展览馆、大型工业厂房等建筑领域。
随着建筑技术的发展和人们对建筑美学的追求,大跨度空间桁架结构在现代建筑中得到了越来越广泛的应用。
研究大跨度空间桁架结构吊装施工技术的意义在于提高建筑施工的效率和质量,保障施工安全,推动建筑行业的发展。
结构设计知识:大跨度结构的设计与分析

结构设计知识:大跨度结构的设计与分析大跨度结构是现代建筑中十分重要的一种建筑形式,它在桥梁、体育场馆、展览馆、机场候机厅等场所中广泛应用。
大跨度结构不仅展示了建筑师的设计水平,同时也对结构设计技术提出了更高的要求。
大跨度结构的设计需要满足以下几个方面的要求:首先,需要具有足够的刚度和强度,保证结构的稳定性和安全性。
其次,要满足建筑的使用需求,如体育场馆需要能够承载大量观众。
最后,也需要满足美学要求,结构形式和建筑风格既要满足实用性,同时也要符合建筑美学的要求。
在大跨度结构设计中,常见的结构形式包括桁架结构、双曲面结构、空心结构等。
这些结构形式根据不同的建筑用途,针对不同的建筑空间进行设计。
例如,体育场馆常采用桁架结构,可以满足大跨度和大荷载的需求。
大跨度结构分析也是设计过程中十分重要的一步。
采用有限元分析等现代结构分析方法,可以精确计算大跨度结构在荷载作用下的变形和应力情况,从而确定结构强度和安全系数。
同时,在分析过程中还可以验证结构的设计方案是否符合使用要求和美学要求。
除了结构分析,大跨度结构的制造、运输和安装也是非常复杂的过程。
因此,需要充分考虑这些因素,特别是运输和安装过程的限制,才能最终实现大跨度结构的成功建造。
总的来说,大跨度结构的设计与分析是一个十分复杂的过程,需要充分考虑结构稳定性、使用需求和美学要求等多方面因素。
如何充分发挥材料的优势,在结构设计方案中采用合适的结构形式,并通过精确的分析方法计算结构的荷载和变形情况,是大跨度结构设计与分析的核心要点。
在今后的大跨度结构设计中,随着科技不断发展和对结构性能要求的提高,设计者需要不断创新,更好地利用现代结构分析和制造技术,设计出更安全、更美观的大跨度结构。
大跨度厂房结构设计实例分析

大跨度厂房结构设计实例分析摘要:以大跨度单层工业厂房的实际工程为例,根据有关技术资料和现行规范要求,运用建筑结构专业设计软件,对该厂房进行排架和屋架结构二维平面分析。
考虑到跨度为60 m的特殊性,采用通用有限元分析方法对该厂房进行三维空间分析,结果表明:大跨度厂房需要考虑空间效应,支撑体系的承载力验算十分必要。
关键词:大跨度结构; 钢桁架; 单层工业厂房; 支撑体系; 构件承载力1 工程概况许多大尺寸零部件产品的制作加工,需要大跨度的厂房。
而大跨度结构的受力模式和结构体系的控制条件可能会有变化,会有一些特殊要求。
为了解大跨度工业建筑的结构特性,本文选用一个典型工程实例,通过分析计算得到了许多具有参考价值的结论。
本工程是单层工业厂房,建筑物总长243.28 m,宽78.74 m,建筑高度(屋面面层最低点至室外地面)14.550 m,总建筑面积20 566.04 m2,主体厂房1层(生活间3层)。
风力发电的叶片生产车间为3跨连续钢结构刚架,跨距为24,30,24 m。
每跨设有100 kN吊车多台,轨顶标高9.000 m;柱距7.5 m。
胶衣腻子车间为单跨钢排架结构,跨度为60 m,屋架宽翼缘H型钢桁架结构;吊车起重量200 kN,轨顶标高9.000 m;柱距6.0 m。
建筑物主体结构设计合理使用年限为50年,室内设计标高±0.000 m对应的绝对标高为834.000 m,车间部分室内外高差150 mm,建筑平面如图1所示。
图1 建筑平面本文以胶衣腻子车间为例,分析大跨度厂房设计问题。
屋面采用单层压型钢板防水保温屋面,坡度为5%,用于主体厂房,做法(由上到下):1)0.5 mm 厚(基板厚度)镀铝锌压型钢板本色板,360°直立锁缝构造;2)150 mm厚底面贴W38聚丙烯贴面离心玻璃棉;3)钢檩条。
厂房屋面圆拱形采光天窗采光板为不着色聚碳酸酯采光板(阳光板)。
2 荷载取值结构设计荷载条件:屋面恒载0.3 kN/m2;屋面活载0.3 kN/m2;吊车荷载100 kN梁式起重机;基本风压(重现期50年)0.6 kN/m2;基本雪压(重现期50年)0.3 kN/m2;抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g。
结构设计知识:大跨度拱桥结构的设计与分析

结构设计知识:大跨度拱桥结构的设计与分析大跨度拱桥是一种用于跨越较宽河流、峡谷或深谷的特殊桥梁结构。
它的设计和分析涉及到桥梁工程学、结构力学、土木工程和材料工程等多个学科。
本文将围绕大跨度拱桥的设计与分析展开,首先介绍大跨度拱桥的定义、特点和应用领域,然后从结构设计、荷载分析、材料选择和施工工艺等方面进行详细讨论。
一、大跨度拱桥的定义和特点大跨度拱桥是指主跨距离大于等于100米的拱形桥梁。
它通常用于跨越深谷、大型水体或复杂地形,能够提供较大的通行空间和承载能力。
相比于梁桥和悬索桥,大跨度拱桥具有以下特点:1.结构简洁:大跨度拱桥的结构主要由拱体和桥面组成,整体结构比较简单,便于制造和施工。
2.承载能力强:拱桥通过弧形结构将荷载分散到桥墩上,能够有效减少桥墩数量和减轻桥墩承载压力,从而提高桥梁的承载能力。
3.抗震性能好:拱形结构在受到外部力作用时能够将力传递到桥墩上,使桥梁整体受力均匀,具有较好的抗震性能。
4.美观实用:大跨度拱桥通常具有优美的造型和独特的桥梁风格,成为城市的地标建筑。
二、大跨度拱桥的设计1.结构形式选择:大跨度拱桥的结构形式可以分为单孔拱桥、多孔拱桥和连续拱桥。
在设计时需要根据实际情况选择合适的结构形式,考虑着力条件、地质条件和施工工艺等因素。
2.荷载分析:在设计大跨度拱桥时,需要进行各种荷载的分析,如自重、活载、风荷载、温度荷载和地震荷载等。
根据不同的荷载组合确定桥梁的设计荷载,进而确定桥梁的结构尺寸和材料。
3.桥墩设计:大跨度拱桥的桥墩是承受拱体和桥面荷载的重要结构部分,需要根据实际荷载条件和地质条件设计合理的桥墩形式和尺寸,以保证桥梁的稳定性和安全性。
4.梁体设计:拱桥的梁体是连接拱体和桥面的重要部分,需要根据荷载条件和结构形式设计合理的梁体形式和尺寸,确保梁体具有足够的刚度和强度。
5.材料选择:在大跨度拱桥的设计中,材料的选择是非常重要的。
通常拱体和桥面使用钢筋混凝土或钢结构,需要根据实际情况选择合适的材料,保证桥梁的耐久性和安全性。
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。
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大跨度结构分析摘要:现阶段,随着社会生活和科技的发展需要,人们需要更大的覆盖空间,而其他结构形式受到跨度的限制,工程师们倾向于选择大跨度结构,于是大跨度空间结构得到了快速的发展。
大跨度结构花样百出,但是最基本的结构形式有桁架结构、拱结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构等。
关键词:大跨度结构、建筑、应用横向跨越30米以上空间的各类结构形式的建筑。
大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。
古代罗马已有大跨度拱顶见古罗马建筑。
近代大跨度结构建筑至19世纪末已有较大成就。
如1889年巴黎世界博览会的机械馆,是用三铰拱式的钢结构,跨度达115米。
20世纪初,金属材料的进步和钢筋混凝土技术的发展促使大跨度建筑出现很多新的结构形式。
如19121913年在波兰布雷斯劳建成的百年大厅采用钢筋混凝土穹窿顶,直径达65米,覆盖面积5300平方米。
第二次世界大战后大跨度建筑又有新的发展以欧洲国家、美国和墨西哥发展最快。
这个时期的大跨度建筑广泛地应用各种高强轻质材料如合金钢、特种玻璃和化学合成材料减轻了大跨度结构的自重使新颖的空间结构不断出现覆盖面积日益扩大。
结构类型有桁架结构、拱结构、网架结构、薄壳结构、网壳结构等。
1.桁架结构桁架结构是指由若干直杆在其两端用铰连接而成的结构。
桁架结构常用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等公共建筑中。
由于大多用于建筑的屋盖结构,桁架通常也被称作屋架。
桁架结构中各杆件受力均以单向拉、压为主,通过对上下弦杆和腹杆的合理布置,可适应结构内部的弯矩和剪力分布。
由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡,整个结构不对支座产生水平推力。
结构布置灵活,应用范围非常广。
桁架梁和实腹梁相比,在抗弯方面,由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端,增大了内力臂,使得以同样的材料用量,实现了更大的抗弯强度。
在抗剪方面,通过合理布置腹杆,能够将剪力逐步传递给支座。
这样无论是抗弯还是抗剪,桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥,从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。
更重要的意义还在于,它将横弯作用下的实腹梁内部复杂的应力状态转化为桁架杆件内简单的拉压应力状态,使我们能够直观地了解力的分布和传递,便于结构的变化和组合。
2.拱结构拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。
拱结构比桁架结构具有更大的力学优点,因为桁架结构从整体上看毕竟还相当于一个受弯构件,而拱结构的受力状态则发生了与梁根本不同的受力改变,梁以其与外荷载垂直的直杆来抗衡外荷载,并借受弯把力传给支座,而拱借其凸向外荷载的曲杆来抗衡外荷载。
拱结构主要产生轴向压力。
按结构支撑方式分类,拱可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱3种,如图所示。
三铰拱为静定结构,较少采用;两铰拱和无铰拱为超静定结构,目前较为常用。
拱结构的支座会产生水平推力,跨度大时这个力不小,要对付这个水平推力是一件麻烦而又耗费材料的事。
鉴于这个缺点,在实际工程应用中,桁架结构比拱结构用得更普遍。
3.单层刚架和排架结构刚架结构通常是指由直线杆件通过刚性节点连接起来的结构。
当梁与柱之间为铰接的单层结构,一般称为排架;多层多跨的刚架结构则常称为框架。
刚架结构构件较少,结构内部空间较大,更具有受力性能良好,制作方便,施工方便,造价较低,建筑造型美观等优点。
刚架结构适于双坡屋面的单层中、小型建筑。
门式刚架刚度较差,受荷载后产生跨变,因此工业厂房时,吊车起重量不宜超过100KN。
刚架结构自重较大,用料较多,适用跨度受到限制。
一般用在双坡屋顶的单层中、小型建筑,在工业厂房和体育馆、礼堂、食堂等民用建筑中广泛应用。
排架体系常用于高大空旷的单层建筑物如工业厂房、飞机库和影剧院的观众厅等。
其柱顶用大型屋架或桁架连接,再覆以装配式的屋面板,根据需要,有的排架建筑屋顶还要设置大型的天窗、有的则需沿纵向设置吊车梁。
由于排架体系的房屋刚度小,重心高,需承受动荷载,因此需要安装柱间斜支撑和屋盖部分的水平平斜支撑,还要在两侧山墙设置抗风柱。
4.平板网架结构空间网架是通过节点连接组成一种网状的三维杆系结构,它具有三向受力的性能,各杆件之间相互支撑,具有较好的空间整体性,是一种高次超静定的空间结构。
在节点荷载作用下,各杆件主要承受轴力,因而能够充分发挥材料的强度,结构的技术经济指标也较好。
空间网架结构的外形为平板状,则称为平板网架结构。
平板网架为三向受力的空间结构,比平面结构自重轻、节省钢材。
平板网架结构整体刚度大、稳定性好、安全储备高,能有效地承受各种非对称荷载,集中荷载、动荷载的作用;施工时不同步提升和地基不均匀沉降等有较强的适应能力,并有良好的抗震整体性;通过适当的连接构造,还能承受悬挂吊车及由于柱上吊车引起的水平纵横向的刹车力作用。
平板网架是一种无水平推力或拉力的空间结构,一般简支支撑在支座上,这能使边支座大为简化,也便于下部承重结构的布置,构造简单,节省材料。
平板网架结构应用范围广泛,平面布置灵活,适于各种跨度的工业建筑,如体育建筑、公共建筑等,平面上不论是方形、矩形、多边形、圆形、扇形等都能进行合理的布置。
特别是在大、中跨度的层盖结构中网架结构更显示出其优越性。
平板网架结构易于实现制作安装的工厂化、标准化,若采用螺栓连接,网架的杆和节点都可以在工厂生产,符合大工业生产发展的需要,现场方便拼装,技术简单,工作量小,且网架可拆、可装,便于建筑物的扩建改造或移动搬迁。
平板网架结构节点多,布置均匀,占用的空间小,可利用网架上下弦之间的空间布置各种设备及管道等,能更有效地利用空间,使用起来方便、经济合理。
网架的建筑造型新颖、美观、大方,因而为建筑师和业主所乐于采用。
50年代后期上海同济大学曾建造了装配整体式钢筋混凝土单层联方网架壳形结构建筑大厅部分净跨度为40米外跨度54米。
上海文化广场的改建设计采用钢结构球节点平板型网架1970年建成。
1976年建成的美国新奥尔良市体育馆圆形平面直径达207.3米,是当今世界上最大的钢网架结构建筑。
5.薄壳结构壳体是由上下两个几何曲面构成的物体。
这两个曲面之间的距离称为壳体的厚度,当厚度在壳体的任何位置相同时称为等厚度壳,反之则称为变厚度壳。
当厚度远小于壳体的最小曲率半径时,称为薄壳。
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。
壳体能充分利用材料强度,同时又能将承重与围护两种功能融合为一。
实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合,形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑,但较为费工和费模板。
薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到物体的各个部分,减少受到的压力。
许多建筑物屋顶都运用了薄壳结构的原理。
美国在40年代建造的兰伯特圣路易市航空港候机室由三组厚11.5厘米的现浇钢筋混凝土壳体组成每组是两个圆柱形曲面壳体正交并切割成八角形平面状相接处设置采光带。
两个圆柱形曲面相交线作成突出于曲面上的交叉拱既增加了壳体强度,又把荷载传至支座。
支座为铰结点,壳体边缘加厚有加劲肋向上卷起使壳体交叉拱的建筑造型简洁别致。
德国学者U.F.瓦尔德和 F.迪欣格尔等对壳体结构理论作出贡献。
奈尔维设计的1950年建造的都灵展览馆是波形装配式薄壳屋顶建筑。
6.折板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510厘米,最薄的预制预应力板的厚度为3厘米。
跨度为640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使大厅屋顶的外形富有韵律感。
7.网壳结构网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构,系以杆件为基础,按一定规律组成网格,按壳体结构布置的空间构架,它兼具杆系和壳体的性质。
其传力特点主要是通过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力。
此结构是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。
网壳结构又包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。
网壳结构的发展和大量的工程实践应用,网壳结构为建筑结果提供了一种新颖合理的结构形式,这主要是网壳结构具有以下优点:(1)网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性,受力合理,可以跨越较大的跨度。
网壳结构是典型的空间结构,合理的曲面可以使结构力流均匀,结构具有较大的刚度,结构变形小,稳定性高,节省材料。
(2)具有优美的建筑造型,无论是建筑平面、外形和形状都能给设计师以充分的创作自由。
薄壳结构与网格结构不能实现的形态,网格结构几乎都可以实现。
既能表现静态美,又能通过平面和立面的切割以及网格、支撑与杆件的变化表现动态美。
(3)应用范围广,既可以用于中、小跨度的民用和工业建筑,也可用于大跨度的各种建筑,也别是超大跨度的建筑。
在建筑平面上可以适应多种形状,如圆形、矩形、多边形、扇形以及各种不规则的平面。
在建筑外形上可以形成多种曲面。
(4)可以用小的构件组成很大的空间,而且杆件单一,这些构件可以在工厂预制实现工业化生产,安装简便快速,适应采用各种条件下的施工工艺,不需要大型设备,因此综合经济指标较好。
(5 )计算方便。
目前我国已有许多适用于多种计算机类型的各种语言的计算软件,为网壳结构的计算、设计和应用创造买有利条件。
(6 )由于网壳结构呈曲面形状,形成了自然排水功能,不需像网架结构那样采用小立柱找坡。
8.悬索结构悬索结构是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。
悬索结构具有以下特点:1.悬索结构通过索的轴向受拉来抵抗荷载的作用,可以充分地利用钢材的强度。
2.悬索结构便于建筑造型,容易适应各种建筑平面,因而能满足各种建筑功能和表达形式的要求,有利于创作出新颖并富有动感的建筑体型。
3.悬索结构施工比较方便。
因钢索自重轻,屋面构件一般也比较轻,因此施工时不需要大型起重设备。
4.悬索结构可以创造具有良好物理性能的建筑空间。
双曲下凹蝶形悬索屋盖具有极好的音响性能,可用于对声学要求较高的公共建筑。