大跨建筑分析

一、交叉桁架体系网架 由两组或三组平面桁架组成的网架结 构。 二、三角锥体系网架 适合于正方形、矩形、三角形、梯形、 六边形、八边形和圆形等平面形状的 建筑。其中分为：三角锥网架、抽空 三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。 三、四角锥体系网架 由四角椎体组成的网架结构，有五种 形式，分别是：正方四角锥网架、正 方抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、 棋盘形四角锥网架和星型形四角锥网 架。 四、六角锥体系网架 由六角锥体（七面体）组成的网架结 构，称为六角锥体系网架。它的基本 单位元为6根弦杆，6根弦杆构成的六 角锥体。这类网架的一种主要形式即 为六角锥网架。
各类薄壳结构Leabharlann 顶扭壳工作原理示意图实例分析：德国汉诺威游泳馆
该建筑屋顶部分主要由 两个筒壳结构裁剪而成，且 结合了扭壳结构特征的壳体 结构。 根据不同的空间需要， 将两壳设置为一高一低，一 大一小，倾斜相对，分别覆 盖在比赛厅和热身池上。且 通过两壳之间的高差处理， 采用大面积玻璃窗，为室内 提供了良好的采光。 该建筑在采光结构和功 能等方面相得益彰，
常见的网壳结构形式
单层网架
双层网架
实例分析：巴塞罗那圣约迪体育馆
圣约迪奥运体育馆屋盖采用空间网壳结构。网壳分为五个 部分，中央为双曲扁壳，周圈四篇弯曲的筒壳，整体形成 微微起伏的外轮廓，与所在山坡相呼应。 建筑空间和形象处理都以表达屋盖为出发点。比赛厅下沉， 波浪形檐口与屋顶的过渡等等。且五块屋盖单元之间的连 接部分处理成天窗，用于采光通风，形成光影效果和质地 变化清楚的表达了屋盖的结构逻辑。
悬索结构特点： 1.通过索的轴向拉伸抵抗外荷作用，充分 利用钢材强度，自重低。跨度越大，经济 型越好。 2.施工方便费用低。 3.便于建筑造型，容易适应各种建筑平面。 4.可创造具有良好的物理性能的建筑空间。 5.稳定性差。 6.边缘构件和下部支撑必须具有一定的刚度 和合理的形式,以承受索端巨大的水平拉力。
2.火车站大厅入口 在车站大厅的入口前，V形混凝土拱 座连接着4条钢拱的底端。它们凌空 而起更能突出建筑物的轻盈！
3.火车站大厅 中间的一对长120米，最高处离地面40米 的钢拱沿着客运站屋顶线构成屋脊。两 边的两条钢拱横跨120米
4.大厅穹顶及悬挑平台 这个宛如教堂建筑的穹顶，使大厅看起来 更像一个光影交错的冥想空间。悬挑平台 采用的是预应力钢筋混凝土形似“
篮球馆的主张拉构件从单根主塔柱顶 端开始盘旋而下至地面，钢管主张拉 构件与钢筋混凝土塔柱之间形成格构 式结构，保证整体结构的稳定性。在 主张拉钢管和看台钢筋混凝土构架结 构后端之间布置工字钢悬吊构件组成 半刚性曲面悬吊结构
4.轻钢结构
截面为H型、C型、Z型、U型钢构 件（一般构件的厚度小于16mm,其 中C型、Z型、U型钢属冷弯薄壁型 钢) 连接起来，组成主体承重体 系；以各种板材(板材厚度一般小 于4mm）作为屋面和墙面，再配以 构件、门窗等形成完整的建筑体 系。 轻--自重轻、围护结构轻、构件 轻、用钢少等。
网架结构
由多根杆件按照一定的网格 形式通过节点连结而成的空间结 构。可用作体育馆、 影剧院、展 览厅、候车厅、体育场看台雨篷、 飞机库、双向大柱距车间等建筑 的屋盖。 优点：具有空间受力、重量轻、 刚度大、抗震性能好等特点； 缺点：是汇交于节点上的杆件数 量较多，制作安装较平面结构复 杂。
网架结构基本分类
桁架结构vs网壳结构vs网壳结构
把“梁”中多余材料挖空，形成“桁架”结构，属一维的； 把“板”中多余材料挖空，形成“网架”结构，属二维的；
把“壳”中多余材料挖空，形成“网壳”结构，属三维的；
4.悬索结构
悬索结构能充分利用高强材料的抗拉性 能，可以做到跨度大、悬索结构 自重小、材料省、易施工。中国是世界 上最早应用悬索结构的国家之一，在古 代就曾用竹、藤等材料做吊桥跨越深谷。 明朝成化年间（1465～1487年）已用铁 链建成霁虹桥。近代的悬索结构，除用 于大跨度桥梁工程外，还在体育馆、飞 机库、展览馆、仓库等大跨度屋盖结构 中应用。
4.多跨多坡刚架(MGl) 具有类型MSl的特点。复跨多坡或多跨多坡 的设计，适合多种使用类型建筑物的需要。
5.高低跨刚架(MG2) 具有类型MSl的特点。且外形构造灵活， 适合于成套组合式厂房。
法国里昂火车站
—“飞鸟”造型
1.火车站的外部造型 火车站的顶部采用钢结构，使建筑 的显得有轻盈和向上的感觉。
悬索结构周边构件与屋盖示意图 1.圆弧周边 2.柔型周边
2.拱形周边
日本国立代代木竞技场
游泳馆的屋面结构式利用一对张拉 在两个钢筋混凝土塔柱上，锚固块 之间的主钢索形成类似悬索桥的中 央结构，在此结构和看台钢筋混凝 土框架结构后端之间布置工字刚悬 索吊构件组成半刚性曲面悬吊结构。 两根主钢索在主跨内顺着屋面张拉 方向呈梭型展开为自然采光和人工 照明提供了空间。塔柱外侧主钢索 斜拉至地下的锚固块，两侧与看台 相连的钢筋混凝土支撑结构及与泳 池相连的基础梁也延伸至此，起到 平衡基础水平力的作用。
实例分析：哈尔滨梦幻乐园
建筑屋盖部分采用钢空间网架结构， 符合该建筑大空间需求。 屋顶倾斜，在普通网架的基础上采 取斜置和弯折的布置方法。同时，根据 平面布置进行裁剪组合，使之既符合扇 形平面空间的需求，又兼顾了结构网格 的布置。
网壳结构
网壳是以杆件为基础，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。 优点：网壳结构兼有杆件结构 和薄壳结构的主要特性，且薄壳 结构与网格结构不能实现的形态， 网壳结构几乎都可以实现。结构 具有较大的刚度，结构变形小， 稳定性高，节省材料。 缺点：曲面外形增加了屋盖表 面积和建筑空间,构造处理、支 承结构和施工制作均较复杂。
5.站台桁架 站台顶部采用的是桁架结构，刚桁架结 构自重轻，可以满足火车站的大跨度结
6.站台支撑结构形式 采用钢结构支撑，将支撑形式设置成V 字形。顶部采用拱形结构使结构受力达 到最稳定的状态。
钢结构示意图 1.单跨双坡排架(CSl) 等截面柱，柱底固接、梁端铰接的节点设 计，抗变形能力强，适合于软土地基上的 建筑物
2.单跨双坡刚架(CS3) 具有类型CS2的特点。等截面柱，底端固 接的节点设计，承受更大的支座弯矩， 适合有吊车荷载的建筑物。
3.单跨双坡刚架(MSl) 内柱的设计，使结构达到更大的屋面跨 度，通常36—72M，更经济的设计。
轻钢结构的特点： 1、适用范围广，已大量应用于单层工业 厂房、多层工业厂房、办公楼以及高层 建筑中。 2、施工周期短：轻钢结构的最大优点是 所有构件均可以由工厂制作现场拼接安 装，对一般规模较小的工业厂房仅需30 天左右，而若采用钢筋混凝土结构则需 要8—12个月左右。 3 、综合经济效益好,我国的市场价格， 轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结 构。 4 、抗震性能好,由于钢结构属于柔性结 构、自重轻，因而能有效地降低地震响 应及灾害影响程度，极有利于抗震。 5 、宜于拆卸搬迁。 6 、有利于环保，钢结构建筑是对城市 环境影响最小的一种结构之一，在西方 已被广泛采用，所以有“绿色建筑”之 称。
壳体结构
壳体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。 优点：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。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。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。 缺点：较为费工和费模板。