第三章大跨屋盖结构
平板网架结构,网壳结构,悬索结构,斜拉结
3.4.1基本假定
➢ 网架的节点为空间铰接节点，杆件只承受轴力； ➢ 结构材料为完全弹性，在荷载作用下网架变形很小，符合小
变形理论。
第3章 大跨屋盖结构
3.4.2 空间杆系有限元法要点
➢ 单元刚度矩阵 空间杆系有限单元：每个杆6个自由度
F e Fxi Fyi Fzi Fxj Fyj Fzj T
蜂窝形三角锥网架
第3章 大跨屋盖结构
3.2.3网架选型
根据建筑平面形状和跨度大小，支承方式、荷载大小、屋面 构造和材料、制作安装方法等因素。 《网架结构设计与施工规程》JGJ 7-91 ➢ 大跨度为60m以上 ➢ 中跨度为30～60m ➢ 小跨度为30m以下
第3章 大跨屋盖结构
网架结构的支承 ➢ 周边支承 ➢ 点支承 ➢ 周边支承与点支承相结合 ➢ 两边和三边支承等
对应6个杆端力
e ui vi wi u j vj wj T
它们之间的关系是
F e K e e
第3章 大跨屋盖结构
式中
1 0 0 1 0 0
0
00
0
0 0
K
e
EA 0 lij 1
0 0
0 0
0 1
0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
即单元刚度矩阵。和结构力学的矩阵位移法一致，只是相 应于剪力的各项均为零
网架形式
网架上弦网格数和跨度比
钢筋混凝土屋面体系
钢檩条屋面体系
网格数
跨高比
网格数
跨高比
两向正交正放网架，正放四角 锥网架，正放抽空四角锥网架 （2～4）＋0.2L2
两向正交斜放网架，棋盘形四
10～14 （6～8）＋0.07L2 (13～17)–0.03L2
大跨楼屋盖结构建模教学
大跨楼屋盖结构建模教学1.概述网架本身具有：重量轻、刚度大、抗震性能好、空间大等自身的优势,所以越来越受到大家的青睐.大跨度楼盖和屋盖的应用也越来越普遍,也越来越多的出现在大家的视线中,比如：加油站、门厅、大型展厅,都喜欢采用这种混搭结构形式.但是大部分设计师,对于这种结构如何建模及进行整体计算非常困惑,本篇文章将详细讲解,如何在结构设计软件PKPM中快速完成这类结构的建模及相关参数的设置.2.网架独立计算的缺点和整体计算的必要性大家对于这种结构,有一些很简化的处理方法.一般都是先对网架单独进行计算分析,然后把支座力以集中力的形式,加到下部主体结构中,以此来考虑网架荷载对下部结构的影响.另外,因为网架的面内刚度很大,所以设计师一般采用一些近似的方法,模拟网架刚度对主体结构的影响,比如：用虚梁、用等代梁、用刚性杆件、用刚性楼板模拟等.但这些模拟方法都是不准确的,因为不管用什么方法模拟,都没有真实的把上部网架建到模型中,更无法实现上部网架和下部主体结构的整体计算分析,尤其是网架单独分析与整体分析在动力特性上的差异.所以这些简化处理方法,都无法真实反映出网架的刚度、没有反映出网架真实的变形及振动、无法准确考虑竖向地震的影响、无法考虑上下部的相互作用,以及大屋盖结构和下部结构的整体效应.简言之,这些近似的处理方法都是不准确的,网架与下部结构整体计算是十分必要的.3.相关的规范条文规范中对于该类结构的规定很多,下面列出其中几处,供大家参考：《建筑抗震设计规范》10.2.7中提到：屋盖结构抗震分析的计算模型,应符合下列要求：1、应合理确定计算模型,屋盖与主要支承部位的连接假定应与构造相符.2、计算模型应计入屋盖结构与下部结构的协同作用.《建筑抗震设计规范》10.2.7条文说明：屋盖结构自身的地震效应是与下部结构协同工作的结果.由于下部结构的竖向刚度一般较大,以往在屋盖结构的竖向地震作用计算时通常习惯于仅单独以屋盖结构作为分析模型.但研究表明,不考虑屋盖结构与下部结构的协同工作,会对屋盖结构的地震作用,特别是水平地震作用计算产生显著影响,甚至得出错误结果.即便在竖向地震作用计算时,当下部结构给屋盖提供的竖向刚度较弱或分布不均匀时,仅按屋盖结构模型所计算的结果也会产生较大的误差.因此,考虑上下部结构的协同作用是屋盖结构地震作用计算的基本原则.考虑上下部结构协同工作的最合理方法是按整体结构模型进行地震作用计算.因此对于不规则的结构,抗震计算应采用整体结构模型.当下部结构比较规则时,也可以采用一些简化方法(如等效为支座弹性约束)来计入下部结构的影响.但是,这种简化必须依据可靠且符合动力学原理.透过以上内容,可以非常清晰的看到,对于这种结构结构进行整体分析的必要性.4.应用PKPM整体建模方法为了实现这种结构形式的快速建模,V3以后的版本,利用PMSAP核心的集成设计,即图1.图1因为该产品线是PM和Spas的结合,对于下部的标准层依然可以在PM 中正常建模,只有上部的空间网架需要采用Spas的建模方式.具体的操作流程如下：1、新建工程目录,并且在左侧选择第二条产品线：PMSAP核心的集成设计.然后直接进入【结构建模】模块中；2、此时会进入PMCAD建模界面,设计师可以在该界面下,建立下部主体结构模型,如图2所示；图23、建完下部主体结构后,开始建立空间网架；进到空间层有两条路径：路径一,点击：【基本丨工具】>【空间建模】菜单,程序即可自动进入空间建模模块,如图3所示；图3路径二,点击【添加新标准层】>【空间标准层】,也可以进入空间层建模功能,如图4所示：图44、进入空间层功能后,程序会弹出图5的对话框.图5设计师可以根据工程需要,选择显示部分楼层,或者显示全部楼层（对于楼层比较多的工程,可以选择显示部分楼层,使得后续操作更方便）；5、创建上部网架模型.对于上部网架,程序支持：自己创建或者外部导入两种方式；方法一,围区网架：如果是非常规则的网架,可以使用程序提供的【围区网架】功能,如图6所示.图6具体操作步骤如下：a）选择【围区网架】命令；b）沿逆时针依次选择节点,直至形成封闭围区,然后右键确定.c）选择与网架网格平行的两点,会弹出图7所示的对话框.图7设置相应的参数后,即可形成图8所示的网架；最后按照实际截面进行构件布置即可.图8方法二,外部导入：a）先用pmsap打开已经建好的网架,点击图9中的【设基点】命令,再点击网架中的某一点.这样,下次导入该网架时,就会以刚刚设置的点左右对位基点；图9b）【PMSAP核心的集成设计】打开已经建好的下部结构,然后进入空间标准层；c）点击【导入子结构】,然后根据定位基点,把网架拼到下部结构中即可,如图10所示.图106、对下部主体结构和上部空间网架层,进行组装：1）点击【返回】键,回到PM建模界面,如图11所示；图112）点击：【楼层组装】>【空间层组装】,会弹出图12所示的空间层组装对话框；图123）根据实际工程情况,选择“空间标准层号”,以及对应的“标准层号”,本实例的空间层以及标准层号都是1；4）设置好对应关系后,点击“添加”即可完成空间层的组装.拼装后的完整模型,如图13所示：图135.几个关键点说明如果设计师看的仔细的话,会发现刚才导入的网架中,有一根竖向的短线；其实这根短线是用来模拟支座的.因为网架和下部结构之间需要通过支座连接,所以这里通过一根短柱来模拟支座.下面说一下支座的建模,以及支座和下部结构的连接如何模拟；1）支座的模拟：模拟支座的小短柱,可以按照实际支座的高度建模即可（一般是300-600mm之间）；支座的截面宽度,可以定在300-400mm左右.如果把支座层单独建成一个标准层,并且与下部结构一起组装的话,因为该层柱子太短,刚度较大,为了规避掉这个问题,建议设计师把该短柱层,直接建到上部网架层中；本例题即是采用的这种建模方法.2）支座层与下部结构的连接形式：根据实际工程情况不同,网架与下部结构的连接形式,也可能有所不同,比如：滑动、铰接等.设计师可以根据自己的工程情况,在程序中设置相应的参数,即可达到不同的约束效果,如图14所示;图14图14中,K11、K22、K33,表示三个方向的平动约束刚度；Kθ1、Kθ2、Kθ3,表示三个方向的转动约束刚度；如果按照上图的约束刚度填写,即是常见的铰接形式.因为每个节点有三个平动、三个转动六个自由度,设计师可以根据自己的工程情况,进行约束刚度的填写,进而可以达到不同的约束情况.另外：对于一般不会产生附加阻尼的支座,图14中的阻尼系数填零即可.约束形式定义好后,即可布置到模型中,如图15所示：图15到此,上部网架和下部主体结构已经完整拼接到一起；设置好相应的计算参数后,就可以对结构进行整体计算和分析了.6.小结本文较为详细的介绍了底部结构与顶层网架这种常见结构形式的建模方法、参数设置等,希望会对设计师能够有所帮助.。
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构是建筑中常见的一种结构形式，它能够支撑大面积的屋面，使得室内空间更加开阔。
在大跨度屋盖结构中，有以下几种形式：
1. 悬索屋盖结构：这种结构形式采用钢索或钢缆来支撑屋顶，使得屋顶悬浮在上方。
这种结构形式可以实现大跨度的无柱空间，但需要注意的是，由于悬索的受力性质，需要对地基进行较为严格的要求。
2. 钢桁架屋盖结构：钢桁架结构是一种经济、实用的结构形式，在大型体育馆、展览馆等场馆中应用广泛。
这种结构形式的优点在于，可以实现大跨度、高强度、大空间。
3. 桥式屋盖结构：这种结构形式是将桥梁结构用于屋盖上，形成一种类似于桥梁的结构形式。
这种结构形式可以实现大跨度、高强度、大空间，并且具有美观的外观。
4. 双曲面屋盖结构：双曲面屋盖结构是一种美观、流线型的结构形式，它可以实现大跨度、高强度、大空间的要求。
这种结构形式的优点在于，可以实现较为均匀的载荷分布，适用于大型体育馆、展览馆等场馆。
以上几种形式都是在大跨度屋盖结构中比较常见的形式，每一种形式都有其优点和适用范围，建筑设计者需要根据具体的空间要求和功能需求，选择合适的结构形式。
- 1 -。
大跨钢结构屋盖的认识和理解
大跨钢结构屋盖的认识和理解一、结构形式和特点大跨钢结构屋盖是一种广泛应用于大型建筑和公共设施的结构形式，其特点在于能够提供大空间、高强度、轻质、耐久的建筑结构。
这种结构形式主要包括钢梁、钢柱、钢支撑、钢桁架等构件，通过精确的计算和设计，能够实现复杂的空间结构和优美的建筑造型。
大跨钢结构屋盖能够适应不同的气候条件和环境因素，因此在现代建筑中具有广泛的应用前景。
二、力学性能大跨钢结构屋盖的力学性能是其重要特性之一。
这种结构形式具有较高的承载能力和抗风、抗震性能。
钢材料的强度高、自重轻，能够有效地分散和吸收地震和风力等自然灾害产生的能量，从而保证了建筑物的安全性和稳定性。
同时，大跨钢结构屋盖还具有良好的延性和塑性，能够在较大的变形下保持结构稳定，不易破坏。
三、设计与建造大跨钢结构屋盖的设计与建造是其复杂性和技术性的重要体现。
设计师需要根据建筑要求和实际情况进行精确的计算和设计，确定合理的结构形式和构件尺寸，以确保结构的安全性和稳定性。
在建造过程中，需要采用先进的施工技术和管理手段，保证构件的精度和质量，同时需要严格遵守施工规范和安全标准，确保施工过程的安全性和可靠性。
四、维护与保养大跨钢结构屋盖的维护与保养对于保证其使用寿命和安全性具有重要意义。
由于钢材料易受腐蚀和氧化，因此需要定期进行清洁和维护，防止构件表面出现锈蚀和裂纹。
同时，需要对结构进行定期的检查和检测，确保其结构和构件的正常使用。
如果发现任何异常或损坏，需要及时进行修复和加固，以防止问题扩大和保证结构的安全性。
五、案例分析为了更好地理解大跨钢结构屋盖的应用和发展趋势，以下将介绍几个典型的案例分析。
（1）国家体育馆“鸟巢”北京奥运会主场馆“鸟巢”采用了大跨钢结构屋盖，其独特的结构和造型成为了北京的地标性建筑之一。
该场馆采用了双向倾斜的钢桁架屋盖，具有独特的外形和视觉效果，同时也体现了大跨钢结构屋盖的优点和发展趋势。
（2）上海中心大厦上海中心大厦是世界上最高的建筑之一，其采用了大跨钢结构屋盖，实现了超大空间和高度的建筑目标。
大跨度建筑屋盖结构课件
•大跨度建筑屋盖结构
•22
•大跨度建筑屋盖结构
•23
2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式
•大跨度建筑屋盖结构
•24
3.从跨数分：
•大跨度建筑屋盖结构
•25
构造
纵向柱距：６米 横向跨度：３米的倍数，如２４米、２７米 h/L:h减小将使推力增大， 三铰刚架： h＞L 两铰刚架： L稍大于h
•66
第四节 拱结构的建筑实例
湖南一散装盐库
•大跨度建筑屋盖结构
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•大跨度建筑屋盖结构
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•大跨度建筑屋盖结构
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风雨操场
•大跨度建筑屋盖结构
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室内采光效果
•大跨度建筑屋盖结构
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农贸市场
•大跨度建筑屋盖结构
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飞机库
•大跨度建筑屋盖结构
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第五章 网架结构
第一节 网架结构的特点、优点与适用范 围
•大跨度建筑屋盖结构
•63
第三节 拱结构的形式与主要尺寸
拱结构的形式
按力学结构分： 三铰拱、两铰 拱和无铰拱
按建筑外形分： 半圆拱和抛物 线拱
•大跨度建筑屋盖结构
•64
拱轴形式的选择：
合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩
和荷载有关
均布荷载：二次抛物线
y
4f l2
x(l x)
矢高ｆ的影响：
•大跨度建筑屋盖结构
•37
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
•大跨度建筑屋盖结构
•38
受力特点
•大跨度建筑屋盖结构
•39
开封县温泉游泳馆
3_7大跨屋盖结构-网壳
网壳的设计及计算
网壳的内力分析
网壳是一个准柔性的高次超静定结构 目前网壳计算主要是考虑几何非线性的有限单 元法 考虑与不考虑几何非线性的有限单元法的区别 在于前者考虑网壳变形对内力的影响
网壳的稳定性 网壳的稳定性计算可采用非线性有限单元 法，取结构刚度矩阵的行列式之值等于零 作为确定临界荷载的准则，即： det[K]=0 刚度矩阵[K]应包含所有的非线性因素， 使 det[K]=0的荷载即为临界荷载{P}cr 。 注意： 在设计工作中需要引进临界荷载的折减系数 不同的网壳不能用相同的折减系数
网壳类别 压杆 200 150
表 3-11
拉杆 静荷载 300 300 动荷载 250 250
双层网壳
单层网壳
网壳杆件及节点设计 网壳杆件的计算长度和容许长细比可按表（3-9） ~（3-11）采用。
单层网壳杆件计算长度 表3-9
壳体平面内
壳体平面外
0.9L
L
双层网壳杆件计算长度
连接形式
螺栓球点 弦杆 l
表3-10
腹杆
支座腹杆 l 其他腹杆 l
焊接球结点
板节点
0.9l
l
0.9l
l
0.9l
0.9lห้องสมุดไป่ตู้
网壳杆件容许长细比
3.7
网
壳
3.7.1网壳结构形式 网壳按组成层数分为单层网壳（图3.54）和双 层网壳（图3.55）
图3.54 单层柱面网壳
图3.55 双层柱面网壳
按曲面外形分类则有 球面网架（图3.56） 柱面网壳（图3.54）
图3.56 单层球面网壳
日本名古屋网壳穹顶
双曲扁网壳（图3.57）
最新第三章 大跨屋盖结构
奥运会场馆
____________________________ ______________________
鸟巢
3.4.2单元刚度矩阵
一等截面空间桁架杆件ij如图所示，设局部直角坐标
系为 x yz ，x 轴与ij杆平行。
局部直角 坐标下
图3.24 ij杆的杆端轴力和位移
____________________________ ______________________
3.4.3结构总刚度矩阵及总刚度方程 ➢ 建立了杆件单元刚度矩阵之后，即可按照变形
协调及节点内外力平衡条件建立结构的总刚度 矩阵及相应的总刚度方程。 ➢ 对公式变换为：
____________________________ ______________________
✓ {Fi} ，{Fj}——分别为杆件ij在整体坐标系下 i，j点的杆端力列阵；
➢ 对于本例，总刚度矩阵中的第7行至第9行的元 素表示如下：
____________________________ ______________________
____________________________ ______________________
总刚矩阵具有下列特点： ➢ 矩阵具有对称性，计算时不必将所有元素列出，
____________________________ ______________________
3.4.4总刚矩阵中边界条件的处理方法 ➢ 未引入边界条件前，总刚矩阵[K]是奇异的，不
能进行求解。引入结构边界条件消除刚体位移 后，总刚矩阵为正定矩阵。
位移为零
处理方法 弹性约束
指定位移
____________________________ ______________________
大跨度建筑屋盖结构1
第三章 桁架结构
第一节 桁架的结构特点与优缺点
受力特点
开封县温泉游泳馆
宽141米
湖南国际会展中心
湖南国际会展中心
广泛用于工业厂房和体育馆等
第二节 门式刚架的类型与构造
类型
1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀 沉降时，将使结构产生附加内应力 有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不 会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于 小跨度（12m）和基础较差的情况
屋架选型的一般原则
1、跨度36米以上：钢屋架 有侵蚀性介质：不宜采用钢结构 2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架 18~24米：可选普通钢筋混凝土屋架 3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架 4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜 选用木屋架和钢屋架
第四章 拱结构
第一节 拱的结构特点与优缺点
钢筋混凝土门式刚架 梁高可按连续梁确定，一般取跨度的 1/15~1/20，但不宜小于250mm； 柱底截面高度一般不小于300mm，柱顶 截面高度则为600~900mm。 梁柱截面为等宽，一般应大于柱高的 1/20，且不小于200mm. 门式钢架的纵向柱高距一般为6m； 横向跨度以米为单位取整数，一般以3m 为模数，如15m、18m、21m、24m等。
钢刚架结构 钢刚架结构分为实腹式和格构式两种。 实腹式钢架适用于跨度不很大的结构， 常做成两铰式结构。当为两铰或三铰刚 架时，构件应为变截面。 实腹式刚架的横梁高度一般可取为跨度 的1/12~1/20。 格构式刚架结构的适用范围较大，有刚 度大、耗钢省等优点。 跨度较小时可采用三铰式结构，跨度较 大时可采用两铰式或无铰结构。格构式 刚架的梁高可取跨度的1/15~1/20。
大跨度建筑结构形式与建筑造型
第三章大跨度建筑构造1龙江（Loongle）浙江林学院园林学院2009年秋概述大跨度建筑——大百科全书中关于大跨度建筑的定时是：跨度在30米以上的建筑，主要有民用建筑影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港等。
最早的大跨度建筑可以追溯到古罗马的万神庙，公元120~124年建成‘圆形平面，穹顶直径达到43.3米，用天然混凝土浇筑而成。
大跨度建筑常用结构形式☐大跨度常用建筑结构根据结构形式，受力构件排列组合不同可分平面平面机构体系和空间结构体系两大类，共八种。
它们是：☐平面结构体系有拱、刚架以及桁（héng）架。
☐空间结构体系有网架、折板（薄壳）、悬索、膜结构以及混合结构。
☐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。
1 拱及拱券结构特点早期罗马人在建筑中使用的拱券拱券在早期建筑中的应用拱券美国蒙哥马里体育馆用平行拱支承屋面覆盖圆形平面墨西哥马达莱纳体育中心体育宫用四道相交的拱支承屋面覆盖接近正方形的平面两片刚性拱支撑屋面索网两片交叉拱作为索网边缘构件在体育建筑中的拱2 刚架结构刚架结构特征、优缺点和适用范围:☐刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。
由于梁和柱是刚性节点，在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩；同样，在水平荷载作用下，梁对柱也有约束作用，能减少柱内的弯矩。
☐由于刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作又很方便，因而应用非常广泛。
一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间的民用建筑，也可用于工业建筑。
刚架结构跨度尺寸☐跨度①实腹式：50～60米②格构式两铰刚架：60～120米③格构式无铰刚架：120～150米④折线弓形刚架：40～50米高15～20米☐断面①实腹式梁高h=(1/12～1/20)L设预应力拉杆h=(1/30～1/40)L②折线弓形刚架梁高、柱宽(1/15～1/25)L钢制刚架结构的玻璃暖房钢制刚架结构的飞机库某室内体育馆的木构刚架及天窗某刚架结构车站桁架结构3☐桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。
大跨屋盖结构论文：大跨屋盖结构风荷载特性及抗风设计研究
大跨屋盖结构论文:大跨屋盖结构风荷载特性及抗风设计研究【中文摘要】大跨屋盖结构一般是大型机场、车站或体育馆建筑的首选形式，而这类结构通常具有柔度大、阻尼小、质量轻等特点，风荷载成为作用在结构上的主要控制荷载，如何更精确的计算风荷载成为主导结构是否安全的最重要指标。
由于大跨屋盖的结构形式不完全相同，规范中并没有统一的计算方法来确定其风荷载数值,而提供的体形系数和风振系数还不能囊括所有的大跨形式，因此，有必要对不同的大跨结构做深入的抗风分析和研究。
木文结合青岛火车站站房屋盖的大跨结构形式，运用其刚性模型进行风洞试验,并建立有限元模型，从风压分布特性分析、风振系数的确定、静风荷载的加载等方面讨论结构对风荷载的响应，进而讨论结构的安全性。
本文第二章详细分析了屋盖上不同分区的测点平均风压系数和脉动风压系数的分布情况，并选取典型测点进行分析，进而总结风压分布规律，得出了有关大跨度屋盖结构表而风压分布的一些具有共性的规律，得岀各分区风压系数。
本文第三章讨论了风致响应的计算方法。
由风洞试验中得到的测点风压系数时程，经过一系列转换和修正，得到节点的脉动风荷载时程，通过对结构的前十阶振型的分析，讨论分区风振系数的取值，并最终得到屋盖整体的统一的风振系数。
第四章分析了屋盖结构的静风响应，选取作用在结构上的两种不同的荷载，由前两章的数据经过比较和筛选，最确定结构上每棍组合钢在自重作用下和在自重与静风组合荷载作用下的受力和变形，筛选最大应力和变形处与规范相关数值比较，最终确定结构的安全性。
最后，对进一步的结构设计和分析提出建议，本文所得结论对结构的设计和施工有参考意义，可作为相似结构设计的参考。
【英文摘耍】It is generally the first choice for large-scale airport, station and gymnasium to use long-span roof struetures with high flexibility, low damping and mass・ Wind loading is usually a dominated one acting on struetures, so it is the most important factor to judge the safety of structure under wind load accurately. However there is no general method of calculating wind load in the code because of configuration difference of long-span roof structures・ In the other hand the shape coefficient and the gust response coefficient suggested by the code can， t embrace all forms of long-span structures, so it is necessary to analyze and discuss the wind resistance character of different long-span structures in depth .Based on the stiff model of long-span structure in Qingdao railway station, wind tunnel test is carried out and finite element model is established, this paper discusses the structure? s response for the wind and the structure' s safety by analyzing the wind pressure distribution character, confirming the gust response coefficient, and exerting the static wind load. The second chapter of this paper discusses the distribution of mean wind pressure coefficients and fluctuating wind pressurecoefficients in different areas of the roof, typical points foranalyzing are selected, the regularity of wind pressuredistribution is summarized, and partition wind pressure coefficients are obtained. The third chapter discusses the computing method of wind responsive. After a series of conversion and amendment, the nodes' fluctuating wind load history-time can be gotten from the measured wind pressure coefficient history-time, and the partition values of gust response coefficient are discussed by analyzing the first ten vibration modes, finally, the unified gust response coefficient of the whole roof is got, which is prepared for the next step of loading the static wind load. The forth chapter einalyzes the responsc for static wind load on the roof, two different loads loading on the structure are selected, and the former two chapters' data are chosen and screened, then the carrying capability and deformation for the combined steel column of each rank under the dead load only and combination of the dead load and the wind load are confirmed, the maximum stress and deformation are chosen to compare with the code, finally thestructures safety is assessed. Finally, thefurther structure design and analysis are suggested, the conclusions of this paper can be referred to the structure f s design and construetion, particularly for similar long-span roof structures・【关键词】大跨屋盖结构风洞试验平均风压系数风振系数风荷载特性【英文关键词】long-span roof structure wind tunnel test mean wind pressure coefficient gust response coefficient wind load character【目录】大跨屋盖结构风荷载特性及抗风设计研究摘要6-7Abstract7第1章绪论11-211. 1选题背景11T31. 2基本理论13-201.2. 1近地风特性13-171. 2. 2风荷载研究手段17-201. 2. 2. 1 现场实测17-181. 2. 2. 2风洞试验18-191. 2. 2. 3数值模拟19-201. 3 本文进行的工作20-21第2章大跨度屋盖结构风压分布特性分析21-352. 1引言21-222. 2刚性模型风洞试验方法22-242. 3试验数据处理24-252. 4试验结果分析25-332. 4. 1屋面轮廓形状对风压分布的影响25-272.4. 2典型测点的平均风压系数随风向角的变化27-292. 4. 3典型测点的脉动风压系数随风向角变化规律29-302. 4. 4 风压系数的空间分布特点30-332. 5本章小结33-35第3章大跨度屋盖结构的风致振动特性研究35-523. 1引言35-373. 2结构风振响应的一般计算方法37-423. 3结构风振响应的时程分析法42-433. 4 青岛火车站站房屋盖的风振响应分析43-513. 4. 1结构有限元模型及动力特性43-493. 4. 2风振系数计算分析49-513. 5本章小结51-52 第4章大跨度屋盖结构的风荷载分布分析52-614. 1引言524. 2结构体系与分析模型52-554. 2. 1结构体系52-534. 2. 2结构分析模型53-544. 2. 3节点静力风荷载的计算54-554. 3最不利风向角的确定55-574. 4大跨屋盖结构的静风效应57-604. 5本章小结60-61第5 章结论与展望61-635. 1本文工作总结615.2进一步工作展望61-63致谢63-64参考文献64-66。
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2、四角锥体系网架
由许多四角锥按一定规律组成，组成 的基本单元为倒置四角锥。这类网架上下 平面均为方形网格，下弦节点均在上弦网 格形心的投影线上，与上弦网格的四个节 点用腹杆相连。
若改变上下弦错开的平移值，或相对 旋转上下弦杆，并适当抽去一些弦杆和腹 杆，即可到各种形式的四角锥。
梁式结构 拱式结构
平面刚架结构
平面结构体系 返回
平板网架 网壳结构
图1 (a)平行布置预应力双层索系；
斜拉结构(图1 c)
Maysville Bridge
图2 张拉整体结构
6.1 概述
网架结构是由很多杆件通过节点按照一定 规律组成的网状空间杆系结构。
网架结构根据外形可分为平板网架和曲面 网架。
两个方向网格数宜布置成偶数，如为 奇数，则在桁架中部节间应做成交叉腹杆。
水平斜撑杆
两向正交正放网架
选用原则：在矩形 建筑平面中， 网架的弦杆垂 直于及平行于 边界。
该网架上下弦组成的网格为矩形，腹杆 又在上下弦平面内，属于几何可变。为能 有效传递荷载，对于周边支撑网架，宜在 支承平面内沿周边设置水平斜杆。
由两个方向桁架相交◎角交叉而成，形 成棱形网格。适用于两个方向网格尺寸不 同，而要求弦杆长度相等。 • 两向斜交斜放 适用于两个方向网格尺寸不同
的情形受力性能欠佳，节点构造较复杂。
图 三向网架
4、三向网架
• 三个方向的平面桁架
相互交角60
• 比两向网架刚度大， 适合大跨度
• 常用于正三角形，正 六三角形平面
在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴 力，经济指标较好。
网架结构优点：
1、三向受力空间体系，自重轻，节约钢材。 2、网架结构组合有规律，大量杆件和节点的
形状、尺寸相同,并且杆件和节间规格较少， 便于大批量生产，现场进行拼接容易，提 高施工速度。 3、网架结构是一种无水平推力或拉力的空间 结构，支座构造简单，简支即可。便于下 部支承结构的处理。
称为交叉桁架体系网架。 2、由三、四、六角锥等锥体单元组成的空间
网架结构，称为角锥体系网架。
在网架结构应用早期，交叉桁架比角 锥容易推广。因为交叉桁架体系可先拼装 成平面桁架，然后进行总拼，施工简单。 但在网架制作越来越专业的时候，角锥体 系因其良好的受力性能而更具有竞争力。
• 网架按弦杆层数不同可分为双层网架和三 层网架。
对于点支承，支承附近的杆件及主桁架杆件 内力较大，其他部位内力较小，两者差别较大。
2.两向正交斜放网架
1）定义： 由两组相互交叉成90度的平 面桁架组成，但每片桁架与建筑平面边线 的交角为45度。可理解为两向正交正放网 架在建筑平面上放置时转动45度。
2）特点：
网架中各片桁架长短不一。节间数有 多有少，四角的短桁架刚度较大，对长桁 架有一定的嵌固作用，减少长桁架跨中弦 杆受力，对网架受力有力。
水平斜撑杆
水平斜撑杆
对于点支承网架，应在支承平面内沿主 桁架的两侧设置水平斜杆。
水平斜撑杆
水平斜撑杆
水平斜撑杆
水平斜撑杆
图 周边支承网架水平斜撑布置方式之一
两向正交正放网架的受力类似于两向等刚度 交叉梁，随平面尺寸及支承情况而变化。
对周边支承，平面尺寸越接近正方形，两个方 向桁架杆内力越接近，空间作用越明显，但随边 长比的增大，单向传力作用明显增大；
4、整体刚度大，稳定性好，安全储备高，抗 震性能好。
5、网架占用空间小，可利用网架上下弦之间 的空间布置各种设备和管道，更有效利用 空间，使用方便。
6、建筑造型新颖、壮观、轻巧、大方，并能 直接利用网架上下弦杆和腹杆的布置形成 一些美丽的天花图案。
6.2 网架的结构体系及形式
网架分两大类： 1、有不同方向的平行弦桁架相互交叉组成，
• 选用原则： • 网架跨度较大时，
采用。
图2 三层网架
双层网架的常见形式
平面桁架网架 四面锥体系网架
两向正交正放网架
两向正交斜放网架 三向网架
正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 棋盘四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架
三角锥网架
抽空三角锥网架
三角锥体体系网架 蜂窝形三角锥网架
一、平面桁架网架（交叉桁架体系网架）
• 对于矩形平面，周边支承时，可处理成长 桁架通过角柱和长桁架不通过角柱。前者 将使四个角柱产生较大的拉力；后者可避 免角柱产生过大的拉力，但需要在长桁架 支座处设两个边角柱。
图 两向正交斜放网架
• 两向正交斜放 短桁架对长桁架有嵌固作用，受力
有利角部产生拔力，常取无角部形式。
3、两向斜交斜放网架
1、正放四角锥网架
图 正放四角锥网架
正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量较多， 用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜 采用周边支承。
2008奥运会场馆（正放四角锥）
运动场看台
2、正放抽空四角锥网架
在正放四角锥的基础上，为节约钢材，便于 采光和通风，可适当抽去一些四角锥单元 中的腹杆和下弦杆，使下弦网格尺寸扩大 一倍，形成正放抽空四角锥。
由平面桁架交叉组成。这类网架上下 弦长度相等，而且上下弦和腹杆位于同一 垂直面内，一般可计为斜腹杆受拉，竖杆 受压，斜腹杆与弦杆的角度在40-60之间， 这类网架有四种形式：
• 1、两向正交正放网架
由两个方向的平面桁架交叉而成，交叉 角为90度，故称正交。两个方向的桁架分 别平行于建筑物平面的边线，故称正放。
• 双层网架是由上弦、下弦和腹杆组成的空 间结构(图1），是最常用的网架形式。
图1 双层网架
• 特点：
• 三层网架是由上弦、中弦、 下弦、上腹杆和下腹杆组 成的空间结构(图2)。
• 特点是增加网架高度，减 小弦杆内力，减小网格尺 寸和腹杆长度。
• 当网架跨度较大时，三层 网架用钢量比双层网架用 钢量省。但由于节点和杆 件数量增多，尤其是中层 节点所连杆件较多，使构 造复杂，造价有所提高。
平板网架结构
目录
• 6.1 结构形式 • 6.2 网架的结构形式 • 6.3 网架的支承方式
广州新白云机场钢构工程
新加坡滨海艺术中心
6.1结构形式
• 大跨度结构的分类
平面结构体系
梁式结构（平面、空间桁架） 平面刚架结构 拱式结构
空间结构体系
平板网架结构 网壳结构 悬索结构 斜拉结构 张拉整体结构