大跨度屋盖结构的几种形式
(完整版)第九章大跨屋盖结构
4、在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构 水平抗震验算；
在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的中小跨 度网架可不进行水平抗震验算；
在抗震设防烈度为9度的地区，对各种网架结构均应进 行水平抗震验算。
旧金山金门大桥
塔高227米，每根钢索重6412公吨，由 27000根钢丝绞成，重2.45万吨 。
这种悬吊结 构体系，在 国内尚属罕 见，在境外 也只有德国 宝马汽车大 厦、香港汇 丰银行等极 少个案。
广东省博物馆新馆采用巨型桁架悬吊结构体系，在中部沿边长67.5米的方 形四周布置钢骨混凝土剪力墙，在剪力墙上端设置8榀跨度为67.5米且两 端各悬挑23米、高6.5米的大型空间钢桁架，沿悬臂桁架外端设4榀封口桁 架，再在封口桁架下伸边长6米的箱型钢吊杆，悬吊3～4层楼面体系。
一般情况的选型可遵循下列原则： ①平面形状为矩形的周边支承网架，当其长边/短边
小于或等于1．5时，宜选用： A、正放或斜放四角锥网架； B、棋盘形四角锥网架； C、正放抽空四角锥网架； D、两向正交斜放或正放网架。 E、对中小跨度，也可选用星形四角锥网架和蜂窝形
三角锥网架。 ②平面形状为矩形的周边支承网架，当其边长比（长
④平面形状为圆形、正六边形及接近正六边形且为周边 支承网架，可选用三向网架，三角锥网架或抽空三角 锥网架。对中小跨度也可选用蜂窝形三角锥网架。
中船9院设计的大 连造船新厂钢配 中心
四、网架结构的支承
网架的支承方式有周边支承、点支承、周边支承与点 支承相结合，两边和三边支承等。
(1)周边支承：网架四周全部或部分边界节点设置支座， 支座可支承在柱顶或圈梁上，网架受力类似于四边 支承板，是常用的支承方式。为了减小弯矩，也可 将周边支座略为缩进，接近于点支承。
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。
大跨度建筑屋顶
1.1大跨度建筑屋顶的结构类型与特点
1.大跨度钢结构、膜 结构、索结构、复合材料结构等。 按照结构的空间布置形式分类：平面结构和空间结构，平面结构包 括桁架结构、刚架结构、拱结构等，空间结构包括网架结构、壳体结 构、膜结构、悬索结构、气囊结构等。 按照力的改向以及传递的特有机制进行分类：形态作用结构体系 （包括悬索结构、帐篷结构、气囊结构、拱结构），向量作用结构体 系（包括平面桁架、刚架结构、空间桁架等），截面作用结构体系 （包括梁结构、框架结构、板结构等），面作用结构体系（包括折板 结构、薄壳结构等）。
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大跨度建筑屋顶
（3）拱结构
拱是受轴向压力为主的结构型式，此结构是抗压材料理想的型式。
分类：
按照铰的设置方式-------三铰拱、两铰拱和无铰拱， 按照截面形式--------等截面拱和变截面拱， 按照构件形式-------实心拱和格构拱， 按照结构材料-------混凝土拱、钢拱、砌体拱、木拱、胶合木拱等。 ➢拱的轴线形状越接近恒荷载条件下的理想压力曲线，就越能取得 经济的效果。 ➢拱结构所用材料有金属、钢筋混凝土、木、砖、石等。
优点——按其自身重量与跨度的比值而言，拱结构是跨越空间最
经济的结构体系之一。
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大跨度建筑屋顶
（4）网架结构
平板网架结构可以看做是格构化的板，结构所用材料一 般为钢材，也可用木材。 分类： 按网格组成-------交叉桁架体系、三角锥体系、四角锥体系、 六角锥网架、蛛网式网架、折板型网架、组合网架、斜拉网 架等。 按弦杆层数-------双层网架、三（多）层网架。 按网格构成方式-------交叉桁架体系、角锥体系、其它体系： 蛛网式网架，折板型网架、组合网架、斜拉网架等。 优点——网架结构平面形状灵活、结构自重轻、结构高度小、 耗材省、空间刚度大、稳定性强、抗震性能优越，且杆件与 节点比较规格化，利于工业化制作，安装方便。
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。
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
大跨度房屋钢结构简介
薄壳结构
折板结构
01
圆顶壳结构
02
筒壳结构
03
双曲扁壳结构
04
趋弓囱却法咯甜净恕炼呻捌陇嗽碗横惦尹汲簇裂适澳殖母奈宝喉诊施薛缕大跨度房屋钢结构简介大跨度房屋钢结构简介
折板结构
称搀诈师棍阜吠吓酷兵捌晶底涸瓤伍充臭搽懒争椽昔阎场霓拢意炳兔血流大跨度房屋钢结构简介大跨度房屋钢结构简介
折板结构
巴黎联合国教科文组织总部会议大厅
拱式结构(5)
拱脚构造处理 构造不便 空间利用
哗岳夹伦并坞娄帕佩负危硷切搅盘澳撅侧檄缎赏亨便刊豌厦夫懈熄晚冬必大跨度房屋钢结构简介大跨度房屋钢结构简介
空间结构
添加标题
加强连接平面结构的纵向构件以形成一个整体结构，共同承载
添加标题
克服荷载层层重复传递，经济性好，整体刚度大，抗震性能好
网架和网壳结构(3)
三向网架
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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 在谋些平面形状会出现不规则杆件 由四角锥体构成(五种)
美国TWA环球航空公司候机楼 美国著名建筑师沙里宁1961年设计，用4片钢筋砼扁壳组成，形似一只正要起飞的大鸟。
寒诞曰贺潍险蛀钞汤锁背敌皮莆厕漳得上稳馆亢桌戳记角考芯带啄唐奸大跨度房屋钢结构简介大跨度房屋钢结构简介
美国圣路易斯航空港候机大厅
墨非镭钾净触盆鸽康摊颠很祁广妹田桔务躲斟崇鲍烽厦檀靶水绅以沿劫场大跨度房屋钢结构简介大跨度房屋钢结构简介
常见大跨度建筑的结构形式
常见大跨度建筑的结构形式结构类型：有拱、刚架以及桁架、折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。
拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。
很明显，这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力，结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料，近代建筑中，多采用钢筋混凝土拱，有的采用钢衍架拱，跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
刚架是由梁和柱组成的结构，各杆件主要受弯,刚架的结点主要是刚结点，也可以有部分铰结点或组合结点。
全部是钢材焊接的结构，一般用于超高层的办公大楼，或大型的会场和展厅。
桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。
桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。
桁架的优点是杆件主要承受拉力或压力，可以充分发挥材料的作用，节约材料，减轻结构重量。
常用的有钢桁架、钢筋混凝土桁架、预应力混凝土桁架、木桁架、钢与木组合桁架、钢与混凝土组合桁架。
折叠折板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。
第九章 大跨度建筑结构
• 使用环境需要 • 屋架结构的跨度
4.桁架结构的布置 •桁架跨度：3m为模数
•桁架间距：6m、7.5m、9m、12m
三. 拱结构
拱结构
1. 受力特点和水平推力的处理方式
杆件为压弯构件，产生水平推力 H=M/f
• 拱轴形式的选择： • 合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩 • 均布荷载：二次抛物线
辐射形布置： 内环受拉、外环受压
网状布置：
双层悬索体系
特点：
稳定性好，整体刚度大，反向曲率的索系可以承
受不同方向的 荷载作用。 适宜采用轻屋面，如铁皮、铝板、石棉板等屋面 材料和轻质高效的保温材料，以减轻屋盖自重、 节约材料、降低造价。
分类：单曲面、双曲面、 1．单曲面双层拉索体系
常用于矩形平面的单跨或多跨建筑
短向跨度L=30~60m时，取（1/12~1/16）L 短向跨度L>60m时，
取（1/14~1/20）L
腹杆布置
交叉桁架体系：腹杆倾角40~55度 角锥网架：腹杆倾角60度 大跨度网架：再分式腹杆
4. 平板网架的支承方式
周边支承于柱 每个结点都设置柱 周边不设置边桁架 用钢量省
适用范围：大跨 度和中等跨度
横隔：6 ～ 12m
球壳
f < 1/5 L1
L2/L1 < 2
t ～1/600R 且 > 40mm
五. 折板结构
巴黎，联合国教科文组织会议厅（1953～1958）
六. 网架结构
1. 网架结构的特点、优点与适用范围
• 特点：平面桁架相互交叉结合而成 • 优点： • 多向受力的空间结构，跨度大 • 刚度大，稳定性好
气压式薄膜
气承式
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大跨度屋盖结构的几种形式
大跨度屋盖结构是一种用于搭建大型建筑物屋顶的结构形式，具有跨度大、空间利用率高等优点。
常见的大跨度屋盖结构包括以下几种形式：
1. 桁架结构：桁架结构是利用多根钢管或钢杆组成的网格状结构，常用于建筑物屋面、车站、体育馆等大型建筑物的屋盖结构。
2. 穹顶结构：穹顶结构是由多个弧形钢管或钢杆组成的圆形、半圆形或椭圆形的屋盖结构，适用于建筑物、体育场馆等大型场所。
3. 悬索结构：悬索结构是由多个悬挂在主梁上的钢缆组成的屋盖结构，具有跨度大、空间利用率高的优点，适用于桥梁、体育场馆、展览馆等大型建筑物。
4. 薄壳结构：薄壳结构是利用高强度钢板或混凝土构成的薄壳结构，常用于建筑物屋面、地铁站、机场航站楼等大型建筑物的屋盖结构。
以上是大跨度屋盖结构的几种形式，不同的场所和需求可以选择不同的结构形式，以满足建筑物的要求。
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