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1、大跨度建筑构造 Construction of Large-span Building,大跨度建筑构造,主要的大跨结构类型及造型特点 屋顶的构造处理要点 天窗设计要点,1.概论,1.1 大跨度建筑的概念界定：30M 我国规范：60m以上类型：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、飞机库等历史 万神庙 美国底特律韦恩县体育馆（Wayne County stadium）（266m，圆形钢网壳）上海体育馆（110m，圆形钢平板网架）英国千年穹（365m，帐篷结构,1.概论,大跨度建筑发展的原因：1）功能复杂，大型文体表演、盛大博览会2）型材料、新技术、新结构出现 钢结构、
2、钢筋混凝土结构结构的技术要求高，成为建筑设计的关键因素材料和结构方法决定了造型的可能性结构构造技术的发展制约了大跨度建筑造型的发展现代大跨度建筑造型已经有较大自由,结构是在特定的材料和施工技术条件下运用力学原理创造出来的房屋的骨架建筑师选择结构形式；需要对各种结构的基本的力学特征和适用范围有深入的了解，才能够自由创作，结构和形式统一。,双曲扁壳,1.2 大跨度结构形式分类,平面结构体系 拱桁架 刚架（把结构构件本身作为独立的单元来考虑）,空间结构体系 网架 折板 薄壳 悬索（把结构的所有组成构件协同起来共同跨越空间，作为整体来考虑整体作用大于单个作用之和，且多向受力比单向受力更发挥材料潜力，空
3、间工作比平面工作更符合力的自然传递路线）,2 十种常用的大跨度结构形式,拱 刚架 桁架 网架 折板,薄壳 悬索 帐篷薄膜 充气薄膜 悬挑,3.1.1 拱结构及其造型,悬索受拉拱受压概念：在荷载作用下主要承受轴向压力，有时也承受弯矩而有支座推力的曲线或折线的杆形结构。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,适用建筑类型：商场、展览馆、体育馆、散装货仓拱结构的结构类型结构类型 无铰拱、两铰拱、三铰拱 木、钢、钢筋混凝土 实腹、空腹影响造型的因素 矢高f（1/5-1/7 不小于1/10）平衡水平侧推力的方式 屋面材料的类型（如油毡f不小于1/8）钢筋混凝土自防水屋面失
4、高一般取跨度的1/6,轴向受压（无弯距、只要求材料的受压性能好，可以很薄。相同截面高的拱与梁，由于前者的曲面作用，跨度相差n倍）有横向侧推力,承受拱水平推力的处理手法,1 由拉杆承受水平推力拉杆拱优点：支撑拱的侧墙不承受拱的推力，简化了支座受力状况单跨、多跨、高低跨；布局灵活，外形轻巧吊杆12152、16203、21254、26305,承受拱水平推力的处理手法,2 框架结构承受水平推力,承受拱水平推力的处理手法,3 由基础承受水平推力落地供拱端部空间较小水平推力不大，或基础条件较好,拱的类型,半圆拱：无水平推力拱抛物线拱：受力最合理失高：1/21/8拱身截面高度h=(1/301/40),宽度为
5、2540,拱的发展,帆拱,3.1.2 刚架结构及其造型,梁与柱以整体的方式构成门型结构类型 无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架开间一般为6m，进深为3m模数，24m、27m、30m高跨比h/l=0.75,钢架之间以纵梁及板整体连接（相当于肋形屋盖，钢架相当于主梁）,刚架结构的特点,特点 刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 结构断面小，外形简洁，可暴露结构构件 门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，扩大净空高度 适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车10T，远小于排架）,刚架结构的造型,扩展：薄腹梁结构体系,常用作T、工字梁自重较大，跨度618,3.1.3 桁架结构及其造型,原型
6、：梁薄腹梁桁架结构类型 造型,桁架结构的特点,特点格构（空腹）式结构体系，全部节点均为铰接，每一杆件受力均为轴向力。受力时考虑施于节点，可避免使杆件受弯。优点：相对于梁结构 跨度大，省材，用材较广，钢筋混凝土、钢、木均可受力明确自重轻，可跨越较大空间便于安装运输缺点 样式多：平行弦桁架、三角形桁架、梯形桁架 结构高度较大，需增强稳定性,桁架结构的类型,类型 按构成 三角形 结构高度最低 1/5-1/2 18m 拱形 受力最好 1/6-1/8 18-36m 60m（无斜腹杆）15-30m 梯形 受力较好，制作方便 1/6-1/8 18-36m 72m 按材料 钢 适宜36m以上跨度，自重轻 钢筋
7、混凝土 适宜36m以下跨度 木 特殊环境（相对湿度大于75%或有腐蚀性介质时）不宜钢、木材料，只宜预应力钢筋混凝土材料。,屋架选择的原则,因素：使用要求、跨度、荷载、材料施工田间1 跨度36m以上，钢屋架（有酸碱性介质则不宜选用）2 跨度75%，通风不良者，或者有侵蚀揭纸，不宜选择木屋架和钢屋架,3.1.4 网架结构及其造型,概念：一种由多根杆件以一定规律通过节点组成的空间结构结构类型 网架尺寸 杆件断面节点连接 造型,网架结构的特点,特点 杆件互相支撑，形成多向受力的空间结构 优点 空间刚度好、结构高度小（多向受力，整体性好）30m60m，甚至30m以上 超静定结构 自重轻（比桁架节约30%
8、）跨度大（受力合理，节省材料）杆件规格统一为有限的几种，易于工厂化生产 样式多,网架结构的类型,类型 外形 平板（平面）（支座为简支）曲面（实质是一种挖空的薄壳）不常用层数 单层、双层、多层 材料 木、钢、钢筋混凝土,平板网架的构成,平板网架 构造简单：双层平板，无侧推力，只需简单支座 可覆盖各种形式平面 交叉桁架体系（两向或三向；正放与斜放）角锥体系（三角锥、四角锥、六角锥）,a 网架b 单层网壳c 双层网壳d 两向网架e 两向正放网架f 两向斜放网架g 三向网架h 三向三角平面g 三向梯形平面,网架结构尺寸与节点,尺寸 网格高度（高跨比）约1/15 网格尺寸 采用钢筋混凝土屋面板时 3m3
9、m 杆件断面与节点连接,网架结构的造型要素,网架支撑方式与建筑造型 拱形网架支撑在两排列住上穹形网架支撑在周边柱上,网架结构实例,肋环空腹双层网壳,3.1.5 折板结构及其造型,概念：以一定倾斜角整体相连的薄板+横隔构件材料：钢筋混凝土板或钢丝网水泥折板结构的特点特点 L2/L11 短折板 L212米 L2/L11 长折板 f长折板=（1/101/15）L1 薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单,折板结构的类型,断面：三角形折板、梯形折板波长数目：单波、多波折板折板构成：平行、扇形,巴黎联合国教科文组织会议大厅,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),2.
10、6 薄壳结构及其造型,概念：一种薄得不至于产生明显弯曲应力，但是厚度足以承受压力、拉力、剪力的形抵抗结构,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),薄壳结构的特点与类型,特点：曲面内轴向力；薄、轻、省、跨大、造型丰富；费工费时、隔热效果不好、易开裂、容易引起室内声音的反射和混响 类型 筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),薄壳结构的特点与类型,筒壳（圆柱形薄壳）：长壳 L1:L2=1 一般比值为1.52.5，最大可达34，长薄壳跨度最大可达30m失高应大于或等于L1/15L1/10,大跨度建筑构造介绍(P
11、PT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),薄壳结构的特点与类型,球面薄壳（圆顶薄壳）:壳板的径向和环向弯矩极小，可以忽略天文馆、体育馆、会堂等,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),薄壳结构造型实例,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),2.7 悬索结构及其造型,悬索结构是大跨度屋盖的一种理想结构形式构件：
12、索网；钢索，只受力 边缘构件：梁、桁架、拱等下部承重结构：支承结构,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),悬索结构的类型,1）单层单曲面悬索悬索类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),2）双层单曲面悬索轮辐式悬索,类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),2）双层单曲面悬
13、索鞍形悬索,类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),悬索结构的造型实例,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),3.1.8 帐篷薄膜结构及其造型,特点 撑杆+篷面,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨
14、度建筑构造介绍(PPT80页),充气薄膜结构及其造型,演变：帐篷：树皮、羊毛、牛毛、帆布，采用木结构或张拉结构,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),充气薄膜结构及其造型,现代帐篷：钢材、铝合金、木材等作为结构构件，精细化工织物膜或氟化物薄膜,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),充气薄膜结构及其造型,膜结构是以性能优良的柔软织物为膜面材料，由空气压力支撑膜面、或用柔性钢索或刚性骨架网将膜材绷紧形成建筑空间的一种形式。重量轻、跨度大、施工方便、透光性好、自洁性好、造型自由丰富缺点：隔声、耐久、抵抗局部荷载能力较弱1、张拉膜2、
15、骨架支撑膜3、空气支撑膜,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),1 上海世博建筑,1 题材：上海世博会建筑字数：45005000内容：构造、材料、结构、效果、肌理等。题目自拟。2 内容题目、作者、摘要、关键词、分级题目、参考文献；选用图片均需注名称，且在文章中有索引；图片质量清洗；文章宜采用理论和案例相结合的方式论述；绘制构造详图不少于3副，幅面不小于100 x100。3技术规格论文用中文撰写，字数30004000字，采用Word文档A4默认页面；论文标题选用小二号宋体字（加黑处理，居中）
16、；作者名、班级和学号用五号宋体字（居中）；正文使用五号宋体字，单倍行距；注释采用尾注方式，小五号宋体字；参考文献，小五号宋体字。4 相关参考文献建筑创作、建筑学报、建筑师、时代建筑等专业期刊。图书馆中国期刊全文数据库、万方数据库硕士生论文。5 温馨提示：借用文字、图片均需注明出处，文责自负。6 提交时间：13周 周三。两个人一组。汇报采用ppt，每人15分钟。,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),2 关于表皮,1 题材：关于表皮表皮的类型、构造、材料、效果分析等。理论和案例相结合。2 内容题目、作者、摘要、关键词、分级题目、参考文献；选用图片均需注名称，且在
17、文章中有索引；图片质量清洗；文章宜采用理论和案例相结合的方式论述，绘制构造详图不少于3副，幅面不小于100 x100。3技术规格论文用中文撰写，字数30004000字，采用Word文档A4默认页面；论文标题选用小二号宋体字（加黑处理，居中）；作者名、班级和学号用五号宋体字（居中）；正文使用五号宋体字，单倍行距；注释采用尾注方式，小五号宋体字；参考文献，小五号宋体字。4 相关参考文献建筑创作、建筑学报、建筑师、时代建筑等专业期刊。图书馆中国期刊全文数据库、万方数据库硕士生论文、超星。5 温馨提示：借用文字、图片均需注明出处，文责自负。6 提交时间：13周周四。两个人一组。汇报采用ppt，每组15分钟。,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),建筑学的研究方法,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),七种研究策略,解释性历史研究定性研究相关性研究实验性和准实验性研究模拟和建模研究逻辑论证案例和综合性研究,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),小结,大跨度结构类型、结构、适用建筑类型等。网易建筑,大跨度建筑构造介绍(PPT80页),大跨度建筑构造介绍(PPT80页),
