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1、常用的大跨度结构形式,拱刚架桁架,网架折板薄壳悬索张拉薄膜充气薄膜悬挑 各种组合结构,大跨度建筑的结构与造型,大跨度建筑的结构与造型,大跨度结构形式分类,平面结构体系 桁架 刚架 拱（主结构构件为二维受力体系，需要纵向联系）,空间结构体系 网架 折板 薄壳 悬索（结构的所有构件协同作用空间整体受力）,一、拱结构及其造型,一、拱结构及其造型,多伦多 BCE 购物中心,ATHEN OLYMPIC CORRIDOR,一、拱结构及其造型,受力特点 主要为轴向压力，弯矩很小，要求材料的受压性能好，对耐弯、剪能力要求不高。但有横向侧推力，需要考虑平衡。,结构类型 无铰拱、两铰拱、三铰拱 木、钢、钢筋混凝土
2、 实腹、空腹。,一、拱结构及其造型,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（如卷材防水f不大于1/8）,一、拱结构及其造型,一、拱结构及其造型,一、拱结构及其造型,沈阳奥体中心体育场：采用空腹立体钢构的拱跨度达到360m。,二、刚架结构及其造型,二、刚架结构及其造型,特点 刚结点（与排架结构对比）：大大减少梁的跨中弯距 门型刚架中部向上微翘有利于综合利用室内空间，并形成屋面排水坡度 适用于40m跨度以内，动荷载不能太大（吊车10T，远小于排架）,二、刚架结构及其造型,结构类型 无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架,三、桁架结构及其造型,三、桁架结构
3、及其造型,特点 格构形，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 省材受力明确自重轻，可跨越较大空间便于安装运输缺点 结构高度较大，需增强稳定性,三、桁架结构及其造型,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 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。,三、桁架结构及其造型,桁架的高跨比：（钢筋混凝
4、土）1/6-1/8-1/12（钢）如果采用张弦梁，高跨比可至1/30,三、桁架结构及其造型,北京农展馆新馆，跨度75m，高跨比1/30，上弦为拱形立体空腹桁架，下弦为拉索，腹杆为刚性压杆。,三、桁架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,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（多向受力，整体性好）自重轻 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 有利于选型、适于各种屋面形状,四、网架结构及其造型,类型按外形 平板、曲面按层数 单层、双层、多层按材料 木、钢、钢筋混凝土,四、网架结构及其造型,平板网架 构造简单：双层平板，无侧推力
5、，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）,四、网架结构及其造型,尺寸 网格高度（高跨比）见表4-1 约1/15-1/20 网格尺寸 采用钢筋混凝土屋面板时 3m3m杆件断面与节点连接,四、网架结构及其造型,影响造型的因素 网架形式 支座方式,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,四、网架结构及其造型,五、折板结构及其造型,National Mosque of Malaysia,五、折板结构及其造型,National Mosque of
6、 Malaysia,五、折板结构及其造型,特点 L1/L21 短折板 L2：波长（不宜大于12m），L1：跨度 L1/L21 长折板 f长折板=（1/101/15）L1，f短折板（1/8）L1 薄、省材；预制装配（装配整体式）；构造简单,五、折板结构及其造型,类型 断面 外形,折板结构及其造型,折板结构及其造型,六、薄壳结构及其造型,Indoor Tennis Center in Heimberg,Switzerland,薄壳结构及其造型,类型 筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳,薄壳结构及其造型,罗马小体育宫结构体系,薄壳结构及其造型,受力特点 主要是曲面内轴向力，有少量弯矩；结构薄、轻、省、跨度大。
7、,米兰艾曼纽二世拱廊,国家大剧院,网格壳体:钢结构,国家大剧院,网格壳体:钢结构,软件Surface Evolver,薄壳结构及其造型,筒壳结构：长短筒壳,薄壳结构及其造型,Kimbell Museum,薄壳结构及其造型,双曲面壳体,自由壳体的构想,Hanging membranes by Heinz Isler,自由壳体的构想,薄壳施工,Indoor Tennis Center in Heimberg,Switzerland,薄壳施工,Indoor Tennis Center in Heimberg,Switzerland,薄壳施工,Indoor Tennis Center in Heimb
8、erg,Switzerland,薄壳结构及其造型,薄壳结构及其造型,薄壳结构及其造型,薄壳结构及其造型,七、悬索结构及其造型,悬索结构及其造型,特点 分工明确索网：钢索，只受力 边缘构件：梁、桁架、拱等 支承结构 造型新颖、跨度大、施工简便,七、悬索结构及其造型,类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,悬索结构及其造型,类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,悬索结构及其造型,类型 单层单曲面 双层单曲面 轮辐式 鞍形,悬索结构及其造型,悬索结构及其造型,悬索结构及其造型,悬索结构及其造型,网格壳体:索膜穹顶,索膜穹顶,八、张拉薄膜结构及其造型,八、帐篷薄膜结构及其造型,构成 撑杆+篷
9、面,八、帐篷薄膜结构及其造型,九、充气薄膜结构及其造型,类型 气承式 气肋式,日本东京穹顶 以棒球等体育运动的观看为目的，膜屋顶是用空气的压力所支撑的，并由绳索来补强的结构，膜屋顶平面是边长为180米的正方形，空气膜结构有加压送风系统，室内压力比外部气压高300Pa，保持增压状态。,十、悬挑结构及其造型,要点 考虑倾覆力矩；出挑构件的结构形式多样,悬挑结构及其造型,悬挑结构及其造型,大跨度建筑构造-屋顶构造,大跨度屋顶设计要求：结构轻；水流路线长应保证防排水；保温隔热等热工要求屋顶构造组成 承重结构、基层、防水层 有檩方案、无檩方案,防水材料 橡胶卷材 涂膜 金属瓦屋面 彩色压型钢板屋面,大跨
10、度建筑构造-屋顶构造,大跨度建筑构造-屋顶构造,大跨度建筑构造-屋顶构造,金属瓦屋面 构造层次：檩条、木望板、干铺油毡（一层）、瓦材（防腐处理）屋面划分：瓦材尺寸不宜超过2m 细部构造：拼缝、泛水、天沟、檐口等,大跨度建筑构造-屋顶构造,金属瓦屋面拼缝构造,金属瓦屋面构造实例,金属瓦屋面构造实例,大跨度建筑构造-屋顶构造,彩色压型钢板屋面 材料形式,大跨度建筑构造-屋顶构造,彩色压型钢板屋面 材料形式,大跨度建筑构造-屋顶构造,彩色压型钢板屋面构造层次与细部构造：波高以35mm为界，纵向接缝搭接长度不小于100mm,彩色压型钢板屋面,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭的形式及设计要求 中庭的消
11、防安全设计中庭天窗构造,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭的形式及设计要求（一）中庭的基本形式（二）中庭的设计要求1节能要求2采光要求庭院本身的比例长、宽、高之间的比例关系（中庭的室形指数）侧面反射（虚实与色彩）3气候控制要求,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,节能要求,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭的室形指数,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭的消防安全设计 1、中庭的防火措施 可参照高层民用建筑设计防火规范(GB50045)对高层建筑中庭防火措施的规定:(1)房间与中庭回廊的门应设自动关闭的乙级防火门；(2)与中庭相连的过厅通道外，应设防火大门或防火卷帘门分隔；(3)中庭每层回廊应设有自动
12、灭火系统，其喷头间距不小于2m，不大于3.8m，中庭高度超过8m时，还应增水幕设备；(4)中庭每层回廊应设火灾自动报警设备；(5)应按规定设排烟设施:净空高度小于12m的室内中庭可采用自然排烟措施，其可开启的平开窗或高侧窗的面积不小于中庭面积的50%。不具备自然排烟条件及净空高度超过12m的室内中庭设置机械排烟设施。此外，还要在中庭顶棚、走道、周围房间等部位设有烟感探测器。同时还要采取隔离措施，保证周围房间的烟火不窜入中庭空间。2、必须使中庭空间能有效地排烟。中庭的机械排烟途径可以有两种：通过中庭排烟或将烟从中庭外部排出。,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭天窗构
13、造 中庭围护结构有时也可以采用在大跨度建筑中发展起来的织物篷幕结构充气结构与张拉结构。织物的透光性较差，在较强的天空亮度下半透明性的织物可以使中庭产生少量的扩散光照度；织物可以具有良好的反射性能，一般白色界面的织物白天可以反射掉约百分之七十的日光热量，具有整体建筑节能的特点，同时夜间照明比较经济。在织物围护的中庭中，应避免弧面的声反射聚焦给室内使用带来的影响，在造型设计和构造处理中减少不良的声学效果。在中庭采光处理中，最常用的是金属骨架玻璃采光天窗的方式。,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,材料的选择：采光天窗主要由骨架、透光材料、连接件、胶结密封材料组成。天窗透光材料的选择：安全要求、透光性能、
14、耐久性、热稳定性、抗冲击性能。在需要防眩光处理的天窗中，也可以选择具有漫反射功能的透光材料来避免眩光的产生。,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭天窗形式的选择按进光的形式不同玻璃顶、侧天窗。选择形式的依据：自然条件：纬度、日照、避免室内过热技术条件：中庭的规模、屋顶结构型式、建筑造型要求常见天窗形式:1.棱锥形天窗 2.斜坡式天窗 3.拱形天窗 4.圆穹形天窗 5.锯齿形天窗 6.其他形式的天窗,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,1.棱锥形天窗,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,2.斜坡式天窗 玻璃面的坡度一般为15-30，坡长一般在15m以内,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,3.拱形天窗,大跨度建筑构
15、造-中庭天窗构造,4.圆穹形天窗,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,5.锯齿形天窗 炎热地区有一定优势,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,6.其他形式的天窗（组合形式）,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,6.其他形式的天窗（组合形式）,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,6.其他形式的天窗（组合形式）,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,中庭天窗构造着重介绍顶部进光的玻璃顶，设计要求如下：1.安全性能 较高的承载力、足够的强度、连接牢固可靠2.防止天窗冷凝水对室内的影响 设置排水槽，排水槽要保证必要的排水坡度，排水路径不能过长3.天窗应有良好的防水性能 足够的排水坡度、排水路线短捷畅通、接缝严密4.防止眩光对室内的影
16、响 采用具有漫反射性能的透光材料、加设折光构件5.满足建筑安全防护要求 高层建筑中庭的玻璃屋顶，采用金属承重构件时，应设自动灭火设备保护或喷涂防火材料，使其耐火极限达到1小时的要求。顶棚应设有烟感探测器，并应符合中庭排烟设计的要求。6.防雷要求,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,相关构造：1、玻璃顶的承重结构结构断面应尽可能设计得小些，以免遮挡天窗光线。一般选用金属结构，常用的结构型式有梁结构、拱结构、架结构、网架结构等。承重结构有的可以兼做天窗骨架。连接螺栓、螺丝应采用不锈钢材料。,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,常见造型玻璃顶的骨架布置图：,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,相关构造：2、玻璃的安装
17、 a 采光罩直接将采光罩安装在玻璃屋顶的承重结构上即可 b 玻璃顶由若干玻璃拼接而成，所以必须设置骨架。,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,各种金属骨架断面形式及其与玻璃连接的构造详图,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,相关构造：3.天窗的排水处理,大跨度建筑构造-中庭天窗构造,相关构造：4.其它 a 附设防护网 b 侧壁百叶窗通风 c 天窗设置部分可开启扇 d 严寒地区设置双层采光天窗（提高保温性能，并且可以 减少冷凝水的产生）,玻璃顶实例,玻璃顶实例,玻璃顶实例,玻璃顶实例,思考题请课后考察建筑城规学院多功能厅屋顶，请绘出：1、二层平面图，平面布置，两道尺寸。2、屋顶平面图，两道尺寸，排水系统。3
18、、剖面图，示意网架结构及屋面构造。4、大样图，表示屋顶细部构造层次及做法。,日本东京穹顶 以棒球等体育运动的观看为目的，膜屋顶是用空气的压力所支撑的，并由绳索来补强的结构，膜屋顶平面是边长为180米的正方形，空气膜结构有加压送风系统，室内压力比外部气压高300Pa，保持增压状态。,美国庞蒂亚克亚尔弗多姆体育馆 庞蒂亚克西尔弗多姆体育馆是世界最大的充气结构体育馆之一，由纽约盖尔柏格公司所建，1975年建成于美国密执安州。工期仅4个月。九根钢索对称斜交成网格，屋顶玻璃纤维与特氟隆复合薄膜材料制，呈八角形。建筑面积约4万平方米，高62米，长220米，宽159米，跨度168米。内铺人工草皮。3层看台共有8万座，有23个疏散入口。该建筑备有电子报信系统，如遇漏气或损坏，能自动报警，以便及时修理。,JUBILEE校园建筑中庭,
