大跨度建筑構(gòu)造

1、 本單元內(nèi)容: 主要的大跨結(jié)構(gòu)類型及造型特點(diǎn) 屋頂?shù)臉?gòu)造處理要點(diǎn) 天窗設(shè)計(jì)要點(diǎn) 三 大跨度建筑構(gòu)造本單元內(nèi)容: 主要的大跨結(jié)構(gòu)類型及造型特點(diǎn) 屋頂?shù)臉?gòu)造處理要點(diǎn) 天窗設(shè)計(jì)要點(diǎn) 三 大跨度建筑構(gòu)造本單元內(nèi)容: 主要的大跨結(jié)構(gòu)類型及造型特點(diǎn) 屋頂?shù)臉?gòu)造處理要點(diǎn) 天窗設(shè)計(jì)要點(diǎn) 本單元內(nèi)容: 主要的大跨結(jié)構(gòu)類型及造型特點(diǎn) 屋頂?shù)臉?gòu)造處理要點(diǎn) 天窗設(shè)計(jì)要點(diǎn) 學(xué)習(xí)的重點(diǎn) 各類型大跨結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)原理和特征 建筑造型與結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合。 尺度的概念 屋頂構(gòu)造及天窗 大跨度建筑構(gòu)造-概論界定：30M 歷史 萬(wàn)神廟 美國(guó)底特律韋恩縣體育館 （Wayne County stadium ） （266m，圓形鋼網(wǎng)殼）

2、上海體育館 （110m，圓形鋼平板網(wǎng)架） 英國(guó)千年穹 （365m，帳篷結(jié)構(gòu)）選擇結(jié)構(gòu)形式的意義 造型 空間利用的合理性 對(duì)內(nèi)部裝飾的影響 大跨度結(jié)構(gòu)形式可分為兩大類平面結(jié)構(gòu)體系 桁架 剛架 拱 （把結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身作為獨(dú)立的單元來(lái)考慮）空間結(jié)構(gòu)體系 網(wǎng)架 折板 薄殼 懸索 （把結(jié)構(gòu)的所有組成構(gòu)件協(xié)同起來(lái)共同跨越空間，作為整體來(lái)考慮整體作用大于單個(gè)作用之和，且多向受力比單向受力更發(fā)揮材料潛力，空間工作比平面工作更符合力的自然傳遞路線） 十種常用的大跨度結(jié)構(gòu)形式拱 剛架 桁架 網(wǎng)架 折板薄殼 懸索 帳篷薄膜 充氣薄膜 懸挑 一、拱結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 影響造型的因素 一、拱結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)

3、類型 影響造型的因素 一、拱結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 軸向受壓（無(wú)彎距、只要求材料的受壓性能好，可以很薄。相同 截面高的拱與梁，由于前者的曲面作用，跨度相差n倍） 有橫向側(cè)推力 一、拱結(jié)構(gòu)及其造型結(jié)構(gòu)類型 無(wú)鉸拱、兩鉸拱、三鉸拱 木、鋼、鋼筋混凝土 實(shí)腹、空腹 一、拱結(jié)構(gòu)及其造型影響造型的因素 矢高f（1/5-1/7 不小于1/10） 平衡水平側(cè)推力的方式 屋面材料的類型（如油氈f不小于1/8） 實(shí)例 二、剛架結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 影響造型的因素 二、剛架結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 剛結(jié)點(diǎn)（與排架結(jié)構(gòu)對(duì)比）：大大減少梁的跨中彎距 結(jié)構(gòu)斷面小，外形簡(jiǎn)潔，可暴露結(jié)構(gòu)構(gòu)件 門型剛架中部向上微翹有利于綜合利用室內(nèi)

4、空間，擴(kuò)大凈空高度 適用于40m跨度以內(nèi)，動(dòng)荷載不能太大（吊車10T，遠(yuǎn)小于排架） 二、剛架結(jié)構(gòu)及其造型結(jié)構(gòu)類型 無(wú)鉸剛架、兩鉸剛架、三鉸剛架 二、剛架結(jié)構(gòu)及其造型 三、桁架結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 格構(gòu)形，全部節(jié)點(diǎn)均為鉸接，每一桿件受力均為軸向力。 受力時(shí)考慮施于節(jié)點(diǎn)，可避免使桿件受彎。 優(yōu)點(diǎn) 省材受力明確自重輕，可跨越較大空間便于安裝運(yùn)輸缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)高度較大，需增強(qiáng)穩(wěn)定性 三、桁架結(jié)構(gòu)及其造型類型 按構(gòu)成 三角形 結(jié)構(gòu)高度最低 1/5-1/2 18m 拱形 受力最好 1/6-1/8 18-36m 60m （無(wú)斜腹桿） 15-30m 梯形 受力較好 ，制作方便 1/6-1/8 18-36m 72m 按

5、材料 鋼 適宜36m以上跨度，自重輕 鋼筋混凝土 適宜36m以下跨度 木 特殊環(huán)境（相對(duì)濕度大于75%或有腐蝕性介質(zhì)時(shí)）不宜鋼、木材料，只宜預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土材料。 三、桁架結(jié)構(gòu)及其造型 三、桁架結(jié)構(gòu)及其造型實(shí)例實(shí)例 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 網(wǎng)架尺寸 桿件斷面節(jié)點(diǎn)連接 造型 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 桿件互相支撐，形成多向受力的空間結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 空間剛度好 （多向受力，整體性好） 自重輕 跨度大 （受力合理，節(jié)省材料） 桿件規(guī)格統(tǒng)一為有限的幾種，易于工廠化生產(chǎn) 有利于選型、適于各種屋面形狀 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型類型 按外形 平板、曲面 按層數(shù) 單層、雙層、多層 按材料 木、鋼、鋼筋混凝

6、土 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型平板網(wǎng)架 構(gòu)造簡(jiǎn)單：雙層平板，無(wú)側(cè)推力，只需簡(jiǎn)單支座 可覆蓋各種形式平面 交叉桁架體系 （兩向或三向；正放與斜放） 角錐體系 （三角錐、四角錐、六角錐） 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型尺寸 網(wǎng)格高度（高跨比） 見表4-1 約1/15 網(wǎng)格尺寸 采用鋼筋混凝土屋面板時(shí) 3m3m 桿件斷面與節(jié)點(diǎn)連接 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型影響造型的因素 網(wǎng)架形式 支座方式 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型 四、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其造型 五、折板結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 造型 實(shí)例 五、折板結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) L2/L11 短折板 L212米 L2/L11 長(zhǎng)折板 f長(zhǎng)折板=（1/101/15）L1 薄、省材；預(yù)制裝配（裝

7、配整體式）；構(gòu)造簡(jiǎn)單 五、折板結(jié)構(gòu)及其造型類型 斷面 外形 六、薄殼結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 六、薄殼結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 曲面內(nèi)軸向力；薄、輕、省、跨大、造型豐富；費(fèi)工費(fèi)時(shí) 類型 筒殼、球殼、扁殼、鞍形殼 薄殼結(jié)構(gòu)及其造型 薄殼結(jié)構(gòu)及其造型薄殼結(jié)構(gòu)及其造型薄殼結(jié)構(gòu)及其造型 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)類型 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 分工明確索網(wǎng)：鋼索，只受力 邊緣構(gòu)件：梁、桁架、拱等 支承結(jié)構(gòu) 造型新穎、跨度大、施工簡(jiǎn)便 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型類型 單層單曲面 雙層單曲面 輪輻式 鞍形 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型類型 單層單曲面 雙層單曲面 輪輻式 鞍形七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型七、懸

8、索結(jié)構(gòu)及其造型 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型 七、懸索結(jié)構(gòu)及其造型 八、帳篷薄膜結(jié)構(gòu)及其造型特點(diǎn) 撐桿+篷面 實(shí)例 九、充氣薄膜結(jié)構(gòu)及其造型類型 氣承式 氣肋式 實(shí)例 十、懸挑結(jié)構(gòu)及其造型要點(diǎn) 考慮傾覆力矩；出挑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式多樣 實(shí)例十、懸挑結(jié)構(gòu)及其造型十、懸挑結(jié)構(gòu)及其造型 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造大跨度屋頂設(shè)計(jì)要求： 結(jié)構(gòu)輕；水流路線長(zhǎng)應(yīng)保證防排水；保溫隔熱等熱工要求屋頂構(gòu)造組成 承重結(jié)構(gòu)、基層、防水層 有檁方案、無(wú)檁方案 防水材料 橡膠卷材 涂膜 金屬瓦屋面 彩色壓型鋼板屋面 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造金屬瓦屋面 構(gòu)造層次：檁條、木望板、干鋪油氈（

9、一層）、瓦材（防腐處理） 屋面劃分：瓦材尺寸不宜超過(guò)2m 細(xì)部構(gòu)造：拼縫、泛水、天溝、檐口等 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造金屬瓦屋面拼縫構(gòu)造 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造彩色壓型鋼板屋面 材料形式 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造彩色壓型鋼板屋面 材料形式 大跨度建筑構(gòu)造-屋頂構(gòu)造彩色壓型鋼板屋面構(gòu)造層次與細(xì)部構(gòu)造： 波高以35mm為界，縱向接縫搭接長(zhǎng)度不小于100mm 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭的形式及設(shè)計(jì)要求 中庭的消防安全設(shè)計(jì) 中庭天窗構(gòu)造 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭的形式及設(shè)計(jì)要求 （一）中庭的基本形式 （二）中庭的設(shè)計(jì)要求 1節(jié)能要求 2采光要求 庭院本身的比例長(zhǎng)、寬、高之間的比例關(guān)系（

10、中庭的室形指數(shù)） 側(cè)面反射（虛實(shí)與色彩） 3氣候控制要求 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造節(jié)能要求 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭的室形指數(shù) 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭的消防安全設(shè)計(jì) 1、中庭的防火措施 可參照高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB50045)對(duì)高層建筑中庭防火措施的規(guī)定: (1)房間與中庭回廊的門應(yīng)設(shè)自動(dòng)關(guān)閉的乙級(jí)防火門； (2)與中庭相連的過(guò)廳通道外，應(yīng)設(shè)防火大門或防火卷簾門分隔； (3)中庭每層回廊應(yīng)設(shè)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)，其噴頭間距不小于2m，不大于3.8m，中庭高度超過(guò)8m時(shí)，還應(yīng)增水幕設(shè)備； (4)中庭每層回廊應(yīng)設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備； (5)應(yīng)按規(guī)定設(shè)排煙設(shè)施: 凈空高度小于1

11、2m的室內(nèi)中庭可采用自然排煙措施，其可開啟的平開窗或高側(cè)窗的面積不小于中庭面積的50%。 不具備自然排煙條件及凈空高度超過(guò)12m的室內(nèi)中庭設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施。此外，還要在中庭頂棚、走道、周圍房間等部位設(shè)有煙感探測(cè)器。同時(shí)還要采取隔離措施，保證周圍房間的煙火不竄入中庭空間。 2、必須使中庭空間能有效地排煙。 中庭的機(jī)械排煙途徑可以有兩種： 通過(guò)中庭排煙或?qū)煆闹型ネ獠颗懦觥?大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭天窗構(gòu)造 中庭圍護(hù)結(jié)構(gòu)有時(shí)也可以采用在大跨度建筑中發(fā)展起來(lái)的織物篷幕結(jié)構(gòu)充氣結(jié)構(gòu)與張拉結(jié)構(gòu)?？椢锏耐腹庑暂^差，在較強(qiáng)的天空亮度下半透明性的織物可以使中庭產(chǎn)生少量的擴(kuò)

12、散光照度；織物可以具有良好的反射性能，一般白色界面的織物白天可以反射掉約百分之七十的日光熱量，具有整體建筑節(jié)能的特點(diǎn)，同時(shí)夜間照明比較經(jīng)濟(jì)。在織物圍護(hù)的中庭中，應(yīng)避免弧面的聲反射聚焦給室內(nèi)使用帶來(lái)的影響，在造型設(shè)計(jì)和構(gòu)造處理中減少不良的聲學(xué)效果。 在中庭采光處理中，最常用的是金屬骨架玻璃采光天窗的方式。 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造材料的選擇： 采光天窗主要由骨架、透光材料、連接件、膠結(jié)密封材料組成。 天窗透光材料的選擇：安全要求、透光性能、耐久性、熱穩(wěn)定性、抗沖擊性能。在需要防眩光處理的天窗中，也可以選擇具有漫反射功能的透光材料來(lái)避免眩光的產(chǎn)生。 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭天窗形式的選

13、擇 按進(jìn)光的形式不同玻璃頂、側(cè)天窗。 選擇形式的依據(jù)：自然條件：緯度、日照、避免室內(nèi)過(guò)熱技術(shù)條件：中庭的規(guī)模、屋頂結(jié)構(gòu)型式、建筑造型要求常見天窗形式: 1.棱錐形天窗 2.斜坡式天窗 3.拱形天窗 4.圓穹形天窗 5.鋸齒形天窗 6.其他形式的天窗 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造1.棱錐形天窗 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造2.斜坡式天窗 玻璃面的坡度一般為15-30，坡長(zhǎng)一般在15m以內(nèi) 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造3.拱形天窗 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造4.圓穹形天窗 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造5.鋸齒形天窗 炎熱地區(qū)有一定優(yōu)勢(shì) 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造6.其他形式的天窗（組合形式）

14、大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造6.其他形式的天窗（組合形式） 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造6.其他形式的天窗（組合形式） 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造中庭天窗構(gòu)造 著重介紹頂部進(jìn)光的玻璃頂，設(shè)計(jì)要求如下： 1. 安全性能 較高的承載力、足夠的強(qiáng)度、連接牢固可靠 2. 防止天窗冷凝水對(duì)室內(nèi)的影響 設(shè)置排水槽，排水槽要保證必要的排水坡度，排水路徑不能過(guò)長(zhǎng) 3. 天窗應(yīng)有良好的防水性能 足夠的排水坡度、排水路線短捷暢通、接縫嚴(yán)密 4. 防止眩光對(duì)室內(nèi)的影響 采用具有漫反射性能的透光材料、加設(shè)折光構(gòu)件 5. 滿足建筑安全防護(hù)要求 高層建筑中庭的玻璃屋頂，采用金屬承重構(gòu)件時(shí)，應(yīng)設(shè)自動(dòng)滅火設(shè)備保護(hù)或噴涂防火

15、材料，使其耐火極限達(dá)到1小時(shí)的要求。頂棚應(yīng)設(shè)有煙感探測(cè)器，并應(yīng)符合中庭排煙設(shè)計(jì)的要求。 6. 防雷要求 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造相關(guān)構(gòu)造： 1、玻璃頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)斷面應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)得小些，以免遮擋天窗光線。 一般選用金屬結(jié)構(gòu)，常用的結(jié)構(gòu)型式有梁結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)、 架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。 承重結(jié)構(gòu)有的可以兼做天窗骨架。 連接螺栓、螺絲應(yīng)采用不銹鋼材料。 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造常見造型玻璃頂?shù)墓羌懿贾脠D： 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造相關(guān)構(gòu)造： 2、玻璃的安裝 a 采光罩直接將采光罩安裝在玻璃屋頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)上即可 b 玻璃頂由若干玻璃拼接而成，所以必須設(shè)置骨架。 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造

16、 各種金屬骨架斷面形式及其與玻璃連接的構(gòu)造詳圖 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造相關(guān)構(gòu)造： 3.天窗的排水處理 大跨度建筑構(gòu)造-中庭天窗構(gòu)造相關(guān)構(gòu)造：4.其它 a 附設(shè)防護(hù)網(wǎng) b 側(cè)壁百葉窗通風(fēng) c 天窗設(shè)置部分可開啟扇 d 嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)置雙層采光天窗（提高保溫性能，并且可以 減少冷凝水的產(chǎn)生）玻璃頂實(shí)例 玻璃頂實(shí)例 玻璃頂實(shí)例玻璃頂實(shí)例 思考題 請(qǐng)課后考察建筑城規(guī)學(xué)院多功能廳屋頂，請(qǐng)繪出： 1、二層平面圖，平面布置，兩道尺寸。 2、屋頂平面圖，兩道尺寸，排水系統(tǒng)。 3、剖面圖，示意網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及屋面構(gòu)造。 4、大樣圖，表示屋頂細(xì)部構(gòu)造層次及做法。 萬(wàn)神廟 穹頂直徑達(dá)43.3米。頂端高度也是43.3米。它中央開一個(gè)直徑8.9米的圓洞。結(jié)構(gòu)為混凝土澆筑，為了減輕自重，厚墻上開有壁龕，龕上有暗券承重，龕內(nèi)置放神像。神像外部造形簡(jiǎn)潔，內(nèi)部空間在圓形洞口射入的光線映影之下寵偉壯觀，富有神秘感。 上海體育館是國(guó)內(nèi)大型的體育館之一，一九七五年建成使用。主館呈圓形，高33米，屋頂網(wǎng)架跨度直徑110米，可容納觀眾18000人。 英國(guó)千年穹 整個(gè)建筑采用帳篷結(jié)構(gòu)，12根100米高的鋼桅桿直刺蒼穹，張拉著直徑365米，周長(zhǎng)大于1000米的穹面