大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)

大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及其主要特點(diǎn)應(yīng)用

公共建筑(劇院，展覽館，體育場(chǎng)館，車站等)

專門用途的建筑

(飛機(jī)庫，汽車庫等)生產(chǎn)性建筑(飛機(jī)制造廠裝配車間，造船廠等)主要特點(diǎn)

跨度大

120m160m(長春體育館，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，1998)主跨1385m

(江陰長江大橋，懸索結(jié)構(gòu)，1999)

個(gè)性化(非大量建設(shè)項(xiàng)目，方案的極其個(gè)性化)

大跨度房屋鋼結(jié)構(gòu)的類型平面結(jié)構(gòu)

由一些強(qiáng)度不大的縱向構(gòu)件將平面結(jié)構(gòu)連接起來構(gòu)成縱向構(gòu)件層層重復(fù)傳遞荷載，并不分擔(dān)荷載梁式，框架式和拱式結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)加強(qiáng)連接平面結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件以形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，共同承載克服荷載層層重復(fù)傳遞，經(jīng)濟(jì)性好，整體剛度大，抗震性能好懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)梁式結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)型式

跨度較小時(shí)，可采用實(shí)腹式梁(常用工字形截面)跨度在5070m及更大時(shí)，采用桁架形式(吊頂與下弦設(shè)間隙)

桁架外形及腹桿體系取決于跨度，屋面形式和吊頂結(jié)構(gòu)桁架高跨比一般為1/81/6(注：跨度大于50m時(shí)，運(yùn)輸超限)

常用梯形桁架；屋面坡度大時(shí)，宜用平行弦；吊頂可作弧線形(設(shè)拉桿)框架結(jié)構(gòu)(1)特點(diǎn)

與梁式相比，框架結(jié)構(gòu)可降低建筑物高度結(jié)構(gòu)上比梁式結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)型式跨度在5060m時(shí)，常用雙鉸實(shí)腹式框架(常用工字形截面)減輕基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)；結(jié)構(gòu)可外露；橫梁高度可取跨度的1/201/12

設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿減少跨中彎矩，橫梁高度可取跨度的1/401/30框架結(jié)構(gòu)(2)跨度較大時(shí)，常用雙鉸格構(gòu)式框架跨度超過100m時(shí)，宜采用無鉸格構(gòu)式框架框架結(jié)構(gòu)(3)格構(gòu)式框架的橫梁高跨比宜在跨度的1/201/12范圍選取格構(gòu)式框架立柱的寬宜取其橫梁的節(jié)間長度(卸載效應(yīng))折線弓形框架接近于拱形結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能常用于高度相對(duì)較大(跨度約4050m，高度約1520m)的建筑物橫梁高度和立柱寬度皆在跨度的1/251/15范圍選取拱式結(jié)構(gòu)(1)特點(diǎn)

拱式屋蓋受力合理比梁式和框架式屋蓋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好(跨度超過80m時(shí)尤為顯著)結(jié)構(gòu)布置跨度為4060m時(shí)，拱間距可取610m，無檁或型鋼檁條拱式結(jié)構(gòu)(2)跨度達(dá)100m左右時(shí)，宜采用相距36m的拱對(duì)，拱對(duì)間距為915m拱式結(jié)構(gòu)(3)側(cè)窗難以開啟，且宜積灰；檁條下移，構(gòu)成橫向天窗拱式結(jié)構(gòu)(4)結(jié)構(gòu)型式

雙鉸拱(最常見，制作安裝方便，較經(jīng)濟(jì)，溫度應(yīng)力低)無鉸拱(最經(jīng)濟(jì)，須設(shè)強(qiáng)支座，溫度應(yīng)力高)三鉸拱(應(yīng)用不廣，拱鑰鉸使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化)

亦分為實(shí)腹式和格構(gòu)式

宜設(shè)計(jì)成等截面

實(shí)腹式截面高度可取跨度的1/801/50

格構(gòu)式截面高度可取跨度的1/601/30水平推力拉桿設(shè)置支座設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)拱式結(jié)構(gòu)(5)

拱腳構(gòu)造處理構(gòu)造不便空間利用空間結(jié)構(gòu)加強(qiáng)連接平面結(jié)構(gòu)的縱向構(gòu)件以形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，共同承載克服荷載層層重復(fù)傳遞，經(jīng)濟(jì)性好，整體剛度大，抗震性能好薄殼結(jié)構(gòu),懸索結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),充氣結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)薄殼結(jié)構(gòu)基本概念：殼體厚度遠(yuǎn)小于曲面尺寸的物體。薄殼結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)圓頂殼結(jié)構(gòu)筒殼結(jié)構(gòu)雙曲扁殼結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)折板結(jié)構(gòu)巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會(huì)議大廳球殼羅馬萬神殿

約公元120～124年建于意大利，直徑43.3m，用天然火山灰，變殼厚，頂厚1.2m。球殼圣索菲亞大教堂

公元532～537年建于土耳其伊斯擔(dān)布爾，直徑33m，原為拜占庭帝國東正教的宮庭教堂。北京天文館

1957年9月建成,直徑25m，6cm厚，自重200kg/m2。

德國耶納澤司天文館

建于1922年，直徑25m半球形穹頂，砼厚6cm，第一個(gè)真正意義薄殼。筒殼鋸齒形錐殼雙曲三扁殼扭殼雙曲三拋物三面扭三殼結(jié)三構(gòu)曲面三殼頂三的組三合◆組合三曲面圓柱三面切三割組三合組合三扭面美國TW三A環(huán)球三航空三公司三候機(jī)三樓美國三著名三建筑三師沙三里寧19三61年設(shè)三計(jì)，三用4片鋼三筋砼三扁殼三組成三，形三似一三只正三要起三飛的三大鳥三。美國三圣路三易斯三航空三港候三機(jī)大三廳墨西三哥城三霍奇三米爾三科水三上公三園餐三館建于19三58年，三費(fèi)利三克斯·坎德三拉設(shè)三計(jì)，三八片三蓮花三形雙三曲拋三物面三殼。網(wǎng)架三與網(wǎng)三殼我國三網(wǎng)架三結(jié)構(gòu)三發(fā)展三歷程19三82年修三建中三的上三海游三泳館19三84年建三造的三廣州三天河三體育三中心三體育三館網(wǎng)架(1三)特點(diǎn)多三向傳三力，三空間三剛度三大，三抗震三性能三好適三應(yīng)性三強(qiáng)經(jīng)三濟(jì)指三標(biāo)好網(wǎng)架三類別(以網(wǎng)三架構(gòu)三成方三式分三類)由平三面桁三架構(gòu)成(四種)兩向三正交三正放網(wǎng)架三表示三法網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(2三)兩向三正交三斜放兩向三斜交三斜放兩向三正交三斜放短桁三架對(duì)三長桁三架有三嵌固三作用三，受三力有三利角部三產(chǎn)生三拔力三，常三取無三角部三形式兩向三斜交三斜放適用三于兩三個(gè)方三向網(wǎng)三格尺三寸不三同的三情形受力三性能三欠佳三，節(jié)三點(diǎn)構(gòu)三造較三復(fù)雜網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(3三)三向三網(wǎng)架三個(gè)三方向三的平三面桁三架相三互交三角60比兩三向網(wǎng)三架剛?cè)却笕?，適三合大三跨度常用三于正三三角三形，三正六三三角三形平三面在謀三些平三面形三狀會(huì)三出現(xiàn)三不規(guī)三則桿三件由四三角錐三體構(gòu)成(五種)正放三四角三錐網(wǎng)三架正放三抽空三四角三錐網(wǎng)三架網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(4三)斜放三四角三錐網(wǎng)三架棋盤三形四三角錐三網(wǎng)架星形三四角三錐網(wǎng)三架斜放三四角三錐網(wǎng)三架受力三合理三，桿三件數(shù)三量少屋面三板類三型多屋面三組織三排水三較困三難棋盤三形四三角錐三網(wǎng)架保持三正放三四角三錐網(wǎng)三架周三邊四三角錐不變?nèi)腥g四三角錐三間隔三抽空三，下弦桿三呈正三交斜三放，三上弦三桿呈三正交正放三?？朔诵比潘娜清F三網(wǎng)架三屋面三板類型多三，屋三面組三織排三水較三困難三的缺點(diǎn)。由三三角錐三體構(gòu)成(三種)三角三錐網(wǎng)三架網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(5三)抽空三三角三錐網(wǎng)三架蜂窩三形三三角錐三網(wǎng)架三(多)層網(wǎng)三架減少三弦桿三內(nèi)力(2三5%三60三%)，減三小網(wǎng)三格尺三寸，三大跨三經(jīng)濟(jì)三性好三；桿三件數(shù)三量多三層網(wǎng)架三示意三圖網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(6三)網(wǎng)架三的點(diǎn)三支承點(diǎn)支三承的三設(shè)置三原則通過三正彎三矩和三撓度三減小三，使三整個(gè)三網(wǎng)架三的內(nèi)三力趨三于均三勻?qū)τ谌龁慰缛帱c(diǎn)三支承三，懸三挑長三度宜三取中三間跨三的1/三3(下圖a)對(duì)于三多跨三多點(diǎn)三支承三，懸三挑長三度宜三取中三間跨三的1/三4(下圖b)點(diǎn)支三承的三柱帽三形式網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(7三)網(wǎng)架三選型周邊三支承三的矩三形平三面形三狀長短三邊之三比1.三5時(shí)：斜放三四角三錐網(wǎng)三架，三棋盤三形四三角錐三網(wǎng)架三，正放三抽空三四角三錐網(wǎng)三架對(duì)于中(30三m60三m)小(<3三0m)跨度三，亦三可選星形三四角三錐網(wǎng)三架，三蜂窩三形三三角錐三網(wǎng)架長短三邊之三比>1三.5時(shí)：宜選三正放三類網(wǎng)三架--三--兩向三正交三正放網(wǎng)架三，正放四三角錐三網(wǎng)架三，正放三抽空三四角三錐網(wǎng)三架點(diǎn)三支承三的矩三形平三面形三狀兩向三正交三正放網(wǎng)架三，正放四三角錐三網(wǎng)架三，正放三抽空三四角三錐網(wǎng)三架圓三形，三多邊三形平三面形三狀宜選三向三網(wǎng)架三，三三角錐三網(wǎng)架三，抽三空三三角錐三網(wǎng)架兩三邊或三邊支三承的三矩形三平面三形狀自由三邊作三處理三后可三按周三邊支三承情三形考三慮。三自由三邊的三兩種三處理三方法三：(a)整個(gè)三網(wǎng)架三高度三加大三，自三由邊三桿件三截面三增大(b)自由三邊局三部增三加網(wǎng)三架層三數(shù)(形成三反梁)自由三邊反梁網(wǎng)架(8三)網(wǎng)架三屋面三排水網(wǎng)架三起拱適于三雙坡三排水三；抗三震性三好；三起拱三高度三過大三，內(nèi)三力分三析應(yīng)三計(jì)及網(wǎng)三架變?nèi)叨瓤山等拖胰龡U內(nèi)力三，使三其趨三于均三勻；三抗震三性好三；桿件三種類三增多上弦節(jié)三點(diǎn)設(shè)三置小三立柱(常用)可構(gòu)三造雙三坡，四坡或三其它三復(fù)雜三的多三坡排三水屋三面；跨三度大三時(shí)要三作穩(wěn)三定和三抗震三計(jì)算網(wǎng)架三幾何三尺寸注：L2是以三米計(jì)三的網(wǎng)三架短三向跨三度；三跨度三小于18米時(shí)三網(wǎng)格三數(shù)可三適當(dāng)三減少三。網(wǎng)殼我國三網(wǎng)殼三結(jié)構(gòu)三發(fā)展三歷程網(wǎng)殼三結(jié)構(gòu)(1三)單層三柱面三網(wǎng)殼三的網(wǎng)三格形三式a)三單斜三桿柱三面網(wǎng)三殼：三桿件三數(shù)量三少，三節(jié)點(diǎn)三構(gòu)造三簡單三；剛?cè)炔頱)三人字三形柱三面網(wǎng)三殼：三亦稱三弗普三爾形三柱面三網(wǎng)殼c)三雙斜三桿柱三面網(wǎng)三：殼三桿件三數(shù)量三多；三剛度三好d)三聯(lián)方三網(wǎng)格三柱面三網(wǎng)殼三：桿三件組三成菱三形，三夾角三為30三50三e)三三向三網(wǎng)格三柱面三網(wǎng)殼三：聯(lián)三方網(wǎng)三格柱三面加三縱向三桿件網(wǎng)殼三類別(以曲三面外三形分三類)柱面三網(wǎng)殼網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(1三0)a)正放三四角三錐柱三面網(wǎng)三殼b)正放三抽空三四角三錐柱三面網(wǎng)三殼c)斜置三正放三四角三錐柱三面網(wǎng)三殼d)三角三錐柱三面網(wǎng)三殼e)抽空三三角三錐柱三面網(wǎng)三殼雙層三柱面三網(wǎng)殼三的網(wǎng)三格形三式1.三交叉三桁架三體系三(略三)2.四角三錐體系a)：三剛度三大，三桿件三少，三最常三用b)：三適用三于小三跨度三，輕三屋面c)：三系將a)斜三置3.三角三錐體系常用d)三，e)三兩種網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(1三1)球面三網(wǎng)殼a)肋環(huán)三型球三面網(wǎng)三殼b)Sc三hw三ed三le三r型球三面網(wǎng)三殼c)Sc三hw三ed三le三r型球三面網(wǎng)三殼d)聯(lián)方三型球三面網(wǎng)三殼e)三向三網(wǎng)格三型球三面網(wǎng)三殼單層三球面三網(wǎng)殼三的網(wǎng)三格形三式a):剛度三差，三適用三于中三，小三跨度b):剛度三好，三適用三于大三，中三跨度c):交叉三斜桿Sc三hw三ed三le三r型還有三其它Sc三hw三ed三le三r型d):菱形三網(wǎng)格三，造三型美三觀e):適用三于中三，小三跨度網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(1三2)a)肋環(huán)三型四三角錐三球面三網(wǎng)殼b)聯(lián)方三型四三角錐三球面三網(wǎng)殼c)聯(lián)方三型三三角錐三球面三網(wǎng)殼d)平板三組成三式球三面網(wǎng)三殼雙層三球面三網(wǎng)殼三的網(wǎng)三格形三式角錐體系(常見三四種)a):肋環(huán)三型四三角錐三球面三網(wǎng)殼三，b):聯(lián)方三型四三角錐三球面三網(wǎng)殼c):聯(lián)方三型三三角錐三球面三網(wǎng)殼三，d):平板三組成三式球三面網(wǎng)三殼網(wǎng)架三和網(wǎng)三殼結(jié)三構(gòu)(1三3)a)正交三正放三類b)正交三斜放三類c)正交三斜放三設(shè)斜三桿類d)正交三斜放三設(shè)斜三桿類e)正交三斜放三設(shè)斜三桿類雙曲三面網(wǎng)三殼的三網(wǎng)格三形式1.正交三正放三類a):單層三時(shí)在三方格三內(nèi)設(shè)三斜桿雙層三時(shí)組三成四角三錐體2.正交三斜放三類b):抗剪三強(qiáng)度三弱c):第三三方向三局部設(shè)斜三桿d):全部三方格三內(nèi)設(shè)雙三斜桿e):第三三方向三全局設(shè)斜三桿雙曲三面網(wǎng)三殼網(wǎng)殼三的應(yīng)三用20三01年三河南三鴨河三口電三廠干三煤棚20三03年三國家三大劇三院實(shí)際三施工三圖地面三安裝提升三就位構(gòu)件三補(bǔ)缺懸索三結(jié)構(gòu)懸索三結(jié)構(gòu)三是以三只能三受拉三的索三作為三基本三承重三構(gòu)件三，并三將索三按照三一定三規(guī)律三布置三所構(gòu)三成的三一類三結(jié)構(gòu)三體系三，是三桿件三截面三材料三強(qiáng)度三利用三效率三最高三的結(jié)三構(gòu)之三一。結(jié)構(gòu)三形式三及分三類◆單向三單層①單層三懸索三結(jié)構(gòu)懸索三屋蓋三結(jié)構(gòu)三通常三由懸三索系三統(tǒng)，三屋面三系統(tǒng)三和支三承系三統(tǒng)三三部分三構(gòu)成三。單跨雙跨懸索三結(jié)構(gòu)(1三)特點(diǎn)軸三向拉三伸抵三抗外三荷作三用，三充分三利用三鋼材三強(qiáng)度施三工方三便，三費(fèi)用三低便三于建三筑造三型單層懸索三結(jié)構(gòu)平三行布三置形三式(跨度三可達(dá)80三m，德三國多三特蒙三特一三展覽三廳，19三56)水平三梁和三框架三一起承受三懸索三拉力水平三梁承受三懸索三拉力懸索三直接錨掛三于框三架斜拉三索將懸索三拉力拉向三地錨懸索三結(jié)構(gòu)(2三)幅射三式布三置形三式(適用三于圓三形，三橢圓三形平三面)下凹三雙曲三率碟三形屋三面不便三于排三水，三最大三的碟形三屋面三：美國三阿拉美達(dá)三比賽三館，三跨徑12三8m(19三67三)傘形三屋面最大三的傘三形屋三面：前蘇三聯(lián)伊三利姆三斯克汽車三庫，三跨徑20三6m受拉三內(nèi)環(huán)三采用三鋼制三，受三壓外三環(huán)采三用鋼三筋混三凝土三制作三?？扇绕饺胁既米鋈捷^三大跨三度。網(wǎng)狀三布置三形式(適用三于圓三形，三矩形三等各三種平三面)單層三雙向設(shè)計(jì)三要點(diǎn)單層三懸索三體系三垂跨三比經(jīng)三驗(yàn)取三值：1/三201三/1三0加強(qiáng)三形狀三穩(wěn)定三性的三措施三：采用三重屋三面采用三預(yù)應(yīng)三力鋼三筋混三凝土三懸掛三薄殼采用三橫向三加勁三構(gòu)件兩向三索正三交布三置屋面三板規(guī)三格統(tǒng)三一邊緣三構(gòu)件三彎矩三大于幅三射式三布置懸索三結(jié)構(gòu)(3三)雙層懸索三結(jié)構(gòu)索三垳架三一般三形式由下三凹的三承重三索，三上凸三的穩(wěn)三定索三及它三們之三間的三連系三桿組三成承重三索垂三跨比三一般三取1/三201三/1三5，穩(wěn)三定索三拱跨三比一三般取1/三201三/2三5平行三布置三形式懸索三結(jié)構(gòu)(4三)幅射三式及三網(wǎng)狀三布置三形式上索三既是三穩(wěn)定三索，三又直三接承三載a)雙層三內(nèi)環(huán)三梁b)雙層三外環(huán)三梁c)雙層三內(nèi)外三環(huán)梁d)單層三外環(huán)三梁網(wǎng)三狀布三置e)雙層三外環(huán)三梁網(wǎng)三狀布三置懸索三結(jié)構(gòu)(5三)鞍形三索網(wǎng)三布置三形式帳篷三式索三網(wǎng)索網(wǎng)三結(jié)構(gòu)三是同三一曲三面上三兩組三曲率三相反三的單三層懸三索系三統(tǒng)相三交而三成，三凹向三下為三承重三索，三凸向三上的三穩(wěn)定三索。工程三實(shí)例美國三瑞雷三（Ra三le三ig三h）競?cè)拣^三（大三劇院三）19三52年建三于美三國北三卡羅三里那三州，三平面91三.5三m×三91三.5近似三圓形三，兩三個(gè)砼三斜放三拋物三線拱三，鞍三形正三交預(yù)三應(yīng)力三索網(wǎng)三，世三界上三第一三個(gè)現(xiàn)三代懸三索屋三蓋。美國三華盛三頓杜三勒斯三機(jī)場(chǎng)19三62沙里三寧設(shè)三計(jì)，三兩排三巨型三鋼筋三混凝三土斜三柱支三撐，三一高三一低三，其三間懸三掛40余米三長的三鋼索三，上三鋪屋三面板三，在三重力三的作三用下三，鋼三絲自三然下三垂，三形成三充滿三張力三感的三屋頂三曲線三。車輻三式雙三層懸三索體三系懸索三結(jié)構(gòu)(6三)一些三典型三建筑單三層懸三索德國三烏柏三特市三游泳三館德國三多特三蒙特三展覽三大廳前蘇三聯(lián)克三達(dá)斯三若牙三爾斯三克車三庫日本三古川三市民三會(huì)館懸索三結(jié)構(gòu)(7三)雙層三懸索瑞典三斯德三哥爾三摩約三翰尼三紹夫三滑冰三場(chǎng)芬蘭三赫爾三辛基三冰上三運(yùn)動(dòng)三場(chǎng)德國三法蘭三克福三機(jī)動(dòng)三車檢三修場(chǎng)羅馬三尼亞三布加三勒斯三特文三體宮懸索三結(jié)構(gòu)(8三)鞍形三索網(wǎng)前南三