1、第八章第八章 大跨度建筑構造大跨度建筑構造第一節(jié)第一節(jié) 大跨度建筑結構與造型大跨度建筑結構與造型第二節(jié)第二節(jié) 中廳天窗構造中廳天窗構造建筑構造下冊P108171大跨度屋面：合成橡膠卷材防水、涂膜防水、金屬瓦屋面、彩色壓型鋼板。不做介紹第八章第八章 大跨度建筑構造大跨度建筑構造重點介紹：重點介紹：結構形式、中庭構造結構形式、中庭構造第一節(jié)第一節(jié) 大跨度建筑結構與造型大跨度建筑結構與造型一、概念及適用范圍：一、概念及適用范圍：跨度在跨度在30m以上的各類結構形式的建筑。以上的各類結構形式的建筑。 用于用于大型公共建筑（民用）大型公共建筑（民用）：劇院、體育館、展覽館；：劇院、體育館、展覽館；大跨度

2、單層廠房（工業(yè)）：機械加工車間。大跨度單層廠房（工業(yè)）：機械加工車間。二、迅速發(fā)展的原因：二、迅速發(fā)展的原因：1、需要建造大空間需要建造大空間；需要需要2、新材料、新結構、新技術發(fā)展、新材料、新結構、新技術發(fā)展使建造大跨度可能使建造大跨度可能。 可能可能 二、結構形式與建筑造型二、結構形式與建筑造型建筑設計時選擇建筑設計時選擇結構形式結構形式不僅是結構工程師的工作，不僅是結構工程師的工作，也是也是建筑師、規(guī)劃師的職責。建筑師、規(guī)劃師的職責。大跨度建筑和高層建筑，在城市中占有舉足輕重地位。大跨度建筑和高層建筑，在城市中占有舉足輕重地位?，F(xiàn)代建筑是建筑藝術與技術的高度統(tǒng)一?，F(xiàn)代建筑是建筑藝術與技術

3、的高度統(tǒng)一。設計師要了解各種結構形式的特征，以便把結構形式與設計師要了解各種結構形式的特征，以便把結構形式與建筑造型融為一體。建筑造型融為一體。創(chuàng)造創(chuàng)造不同結構形式能建造出風格迥異的立面造型。不同結構形式能建造出風格迥異的立面造型。建筑結構選型更為深入探討大跨度建筑結構形式三種不同結三種不同結構反映三種構反映三種立面造型立面造型 剛架結構 拱結構 薄殼結構網(wǎng)架結構網(wǎng)架結構大跨度常用結構形式：大跨度常用結構形式：拱結構、剛架結構、桁架結構拱結構、剛架結構、桁架結構（3個）個）平面結構平面結構網(wǎng)架結構、薄殼結構、折板結網(wǎng)架結構、薄殼結構、折板結構、懸索結構、膜結構構、懸索結構、膜結構（5個）個）空

4、間結構空間結構（一）拱結構（一）拱結構最早用于拱橋，古代大跨度建筑的主要結構形式。最早用于拱橋，古代大跨度建筑的主要結構形式。拱成曲面形狀，外力作用下拱內(nèi)彎矩值可降到最小限拱成曲面形狀，外力作用下拱內(nèi)彎矩值可降到最小限度，度，主要內(nèi)力為軸向壓力主要內(nèi)力為軸向壓力，且應力分布均勻，能充分利用材，且應力分布均勻，能充分利用材料強度，故與梁式結構相比，能跨越較大空間。料強度，故與梁式結構相比，能跨越較大空間。應選用抗壓性能好的材料應選用抗壓性能好的材料磚石、鋼筋混凝土、鋼桁磚石、鋼筋混凝土、鋼桁架拱。架拱。在承受荷載后將產(chǎn)生橫向推力，為保證結構穩(wěn)定，必須在承受荷載后將產(chǎn)生橫向推力，為保證結構穩(wěn)定，必

5、須設置堅固拱腳支座抵抗橫推力。設置堅固拱腳支座抵抗橫推力。拱是一種有推力的結構拱是一種有推力的結構三、常見結構形式三、常見結構形式拱結構拱結構平面結構平面結構北京體育學院田徑房北京體育學院田徑房鋼筋混凝土落地拱鋼筋混凝土落地拱落地拱和鋼屋架（清華體育館）落地拱和鋼屋架（清華體育館）( (二二) ) 剛架結構剛架結構橫梁和柱以整體連接方式構成的一種橫梁和柱以整體連接方式構成的一種門式結構門式結構。由于由于梁和柱是剛性節(jié)點梁和柱是剛性節(jié)點，豎向荷載作用下柱對梁有約，豎向荷載作用下柱對梁有約束作用，能減少跨中彎距；水平荷載作用下梁對柱也有約束作用，能減少跨中彎距；水平荷載作用下梁對柱也有約束作用，能

6、減少柱內(nèi)的彎距。束作用，能減少柱內(nèi)的彎距。剛架結構比屋架和柱組成的排架結構輕巧，可節(jié)省鋼剛架結構比屋架和柱組成的排架結構輕巧，可節(jié)省鋼材和水泥。材和水泥。剛架剛架梁柱剛接；排架梁柱剛接；排架屋架或梁與柱鉸接屋架或梁與柱鉸接剛架結構剛架結構平面結構平面結構杭州黃龍洞游泳館杭州黃龍洞游泳館鋼筋混凝土剛架結構鋼筋混凝土剛架結構剛架結構形式剛架結構形式( (三三) ) 桁架結構桁架結構由桿件組成的一種由桿件組成的一種格構式格構式體系。體系。桿件與桿件結合假設為鉸接桿件與桿件結合假設為鉸接，在外力作用下，桿件內(nèi)力，在外力作用下，桿件內(nèi)力為為軸向力軸向力（拉力或壓力），且分布均勻，故桁架結構比梁（拉力或壓

7、力），且分布均勻，故桁架結構比梁結構受力合理。結構受力合理。能充分利用材料強度，減少材料耗量和結構自重，使結能充分利用材料強度，減少材料耗量和結構自重，使結構跨度增大。構跨度增大。桁架結構桁架結構平面結構平面結構桁架結構形式桁架結構形式北京體育館北京體育館三角拱鋼桁架結構三角拱鋼桁架結構重慶體育館重慶體育館拱形鋼桁架結構拱形鋼桁架結構( (四四) ) 網(wǎng)架結構網(wǎng)架結構一種有很多桿件以一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結構。一種有很多桿件以一定規(guī)律組成的網(wǎng)狀結構。桿件間互相支撐，形成多向受力的桿件間互相支撐，形成多向受力的空間結構空間結構，故整體性，故整體性強、穩(wěn)定性好、空間剛度大，有利于抗震；強、穩(wěn)定性好、空

8、間剛度大，有利于抗震；桿件主要受軸向力桿件主要受軸向力，充分發(fā)揮材料強度，節(jié)省材料。，充分發(fā)揮材料強度，節(jié)省材料。結構高度小，可有效利用空間；有利于工廠化生產(chǎn)。結構高度小，可有效利用空間；有利于工廠化生產(chǎn)。創(chuàng)造豐富建筑形式。創(chuàng)造豐富建筑形式。用于大跨度公共建筑，適用于各種平面形狀如圓形、方用于大跨度公共建筑，適用于各種平面形狀如圓形、方形、三角形、多邊形。形、三角形、多邊形。目前常用目前常用網(wǎng)架結構網(wǎng)架結構空間結構空間結構網(wǎng)架結構網(wǎng)架結構空間結構空間結構網(wǎng)架結構受力圖網(wǎng)架結構受力圖螺栓球節(jié)點螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結構網(wǎng)架結構制作中網(wǎng)架結構制作中網(wǎng)架結構平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架（拱形和穹形）

9、（拱形和穹形）平板網(wǎng)架：平板網(wǎng)架：交叉桁架體系交叉桁架體系：兩向兩向三三向交叉向交叉空間剛度逐漸增空間剛度逐漸增大。大。兩向適用于方形和矩形；三兩向適用于方形和矩形；三向交叉適用于各種形狀。向交叉適用于各種形狀。交叉桁架體系交叉桁架體系兩向桁架兩向桁架90度度三向桁架三向桁架60度度角錐體系角錐體系角錐體系角錐體系平板網(wǎng)架平板網(wǎng)架三角錐，適用于三角錐，適用于各種形狀；各種形狀；四角錐，適用于方形四角錐，適用于方形和矩形；和矩形；六角錐，復雜，六角錐，復雜，采用較少。采用較少。三角錐三角錐四角錐四角錐六角錐六角錐平板網(wǎng)架結構平板網(wǎng)架結構跨度不大跨度不大圈梁圈梁墻或柱墻或柱三列柱三列柱邊梁或桁架邊

10、梁或桁架環(huán)梁環(huán)梁- -四周墻或柱四周墻或柱拱推力拱推力- -兩排柱兩排柱網(wǎng)架結構支承網(wǎng)架結構支承弧形網(wǎng)架結構弧形網(wǎng)架結構加油站加油站門廳網(wǎng)門廳網(wǎng)架結構架結構球形網(wǎng)架結構球形網(wǎng)架結構弧形網(wǎng)架結構弧形網(wǎng)架結構( (五五) ) 薄殼結構薄殼結構自然界動植物種子、蛋殼自然界動植物種子、蛋殼用用鋼筋混凝土鋼筋混凝土以各種曲面形式構成以各種曲面形式構成薄板結構薄板結構，呈空，呈空間受力狀態(tài)，強度和剛度都很好。間受力狀態(tài)，強度和剛度都很好。薄殼結構為其薄殼結構為其跨度的幾百分之幾跨度的幾百分之幾，自重輕、省材料、，自重輕、省材料、跨度大，用來覆蓋各種平面形狀建筑屋頂?？缍却?，用來覆蓋各種平面形狀建筑屋頂。但

11、多數(shù)薄殼結構形體較復雜，多采取但多數(shù)薄殼結構形體較復雜，多采取現(xiàn)澆現(xiàn)澆施工，費施工，費工、費時、費模板、且結構計算較復雜，因而在一定工、費時、費模板、且結構計算較復雜，因而在一定程度上影響推廣使用程度上影響推廣使用。薄殼結構薄殼結構空間結構空間結構一般平板結構為跨度的幾十分之幾薄殼結構形式：圓頂殼、薄殼結構形式：圓頂殼、雙曲扁殼、鞍形殼、扭殼雙曲扁殼、鞍形殼、扭殼法國格勒諾布爾冰球館法國格勒諾布爾冰球館美國未來港設計方案美國未來港設計方案德國某微電子工廠德國某微電子工廠（福斯特）（福斯特）美國某飛機博覽館美國某飛機博覽館（福斯特）（福斯特）澳大利亞悉尼歌劇院澳大利亞悉尼歌劇院（丹麥烏特松）（丹

12、麥烏特松）于于1959年年3月破土動工，月破土動工，歷時歷時14年，耗資年，耗資1億多澳億多澳元，元，1973年年10月落成揭幕月落成揭幕外形如一組揚帆出海的外形如一組揚帆出海的船隊，也象一枚枚屹立船隊，也象一枚枚屹立在海灘上的潔白大貝殼在海灘上的潔白大貝殼折板結構折板結構空間結構空間結構( (六六) ) 折板結構折板結構以一定傾斜角度整體相連的一種薄板體系。以一定傾斜角度整體相連的一種薄板體系。鋼筋混凝土，可現(xiàn)澆，又可預制。鋼筋混凝土，可現(xiàn)澆，又可預制。不僅用于屋蓋結構，也可作為墻體結構。不僅用于屋蓋結構，也可作為墻體結構。可用于各種平面形式屋頂?？捎糜诟鞣N平面形式屋頂。折板結構折板結構巴黎

13、聯(lián)合國教科文組巴黎聯(lián)合國教科文組織總部會議大廈織總部會議大廈從懸索橋而來。從懸索橋而來。利用鋼材良好受拉性能，用高強鋼絲做受利用鋼材良好受拉性能，用高強鋼絲做受拉索拉索，加上，加上邊邊緣構件緣構件及及下部支撐構件下部支撐構件，大大減小自重，增加跨度。，大大減小自重，增加跨度。軸心受拉構件軸心受拉構件，對抗拉性能好的鋼材而言，懸索是一種，對抗拉性能好的鋼材而言，懸索是一種理想結構形式。理想結構形式。懸索結構懸索結構空間結構空間結構(七七) 懸索結構懸索結構易適應各種建筑平面易適應各種建筑平面。結構施工較方便結構施工較方便。鋼索自重小，屋面構件一般較輕，安。鋼索自重小，屋面構件一般較輕，安裝時不需

14、大型起重設備。施工時不需大量腳手架及模板。裝時不需大型起重設備。施工時不需大量腳手架及模板。穩(wěn)定性較差穩(wěn)定性較差。為提高屋蓋結構穩(wěn)定性。為提高屋蓋結構穩(wěn)定性穩(wěn)定索穩(wěn)定索下部支承結構常需耗費較多材料，其用鋼量均超過鋼索下部支承結構常需耗費較多材料，其用鋼量均超過鋼索部分。小跨度與大跨度，鋼索錨固和支座處理同樣復雜，不經(jīng)部分。小跨度與大跨度，鋼索錨固和支座處理同樣復雜，不經(jīng)濟。濟。用于用于60150m大跨度經(jīng)濟大跨度經(jīng)濟組成：索網(wǎng)、邊緣構組成：索網(wǎng)、邊緣構件和下部支承構件件和下部支承構件輪輻式輪輻式圓形平面圓形平面鞍形鞍形圓形平面圓形平面承重索、穩(wěn)定索北京工人北京工人 體育館體育館輪輻式懸索結構輪

15、輻式懸索結構美國漢普敦美國漢普敦 體育館體育館( (八八) ) 膜結構膜結構定型膜結構定型膜結構海棠花海棠花受拉構件，和薄殼結構一樣，兼受拉構件，和薄殼結構一樣，兼有承重和圍護雙層功能。有承重和圍護雙層功能。新型大跨度屋蓋結構，分：充氣新型大跨度屋蓋結構，分：充氣膜結構和索膜結構。膜結構和索膜結構。充氣式薄膜結構：充氣式薄膜結構：張拉力來自于充氣，在玻璃絲增張拉力來自于充氣，在玻璃絲增強塑料薄膜（強塑料薄膜（PTFE）內(nèi)部充氣形成一）內(nèi)部充氣形成一定形狀，作為建筑空間覆蓋物。定形狀，作為建筑空間覆蓋物。索膜結構：索膜結構：用桅桿、拱、拉索構件將膜繃。用桅桿、拱、拉索構件將膜繃。輕柔外表和獨特造

16、型，廣泛應用于輕柔外表和獨特造型，廣泛應用于大型公建及城市室外空間建筑小品大型公建及城市室外空間建筑小品膜結構膜結構空間結構空間結構鄭州市雜技館鄭州市雜技館索膜結構索膜結構三亞美麗之冠嘉興華體街嘉興華體街單體膜單體膜高速公路加油站高速公路加油站膜結構膜結構游泳池游泳池寧波機場寧波機場上海托普上海托普無錫太湖廣場無錫太湖廣場寧波三江口廣場寧波三江口廣場上海金橋穹頂門上海金橋穹頂門上海華行知公園上海華行知公園浙江湖州陽光城大門浙江湖州陽光城大門寧波衛(wèi)校門景寧波衛(wèi)校門景( (八八) ) 膜結構膜結構上海夢清苑上海夢清苑第二節(jié)第二節(jié) 玻璃采光頂玻璃采光頂中庭天窗構造中庭天窗構造 頂部采光的天窗頂部采光

17、的天窗 美國建筑師美國建筑師約翰約翰.波特曼波特曼1967年年第一次將中庭引入亞特第一次將中庭引入亞特蘭大海特旅館。蘭大海特旅館。多功能空間，既是交通樞紐，又是交往活動的中心，多功能空間，既是交通樞紐，又是交往活動的中心，被稱為被稱為共享大廳共享大廳四季大廳四季大廳。半室內(nèi)半室外半室內(nèi)半室外的空間環(huán)境性質(zhì)。的空間環(huán)境性質(zhì)。緩沖空間緩沖空間中庭圍護結構：中庭圍護結構： 采光屋面：天窗玻璃采光屋面：天窗玻璃玻璃采光頂玻璃采光頂 （安全玻璃、有機玻璃（安全玻璃、有機玻璃聚碳酸酯）聚碳酸酯） 膜結構：充氣、張拉，半透明織物薄膜膜結構：充氣、張拉，半透明織物薄膜新型新型一、玻璃采光頂?shù)某兄亟Y構一、玻璃采

18、光頂?shù)某兄亟Y構重點重點1、單梁：用于跨度較小部位。材料：型鋼和混凝土。截面、單梁：用于跨度較小部位。材料：型鋼和混凝土。截面形式有矩形、形式有矩形、T形。形。 梁式結構梁式結構2、井字梁：用于較大跨度，平面長寬比為、井字梁：用于較大跨度，平面長寬比為1：2之內(nèi)。材料之內(nèi)。材料為鋼板、型鋼、混凝土。截面：十字形、井字型。為鋼板、型鋼、混凝土。截面：十字形、井字型。梁式結構梁式結構3、桁架：空間跨度較大時宜采用桁架。材料為鋼、混凝土。、桁架：空間跨度較大時宜采用桁架。材料為鋼、混凝土。4、拱結構：當采光頂為、拱結構：當采光頂為拱形空間拱形空間時宜采用拱。時宜采用拱。5、網(wǎng)架：當采光頂空間跨度較大時宜采用、網(wǎng)架：當采光頂空間跨度較大時宜采用網(wǎng)架網(wǎng)架。梁式結構、桁架結構、拱結構、網(wǎng)架結構梁式結構、桁架結構、拱結構、網(wǎng)架結構玻璃采光頂承重結構玻璃采光頂承重結構井字梁井字梁梁式承重結構梁式承重結構拱形結