常用大跨結構第1頁/共120頁大跨度建筑的結構與造型大跨度結構形式分類平面結構體系

——桁架

——剛架

——拱

——……（主結構構件為二維受力體系，需要縱向聯(lián)系）空間結構體系

——網架

——折板

——薄殼

——懸索

——……（結構的所有構件協(xié)同作用——空間整體受力）第2頁/共120頁一、拱結構及其造型第3頁/共120頁一、拱結構及其造型多倫多BCE購物中心ATHENOLYMPICCORRIDOR第4頁/共120頁一、拱結構及其造型受力特點

——主要為軸向壓力，彎矩很小，要求材料的受壓性能好，對耐彎、剪能力要求不高。——但有橫向側推力，需要考慮平衡。結構類型

——無鉸拱、兩鉸拱、三鉸拱

——木、鋼、鋼筋混凝土

——實腹、空腹。第5頁/共120頁一、拱結構及其造型影響造型的因素

——矢高f（1/5-1/7不小于1/10）

——平衡水平側推力的方式

——屋面材料的類型（如卷材防水f不大于1/8）第6頁/共120頁一、拱結構及其造型第7頁/共120頁一、拱結構及其造型第8頁/共120頁一、拱結構及其造型沈陽奧體中心體育場：采用空腹立體鋼構的拱跨度達到360m。第9頁/共120頁二、剛架結構及其造型第10頁/共120頁二、剛架結構及其造型特點

——剛結點（與排架結構對比）：大大減少梁的跨中彎距——門型剛架中部向上微翹有利于綜合利用室內空間，并形成屋面排水坡度

——適用于40m跨度以內，動荷載不能太大（吊車≤10T，遠小于排架）

第11頁/共120頁二、剛架結構及其造型結構類型

——無鉸剛架、兩鉸剛架、三鉸剛架

第12頁/共120頁三、桁架結構及其造型第13頁/共120頁三、桁架結構及其造型

特點

——格構形，全部節(jié)點均為鉸接，每一桿件受力均為軸向力。

——受力時考慮施于節(jié)點，可避免使桿件受彎。優(yōu)點

——①省材②受力明確③自重輕，可跨越較大空間④便于安裝運輸缺點

——結構高度較大，需增強穩(wěn)定性第14頁/共120頁三、桁架結構及其造型類型按構成●三角形結構高度最低1/5-1/2≤18m●拱形受力最好1/6-1/818-36m60m●梯形受力較好，制作方便1/6-1/818-36m72m按材料

●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（相對濕度大于75%或有腐蝕性介質時）不宜鋼、木材料，只宜預應力鋼筋混凝土材料。第15頁/共120頁三、桁架結構及其造型桁架的高跨比：（鋼筋混凝土）1/6-1/8-1/12（鋼）如果采用張弦梁，高跨比可至1/30第16頁/共120頁三、桁架結構及其造型北京農展館新館，跨度75m，高跨比1/30，上弦為拱形立體空腹桁架，下弦為拉索，腹桿為剛性壓桿。第17頁/共120頁三、桁架結構及其造型第18頁/共120頁四、網架結構及其造型第19頁/共120頁四、網架結構及其造型特點

桿件互相支撐，形成多向受力的空間結構優(yōu)點

●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

●有利于選型、適于各種屋面形狀第20頁/共120頁四、網架結構及其造型類型按外形平板、曲面按層數單層、雙層、多層按材料木、鋼、鋼筋混凝土第21頁/共120頁四、網架結構及其造型平板網架

——構造簡單：雙層平板，無側推力，只需簡單支座

——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）

第22頁/共120頁四、網架結構及其造型尺寸

●網格高度（高跨比）見表4-1約1/15-1/20

●網格尺寸采用鋼筋混凝土屋面板時≯3m×3m桿件斷面與節(jié)點連接第23頁/共120頁四、網架結構及其造型影響造型的因素

●網架形式

●支座方式第24頁/共120頁四、網架結構及其造型第25頁/共120頁四、網架結構及其造型第26頁/共120頁四、網架結構及其造型第27頁/共120頁四、網架結構及其造型第28頁/共120頁四、網架結構及其造型第29頁/共120頁四、網架結構及其造型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics第30頁/共120頁四、網架結構及其造型PalaciodelosDeportes,/wiki/Venues_of_the_1968_Summer_Olympics第31頁/共120頁五、折板結構及其造型NationalMosqueofMalaysia第32頁/共120頁五、折板結構及其造型NationalMosqueofMalaysia第33頁/共120頁五、折板結構及其造型特點L1/L2≤1短折板L2：波長（不宜大于12m），L1：跨度L1/L2≥1長折板f長折板=（1/10~1/15）L1，f短折板≥（1/8）L1

——薄、省材；預制裝配（裝配整體式）；構造簡單第34頁/共120頁五、折板結構及其造型類型

——斷面

——外形

第35頁/共120頁折板結構及其造型第36頁/共120頁折板結構及其造型第37頁/共120頁六、薄殼結構及其造型IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland第38頁/共120頁薄殼結構及其造型類型筒殼、球殼、扁殼、鞍形殼

第39頁/共120頁第40頁/共120頁薄殼結構及其造型羅馬小體育宮結構體系第41頁/共120頁薄殼結構及其造型受力特點主要是曲面內軸向力，有少量彎矩；結構薄、輕、省、跨度大。米蘭艾曼紐二世拱廊第42頁/共120頁國家大劇院網格殼體:鋼結構第43頁/共120頁國家大劇院第44頁/共120頁網格殼體:鋼結構

軟件SurfaceEvolver第45頁/共120頁薄殼結構及其造型筒殼結構：長短筒殼第46頁/共120頁薄殼結構及其造型KimbellMuseum第47頁/共120頁薄殼結構及其造型雙曲面殼體第48頁/共120頁自由殼體的構想HangingmembranesbyHeinzIsler第49頁/共120頁自由殼體的構想第50頁/共120頁薄殼施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland第51頁/共120頁薄殼施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland第52頁/共120頁薄殼施工IndoorTennisCenterinHeimberg,Switzerland第53頁/共120頁薄殼結構及其造型第54頁/共120頁薄殼結構及其造型第55頁/共120頁薄殼結構及其造型第56頁/共120頁薄殼結構及其造型第57頁/共120頁七、懸索結構及其造型第58頁/共120頁懸索結構及其造型特點

分工明確——索網：鋼索，只受力

——邊緣構件：梁、桁架、拱等

——支承結構造型新穎、跨度大、施工簡便

第59頁/共120頁七、懸索結構及其造型類型●單層單曲面●雙層單曲面輪輻式鞍形第60頁/共120頁懸索結構及其造型類型單層單曲面雙層單曲面

●輪輻式鞍形第61頁/共120頁懸索結構及其造型類型

單層單曲面雙層單曲面輪輻式

●鞍形第62頁/共120頁懸索結構及其造型第63頁/共120頁懸索結構及其造型第64頁/共120頁懸索結構及其造型第65頁/共120頁懸索結構及其造型第66頁/共120頁網格殼體:索膜穹頂第67頁/共120頁索膜穹頂第68頁/共120頁八、張拉薄膜結構及其造型第69頁/共120頁八、帳篷薄膜結構及其造型構成撐桿+篷面

第70頁/共120頁八、帳篷薄膜結構及其造型第71頁/共120頁九、充氣薄膜結構及其造型類型氣承式氣肋式

第72頁/共120頁日本東京穹頂以棒球等體育運動的觀看為目的，膜屋頂是用空氣的壓力所支撐的，并由繩索來補強的結構，膜屋頂平面是邊長為180米的正方形，空氣膜結構有加壓送風系統(tǒng)，室內壓力比外部氣壓高300Pa，保持增壓狀態(tài)。第73頁/共120頁十、懸挑結構及其造型要點考慮傾覆力矩；出挑構件的結構形式多樣第74頁/共120頁懸挑結構及其造型第75頁/共120頁懸挑結構及其造型第76頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造大跨度屋頂設計要求：

——結構輕；水流路線長應保證防排水；保溫隔熱等熱工要求……屋頂構造組成

——承重結構、基層、防水層

——有檁方案、無檁方案

防水材料

——橡膠卷材

——涂膜

——金屬瓦屋面

——彩色壓型鋼板屋面第77頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造第78頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造第79頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造金屬瓦屋面

——構造層次：檁條、木望板、干鋪油氈（一層）、瓦材（防腐處理）

——屋面劃分：瓦材尺寸不宜超過2m

——細部構造：拼縫、泛水、天溝、檐口等第80頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造金屬瓦屋面拼縫構造第81頁/共120頁金屬瓦屋面構造實例

第82頁/共120頁金屬瓦屋面構造實例

第83頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造彩色壓型鋼板屋面

——材料形式

第84頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造彩色壓型鋼板屋面

——材料形式

第85頁/共120頁大跨度建筑構造--屋頂構造彩色壓型鋼板屋面——構造層次與細部構造：波高以35mm為界，縱向接縫搭接長度不小于100mm第86頁/共120頁彩色壓型鋼板屋面第87頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭的形式及設計要求

中庭的消防安全設計中庭天窗構造

第88頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭的形式及設計要求

（一）中庭的基本形式（二）中庭的設計要求1．節(jié)能要求2．采光要求·庭院本身的比例——長、寬、高之間的比例關系（中庭的室形指數）·側面反射（虛實與色彩）3．氣候控制要求第89頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造節(jié)能要求第90頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭的室形指數第91頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭的消防安全設計1、中庭的防火措施可參照《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(GB50045)對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設自動關閉的乙級防火門；(2)與中庭相連的過廳通道外，應設防火大門或防火卷簾門分隔；(3)中庭每層回廊應設有自動滅火系統(tǒng)，其噴頭間距不小于2m，不大于3.8m，中庭高度超過8m時，還應增水幕設備；(4)中庭每層回廊應設火災自動報警設備；(5)應按規(guī)定設排煙設施:①凈空高度小于12m的室內中庭可采用自然排煙措施，其可開啟的平開窗或高側窗的面積不小于中庭面積的50%。②不具備自然排煙條件及凈空高度超過12m的室內中庭設置機械排煙設施。此外，還要在中庭頂棚、走道、周圍房間等部位設有煙感探測器。同時還要采取隔離措施，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。中庭的機械排煙途徑可以有兩種：

——通過中庭排煙或將煙從中庭外部排出。第92頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造第93頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭天窗構造中庭圍護結構有時也可以采用在大跨度建筑中發(fā)展起來的織物篷幕結構——充氣結構與張拉結構?？椢锏耐腹庑暂^差，在較強的天空亮度下半透明性的織物可以使中庭產生少量的擴散光照度；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，同時夜間照明比較經濟。在織物圍護的中庭中，應避免弧面的聲反射聚焦給室內使用帶來的影響，在造型設計和構造處理中減少不良的聲學效果。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。第94頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造材料的選擇：采光天窗主要由骨架、透光材料、連接件、膠結密封材料組成。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避免眩光的產生。第95頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭天窗形式的選擇按進光的形式不同——玻璃頂、側天窗。選擇形式的依據：自然條件：緯度、日照、避免室內過熱……技術條件：中庭的規(guī)模、屋頂結構型式、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.其他形式的天窗第96頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造1.棱錐形天窗第97頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造2.斜坡式天窗玻璃面的坡度一般為15°----30°，坡長一般在15m以內

第98頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造3.拱形天窗

第99頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造4.圓穹形天窗

第100頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造5.鋸齒形天窗炎熱地區(qū)有一定優(yōu)勢

第101頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造6.其他形式的天窗（組合形式）第102頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造6.其他形式的天窗（組合形式）第103頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造6.其他形式的天窗（組合形式）第104頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造中庭天窗構造著重介紹頂部進光的玻璃頂，設計要求如下：1.安全性能

——較高的承載力、足夠的強度、連接牢固可靠2.防止天窗冷凝水對室內的影響

——設置排水槽，排水槽要保證必要的排水坡度，排水路徑不能過長3.天窗應有良好的防水性能

——足夠的排水坡度、排水路線短捷暢通、接縫嚴密4.防止眩光對室內的影響

——采用具有漫反射性能的透光材料、加設折光構件5.滿足建筑安全防護要求

——高層建筑中庭的玻璃屋頂，采用金屬承重構件時，應設自動滅火設備保護或噴涂防火材料，使其耐火極限達到1小時的要求。頂棚應設有煙感探測器，并應符合中庭排煙設計的要求。6.防雷要求第105頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造相關構造：

1、玻璃頂的承重結構——結構斷面應盡可能設計得小些，以免遮擋天窗光線?！话氵x用金屬結構，常用的結構型式有梁結構、拱結構、架結構、網架結構等?！兄亟Y構有的可以兼做天窗骨架?！B接螺栓、螺絲應采用不銹鋼材料。第106頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造常見造型玻璃頂的骨架布置圖：第107頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造相關構造：

2、玻璃的安裝a采光罩——直接將采光罩安裝在玻璃屋頂的承重結構上即可b玻璃頂——由若干玻璃拼接而成，所以必須設置骨架。第108頁/共120頁大跨度建筑構造--中庭天窗構造各種金屬骨架斷面形式及其與玻璃連