建筑結(jié)構(gòu)de-選型課件第一頁(yè)，共79頁(yè)。緒論結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的意義

建筑結(jié)構(gòu)選型的原則

建筑結(jié)構(gòu)的組成與分類(lèi)

第二頁(yè)，共79頁(yè)。結(jié)構(gòu)如同建筑的骨骼，要承受各種力的作用，形成支撐體系，是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)；通過(guò)滿足技術(shù)要求來(lái)滿足建筑的使用功能；形成特定的建筑造型；結(jié)構(gòu)科學(xué)的進(jìn)步推動(dòng)著建筑的發(fā)展，一部建筑史也是一部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展史。一、結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的意義第三頁(yè)，共79頁(yè)。第七章桁架結(jié)構(gòu)桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系屋架形式與材料的關(guān)系屋架基本尺寸及其適用范圍屋架結(jié)構(gòu)的選型排架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介第四頁(yè)，共79頁(yè)。薄腹梁無(wú)法滿足跨度繼續(xù)增大的情況，從梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布出發(fā)，將材料布在應(yīng)力較大的地方，可達(dá)到節(jié)省材料和減少自重的目的桁架結(jié)構(gòu)從梁式結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)，其實(shí)質(zhì)是利用截面的幾何特性，在截面面積不變的情況下增大其慣性矩和抵抗矩桁架結(jié)構(gòu)桿件主要承受軸向力，可以較為充分地利用材料的強(qiáng)度，也因此較之受彎構(gòu)件（梁）受力更為合理第一節(jié)桁架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)第五頁(yè)，共79頁(yè)。桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有：較之梁式結(jié)構(gòu)可適用于更大的跨度可用鋼筋混凝土、鋼、木等多種材料制造由桿件組成，型式多樣化，選型范圍較廣施工方便，可整體吊裝，亦可高空拼裝第六頁(yè)，共79頁(yè)。桁架是由桿件組成的平面格構(gòu)體系，其節(jié)點(diǎn)可視為鉸接連接，荷載一般作用于節(jié)點(diǎn)上平行弦桁架的桿件內(nèi)力不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端小而跨中大，腹桿的內(nèi)力兩端大跨中小三角形桁架的桿件內(nèi)力亦不均勻，弦桿的內(nèi)力兩端大而跨中小，腹桿的內(nèi)力兩端小跨中大拱形桁架的桿件內(nèi)力較為均勻，其外形與簡(jiǎn)支梁彎矩圖相似，受力較為合理，結(jié)構(gòu)形式較為理想，故經(jīng)濟(jì)性較好第二節(jié)桁架外形與內(nèi)力的關(guān)系第七頁(yè)，共79頁(yè)。當(dāng)屋面板寬度與上弦節(jié)間長(zhǎng)度不等時(shí)，或吊頂梁間距下弦與下弦節(jié)間長(zhǎng)度不等時(shí)，上、下弦將產(chǎn)生節(jié)間荷載，上、下弦桿將由承受軸向力轉(zhuǎn)變?yōu)槌惺茌S向力和彎矩，材料的強(qiáng)度將得不到充分利用，材料用量會(huì)增加桁架節(jié)間的劃分應(yīng)考慮屋面板、檁條、吊頂梁等的布置要求，盡量使荷載作用在節(jié)點(diǎn)上鋼屋架常采用再分式來(lái)減少上弦的節(jié)間長(zhǎng)度，以使屋面荷載直接作用在上弦節(jié)點(diǎn)上第八頁(yè)，共79頁(yè)。用于房屋上的桁架稱為屋架屋架形式根據(jù)材料的不同，可分為木屋架、鋼屋架、鋼-木組合屋架、輕型鋼屋架、鋼筋混凝土屋架、預(yù)應(yīng)力混凝土屋架、鋼筋混凝土-鋼組合屋架等屋架形式根據(jù)外形的不同，可分為三角形屋架、梯形屋架、拱形（折線形）屋架、平行弦屋架等各種材料的力學(xué)性能各不相同，由不同材料制造的屋架也采用各不相同的形式第三節(jié)屋架形式與材料的關(guān)系第九頁(yè)，共79頁(yè)。一、木屋架木屋架的典型形式為豪式屋架，其特點(diǎn)有：（1）節(jié)間大小均勻，桿件內(nèi)力變化較為均勻；（2）腹桿長(zhǎng)度與桿件內(nèi)力變化相一致，兩者較為協(xié)調(diào)；（3）節(jié)點(diǎn)處桿件不多，易于木屋架所用的齒聯(lián)結(jié)豪式木屋架的適用跨度為9～21m，最經(jīng)濟(jì)跨度為9～15m，節(jié)間長(zhǎng)度為1.5～2.5m屋架跨度超過(guò)15m時(shí)，常采用豎桿為鋼桿、其它桿件為木桿的鋼-木組合豪式屋架第十頁(yè)，共79頁(yè)。二、鋼屋架常用形式為三角形屋架、梯形屋架和平行弦屋架等輕型鋼屋架的常用形式為芬克式屋架和三鉸拱式屋架芬克式屋架的特點(diǎn)：（1）上弦受壓桿較短，與鋼結(jié)構(gòu)受壓存在穩(wěn)定問(wèn)題相適應(yīng)；（2）下弦中段受拉桿較長(zhǎng)，與鋼結(jié)構(gòu)受拉不存在穩(wěn)定問(wèn)題相適應(yīng)鋼屋架適用于大跨度情況，輕型鋼屋架適用于小跨度情況第十一頁(yè)，共79頁(yè)。三、鋼筋混凝土屋架鋼筋混凝土屋架無(wú)固定形式，為節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單起見(jiàn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處桿件數(shù)不多于5根，且桿件夾角不小于30o第十二頁(yè)，共79頁(yè)。屋架跨度一般以3m為模數(shù)弦桿通常設(shè)計(jì)為等截面，以方便設(shè)計(jì)和施工；故確定屋架的形式時(shí)，應(yīng)盡量使弦桿內(nèi)力分布基本相同屋架上弦的坡度應(yīng)與屋面材料及其防水構(gòu)造相適應(yīng)，瓦類(lèi)屋面坡度應(yīng)大些，大型屋面板并做卷材防水時(shí)可平緩些屋架的高度應(yīng)根據(jù)剛度條件滿足一定的高跨比，即確定最小高度；最大高度則取決于運(yùn)輸界限；經(jīng)濟(jì)高度應(yīng)根據(jù)桿件總自重最小來(lái)確定第四節(jié)屋架基本尺寸及其適用范圍第十三頁(yè)，共79頁(yè)。一、三角形屋架三角形屋架形成坡屋頂，造型美觀，適用于較小跨度上弦坡度較陡，利于屋面排水瓦類(lèi)屋面的坡度i為1/2～1/3；高跨比h/l為1/4～1/6第十四頁(yè)，共79頁(yè)。二、梯形屋架梯形屋架空間較大，便于管道和人員通過(guò)，可用于劇院等端部高度為1.8～2.2m；節(jié)間長(zhǎng)度上弦為3m、下弦為6m；坡度i為1/12；高跨比h/l為1/6～1/8梯形鋼屋架可采用再分式來(lái)減少受壓上弦的長(zhǎng)度第十五頁(yè)，共79頁(yè)。三、拱形（折線形）屋架拱形屋架上弦呈拋物線形，為制作方便多采用折線性屋架高跨比f(wàn)/l為1/6～1/8第十六頁(yè)，共79頁(yè)。四、平行弦屋架平行弦屋架腹桿規(guī)格統(tǒng)一，制作方便桿件內(nèi)力分布不均勻，但桿件截面仍應(yīng)力求統(tǒng)一；故不宜用于桿件內(nèi)力相差懸殊的情況上弦水平，可用于廠房中的吊車(chē)梁和托架梁第十七頁(yè)，共79頁(yè)。五、無(wú)斜腹桿屋架無(wú)斜腹桿屋架結(jié)構(gòu)造型簡(jiǎn)單，便于制作屋面板可支承在下弦桿上，構(gòu)成下沉式或橫向天窗，故可省去天窗架并降低廠房高度，綜合經(jīng)濟(jì)效益較好第十八頁(yè)，共79頁(yè)。六、鋼筋混凝土-鋼組合屋架受壓上弦和腹桿采用鋼筋混凝土桿件，受拉下弦和腹桿采用鋼拉桿，可以充分利用材料的優(yōu)勢(shì)，故自重輕、省材料常用形式包括：折線形屋架，下?lián)问轿褰切挝菁?，三鉸、兩鉸屋架第十九頁(yè)，共79頁(yè)。七、板狀屋架上弦采用鋼筋混凝土屋面板，下弦和腹桿采用鋼材屋架與屋面板合而為一，傳力簡(jiǎn)捷，省材料、自重輕，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好制造復(fù)雜，構(gòu)造不便第二十頁(yè)，共79頁(yè)。屋架的選型必須綜合考慮建筑物的使用要求、建筑造型、屋面防水構(gòu)造、跨度和荷載大小、材料供應(yīng)、施工技術(shù)條件等因素，并進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，做到受力合理、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用、外形美觀和制造簡(jiǎn)便建筑跨度在36m以上時(shí)宜選用鋼屋架有振動(dòng)、腐蝕或高溫車(chē)間，宜選用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋架相對(duì)濕度大于75％、通風(fēng)不良或有腐蝕性介質(zhì)的建筑不宜選用木屋架和鋼屋架第五節(jié)屋架結(jié)構(gòu)的選型第二十一頁(yè)，共79頁(yè)。排架結(jié)構(gòu)一般由預(yù)制的鋼筋混凝土屋架、吊車(chē)梁、柱、基礎(chǔ)等組成，多用于單層工業(yè)廠房工業(yè)廠房與民用房屋相比，基建投資多，占地面積大，常受生產(chǎn)工藝條件的制約排架結(jié)構(gòu)傳力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化以及施工機(jī)械化，提高建筑工業(yè)化水平第六節(jié)排架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介第二十二頁(yè)，共79頁(yè)。一、排架結(jié)構(gòu)的類(lèi)型柱頭與屋架鉸接，柱腳與基礎(chǔ)剛接根據(jù)生產(chǎn)工藝與使用要求，排架可做成單跨和多跨，亦可做成等高、不等高和鋸齒形等跨度可達(dá)30m，高度可達(dá)30m以上，吊車(chē)噸位可達(dá)150t以上第二十三頁(yè)，共79頁(yè)。二、排架結(jié)構(gòu)的組成單層廠房排架結(jié)構(gòu)通常由屋面板、屋架、吊車(chē)梁、排架柱、抗風(fēng)柱、基礎(chǔ)梁、基礎(chǔ)等構(gòu)件組成上述構(gòu)件分別組成屋蓋結(jié)構(gòu)、橫向平面排架、縱向連系體系、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等（1）屋架結(jié)構(gòu)：分為有檁體系與無(wú)檁體系，有檁體系由小型屋面板、檁條、屋架及屋蓋支撐組成，無(wú)檁體系由大型屋面板、屋架及屋蓋支撐組成，前者用于小型廠房，后者用于大、中型廠房第二十四頁(yè)，共79頁(yè)。第二十五頁(yè)，共79頁(yè)。（2）橫向平面排架：由屋架、橫向柱列及基礎(chǔ)等組成，是廠房基本承重結(jié)構(gòu)第二十六頁(yè)，共79頁(yè)。（3）縱向連系體系：由縱向柱列、連系梁、吊車(chē)梁、柱間支撐及基礎(chǔ)等組成，主要傳遞縱向水平力（4）圍護(hù)結(jié)構(gòu)：由縱墻、橫墻（山墻）、抗風(fēng)柱及基礎(chǔ)梁等組成，主要承受墻體自重和其上的風(fēng)荷載第二十七頁(yè)，共79頁(yè)。第八章拱結(jié)構(gòu)拱的受力特點(diǎn)與適用范圍拱的類(lèi)型拱軸的形式與合理軸線拱水平推力的平衡拱的截面形式與主要尺寸拱的結(jié)構(gòu)選型與布置第二十八頁(yè)，共79頁(yè)。拱在豎向荷載下，兩端支承處產(chǎn)生豎向反力和水平推力，使拱內(nèi)產(chǎn)生軸向壓力，并大大減小了跨中彎矩拱結(jié)構(gòu)的材料利用率高，可充分利用抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度差的圬工材料（石材、磚、混凝土）來(lái)建造拱橋，現(xiàn)在多采用鋼筋混凝土、鋼材、鋼管混凝土等來(lái)建造拱結(jié)構(gòu)橋梁和民用建筑拱的形式多種多樣，有利于豐富建筑外形，不僅適用于大跨度結(jié)構(gòu)（橋梁），也適用于中小跨度的房屋建筑（展覽館、體育館、商場(chǎng)等公共建筑物和商業(yè)建筑物）第一節(jié)拱的受力特點(diǎn)與適用范圍第二十九頁(yè)，共79頁(yè)。按建造材料，可分為磚石砌體拱結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)、鋼拱結(jié)構(gòu)、膠合木拱結(jié)構(gòu)等按結(jié)構(gòu)組成，可分為無(wú)鉸拱、兩鉸拱和三鉸拱按有無(wú)水平推力，可分為無(wú)系桿拱和有系桿拱按拱軸形式，可分為半圓拱和拋物線拱等按拱身截面，可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式、等截面和變截面等按支承方式，可分為上承式、下承式和中承式第二節(jié)拱的類(lèi)型第三十頁(yè)，共79頁(yè)。第三十一頁(yè)，共79頁(yè)。確定拱軸的形式主要考慮拱的合理軸線以及拱的矢高在一定荷載作用下，使拱處于無(wú)彎矩狀態(tài)的拱軸曲線，稱為拱的合理軸線，其形式與支承條件和荷載形式有關(guān)三鉸拱在均布豎向荷載作用下，合理拱軸為一拋物線；在垂直拱軸均布?jí)毫ο拢侠砉拜S為一圓弧線拱的矢高對(duì)拱的外形影響很大，直接影響建筑造型和構(gòu)造處理，還影響拱身軸力和拱腳推力的大?。ㄋ酵屏εc矢高成反比）第三節(jié)拱軸的形式與合理軸線第三十二頁(yè)，共79頁(yè)。第三十三頁(yè)，共79頁(yè)。拱的矢高的合理選擇：（1）滿足建筑造型和建筑使用功能的要求——矢高決定了建筑內(nèi)部空間的大小和建筑外形（2）盡量使結(jié)構(gòu)受力合理——矢高小，則水平推力大，拱身軸力大；矢高大，則相反，可降低基礎(chǔ)造價(jià)，但拱身長(zhǎng)度增大、上部結(jié)構(gòu)用料增加、風(fēng)力影響大（3）滿足屋面排水構(gòu)造的要求——對(duì)于瓦屋面，要求屋面坡度較大，則矢高較大拱的矢高一般取為(1/8～1/2)跨度，經(jīng)濟(jì)范圍為(1/7～1/5)跨度；系桿拱的矢高較?。宦涞毓暗氖父咻^大第三十四頁(yè)，共79頁(yè)。拱為有推力的結(jié)構(gòu)，拱腳（支座）應(yīng)能可靠地承受水平推力，從而保證拱結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用對(duì)于無(wú)鉸拱、兩鉸拱等超靜定結(jié)構(gòu)，在水平推力下拱腳的變位會(huì)引起結(jié)構(gòu)較大的附加內(nèi)力（彎矩），應(yīng)嚴(yán)格限制實(shí)際工程中采用以下方式來(lái)平衡拱腳的水平推力：落地拱、豎向結(jié)構(gòu)承擔(dān)、系桿拱和剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿等第四節(jié)拱水平推力的平衡第三十五頁(yè)，共79頁(yè)。一、落地拱——利用地基基礎(chǔ)直接承受水平推力拱腳落地與基礎(chǔ)剛接，基礎(chǔ)尺寸很大、用料多、造價(jià)較高為更有效地抵抗水平推力，基礎(chǔ)底部常做成斜面形狀適用于水平推力不太大或地質(zhì)條件較好時(shí)第三十六頁(yè)，共79頁(yè)。二、水平推力由豎向結(jié)構(gòu)承擔(dān)亦用于無(wú)系桿拱，水平推力由支承拱腳的豎向結(jié)構(gòu)承擔(dān)要求豎向結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)有足夠大的剛度來(lái)抵抗拱的反力扶壁墻墩適用于小跨度、推力小時(shí)，如哥特式建筑斜柱墩適用于較大跨度、推力大時(shí)，可做到傳力合理、經(jīng)濟(jì)美觀，如西安秦始皇兵馬俑展覽廳拱跨較大、兩側(cè)有邊跨附屬用房時(shí)，可由邊跨結(jié)構(gòu)來(lái)提供拱腳反力，邊跨結(jié)構(gòu)可為單層或多層、單跨或多跨的墻體或框架結(jié)構(gòu)，如北京崇文門(mén)菜市場(chǎng)第三十七頁(yè)，共79頁(yè)。三、系桿拱——水平推力由系桿直接承擔(dān)兩端拱腳之間用鋼桿連系起來(lái)，利用鋼桿受拉來(lái)抵抗拱的水平推力，水平拉桿所承受的拉力等于拱的水平推力，故傳力路線簡(jiǎn)短、構(gòu)造合理、安全可靠可用于擱置在墻、柱上的屋蓋結(jié)構(gòu)，也可用于落地拱結(jié)構(gòu)作為屋蓋結(jié)構(gòu)時(shí)，豎向承重構(gòu)件不承擔(dān)水平推力，相當(dāng)于排架結(jié)構(gòu)，屋架及柱子用料經(jīng)濟(jì)，但室內(nèi)可見(jiàn)水平系桿、影響凈高，應(yīng)用受到限制為了避免系桿太長(zhǎng)而在自重作用下下垂太大，可設(shè)置吊桿來(lái)減少拉桿的自由長(zhǎng)度第三十八頁(yè)，共79頁(yè)。四、水平推力由剛性水平結(jié)構(gòu)傳遞給總拉桿僅在結(jié)構(gòu)兩端山墻處設(shè)置拉桿，水平推力由拱腳標(biāo)高處的剛性水平構(gòu)件（可為圈梁、天溝板、副跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土屋蓋等）傳遞給總拉桿若剛性水平構(gòu)件在其平面內(nèi)剛度足夠大，則可認(rèn)為豎向承重結(jié)構(gòu)頂部不承擔(dān)水平推力優(yōu)點(diǎn)：室內(nèi)無(wú)系桿，建筑空間利用率高第三十九頁(yè)，共79頁(yè)。拱身可做成實(shí)腹式和格構(gòu)式兩種型式，一般采用等截面鋼筋混凝土拱一般采用實(shí)腹式，拱身的截面高度可按拱跨的1/30～1/40估算，截面寬度為25～40cm鋼結(jié)構(gòu)拱多采用格構(gòu)式，拱身的截面高度，格構(gòu)式按拱跨的1/30～1/60，實(shí)腹式按拱跨的1/50～1/80當(dāng)拱身內(nèi)力（軸壓力、彎矩）沿軸向改變較大時(shí)，可采用變截面形式，即改變拱身截面高度而保持寬度不變第五節(jié)拱的截面形式與主要尺寸第四十頁(yè)，共79頁(yè)。拱的截面除了常用的矩形截面外，還可采用Ｔ形截面、雙曲拱、波形拱、折板拱等更大跨度的拱可采用鋼管、鋼管混凝土截面，也可用型鋼、鋼管或鋼管混凝土組成組合截面組合截面拱自重輕，截面回轉(zhuǎn)半徑大，其穩(wěn)定性和抗彎能力大大提高，可以跨越很大的跨度，跨高比也可做得更大第四十一頁(yè)，共79頁(yè)。拱結(jié)構(gòu)的選型需要考慮結(jié)構(gòu)的支承形式、拱軸形式、拱的矢高、拱身形式、拱的結(jié)構(gòu)布置與支撐體系設(shè)置靜定三鉸拱不會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力，但構(gòu)造復(fù)雜，適用于地基特別軟弱時(shí)，一般工程不大使用兩鉸拱和無(wú)鉸拱屬于超靜定結(jié)構(gòu)，要考慮基礎(chǔ)不均勻沉降和溫度變化引起的附加內(nèi)力的影響兩鉸拱受力合理，用料經(jīng)濟(jì)，制作和安裝簡(jiǎn)便，最常用無(wú)鉸拱受力最為合理，但對(duì)支座要求高，適用于地基條件好或支承可靠時(shí)，一般用于橋梁結(jié)構(gòu)，很少用于房屋建筑第六節(jié)拱的結(jié)構(gòu)選型與布置第四十二頁(yè)，共79頁(yè)。拱結(jié)構(gòu)根據(jù)建筑平面形式的不同，可以有以下布置方案：并列布置：建筑平面為矩形，可用等間距、等跨度、并列布置的平面拱結(jié)構(gòu)，縱向需加支撐徑向布置：建筑平面為非矩形，常采用徑向布置的空間拱結(jié)構(gòu)，其空間剛度和穩(wěn)定性都較好環(huán)向布置：建筑平面為圓形，采用環(huán)向布置的空間拱結(jié)構(gòu)最合理，各拱沿周?chē)帕小⒐澳_相抵、推力互消井式布置：仿效井字梁布置，多向承受荷載、共同傳力多叉布置：適用于任意建筑平面形狀，圍繞一個(gè)中心鉸或環(huán)、徑向布置輻射狀的拱肋，呈多叉狀的肋形拱，拱腳與拱頂多為鉸接，多叉拱肋的頂端匯聚于中心，各叉拱腳形成的平面宜為正多邊形或圓形第四十三頁(yè)，共79頁(yè)。第九章薄殼結(jié)構(gòu)與平面結(jié)構(gòu)體系不同，空間結(jié)構(gòu)體系為空間受力，可以更好地解決大跨度屋蓋的問(wèn)題薄殼結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土，其殼體內(nèi)主要承受以壓力為主的薄膜應(yīng)力，且薄膜應(yīng)力沿殼體厚度方向均勻分布，故材料強(qiáng)度能得到充分發(fā)揮；此外，殼體為曲面，處于空間受力狀態(tài)，各向剛度均較大，故其厚度往往很小6m×6m的鋼筋混凝土雙向板，最小厚度需130mm；35m×35m的雙向扁殼屋蓋，殼板厚度僅需80mm第四十四頁(yè)，共79頁(yè)。薄殼必須具備的兩個(gè)條件：曲面的；剛性的薄殼的結(jié)構(gòu)組成：曲面的殼板；周邊的邊緣構(gòu)件優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高，剛度大，用料省，自重輕，覆蓋大面積；曲面多樣活，造型多變，曲線優(yōu)美，表現(xiàn)力強(qiáng)適用于：展覽廳，食堂，劇院，天文館，廠房，飛機(jī)庫(kù)等缺點(diǎn)：體型多為曲線、復(fù)雜多變，費(fèi)工費(fèi)模板，施工難度大；殼壁薄，保溫隔熱性能差，耐久性較差；某些殼體易產(chǎn)生回音不適用：對(duì)音響效果要求高的大會(huì)堂、體育館、影劇院等第四十五頁(yè)，共79頁(yè)。薄殼的結(jié)構(gòu)效能薄殼結(jié)構(gòu)是一種薄得不至于產(chǎn)生明顯彎曲應(yīng)力，但厚度可以承受軸力和剪力的形抵抗結(jié)構(gòu)形抵抗結(jié)構(gòu)即將材料造成一定的形狀從而獲得一定強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)（薄紙卷起即可抗彎），獲得此種能力靠的不是用料的增加、而是適當(dāng)?shù)男问奖そY(jié)構(gòu)賴以獲得這種能力的“形”就是其曲面特征薄殼的結(jié)構(gòu)效能就歸功于曲面的曲率及其幾何特征第四十六頁(yè)，共79頁(yè)。薄殼的型式以及典型曲面形式薄殼的型式有：球面殼，圓柱殼，雙曲面殼，折結(jié)構(gòu)，幕結(jié)構(gòu)，等等薄殼的各種型式都是由若干曲面進(jìn)行切割、組合而創(chuàng)造出來(lái)的，幾種基本的曲面形式包括：1、旋轉(zhuǎn)曲面由一平面曲線作母線繞其平面內(nèi)的軸旋轉(zhuǎn)而成該平面曲線可有不同形狀，可用于得到球形曲面、旋轉(zhuǎn)拋物線曲面、橢圓曲面和雙曲面等第四十七頁(yè)，共79頁(yè)。2、平移曲面由一豎向曲線作母線沿作導(dǎo)線的另一豎向曲線平移而成橢圓拋物面：豎向拋物線沿凸向相同的拋物線平移而成雙曲拋物面：豎向拋物線沿凸向相反的拋物線平移而成4、復(fù)雜曲面由上述基本曲面任意切取一部分或?qū)⑶€進(jìn)行不同組合，可得到各種各樣的復(fù)雜曲面曲面形式過(guò)于復(fù)雜，施工難度很大，很少采用第四十八頁(yè)，共79頁(yè)。3、直紋曲面由一直線的兩端沿二固定曲線移動(dòng)而成，施工方便應(yīng)用多鞍殼、扭殼：前者亦可形成雙曲拋物面；后者為一直線沿兩根互相傾斜且不相交的直線移動(dòng)而成柱面、柱狀面：前者為一直線沿一豎向曲線移動(dòng)而成；后者為一直線沿兩根曲率不同的豎向曲線、并始終平行于一導(dǎo)平面移動(dòng)而成錐面、錐狀面：前者為一直線沿一豎向曲線移動(dòng)、且始終通過(guò)一固定點(diǎn)而成；后者為一直線一端沿一直線、另一端沿一曲線、并始終平行于一導(dǎo)平面移動(dòng)而成第四十九頁(yè)，共79頁(yè)。第十章網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的受力特點(diǎn)與適用范圍平板網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式及其選型平板網(wǎng)架的主要尺寸網(wǎng)架的桿件和節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架的支承方式網(wǎng)架的屋面做法第五十頁(yè)，共79頁(yè)。網(wǎng)架是由平面桁架發(fā)展而來(lái)，是由復(fù)雜的桿件系統(tǒng)組成超靜定次數(shù)極高的空間結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，網(wǎng)架的桿件主要承受軸力，能夠充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，自重輕，較為節(jié)省材料網(wǎng)架結(jié)構(gòu)各桿件互相起支撐作用，故其整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、空間剛度大、抗震性能好，支承跨度更大，用料更省網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)高度較小，可有效利用建筑空間，且能利用較小規(guī)格的桿件建造大跨度結(jié)構(gòu)，還具有桿件類(lèi)型統(tǒng)一、便于工業(yè)化生產(chǎn)、可地面拼裝再整體吊裝等優(yōu)點(diǎn)第一節(jié)網(wǎng)架的受力特點(diǎn)與適用范圍第五十一頁(yè)，共79頁(yè)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可分為平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架平板網(wǎng)架均為雙層網(wǎng)架，雙層網(wǎng)架有上、下弦之分曲面網(wǎng)架可為單層、雙層、單曲、雙曲等形式網(wǎng)架桿件多為鋼管或角鋼制作，節(jié)點(diǎn)多為空心球節(jié)點(diǎn)或鋼板焊接節(jié)點(diǎn)平板網(wǎng)架與網(wǎng)殼相比，是一種無(wú)水平推力的空間結(jié)構(gòu)，支座構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，便于下部支承結(jié)構(gòu)的處理網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的適用性很強(qiáng)，應(yīng)用很廣泛，造型靈活而恢宏第五十二頁(yè)，共79頁(yè)。第二節(jié)平板網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)形式及其選型平板網(wǎng)架從結(jié)構(gòu)形式方面可以分為以下兩大類(lèi)：交叉桁架體系網(wǎng)架：由不同方向的平行弦桁架相互交叉組成角錐體系網(wǎng)架：由三角錐、四角錐、六角錐等各種錐體單元組成，較之交叉桁架體系網(wǎng)架，其剛度更大、受力性能更好第五十三頁(yè)，共79頁(yè)。一、交叉桁架體系網(wǎng)架是由許多上下弦平行的平面桁架相互交叉聯(lián)成一體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可由兩向或三向相互交叉的桁架組成兩向交叉為90o正交或任意角度相交，三向交叉的交角為60o由兩組相互交叉成90o（“正交”）的平面桁架組成，且兩組桁架分別與其相應(yīng)的建筑平面邊線平行（“正放”）適用于四點(diǎn)支承的正方形建筑平面，跨度宜為30～60m網(wǎng)格平面為幾何可變，必須加設(shè)水平支撐1、兩向正交正放網(wǎng)架（井字形網(wǎng)架）第五十四頁(yè)，共79頁(yè)。由三組互成60o的平面桁架相交而成剛度更大，內(nèi)力均勻，但桿件多，適宜采用鋼管桿件球節(jié)點(diǎn)適用于大跨度建筑（＞60m），特別適合于三角形、多邊形和圓形的建筑平面3、三向交叉網(wǎng)架由兩組相互交叉成90o（“正交”）的平面桁架組成，且兩組桁架分別與其相應(yīng)的建筑平面邊線成45o（“斜放”）適用于周邊支承的矩形建筑平面，剛度較大、用料較省，用于大跨度經(jīng)濟(jì)效果好2、兩向正交斜放網(wǎng)架第五十五頁(yè)，共79頁(yè)。二、角錐體系網(wǎng)架錐體網(wǎng)架因不是桁架交叉組成，故網(wǎng)架的上下層網(wǎng)格之間設(shè)有豎向腹桿，即錐體的棱角斜桿可預(yù)制成標(biāo)準(zhǔn)錐體單元，方便加工、運(yùn)輸、存放、安裝三角錐網(wǎng)架：上下弦平面均為三角形網(wǎng)格抽空三角錐網(wǎng)架：基于三角錐網(wǎng)架，抽去部分三角錐單元的腹桿和下弦桿而成，上弦面為三角形網(wǎng)格，下弦面為三角形和六邊形網(wǎng)格或全部為六邊形網(wǎng)格1、三角錐體網(wǎng)架（a）第五十六頁(yè)，共79頁(yè)。抽空三角錐網(wǎng)架桿件減少、用料較省、構(gòu)造較易，但剛度稍差，適用于較小跨度的三角形、六邊形和圓形建筑平面蜂窩形三角錐網(wǎng)架：上弦面為三角形和六邊形，下弦面為六邊形網(wǎng)格，適用于周邊支承的中小跨度六邊形、矩形和圓形建筑平面三角錐體系網(wǎng)架受力均勻，空間剛度較其他類(lèi)型的網(wǎng)架大在大跨度建筑中應(yīng)用廣泛，適用于矩形、三角形、六邊形和圓形等建筑平面1、三角錐體網(wǎng)架（b）第五十七頁(yè)，共79頁(yè)。上下弦平面均為正方形網(wǎng)格且相互錯(cuò)開(kāi)半格，使下弦網(wǎng)格的角點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)上弦網(wǎng)格的形心，再用斜腹板將上下弦的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，即形成一個(gè)個(gè)互連的四角錐體正方四角錐網(wǎng)架：?jiǎn)卧走吪c相應(yīng)的建筑平面邊線平行，錐尖可向上、亦可向下；受力均勻、剛度較好，上下弦面均為四角形，桿件統(tǒng)一、構(gòu)造簡(jiǎn)單；但桿件量大、用料較多；適用于周邊支承的中小跨度接近正邊形建筑平面，也適用于大柱網(wǎng)、點(diǎn)支承、設(shè)有懸掛吊車(chē)的工業(yè)廠房2、四角錐體網(wǎng)架（a）第五十八頁(yè)，共79頁(yè)。正方抽空四角錐網(wǎng)架：基于正方四角錐網(wǎng)架，為節(jié)約鋼材、采光通風(fēng)，適當(dāng)抽去一部分四角錐單元的腹桿和下弦桿，使得下弦網(wǎng)格尺寸擴(kuò)大一倍斜方四角錐網(wǎng)架：上弦與建筑平面邊線成45o，下弦與建筑平面邊線平行或垂直，上弦桿長(zhǎng)為下弦桿長(zhǎng)的0.7倍，上弦受壓、下弦受拉，受力合理、節(jié)點(diǎn)處桿件少、構(gòu)造簡(jiǎn)單，適用于中小跨度的矩形平面建筑六角錐體網(wǎng)架：桿件多、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、施工困難，少用2、四角錐體網(wǎng)架（b）第五十九頁(yè)，共79頁(yè)。三、網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)選型平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其長(zhǎng)寬比小于等于1.5時(shí)，宜選用斜放四角錐、正放抽空四角錐、兩向正交斜放、兩向正交正放、正放四角錐網(wǎng)架平面形狀為矩形的周邊支承網(wǎng)架，當(dāng)其長(zhǎng)寬比大于1.5時(shí)，宜選用兩向正交正放、正放四角錐、正放抽空四角錐網(wǎng)架平面形狀為矩形的多點(diǎn)支承網(wǎng)架，可根據(jù)具體情況選用正放四角錐、正放抽空四角錐、兩向正交正放網(wǎng)架平面形狀為圓形、六邊形的周邊支承網(wǎng)架，可根據(jù)具體情況選用三向、三角錐、抽空三角錐網(wǎng)架第六十頁(yè)，共79頁(yè)。第三節(jié)平板網(wǎng)架的主要尺寸一、網(wǎng)格尺寸取決于網(wǎng)架的跨度、屋面材料和屋面做法與網(wǎng)架型式、網(wǎng)架高度、腹桿布置、建筑平面形狀、支承條件、跨度大小、屋面材料、荷載大小、有無(wú)懸掛吊車(chē)、施工條件等因素有密切關(guān)系短向跨度l＜30m時(shí)，可取l/8～l/12短向跨度l＝30～60m時(shí)，可取l/11～l/14短向跨度l＞60m時(shí)，可取l/13～l/18第六十一頁(yè)，共79頁(yè)。二、網(wǎng)格高度應(yīng)與網(wǎng)格尺寸相匹配，否則腹桿長(zhǎng)和傾角不夠合理取決于網(wǎng)架跨度短向跨度l＜30m時(shí)，可取l/10～l/13短向跨度l＝30～60m時(shí)，可取l/12～l/15短向跨度l＞60m時(shí)，可取l/14～l/18第六十二頁(yè)，共79頁(yè)。三、腹桿布置應(yīng)盡量使受壓桿件短而受拉桿件長(zhǎng)，從而使網(wǎng)架受力合理對(duì)于交叉桁架體系網(wǎng)架，腹桿傾角一般為40o～55o；對(duì)于角錐網(wǎng)架，斜腹桿傾角宜為60o，可使桿件標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于大跨度網(wǎng)架，因網(wǎng)格尺寸較大，為減小上弦長(zhǎng)度，宜采用再分式腹桿第六十三頁(yè)，共79頁(yè)。第四節(jié)網(wǎng)架的桿件和節(jié)點(diǎn)一、網(wǎng)架桿件常采用鋼管、角鋼、冷彎薄壁型鋼等作為桿件鋼管截面封閉、各向同性、抗彎抗扭剛度大，受力性能好、承載力高，應(yīng)用較多中小跨度且荷載較小時(shí)，亦可采用角鋼或冷彎薄壁型鋼荷載較大或跨度較大時(shí)，材料宜選用Q345鋼，可減輕自重鋁合金、不銹鋼等材料具有輕質(zhì)、耐腐、美觀等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)網(wǎng)架上的應(yīng)用也越來(lái)越多第六十四頁(yè)，共79頁(yè)。二、網(wǎng)架節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架中的節(jié)點(diǎn)起著連接各個(gè)桿件、傳遞桿件內(nèi)力的作用節(jié)點(diǎn)處交匯的桿件少則6根、多則13根，且呈空間交匯關(guān)系節(jié)點(diǎn)的選型和設(shè)計(jì)是網(wǎng)架設(shè)計(jì)的重要部分鋼板節(jié)點(diǎn)：適用于桿件為角鋼或冷彎薄壁型鋼時(shí)，剛度大、整體性好、制作加工簡(jiǎn)單，不適用于鋼管桿件焊接空心球節(jié)點(diǎn)：由兩個(gè)半球?qū)付?，適用于鋼管桿件，適應(yīng)性強(qiáng)、傳力明確、造型美觀，但焊接質(zhì)量要求高、焊接量大、焊接變形較大、下料要求高螺栓球節(jié)點(diǎn)：在實(shí)心球上鉆出螺栓孔、用高強(qiáng)螺栓連接鋼管桿件，具有焊接空心球節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不用焊接，能加快安裝速度、縮短工期，但節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜、加工量大第六十五頁(yè)，共79頁(yè)。第五節(jié)網(wǎng)架的支承方式周邊支承：（1）網(wǎng)架周邊每個(gè)節(jié)點(diǎn)都支承在一根柱上，傳力直接明確、網(wǎng)架受力均勻，適用于大、中跨度網(wǎng)架；（2）網(wǎng)架周邊所有節(jié)點(diǎn)都支承在圈梁上，圈梁再支承在周邊的柱上，柱子數(shù)量少、布置靈活、便于建筑設(shè)計(jì)、網(wǎng)架受力均勻，適用于中小跨度網(wǎng)架點(diǎn)支承：設(shè)置四個(gè)或多個(gè)支柱，適用于要求大柱距的情況周邊支承與點(diǎn)支承結(jié)合：根據(jù)使用要求，設(shè)置邊點(diǎn)混合支承，或三邊支承一邊開(kāi)口，或兩邊支承兩邊開(kāi)口，適用于飛機(jī)庫(kù)等第六十六頁(yè)，共79頁(yè)。第六節(jié)網(wǎng)架的屋面做法無(wú)檁體系屋面：屋面材料選用大尺寸鋼筋混凝土屋面板，所需支點(diǎn)間距大，一般上弦網(wǎng)格尺寸與屋面板尺寸一致，屋面板可直接放置在上弦節(jié)點(diǎn)的支托上；零配件少，施工和安裝速度快，但自重大、網(wǎng)架用鋼量增加有檁體系屋面：屋面材料選用壓型鋼板或鋁合金屋面板，支點(diǎn)距離小，輕質(zhì)高強(qiáng)、美觀耐用，加工和安裝標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化，施工周期短，自重小、網(wǎng)架用鋼量減少第六十七頁(yè)，共79頁(yè)。第十一章懸索結(jié)構(gòu)由一系列高強(qiáng)度鋼索組成的一種張力結(jié)構(gòu)，自重很輕、用鋼量省，可跨越很大的跨度懸索為軸心受拉構(gòu)件，能充分利用鋼材的強(qiáng)度形體多樣化，能適應(yīng)各種平面形狀和外形輪廓的要求第六十八頁(yè)，共79頁(yè)。懸索結(jié)構(gòu)的組成懸索結(jié)構(gòu)由索網(wǎng)、邊緣構(gòu)件和下部支承結(jié)構(gòu)組成索只能承受軸向拉力，不能承受彎矩和剪力，完全柔性，其抗彎剛度可忽略不計(jì)邊緣構(gòu)件是索網(wǎng)的邊框，是索網(wǎng)成型的基本，所以是懸索結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是決定懸索結(jié)構(gòu)型式的