《大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,大跨,度空間,結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),電子課件,制作人：,孫建琴,-,蘭州交通大學(xué),李方慧,黑龍江大學(xué),2009.4,月,1,第1,章,緒論,一、空間結(jié)構(gòu)的概念,凡是建筑結(jié)構(gòu)的形體成三維空間性狀，在荷載作用下具有三維受力特性、呈立體工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為空間結(jié)構(gòu)。,日常生活中空間結(jié)構(gòu)的例子，如草帽、折扇、簸箕、笸籮等。觀(guān)察自然界我們會(huì)發(fā)現(xiàn)許多空間結(jié)構(gòu)，如蛋殼、烏龜殼、蚌殼、花生殼各種植物種子的外殼等，適合于各自的大自然環(huán)境，是一
2、種受力性能很好的空間結(jié)構(gòu),(,薄殼結(jié)構(gòu),),；蜂窩也是空間結(jié)構(gòu),(,空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu),),；蜘蛛網(wǎng)屬于索網(wǎng)結(jié)構(gòu)；肥皂泡是典型的空間結(jié)構(gòu),(,充氣薄膜結(jié)構(gòu),),。,2,第1,章,緒論,（,a,）網(wǎng)架結(jié)構(gòu) （,b,）網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),圖,1.2,空間結(jié)構(gòu),高次超靜定，三向受力,，,非線(xiàn)性，大變形。,3,平面結(jié)構(gòu)：梁、屋架、框架、剛架、拱,；,單向受力,，,計(jì)算理論成熟,；,第1,章,緒論,4,第1,章,緒論,二、大跨度空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),（,1,）自重輕，經(jīng)濟(jì)性好。目前大部分空間結(jié)構(gòu)都采用鋼材、膜材等制作，輕質(zhì)高強(qiáng)材料的運(yùn)用使結(jié)構(gòu)自重大大減輕。,（,2,）剛度好，抗震性能好。由于空間結(jié)構(gòu)具有三維受力特性，內(nèi)力均勻
3、，對(duì)集中荷載的分散性較強(qiáng)，所以能很好的承受不對(duì)稱(chēng)荷載或較大的集中荷載，整體剛度大。,（,3,）便于工業(yè)化生產(chǎn)?？臻g結(jié)構(gòu)的構(gòu)件通常在工廠(chǎng)中制作，在工地上可以很快地安裝起來(lái)。,（,4,）形式多樣化，造型美觀(guān)?？臻g結(jié)構(gòu)的形式豐富多彩，千變?nèi)f化，個(gè)性鮮明，為建筑師的自由建筑創(chuàng)作提供了廣闊的想象空間。,目前大跨度結(jié)構(gòu)的建造和所采用的技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家建筑水平的重要標(biāo)志，許多宏偉而富有特色的大跨度建筑已成為當(dāng)?shù)氐南笳餍詷?biāo)志和著名的人文景觀(guān)。成為,標(biāo)志性建筑；,（,5）,建筑、結(jié)構(gòu)和使用功能的統(tǒng)一。,5,第1,章,緒論,三、空間結(jié)構(gòu)的分類(lèi),（,1,）剛性空間結(jié)構(gòu),剛性空間結(jié)構(gòu)體系是指剛性構(gòu)件構(gòu)成的具有很
4、好剛度的空間結(jié)構(gòu)體系。包括薄殼結(jié)構(gòu)、空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)以及立體桁架結(jié)構(gòu)。,鋼筋混凝土薄殼在施工中耗用模板及腳手架較多，所需勞動(dòng)量較大，費(fèi)用高，高空澆筑或吊裝費(fèi)工費(fèi)時(shí)。因此，薄殼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用近年來(lái)有所減少。,空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)根據(jù)外形分為兩大類(lèi)，一類(lèi)稱(chēng)為網(wǎng)架，其外形呈平板狀（圖,1.2a,）；另一類(lèi)稱(chēng)為網(wǎng)殼，其外形呈曲面狀（圖,1.2b,）。,立體桁架結(jié)構(gòu)是以鋼管通過(guò)焊接有機(jī)連接而成的一種空間結(jié)構(gòu)（圖,1.3,）。立體桁架結(jié)構(gòu)是在網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性和實(shí)用性。該結(jié)構(gòu)省去一些縱向弦桿和球節(jié)點(diǎn)，并具有簡(jiǎn)明的結(jié)構(gòu)傳力方式，可滿(mǎn)足各種不同的建筑形式的要求，尤其是構(gòu)筑圓
5、拱和任意曲線(xiàn)形狀更有優(yōu)勢(shì)。,1,、按空間結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)來(lái)劃分,6,（,a,）南京會(huì)展中心,（,b,）沈陽(yáng)奧體中心,圖,1.3,立體桁架結(jié)構(gòu),7,（,2,）柔性空間結(jié)構(gòu),柔性空間結(jié)構(gòu)體系是指由柔性構(gòu)件構(gòu)成，如鋼索、薄膜等，通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力而形成的具有一定剛度的空間結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)的形體由體系內(nèi)部的預(yù)應(yīng)力來(lái)決定。包括懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)和張拉整體結(jié)構(gòu)等。,（,3,）雜交結(jié)構(gòu)體系,將幾種不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體系組合成為一種新的結(jié)構(gòu)體系。雜交體系按照其組合方式的不同可分為以下三類(lèi)：,第一類(lèi)為剛性結(jié)構(gòu)體系之間的組合，如組合網(wǎng)架、組合網(wǎng)殼、拱支網(wǎng)殼等；,第二類(lèi)為柔性結(jié)構(gòu)體系與剛性結(jié)構(gòu)體系的組合，屬于半剛性結(jié)構(gòu)，這種又可
6、分為斜拉結(jié)構(gòu)、拉索預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、張弦結(jié)構(gòu)、支承膜結(jié)構(gòu)等。,第三類(lèi)為柔性體系之間的組合，如柔性拉索與索網(wǎng)的雜交，柔性拉索與膜材之間的組合形成的索,-,膜結(jié)構(gòu)。,第1,章,緒論,8,雜交結(jié)構(gòu),懸索、索膜、張拉,受拉為主，高強(qiáng)材料,幾何非線(xiàn)性結(jié)構(gòu),第1,章,緒論,9,混合,體系,：,受壓,剛,性，,受拉柔性；,張弦桁架，預(yù)應(yīng)力索拱。,第1,章,緒論,10,第1,章,緒論,2,、按單元?jiǎng)澐?將組成空間結(jié)構(gòu)的基本單元?dú)w納為五種，即板殼單元、梁?jiǎn)卧?、桿單元、索單元和膜單元。一種單元或多種單元集合便構(gòu)成各種各樣具體形式的空間結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖表,1,。如網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中，單層網(wǎng)殼由梁?jiǎn)卧M成，而雙層網(wǎng)殼由桿單元組成，這樣單
7、雙層網(wǎng)殼分屬于兩種不同的結(jié)構(gòu)。另外，這種劃分對(duì)尚未出現(xiàn)的新結(jié)構(gòu)形式留有較大空間。,11,表,1.1,空間結(jié)構(gòu)分類(lèi),單元形式,結(jié)構(gòu)形式,I,板殼單元,薄殼結(jié)構(gòu),折板結(jié)構(gòu),波紋拱結(jié)構(gòu),I,帶肋薄殼,帶肋折板,I+II,懸掛薄殼,I+IV,II,梁?jiǎn)卧?單層網(wǎng)殼,空腹網(wǎng)架,空腹網(wǎng)殼,樹(shù)狀結(jié)構(gòu),II,組合網(wǎng)殼,空腹夾層板,II+I,局部雙層網(wǎng)殼,II+III,張弦梁結(jié)構(gòu),拱支網(wǎng)殼,II+III+IV,III,桿,單,元,網(wǎng)架結(jié)構(gòu),雙層網(wǎng)殼,立體桁架,III,張弦立體桁架,斜拉網(wǎng)架（殼）,拉索預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架（殼）,III+IV,組合網(wǎng)架,III+I+II,IV,索,單,元,懸索結(jié)構(gòu),索網(wǎng)結(jié)構(gòu),IV,拉索網(wǎng)架
8、,索桁結(jié)構(gòu),懸索,-,桁架結(jié)構(gòu),張拉整體結(jié)構(gòu),IV+III,索穹頂結(jié)構(gòu),IV+III+V,V,膜,單,元,氣承式膜結(jié)構(gòu),氣肋式膜結(jié)構(gòu),V,骨架支承膜結(jié)構(gòu),V+II(,或,III),張拉膜結(jié)構(gòu),V+III+IV,表,1,空間結(jié)構(gòu)分類(lèi),12,圣彼得大教堂 羅馬萬(wàn)神廟,古代空間結(jié)構(gòu),四,、大跨度,空間,結(jié)構(gòu)的發(fā)展,13,悉尼歌劇院,北京火車(chē)站,屋面采用鋼筋混凝土薄殼結(jié)構(gòu),當(dāng)代空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展,14,首都體育館，矩形平板網(wǎng)架,1967,，,122,996,m,，平行弦桁架，用鋼量,65kg/m2；,第1,章,緒論,15,1973,，圓形平面，,110m6m,，平行弦桁架，用鋼量,47kg/m2,，這樣萬(wàn)
9、人級(jí)的體育館仍是大跨度,網(wǎng)架結(jié)構(gòu),中的佼佼者。,第1,章 緒論,上海體育館,16,153+153m90m,，采用三層斜放四角錐網(wǎng)架，焊接球節(jié)點(diǎn),平板網(wǎng)架,，其跨度規(guī)模之大，在國(guó)際上是數(shù)一數(shù)二的，這是我國(guó)在鋼結(jié)構(gòu)方面的又一大殊榮。機(jī)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)屋蓋由于建筑上的要求比較高，更是絢麗多彩。,首都機(jī)場(chǎng)四機(jī)位機(jī)庫(kù),17,1994,年建成的，放射狀布置的正放四角錐,雙層球形網(wǎng)殼,，直徑有,108m,，網(wǎng)殼厚度為,3m,；,平面為三角形，邊長(zhǎng),99.7m,，屋蓋由三片四邊形的,雙曲拋物面雙層網(wǎng)殼,組成，支承在三叉形格構(gòu)式剛架和鋼筋混凝土邊梁上，,1989,年建成,北京石景山體育館,天津市體育館,18,空腹桁架
10、橢球殼體結(jié)構(gòu)，,長(zhǎng)軸211.9,m,，,短軸143.2,m,，,高45.2,m,國(guó)家大劇院,第1,章,緒論,19,2008,奧運(yùn)會(huì)老山自行車(chē)賽館位于北京石景山區(qū)老山街，結(jié)構(gòu)跨度,149.536m,，矢高,14.69m,，矢跨比約為,1/10,網(wǎng)殼支承于傾斜人字形鋼柱及柱頂環(huán)形桁架之上，柱頂支承跨度為,133.06m,網(wǎng)格尺寸約,4m,，網(wǎng)殼厚度,2.8m,，為跨度的,1/47.5,，屋蓋以金屬屋面板為主，中部設(shè)玻璃采光帶該網(wǎng)殼為目前我國(guó)跨度最大的雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。,老山自行車(chē)館,采用雙層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),20,新奧爾良超級(jí)穹,D=205m 1975建成,球面網(wǎng)殼,第1,章,緒論,21,第1,章,緒
11、論,圓形建筑的直徑為,229.6m,，支承在看臺(tái)框架柱頂?shù)奈萆w直徑則有,187.2m,采用邊長(zhǎng)約,10m,的鋼管構(gòu)成的三向網(wǎng)格，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有六根桿件相交，采用直徑為,1.45m,的加肋圓環(huán)，鋼管桿件與圓環(huán)焊接,成為能承受軸向力與彎矩的剛性節(jié)點(diǎn),日本名古屋,單層網(wǎng)殼,22,北京,工人體育館,D=94m,1961,直徑,94m,的車(chē)輻式,雙曲面雙層懸索,，主要由雙層索、中心鋼環(huán)（承受拉索作用下產(chǎn)生的環(huán)向拉力）和周邊的混凝土環(huán)梁（承受軸壓力）三部分組成。,23,1967,年建成的，橢圓平面,馬鞍形雙曲拋物面正交索網(wǎng)結(jié)構(gòu),，長(zhǎng)徑,80m,，短徑,60m,。,浙江省人民體育館,24,黑龍江,滑冰館,L
12、=86m,雙層懸索,1996,主體結(jié)構(gòu)采用由中央圓柱面與兩端半圓球面組成的雙層網(wǎng)殼，其輪廓尺寸為,86.2m191.2m,，支承在下部三角形框架上，覆蓋了,200m,速滑跑道。,25,第1,章 緒論,為舉辦第六屆冬運(yùn)會(huì),省滑冰館建筑面積為,8622,平方米，擁有觀(guān)眾坐席,2600,個(gè)，是可供冰球、花樣滑冰、短道速度滑冰訓(xùn)練和比賽的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地。,2007,亞冬會(huì)冰球比賽將在吉林省滑冰館舉行。場(chǎng)內(nèi)設(shè)有運(yùn)動(dòng)員、裁判員休息室、官員室、仲裁室、醫(yī)療急救室、興奮劑檢測(cè)室。音響、燈光、電子計(jì)時(shí)系統(tǒng)采用世界先進(jìn)設(shè)備。,吉林省滑冰館,雙層懸索,59m77m,，,1986,26,浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng),：,張弦桁架結(jié)構(gòu)
13、,第1,章,緒論,27,世界上第一座現(xiàn)代懸索結(jié)構(gòu)是,1953,年建成體育館屋蓋，采用以?xún)蓚€(gè)斜放的拋物線(xiàn)拱為邊緣構(gòu)件的,馬鞍形正交索網(wǎng),，其平面尺寸,92m97m,。該索網(wǎng)被公認(rèn)為第一個(gè)具有現(xiàn)代意義的大跨度索網(wǎng)屋蓋結(jié)構(gòu)。,北卡羅來(lái)納州雷里,（,Releigh,）,28,為,1988,年第十五屆冬季奧運(yùn)會(huì)修建于，容納觀(guān)眾,19300,席。屋蓋平面形狀為與圓很接近的橢圓形，長(zhǎng)軸,135.3m,，短軸,129.4m,。采用,單層雙曲拋物面索網(wǎng)屋蓋,，其圓形平面直徑,135m,，邊緣構(gòu)件采用弧形混凝土結(jié)構(gòu)形成巨大的環(huán)梁。,加拿大卡爾加里滑冰館,1983,年建成,29,第1,章,緒論,日本東京代代木體育館
14、,鞍形索網(wǎng),懸掛在兩個(gè)塔柱上的兩條中央懸索及分列兩側(cè)的兩片鞍形索網(wǎng)是屋蓋結(jié)構(gòu)的主要組成部分。高聳的塔柱、下垂的主懸索和流暢的兩片鞍形曲面組成了雄偉別致的建筑物,30,第1,章,緒論,造型獨(dú)特新穎，象一只待飛的飛行器。體育場(chǎng)看臺(tái)主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土斜向框架?？磁_(tái)上空設(shè)一大型輕質(zhì)罩蓬，采用膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其外緣水平投影呈近似橢圓形，輪廓尺寸,236m209m,，內(nèi)環(huán)尺寸,205m143m,，罩蓬覆蓋面積約,25000m2,。罩蓬由,44,座傘型膜結(jié)構(gòu)單元連接而成，各傘形膜結(jié)構(gòu)單元由膜、桅桿、前脊索、后脊索及谷索組成。膜面采用聚氯乙烯涂層的聚酯纖維膜材，外加,PVDF,面層，其特點(diǎn)為白色、自重輕、經(jīng)濟(jì)
15、性好、自潔性好、耐久性好、有一定透明度。,1997,建成的威海體育中心,31,1997,年建成的馬鞍形看臺(tái)挑蓬，采用懸挑鋼桁架覆以傘形膜材,馬鞍形屋蓋平面投影尺寸為,288.4m274.4m,。由,64,榀徑向懸挑桁架和環(huán)向次桁架組成的空間結(jié)構(gòu)作為骨架，最大懸挑長(zhǎng)度,73.5m,。屋面共有,57,個(gè)由,8,根拉索和一根立柱覆以膜材組成的傘狀單體，膜的覆蓋面積,2.89,萬(wàn)平方米，是中國(guó)的第一個(gè)大跨度膜結(jié)構(gòu),雖然其技術(shù)與材料主要還依靠國(guó)外,但對(duì)中國(guó)膜結(jié)構(gòu)的發(fā)展必然將起重大推動(dòng)作用。,上海八萬(wàn)人體育場(chǎng),32,佛山世紀(jì)蓮,新穎輕巧的,張拉膜,結(jié)構(gòu)形式象一朵盛開(kāi)的蓮花，是佛山市的標(biāo)志性建筑。,青島頤中
16、體育場(chǎng),我國(guó)第一個(gè)自行設(shè)計(jì)和安裝、采用,整體張拉式索膜,結(jié)構(gòu)體育場(chǎng)工程。,33,美國(guó)館,富士館,以,16,個(gè)輪胎狀的半圓形筒體組成,50m,直徑的圓頂，每個(gè)筒體直徑為,4m,，長(zhǎng),78m,，這一布置使房屋兩個(gè)頂端向前突出,7m,，管子上每隔,4m,有一根,50cm,寬的水平帶把它們環(huán)箍在一起。中間的拱是半圓形的，其他各拱的矢高隨著拱腳愈來(lái)愈近而愈來(lái)愈高。兩端各有寬,10m,的開(kāi)口作為出入口。,世界上第一個(gè),大跨度的,氣承式膜結(jié)構(gòu),。,34,“鳥(niǎo)巢”,35,我國(guó)為,2008,年奧運(yùn)會(huì)修建的國(guó)家體育場(chǎng)游泳中心，是國(guó)內(nèi)首次采用膜結(jié)構(gòu)建設(shè)的國(guó)際上面積最大、功能要求最復(fù)雜、技術(shù)難度最大的膜結(jié)構(gòu)體系。采用乙烯,四氟乙烯共聚物（,ETFE,）的膜材，該材料具有質(zhì)量輕、韌性好、耐候性好、透光性好特點(diǎn)，每天平均有近,10,個(gè)小時(shí)的自然光照明，可大大節(jié)省能源。,游泳中心,水立方,36,1996,年在美國(guó)亞特蘭大舉行的奧運(yùn)會(huì)主館,佐治亞穹頂,，,橢圓形索膜結(jié)構(gòu)（,235m,186m,）,張拉索膜,第1,章,緒論,37,1999年建成，,張拉索膜,結(jié)構(gòu),，穹頂周長(zhǎng),1km,，直徑,365m,，中心高度,50m
大跨度空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
