新结构与中大跨建
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1、展览馆平面结构体系梁式体系框架式体系拱式体系空间结构体系实体结构类：薄壳、折板结构张力结构类：悬索结构、膜结构混合结构类网格结构类：网架及网壳结构 与梁式结构体系相比，框架式体系比较经济，且横梁高度可以取得比梁式结构的高度小，刚度也较大，常用于工业建筑。 框架柱柱脚可以作成铰接，也可以作成刚接。无铰框架刚度更好，用钢量省、便于安装，但这种框架对温度作用比较敏感，对基础及地基的要求较高。 主要有实腹式和格构式两大类。（1）实腹式框架结构体系 实腹式框架适用于跨度不太大（L=1860m）的框架结构。它的优点是制作简单、便于运输，还能降低房屋高度。实腹框架常设计成铰接柱脚。 由于框架支座弯矩的卸载作
2、用使实腹框架的横梁高度不大，可取跨度的1/301/40。 在我国得到大力发展的轻型门式刚架结构，是实腹式框架结构体系的一种，其特点是屋盖及墙体均采用压型钢板，结构主要承受自身的重量。 佛山市奥迪3S卫星店 14斜腹杆受拉上弦杆受压竖腹杆受压下弦杆受拉主桁架主桁架广东顺德浦项钢板主厂房仓库工程 混凝土结构厂房ql/8 22 ql/8无 铰 刚 架两 铰 刚 架三 铰 刚 架三种形式从刚度和地基沉降方面比较如何？刚 架 用 料基 础 用 料总 材 料 用 量刚 架 形 式钢( k g )( m )混 凝 土33混 凝 土( m )( k g )钢3混 凝 土( m )( k g )钢无 铰两 铰三
3、 铰3 6 53 6 43 8 02 . 9 83 . 0 02 . 4 23 5 . 06 8 . 03 5 . 00 . 8 74 . 2 80 . 8 74 0 04 3 24 1 53 . 7 67 . 2 83 . 2 9三 种 刚 架 的 经 济 指 标无 铰 刚 架两 铰 刚 架三 铰 刚 架弹 性 垫 板铰 钢 条( a )( b )( c )弹 性 垫 板铰 钢 条单跨双坡双跨双坡四跨双坡双跨四坡双跨单坡双跨双坡带毗屋采光带隔热墙板屋面板吊车吊车梁纵墙檩条檐口主框架辅助梁交叉拉索抗风住山墙板 网架结构是高次超静定空间结构。空间刚度大、整体性好、抗震能力强，而且能够承受由于地基
4、不均匀沉降带来的不利影响。 网架结构的自重轻，用钢量省； 既适用于中小跨度，也适用于大跨度的房屋； 同时也适用于各种平面形式的建筑，如：矩形、圆形、扇形及多边形。 网架结构取材方便，一般采用Q235钢或Q345钢，杆件截面形式有钢管和角钢两类，以钢管采用较多，并可用小规格的杆件截面建造大跨度的建筑（因为网架结构能充分发挥材料的强度，节省钢材）。 另外，网架结构其杆件规格统一，适宜工厂化生产，为提高工程进度提供了有利的条件和保证。 网架结构既可用于体育馆、俱乐部、展览馆、影剧院、车站候车大厅等公共建筑，近年来也越来越多地用于仓库、飞机库、厂房等工业建筑中。 平面桁架网架 四面锥体系网架 三角锥体
5、体系网架 两向正交正放网架 两向正交斜放网架 三向网架 正放四角锥网架 正放抽空四角锥网架 斜放四角锥网架 星形四角锥网架 棋盘四角锥网架 三角锥网架 抽空三角锥网架 蜂窝形三角锥网架交叉桁架体系角锥体系两向正交正放网架 水平斜撑杆选用原则：在矩形建筑平面中，网架的弦杆垂直于及平行于边界。周边支承网架水平斜撑布置方式之一水平斜撑杆水平斜撑杆两向正交斜放网架三向网架正放四角锥网架 正放四角锥网架空间刚度较好，但杆件数量较多，用钢量偏大。适用于接近方形的中小跨度网架，宜采用周边支承。 2008奥运会场馆（正放四角锥）正放抽空四角锥网架棋盘形四角锥网架斜放四角锥网架星形四角锥网架三角锥网架 抽空三角
6、锥网架 蜂窝三角锥网架 角锥体网架 早在一两千年前就有了罗马万神庙为砖石圆顶一种壳体结构，但是壳体结构 发展缓慢。而到了 19 世纪后半叶，由于新材料的出现，尤其是钢筋混凝土的出现，使得壳体结构有了大的发展。欧洲各国对钢筋混凝土壳体结构的发展做出了重要贡献。 意大利奈尔维发明了钢丝网水泥薄壳， 其断面很薄， 并具有很好的弹性。 他于 1960 年建成的罗马奥运会大小体育馆其壳体折算厚度仅 6cm，堪称 结构与建筑有机结合的典范。 墨西哥工程师坎德拉在钢筋混凝土薄壳方面也做出了杰出的贡献。他设计出很薄的双曲抛物面薄壳，并在扭壳结构方面做出了非凡的成就。利用直纹双曲抛物面薄壳的周边构件仅受轴向压力
7、的特点，以最少 的支柱做出较大的悬挑，这为建筑师创造新颖轻快的建筑形象和随意在墙上开出门窗 提供了极大的方便。他同时又提出了扭壳结构的许许多多可行的组合方案，为建筑师应用这类结构留有较大的创造余地。 无论是等厚度壳体，还是变厚度壳体，我们都用壳体的中面来表述其结构的曲面几何性质（中面指的是平分壳体厚度的曲面）。采用高斯曲率进行分类可分为球壳、筒壳和扭壳等主要类型。此外，壳体可以根据母线移动方式分为旋转曲面、平移曲面和直纹曲面，还可以按照展开性质分为可展曲面和不可展曲面。综合考虑壳体结构的形态特征和受力特性，在实际应用中，通常把壳体结构分为球壳、筒壳、扁壳和扭壳这四种主要结构类型。网壳结构的型式
8、 从外观形态上通也常将其分为筒壳、球壳、扭壳等形式。 网壳结构的结构材料可以是钢材、钢筋混凝土、铝合金、木材（或胶合板）和其 他复合材料。网壳结构可以设计成单层或者双层的。单层网壳、 特别是钢网壳的面 外刚度较弱，对受压失稳较为敏感。双层网壳较单层网壳具有较好的面外抗弯性能， 能够降低非均布荷载和结构几何缺陷等因素带来的不利影响，提高结构的抗压稳定性 和承载力，因此当跨度大或有较大不对称荷载作用时，宜采用双层网壳。天津博物馆内景 网架结构是一个以受弯为主体的平板，而网壳网架结构是一个以受弯为主体的平板，而网壳结构以其合理的受力形态，形成较为优越的结构体结构以其合理的受力形态，形成较为优越的结构
9、体系。系。可以说它不仅仅依赖材料本身的强度，而是以可以说它不仅仅依赖材料本身的强度，而是以曲面造型改变结构的受力，成为以薄膜内力为主要曲面造型改变结构的受力，成为以薄膜内力为主要受力模式的结构形态，跨越更大跨度。受力模式的结构形态，跨越更大跨度。不仅如此，不仅如此，这种结构以其优美的造型激发了建筑师及人们的想这种结构以其优美的造型激发了建筑师及人们的想象力。随着结构理论及实验研究的不断深入，计算象力。随着结构理论及实验研究的不断深入，计算机技术的不断发展，越来越多的建筑采用了这种结机技术的不断发展，越来越多的建筑采用了这种结构形式。构形式。 网壳结构的特点网壳结构的特点日本名古屋网壳穹顶日本名
10、古屋网壳穹顶中国航海博物馆中央帆体 双向交叉桁架构成空间网格壳体，两瓣壳体双向交叉桁架构成空间网格壳体，两瓣壳体旋转对称，在高度约旋转对称，在高度约 41 41 米铰点相倚靠，总米铰点相倚靠，总高度高度 57.8m 57.8m 、跨度、跨度 66.0m 66.0m 单向斜杆交叉斜杆联方形三向网格（3） 三向网格 正放四角锥柱面网壳 正放抽空四角锥柱面网壳 斜置正放四角锥柱面网壳 三角锥柱面网壳 抽空三角锥柱面网壳双层网壳的网格形式：1.交叉桁架体系(略)2.四角锥体系 3.三角锥体系 上海世博会阳光谷。高。高4040米，下小上大的悬挑米，下小上大的悬挑式单层网壳结构，上口最大直径为式单层网壳结
11、构，上口最大直径为9090米。米。 国家羽毛球馆（北京工业大学体育馆）球壳形，长约球壳形，长约150m150m，宽约，宽约120m120m，主体结构采用弦支穹顶结构，上主体结构采用弦支穹顶结构，上弦为单层网壳，下弦环向为拉索，弦为单层网壳，下弦环向为拉索，径向为钢拉杆；外挑部分采用悬径向为钢拉杆；外挑部分采用悬挑变截面挑变截面H H型钢梁。型钢梁。 2 单层悬索结构平行布置形式(跨度可达80m，德国多特蒙特一展览厅，1956)水平梁和框架一起承受悬索拉力水平梁承受悬索拉力悬索直接锚挂于框架斜拉索将悬索拉力拉向地锚幅射式布置形式(适用于圆形，椭圆形平面)下凹双曲率碟形屋面不便于排水，最大的碟形屋
