第10章__大跨度建筑结构的其他型式_建筑结构选型

1 System and Selection of Building Structures 土木建筑与力学学院 建筑结构选型 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 大跨度建筑体现了一个国家建筑技术的发展水平 ； 大跨度的公共建筑往往被作为一个城市或者地区的标志 ； 传统的大跨度建筑的结构它们在结构上具有不同的受力特点，在建筑上具有不同的造型特色。 随着时代的发展，人们对建筑的要求已经不再仅仅是囊足物质功能的需要，而是越来越高地提出了对建筑精神功能的要求。 随着建筑施上技术完善，随着各种新型屋而材料的出现，大跨度建筑结构的型式将会越来越丰富多彩。 3 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.2 弦支空间骨架结构 10.3 斜拉结构 10.4 混合空间结构 10.4 多面体空间刚架结构 4 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.1 概述 张拉整体体系：由一组连续的受拉索与一组不连续的受压构件组成的自支承、自应力的空间铰接网格结构。 特点： 自支承 预应力提供刚度 自平衡 恒定应力态 它通过拉索与压杆的不同布里形成各种形态，索的拉力经过一系列受压杆而改变方向，使拉索与压杆相互交织实现平衡。 这种结构的刚度依靠对拉索与压杆施加预应力来实现，且预应力值的大小对于结构的外形和结构的刚度起着决定作用。没有预应力，就没有结构形体和结构刚度 ；预应力值越大，结构的刚度也越大。 同时，预应力应设计成自平衡体系，以构成合适的应力回路。 5 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.2 张拉整体体系的形式 111 图 10-1-1 张拉集成单元 图 10-1-2 集成单元 结构单元 张拉单元 结构构件 拉索 压杆 6 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.2 张拉整体体系的形式 图 10-1 -3 张拉索网的样式 图 10-1-4 张拉索的各种型式 拉力海洋中的应力孤岛！ 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.2 张拉整体体系的形式 8 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.3 索穹顶结构的工程实践 1) 汉城奥运会的索穹顶结构 图 10-1-5 竞技馆的屋盖结构 图 10-1-6 竞技馆屋盖的张拉过程 9 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.3 索穹顶结构的工程实践 图 10-7-1 佐治亚穹顶结构布置 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.3 索穹顶结构的工程实践 11 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.3 索穹顶结构的工程实践 图 10-1-8 佐治亚穹顶施工过程 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.1 张拉整体体系和索穹顶 10.1.3 索穹顶结构的工程实践 奥运会主馆 佐治亚穹顶 13 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.1 弦支空间骨架结构的概念 弦支骨架结构：将索弯顶结构柔性的上弦索用刚性骨架结构代替，形成上部骨架与弦支体系相结合的新受力体系。 利用弦支体系调整骨架部分的内力分布，大大降低上部骨架结构最大弯矩的峰值和挠曲变形。 弦支空间骨架结构，上部骨架是空间结构，如交叉析架、网壳等，或是由主梁与环梁组成的交叉梁系；下部弦支体系也为空间布置，包括环索、斜索、压杆等。 弦支体系部分对下部支承结构产生压力，与骨架部分对下部支承结构产生的拉力可以部分抵消，大大降低结构体系对下部支承结构的要求。 14 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 1) 弦支空间梁系结构 图 10-2-1 上海铁路南站屋盖结构布置 (a)钢屋盖平面图； (b)钢屋盖剖面图 图 10-2-2钢屋盖内压环、主梁、主索、环索、擦条的布置 世界最大圆顶透光火车站 “大交通、大空间、大绿化”设计理念 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 上海铁路南站屋盖结构布置 17 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 2) 弦支网架结构 图 10-2-4 国家体育馆全景 18 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 2) 弦支网架结构 图 10-2-5 国家体育馆平、剖面图 19 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 2) 弦支网架结构 图 10-2-6 国家体育馆屋盖结构平面及剖面 20 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 3) 弦支网壳结构 图 10-2-7 北京工业大学体育馆 图 10-2-8 弦支网壳平面 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 22 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 4）弦支空间桁架结构 图 10-2-9 北京大学体育馆效果图 23 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 图 10-2-10 北京大学体育 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.2 弦支空间骨架结构 10.2.2 弦支空间骨架结构工程实例 北京大学体育馆 25 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.1 斜拉索的布置 途径： 将 受弯构件的传力途径改为由索和塔柱承受拉、压的传力途径 。 图 10-3-1 斜拉索的布置 图 10-3-2 斜拉索锚固与平衡 索竖向分力： 减轻结构竖向负荷； 索水平分力： 增加负荷 措施： 控制索的倾角 塔的水平力： 平衡 26 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-3 斜拉结构 27 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 28 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 29 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10- -5 新加坡港务局开普区码头集装箱站仓库 30 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-6 北京奥林匹克体育中心综合馆屋盖结构透视 31 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-7 国家奥林匹克体育中综合馆屋盖布置 32 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-8 国家奥林匹克体育中心游泳馆 33 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-9 呼和浩特民航机库斜拉屋 图 10-3-10 无锡县游泳馆斜拉屋盖 34 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-11 浙江省黄龙体育中心体育场挑篷结构 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 38 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.3 斜拉结构 10.3.2 斜拉索的布置 图 10-3-12 福建龙岩体育馆的结构布置图 图 10-3-13 复且大学正大体育 39 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.1 混合空间结构的组成 将前述介绍过的大跨度结构形式根据需要组合使用。 一般说来，常以巨大的刚架、拱、悬索或斜拉结构形成巨型骨架，勾画出 建筑的主轮廓。以巨型骨架、侧边构件或周边承重结构作为支座，在其上 布置平板网架、网壳、悬索等屋盖，形成风格各异的屋面。 混合空间结构的组成 考虑因素： 1、应满足建筑功能的需要 ； 2、结构受力均匀合理、动力性能相互协调、材料强度得到充分发挥 ； 3、结构刚柔相济，有良好的稳定性； 4、尽量采用预应力等先进的技术手段； 5、施工比较简洁，造价比较合理。 40 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 1）刚架一索混合空间结构 图 10- -1 丹东体育馆屋盖结构示意图 41 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 图 10- -1 丹东体育馆屋盖结构示意图 42 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 2)拱 -网架混合空间结构 图 10-4-3 江西省体育馆结构平面、剖面图 44 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 图 4-4-4 大拱结构布置 图 4-4-5 钢管混凝土骨架 45 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 图 4-4-6 美国耶鲁大学冰球馆 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 47 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的应用实例 图 10-4-7 海南美兰机场维修机库屋盖平面 48 第 10章 大跨度建筑结构的其他型式 10.4 混合空间结构 10.4.3 混合空间结构的