建筑设计课件 9.结构及建筑的关系

1、第一节第一节 结构与建筑的关系概述结构与建筑的关系概述 建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，建筑设计与结构设计是整个建筑设计过程中的两个最重要的环节，对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用，而二者对整个建筑物的外观效果、结构稳定起着至关重要的作用，而二者之间又存在着相互协调、互相制约的关系、之间又存在着相互协调、互相制约的关系、 结构体系的分类：结构体系的分类： 按施工工艺分：现场建造（现浇式钢筋混凝土结构）按施工工艺分：现场建造（现浇式钢筋混凝土结构） 预制装配（装配式钢筋混凝土结构）预制装配（装配式钢筋混凝土结构） 现场建造现场建造预制装配预制装配 按主要

2、承重材料分：土结构、木结构、石结构、砖砌体结构、钢按主要承重材料分：土结构、木结构、石结构、砖砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。筋混凝土结构、钢结构。 按承重方式的不同分：墙体承重、骨架承重和空间结构。按承重方式的不同分：墙体承重、骨架承重和空间结构。 9.2 9.2 墙体承重体系墙体承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 第二节第二节 墙体承重体系墙体承重体系 墙体承重体系墙体承重体系一般是指由承重墙体和梁板组成并共同受力的结一般是指由承重墙体和梁板组成并共同受力的结构体系。构体系。 1 1、生土（墙）建筑、生土（墙）建筑 1 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围

3、采用土质材料承重的传统民居一般称为生土建筑。采用土质材料承重的传统民居一般称为生土建筑。 特点：就地取材、易于施工、便于自建、造价低廉、冬暖夏凉、特点：就地取材、易于施工、便于自建、造价低廉、冬暖夏凉、节约能源、耗水量小，有利于生态平衡，不产生工业废料，不释放节约能源、耗水量小，有利于生态平衡，不产生工业废料，不释放有毒有害物质，隔声减噪，建筑与自然环境融为一体。有毒有害物质，隔声减噪，建筑与自然环境融为一体。 缺点：材料强度低，结构整体性弱，抗震能力差。缺点：材料强度低，结构整体性弱，抗震能力差。 2 2、生土（墙）建筑的结构形式、生土（墙）建筑的结构形式 窑洞、土筑建筑、掩土（体）建筑窑洞

4、、土筑建筑、掩土（体）建筑 平立面布置上要求均匀、简单、对称、规则。平立面布置上要求均匀、简单、对称、规则。 2、砌体结构、砌体结构 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，称为砌体由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构，称为砌体结构。结构。 石砌体、砖砌体、砌块砌体。石砌体、砖砌体、砌块砌体。 优点：耐火性好，化学稳定性和大气稳定性好，易于就地取材，节约钢材、优点：耐火性好，化学稳定性和大气稳定性好，易于就地取材，节约钢材、水泥和木材，隔热、隔声性能好，墙体既是承重构件，同时又起围护和分隔室内水泥

5、和木材，隔热、隔声性能好，墙体既是承重构件，同时又起围护和分隔室内外的作用，构造简单、造价较低。外的作用，构造简单、造价较低。 缺点：抗拉、弯、剪及抗震性能差，材料用量多，结构自重大，砌筑工作强缺点：抗拉、弯、剪及抗震性能差，材料用量多，结构自重大，砌筑工作强度大，施工进度慢，房间尺寸受约束，空间大小和形状受限制，房间组合不灵度大，施工进度慢，房间尺寸受约束，空间大小和形状受限制，房间组合不灵活，开窗受限制。活，开窗受限制。 2）砌体结构的形式）砌体结构的形式 横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重。横墙承重、纵墙承重和纵横墙混合承重。 横墙：沿建筑物短轴方向布置的墙。横墙：沿建筑物短轴方向布置的

6、墙。 纵墙：沿建筑物长轴方向布置的墙。纵墙：沿建筑物长轴方向布置的墙。9.2 9.2 墙体承重体系墙体承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 某纵横墙混合承重的混合结构办公楼平面图某纵横墙混合承重的混合结构办公楼平面图某横墙承重的混合结构宿舍平面图某横墙承重的混合结构宿舍平面图某混合结构多层住宅平面某混合结构多层住宅平面某混合结构独立式住宅墙多变化某混合结构独立式住宅墙多变化横墙承重的方式在纵方向可以获得较大的开窗面积，易得到较好的采光条件，横墙承重的方式在纵方向可以获得较大的开窗面积，易得到较好的采光条件，但平面较呆板但平面较呆板 纵墙承重的方式可减少横墙的数量，对开放室内空间有一定的好

7、处，但其整体纵墙承重的方式可减少横墙的数量，对开放室内空间有一定的好处，但其整体刚度往往不如横墙承重的方案好，纵向开窗面积也受到限制，所以在高烈度地刚度往往不如横墙承重的方案好，纵向开窗面积也受到限制，所以在高烈度地震区应慎重对待震区应慎重对待 纵、横墙混合承重的方案除应有一定数量的纵墙及横墙拉齐以加强建筑物的刚纵、横墙混合承重的方案除应有一定数量的纵墙及横墙拉齐以加强建筑物的刚度、满足抗震的要求外度、满足抗震的要求外 ，其墙体的布置相对较为自由，在平面组合方面可获，其墙体的布置相对较为自由，在平面组合方面可获得交通组织的方便并能够形成较好的采光和通风的条件，尤其适用于民用住宅得交通组织的方便

8、并能够形成较好的采光和通风的条件，尤其适用于民用住宅 砌体墙承重砌体墙承重 1、木构架结构、木构架结构 檩式、屋架式、人字叉手构架、抬梁式构架、穿斗式构架、密檩式、屋架式、人字叉手构架、抬梁式构架、穿斗式构架、密肋平顶式、干栏式和井干式。肋平顶式、干栏式和井干式。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 2、框架结构、框架结构 梁板柱构成建筑物的骨架，传递和支撑建筑物的全部荷载。梁板柱构成建筑物的骨架，传递和支撑建筑物的全部荷载。 框架结构建筑的特点：由于墙体不用承重，故可以创造开敞的空间，框架结构建筑的特点：由于墙体不用承重，故可以创造开敞的空间，且作为围护

9、分隔的墙体可以根据各个楼层的不同需要设置，无需上下对且作为围护分隔的墙体可以根据各个楼层的不同需要设置，无需上下对齐。齐。 1）结构特征和适用范围）结构特征和适用范围 水平荷载下，其结构承载力低、刚度小、水平位移大，称柔性结构体水平荷载下，其结构承载力低、刚度小、水平位移大，称柔性结构体系。系。 不宜在地震烈度较高地区采用，不宜在地震烈度较高地区采用，10层左右住宅楼及办公楼、教学楼等。层左右住宅楼及办公楼、教学楼等。 2）柱网布置）柱网布置 柱网布置满足使用要求，结构布置合理、受力明确直接、施工方便，柱网布置满足使用要求，结构布置合理、受力明确直接、施工方便，在进行综合经济、技术比较后，选择

10、合适的柱网。在进行综合经济、技术比较后，选择合适的柱网。 按纵向柱列的多少分：单排、双排、三排、四排及多排柱。按纵向柱列的多少分：单排、双排、三排、四排及多排柱。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 某框架结构档案馆平面图(a) 二层平面二层平面(b) 一层平面一层平面某饭店建筑框架呈扇形排列某银行建筑框架成角度交叉排列柱网需要有对位关系，平面不宜转折过柱网需要有对位关系，平面不宜转折过多，对于建筑布局的灵活性的意义主要多，对于建筑布局的灵活性的意义主要还是体现在那些内部需要较多的大空间还是体现在那些内部需要较多的大空间 n一层平面一层平面n二层平面二层平

11、面框架结构支承系统框架结构支承系统 3、剪力墙结构、剪力墙结构 1）结构特征及适用范围）结构特征及适用范围 是指其竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪是指其竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成，这种结构侧向刚度大、位移小，又称刚性结构体系。力墙所组成，这种结构侧向刚度大、位移小，又称刚性结构体系。 通常横向布置，间距小，约为通常横向布置，间距小，约为36m，平面布置不够灵活，仅，平面布置不够灵活，仅适适用于小开间的高层住宅、旅馆、办公楼。用于小开间的高层住宅、旅馆、办公楼。 一般控制在一般控制在35层，总高层，总高100m以内，非地震区可适当放宽。以内，非地震

12、区可适当放宽。 2）结构布置）结构布置 一般横墙短而数量多，纵墙长而数量少。一般横墙短而数量多，纵墙长而数量少。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 现浇钢筋混凝土剪力墙体系的高层住宅楼现浇钢筋混凝土剪力墙体系的高层住宅楼 某剪力墙体系高层住宅平面某剪力墙体系高层住宅平面 某短肢剪力墙体系高层住宅平面某短肢剪力墙体系高层住宅平面短肢剪力墙的体系较之长肢的剪力墙体系更能够增加建筑空间在使用过程中变短肢剪力墙的体系较之长肢的剪力墙体系更能够增加建筑空间在使用过程中变动的可能性动的可能性 4 4、框架、框架剪力墙结构剪力墙结构 1 1）结构特征及适用范围）结构特

13、征及适用范围 在框架结构中适当布置能抵抗水平推力的墙体，并使在框架结构中适当布置能抵抗水平推力的墙体，并使框架柱、楼板有可靠连接而形成的结构体系。框架柱、楼板有可靠连接而形成的结构体系。 框剪结构既有框架结构布置灵活的特点，又能承受水框剪结构既有框架结构布置灵活的特点，又能承受水平推力，是常用的结构形式。平推力，是常用的结构形式。 一般适用于一般适用于2525层以下，总高层以下，总高90m90m以内。以内。 2 2）结构布置）结构布置 关键是如何布置剪力墙的位置，达到既满足建筑使用关键是如何布置剪力墙的位置，达到既满足建筑使用空间要求，又使剪力墙能承受大部分水平推力。空间要求，又使剪力墙能承受

14、大部分水平推力。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 某框剪体系高层旅馆平面 某框筒体系高层办公楼平面 5、筒体结构、筒体结构 1）结构特征及适用范围）结构特征及适用范围 筒体结构是指一个或几个筒体作为竖向结构，并以各层楼板将筒体结构是指一个或几个筒体作为竖向结构，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架的高层房屋结构体系。井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架的高层房屋结构体系。 筒体结构比单片框架或剪力墙的空间刚度大的多，不仅能承受筒体结构比单片框架或剪力墙的空间刚度大的多，不仅能承受竖向荷载，而且能承受很大的水平荷载。竖向荷载，而且能承受

15、很大的水平荷载。 筒体结构构成的内部空间较大，建筑平面布局灵活。适用于超筒体结构构成的内部空间较大，建筑平面布局灵活。适用于超高层建筑，尤其在地震区更能显示其优越性。高层建筑，尤其在地震区更能显示其优越性。 2）筒体结构类型）筒体结构类型 实腹筒：用钢筋混凝土剪力墙围成的筒体结构，又称墙式筒体。实腹筒：用钢筋混凝土剪力墙围成的筒体结构，又称墙式筒体。 框筒（空腹筒）：由布置在房屋四周的密排柱与高跨比很大的框筒（空腹筒）：由布置在房屋四周的密排柱与高跨比很大的窗裙梁形成的密柱梁框架围成的筒体。窗裙梁形成的密柱梁框架围成的筒体。 依据筒体的数目和布置方式分为：依据筒体的数目和布置方式分为： 框筒结

16、构、筒中筒结构、成束筒结构。框筒结构、筒中筒结构、成束筒结构。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 某船厂技术中心楼外框 在垂直方向有变化某框筒结构办公楼核心筒跟随建筑外形作变化美国芝加哥西尔斯大厦的束筒框架结构布置及体型变化 6、框架、框架筒体结构筒体结构 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 由若干个框架与筒体共同组成的结构体系。筒体主要承担水平由若干个框架与筒体共同组成的结构体系。筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。荷载，框架主要承担竖向荷载。 优点：建筑平面布置灵活，便于设置大房间，又具有较大的侧优点：建筑平面布置灵活

17、，便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力。向刚度和水平承载力。 2）框筒结构和框架）框筒结构和框架筒体结构的区别筒体结构的区别 框筒结构式纯筒体的一种结构类型。如内部设柱子，称外筒内框筒结构式纯筒体的一种结构类型。如内部设柱子，称外筒内框架结构。框架结构。 框架框架筒体结构的受力与变形特点以及协同工作原理与框筒体结构的受力与变形特点以及协同工作原理与框剪剪结构类似，也称内筒外框架结构。结构类似，也称内筒外框架结构。 9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 7、板柱结构、板柱结构 由楼板（屋面板）、柱等构件组成、承受竖向及水平荷载由楼板（屋面板）、柱

18、等构件组成、承受竖向及水平荷载的空间结构体系，称为板柱结构，又称无梁楼盖。的空间结构体系，称为板柱结构，又称无梁楼盖。 板底平整，可降低层高，且内部空间分隔不受梁的影响。适板底平整，可降低层高，且内部空间分隔不受梁的影响。适用于使用荷载合适的商场、图书馆、仓储、多层轻型厂房等。用于使用荷载合适的商场、图书馆、仓储、多层轻型厂房等。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 某现浇板柱体系档案馆剖面图某现浇板柱体系档案馆剖面图某装配式板柱体系办公楼平面及施工工艺示意某装配式板柱体系办公楼平面及施工工艺示意(a)(a)某装配式板柱体系办公楼建筑方案某装配式板柱体系办

19、公楼建筑方案(b) (b) 某装配式板柱体系办某装配式板柱体系办公楼施工方案公楼施工方案伞状结构的无梁楼盖 8、钢（框架）结构、钢（框架）结构 1）普通钢结构）普通钢结构 结构特征、优缺点和适用范围：钢结构的连接方式。结构特征、优缺点和适用范围：钢结构的连接方式。 2）薄壁型钢结构）薄壁型钢结构 1.55mm的薄钢板，用钢量可节省的薄钢板，用钢量可节省25。 3）轻型钢结构）轻型钢结构 主要由圆钢或小角钢（主要由圆钢或小角钢（L45X4或或L56X36X4）组成的钢结构。）组成的钢结构。 主要用于跨度主要用于跨度L18m、吊车起重量、吊车起重量Q5t的的A3A6级且无高温、级且无高温、高湿和侵

20、蚀环境的厂房以及一些采用轻型屋面材料的或临时建筑的高湿和侵蚀环境的厂房以及一些采用轻型屋面材料的或临时建筑的屋盖结构中。屋盖结构中。9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 钢制刚架结构的飞机库 钢制刚架结构的玻璃暖房 9、拱结构、拱结构 1）结构特征、优缺点、和适用范围）结构特征、优缺点、和适用范围 拱是古代大跨度建筑的主要形式。拱是古代大跨度建筑的主要形式。 主要内力为轴向压力，且应力分布均匀，结构材料选用抗压性主要内力为轴向压力，且应力分布均匀，结构材料选用抗压性能好的材料。砖石、钢砼、钢桁架（跨度可达百米以上）。能好的材料。砖石、钢砼、钢桁架（跨度可达

21、百米以上）。 常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装仓库等建筑。常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装仓库等建筑。 2）拱的形式）拱的形式 按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱。 9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 拱券在早期建筑中的应用拱券结构的住宅室内拱在体育建筑及展示空间中的应用 10、刚架结构、刚架结构 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。 刚架结构比屋架和柱组成的排架结构轻

22、巧，可以节省钢材和水泥。刚架结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧，可以节省钢材和水泥。 刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作方便。刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作方便。 一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间民用建筑。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间民用建筑。 2）刚架结构的形式）刚架结构的形式 按组成和构造方式方式不同分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚按组成和构造方式方式不同分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架。架。 9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 11、桁架结构、桁架结构 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优

23、缺点和适用范围 桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系，杆件与杆件的结合假桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系，杆件与杆件的结合假定为铰接，在外力作用下，杆件内力为轴向力（拉力或压力），且定为铰接，在外力作用下，杆件内力为轴向力（拉力或压力），且分布均匀，故桁架结构比梁结构受力合理。分布均匀，故桁架结构比梁结构受力合理。 一般用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建一般用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建筑。筑。 2）桁架结构的形式）桁架结构的形式 按材料分：木、钢、钢砼桁架。按材料分：木、钢、钢砼桁架。 按构造形式分：三角形、梯形、拱形、无斜腹杆件和三铰拱式。按构造

24、形式分：三角形、梯形、拱形、无斜腹杆件和三铰拱式。 12、排架结构、排架结构 由屋架（或屋面梁）、柱、基础等组成，柱顶与屋架为铰接，由屋架（或屋面梁）、柱、基础等组成，柱顶与屋架为铰接，柱底与基础顶面为固接。柱底与基础顶面为固接。 多用于单层工业厂房。多用于单层工业厂房。 9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 排架结构某单层厂房室内国家体育场国家体育场“鸟巣鸟巣” 投资约投资约3535亿，建筑面积：亿，建筑面积：25.825.8万平方米万平方米 国家体育场位于北京奥林匹克公园中心区南部，为国家体育场位于北京奥林匹克公园中心区南部，为20082008年第年第

25、2929届奥林届奥林匹克运动会的主体育场。工程总占地面积匹克运动会的主体育场。工程总占地面积2121公顷，建筑面积公顷，建筑面积258,000m2258,000m2。场内观众坐席约为场内观众坐席约为9100091000个，其中临时坐席约个，其中临时坐席约1100011000个。将举行奥运会、个。将举行奥运会、残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民残奥会开闭幕式、田径比赛及足球比赛决赛。奥运会后将成为北京市民广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所，并成为具有地标性广泛参与体育活动及享受体育娱乐的大型专业场所，并成为具有地标性的体育建筑和奥运遗产。的体育建筑和奥运遗产

26、。 国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限国家体育场工程为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100100年，耐年，耐火等级为一级火等级为一级, ,抗震设防烈度抗震设防烈度8 8度度, ,地下工程防水等级地下工程防水等级1 1级。工程主体建筑级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长呈空间马鞍椭圆形，南北长333333米、东西宽米、东西宽294294米的，高米的，高6969米。主体钢结米。主体钢结构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式构形成整体的巨型空间马鞍形钢桁架编织式“鸟巢鸟巢”结构结构, ,钢结构总用钢钢结构总用钢量为量为4.24.2万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土

27、结构为地下万吨，混凝土看台分为上、中、下三层，看台混凝土结构为地下1 1层，地上层，地上7 7层的钢筋混凝土框架层的钢筋混凝土框架- -剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台剪力墙结构体系。钢结构与混凝土看台上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的上部完全脱开，互不相连，形式上呈相互围合，基础则坐在一个相连的基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢基础底板上。国家体育场屋顶钢结构上覆盖了双层膜结构，即固定于钢结构上弦之间的透明的上层结构上弦之间的透明的上层ETFEETFE膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁膜和固定于钢结构下弦之下及内环侧壁的半透明的下层的

28、半透明的下层PTFEPTFE声学吊顶。声学吊顶。 13、悬挑结构、悬挑结构 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 将梁、板、桁架等构件从支座处向外作远距离延伸，构成一种无将梁、板、桁架等构件从支座处向外作远距离延伸，构成一种无视线阻隔的空间。视线阻隔的空间。 常用作体育场的看台挑蓬、火车站和航空港的月台雨蓬、影剧院常用作体育场的看台挑蓬、火车站和航空港的月台雨蓬、影剧院和体育馆的楼座挑台等。和体育馆的楼座挑台等。 2）悬挑结构的形式）悬挑结构的形式 悬挑长度不大时，用梁板，较远时，用桁架、折板、薄壳、网悬挑长度不大时，用梁板，较远时，用桁架、折板、薄壳、网架等结构。架等结

29、构。 9.3 9.3 骨架承重体系骨架承重体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 第四节第四节 空间结构体系空间结构体系 空间结构支承系统空间结构支承系统各向受力，可以较为充分地发挥材料的性能，因而结构各向受力，可以较为充分地发挥材料的性能，因而结构自重小，是覆盖大型空间的理想结构形式。自重小，是覆盖大型空间的理想结构形式。 各种空间结构类型比起其它平面类型的结构形式来，除了在发挥材料性能、减各种空间结构类型比起其它平面类型的结构形式来，除了在发挥材料性能、减少结构自重、增加覆盖面积方面的优势外，其形状的富于变化以及支座形式的灵少结构自重、增加覆盖面积方面的优势外，其形状的富于变化以及支座形式

30、的灵活选用及灵活布置，对建筑空间以及建筑形态的构成无疑都有着积极的意义。活选用及灵活布置，对建筑空间以及建筑形态的构成无疑都有着积极的意义。 空间结构支承系统不但适用于各种民用和工业建筑的单体，而且可以应用于建空间结构支承系统不但适用于各种民用和工业建筑的单体，而且可以应用于建筑物的局部，特别是建筑物体型变化的关节点、各部分交接的连接处以及局部需筑物的局部，特别是建筑物体型变化的关节点、各部分交接的连接处以及局部需要大空间的地方。这些部分要么是垂直承重构件的布置需兼顾被连接部分的结构要大空间的地方。这些部分要么是垂直承重构件的布置需兼顾被连接部分的结构特征，或者需要局部减少垂直构件的数量以得到

31、较大的使用空间；要么是在建筑特征，或者需要局部减少垂直构件的数量以得到较大的使用空间；要么是在建筑方面需要形成较为活跃的元素，希望能够在这个位置上有较为活泼的建筑体型。方面需要形成较为活跃的元素，希望能够在这个位置上有较为活泼的建筑体型。 有网架结构、折板结构、薄壳结构、悬索结构、帐蓬薄膜结构、充气结构等。有网架结构、折板结构、薄壳结构、悬索结构、帐蓬薄膜结构、充气结构等。 9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 1 1、网架结构、网架结构 1 1）结构特征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 网架是一种由很多杆件以一定规律组成的网状结构。网架是一

32、种由很多杆件以一定规律组成的网状结构。 优点有五种。优点有五种。 适用于多种平面形状，如圆形、方形、三角形、多边形等各适用于多种平面形状，如圆形、方形、三角形、多边形等各种平面的建筑。种平面的建筑。 2 2）网架结构形式）网架结构形式 按外形分为：平板网架和曲面网架。按外形分为：平板网架和曲面网架。 按建造材料分为：钢网架、木网架、钢砼网架。按建造材料分为：钢网架、木网架、钢砼网架。 按构造分为：单层和双层。按构造分为：单层和双层。9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 网壳与主体结构脱开，自成体系地作为围护结构而存在网壳相当于格构化的薄壳，但由钢杆件组成的

33、网壳一般比混凝土薄壳的自重要小得多，网壳相当于格构化的薄壳，但由钢杆件组成的网壳一般比混凝土薄壳的自重要小得多，除了用作大空间的顶盖外，还可以整体化地围合空间除了用作大空间的顶盖外，还可以整体化地围合空间 由网架结构覆盖的音乐厅由网架结构覆盖的音乐厅由网架结构覆盖的交通空间由网架结构覆盖的交通空间 n空间网架在建筑物入口处的运用空间网架在建筑物入口处的运用曲面网架的大型展示空间及运动馆曲面网架的大型展示空间及运动馆 2 2、折板结构、折板结构 折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。通常用折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。通常用钢砼建造，也可用钢丝网水泥建造。钢砼建造，也

34、可用钢丝网水泥建造。 折板结构由折板和横隔构件组成。折板结构由折板和横隔构件组成。 具有良好的力学性能，结构厚度薄，省材料，省模板，可预制具有良好的力学性能，结构厚度薄，省材料，省模板，可预制装配，构造简单。装配，构造简单。 可用于建造大跨度屋顶，也可用作外墙。可用于建造大跨度屋顶，也可用作外墙。9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 折板成角度铺设折板成角度铺设用作建筑物的屋面用作建筑物的屋面折板水平铺设折板水平铺设用作建筑物的屋面用作建筑物的屋面 折板作为支承某体育馆屋顶的垂直构件(a) 立面立面(b)剖面剖面 3 3、薄壳结构、薄壳结构 1 1）结构特

35、征、优缺点和适用范围）结构特征、优缺点和适用范围 薄壳结构是用混凝土、塑料等刚性材料以各种曲面形式构成薄壳结构是用混凝土、塑料等刚性材料以各种曲面形式构成的，呈空间受力状态，主要承受曲面内的轴向力，而弯矩和扭矩的，呈空间受力状态，主要承受曲面内的轴向力，而弯矩和扭矩很小，砼强度能得到充分的利用。很小，砼强度能得到充分的利用。 优点：自重轻、省材料、跨度大、外形多样。优点：自重轻、省材料、跨度大、外形多样。 缺点：费工、费时、费模板，且结构计算较复杂，不宜承受缺点：费工、费时、费模板，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载。集中荷载。 2 2）薄壳结构形式）薄壳结构形式 有筒壳、圆顶壳、双曲扁壳、鞍

36、形壳四种。有筒壳、圆顶壳、双曲扁壳、鞍形壳四种。9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 罗马小体育宫圆形网状扁球壳屋顶罗马小体育宫圆形网状扁球壳屋顶折板薄壳结构建筑折板薄壳结构建筑 4 4、悬索结构、悬索结构 悬索结构由索网、边缘构件和下部支撑结构三部分组成。只承悬索结构由索网、边缘构件和下部支撑结构三部分组成。只承受轴向拉力，无弯矩也无剪力。受轴向拉力，无弯矩也无剪力。 根据不同的建筑形式要求，边缘构件采用梁、桁架、拱等结构根据不同的建筑形式要求，边缘构件采用梁、桁架、拱等结构形式，它们必须有足够的刚度，以承受索网的拉力。悬索的下部形式，它们必须有足够的刚

37、度，以承受索网的拉力。悬索的下部支撑结构一般是受压体，常采用柱子。支撑结构一般是受压体，常采用柱子。 用高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件以及下部的支承构用高强钢丝做拉索，加上高强的边缘构件以及下部的支承构件，使结构自重极大地减小，而跨度大大增加。除稳定性相对较件，使结构自重极大地减小，而跨度大大增加。除稳定性相对较差外，是比较理想的大跨屋盖结构形式。对于建筑而言，由于拉差外，是比较理想的大跨屋盖结构形式。对于建筑而言，由于拉索显示出柔韧的状态，使得结构形式轻巧且具有动感。索显示出柔韧的状态，使得结构形式轻巧且具有动感。9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系

38、 悬索结构屋面覆盖的世博会展厅悬索结构屋面覆盖的世博会展厅某展示厅（意大利） 5 5、帐篷薄膜结构、帐篷薄膜结构 帐篷薄膜结构是利用骨架、网索将各种现代薄膜材料绷紧形成帐篷薄膜结构是利用骨架、网索将各种现代薄膜材料绷紧形成建筑空间的一种结构。建筑空间的一种结构。 只能承受拉力，任何情况下必须保持受拉状态，否则会失去稳只能承受拉力，任何情况下必须保持受拉状态，否则会失去稳定。定。 优点：轻巧柔软、透明度高、采光好、省材料、构造简单、安优点：轻巧柔软、透明度高、采光好、省材料、构造简单、安装快速、便于拆迁、外形千姿百态。装快速、便于拆迁、外形千姿百态。 缺点：抗风能力差。缺点：抗风能力差。 适用于

39、各种建筑平面，主要用于临时性或半永久性建筑，如短适用于各种建筑平面，主要用于临时性或半永久性建筑，如短期使用的博览会建筑、体育建筑、文娱演出建筑和进行其他活动期使用的博览会建筑、体育建筑、文娱演出建筑和进行其他活动的临时性建筑。的临时性建筑。由于这些构件灵活的布置形式以及膜本身轻柔的由于这些构件灵活的布置形式以及膜本身轻柔的外表，在城市室外空间小品中也常应用。外表，在城市室外空间小品中也常应用。9.4 9.4 空间结构体系空间结构体系 结构与建筑的关系结构与建筑的关系 体育场张拉膜结构顶盖体育场张拉膜结构顶盖 可以想象把索网结构的索细化加密，可以想象把索网结构的索细化加密，直到交织成一张薄膜直

40、到交织成一张薄膜张拉膜结构的连廊张拉膜结构的连廊张拉膜结构的展示空间张拉膜结构的展示空间 6 6、充气薄膜结构、充气薄膜结构 充气薄膜结构是利用薄膜材料治成气囊，充气后形成建筑空充气薄膜结构是利用薄膜材料治成气囊，充气后形成建筑空间，并承受外力。间，并承受外力。 优点：有承重和围护功能，简化了建筑构造；充气后均匀受优点：有承重和围护功能，简化了建筑构造；充气后均匀受力，能充分发挥材料的力学性能；节省材料；覆盖空间大；造型力，能充分发挥材料的力学性能；节省材料；覆盖空间大；造型美观；透明度高，可不设天窗也能满足采光要求。美观；透明度高，可不设天窗也能满足采光要求。 缺点：结构刚度小、稳定性和抗风能力差。缺点：结构刚度小、稳定性和抗风能力差