大跨度建筑构造

1、 大跨度建筑构造大跨度建筑构造 大跨度建筑构造大跨度建筑构造第一节第一节 大跨度建筑结构形式与建筑造型大跨度建筑结构形式与建筑造型一、拱结构及其建筑造型一、拱结构及其建筑造型1、拱的受力特点及适用范围、拱的受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：主要内力为轴向压力且应力分布均匀。主要内力为轴向压力且应力分布均匀。能充分利用材料的强度，选用抗压性能好的材料。能充分利用材料的强度，选用抗压性能好的材料。拱结构在承受荷载后产生横向推力，须设置拱脚支座抵抗横推力。拱结构在承受荷载后产生横向推力，须设置拱脚支座抵抗横推力。适用范围适用范围 ：商场、展览观、体育馆、仓库等较大空间建筑。商场、展览观、体育馆、

2、仓库等较大空间建筑。2、拱的形式、拱的形式(p111) 三铰拱三铰拱 两铰拱两铰拱 无铰拱无铰拱 大跨度建筑构造大跨度建筑构造第一节第一节 大跨度建筑结构形式与建筑造型大跨度建筑结构形式与建筑造型一、拱结构及其建筑造型一、拱结构及其建筑造型3、拱结构的建筑造型、拱结构的建筑造型其造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式其造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式由由拉杆拉杆承受拱推力的建筑造型承受拱推力的建筑造型由由框架框架结构承受拱推力的建筑造型结构承受拱推力的建筑造型由由基础基础承受拱推力的建筑造型承受拱推力的建筑造型二、刚架结构及其建筑造型二、刚架结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受

3、力特点及适用范围受力特点受力特点 ： 大跨度建筑构造大跨度建筑构造在竖向荷载作用下能减少梁的跨中弯距在竖向荷载作用下能减少梁的跨中弯距在水平作用下能减少柱内弯距在水平作用下能减少柱内弯距刚架结构轻巧，可以节省钢材和水泥刚架结构轻巧，可以节省钢材和水泥结构下部的空间增大结构下部的空间增大倾斜的横梁使建筑的外轮廓富于变化倾斜的横梁使建筑的外轮廓富于变化适用范围：适用范围：体育馆、礼堂、食堂、菜场等体育馆、礼堂、食堂、菜场等2、刚架结构的形式、刚架结构的形式(p112)无铰刚架无铰刚架两铰刚架两铰刚架三铰刚架三铰刚架 大跨度建筑构造大跨度建筑构造3、刚架结构的建筑造型、刚架结构的建筑造型刚架的受力特

4、点决定其建筑外型刚架的受力特点决定其建筑外型三、桁架结构及其建筑造型三、桁架结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：杆件内力是轴向力（拉力或压力）且分布均匀杆件内力是轴向力（拉力或压力）且分布均匀桁架内力分布均匀，材料强度能充分利用桁架内力分布均匀，材料强度能充分利用减小结构自重，使结构跨度增大减小结构自重，使结构跨度增大适用范围：适用范围：体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场等体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场等 大跨度建筑构造大跨度建筑构造2、桁架结构形式、桁架结构形式 ： 三角形、梯形、三角形、梯形、 拱型、无斜腹杆式、三角拱式等拱型、无斜腹杆式、三角

5、拱式等桁架选型考虑的因素桁架选型考虑的因素 ：建筑功能要求、跨度和荷载大小、材料、施工等建筑功能要求、跨度和荷载大小、材料、施工等3、桁架结构的建筑造型、桁架结构的建筑造型用于屋顶的承重结构，可设计为单坡、双坡、单跨、多跨等外观形状用于屋顶的承重结构，可设计为单坡、双坡、单跨、多跨等外观形状四、网架结构及其建筑造型四、网架结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围当建筑跨度当建筑跨度36m时，钢桁架时，钢桁架当建筑跨度当建筑跨度36m时，钢筋混凝土桁架时，钢筋混凝土桁架条件允许时，预应力混凝土桁架条件允许时，预应力混凝土桁架 大跨度建筑构造大跨度建筑构造受力特点受力特点 :杆件

6、之间互相起支撑作用杆件之间互相起支撑作用,形成多向受力的空间结构形成多向受力的空间结构,杆件主要承受轴向力杆件主要承受轴向力整体性好、稳定性好、空间刚度大、有利于抗震整体性好、稳定性好、空间刚度大、有利于抗震充分发挥材料的强度，节省材料充分发挥材料的强度，节省材料结构高度小，可有效利用空间结构高度小，可有效利用空间适用范围：适用范围：用于建造大跨度公共建筑的屋顶，适用于多种平面形状。用于建造大跨度公共建筑的屋顶，适用于多种平面形状。2、网架的结构形式、网架的结构形式 ：平板网架、曲面网架平板网架、曲面网架3、网架结构的建筑造型网架结构的建筑造型造型受两个因素影响造型受两个因素影响 网架的形式、

7、网架的支撑方式（网架的形式、网架的支撑方式（p=119） 网架的支撑方式网架的支撑方式 网架四周为墙、柱，悬挑、封闭、开敞。其决定因网架四周为墙、柱，悬挑、封闭、开敞。其决定因素素 建筑功能、跨度大小、受力情况、艺术构思等建筑功能、跨度大小、受力情况、艺术构思等 大跨度建筑构造大跨度建筑构造五、折板结构及其建筑造型五、折板结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：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折板结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能折板结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能结构厚度薄、省材料、构造简单结构厚度薄、省材料、构造简单适

8、用范围：适用范围：可用来建造大跨度屋顶，也可用于外墙可用来建造大跨度屋顶，也可用于外墙2、折板的结构形式、折板的结构形式 ：单波和多波；单跨和多跨；三角形及梯形折板单波和多波；单跨和多跨；三角形及梯形折板3、折板结构的建筑造型折板结构的建筑造型结构简单，可预制装配施工，广泛用于建筑中，造型新颖，具有独特外观结构简单，可预制装配施工，广泛用于建筑中，造型新颖，具有独特外观 六、薄壳结构及其建筑造型六、薄壳结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构呈空间受力状态，主要承受

9、曲面内的轴向力，弯距和扭距很小呈空间受力状态，主要承受曲面内的轴向力，弯距和扭距很小混凝土强度得到充分利用，有很好的强度和刚度混凝土强度得到充分利用，有很好的强度和刚度具有自重轻、省材料、跨度大、外形多样的优点具有自重轻、省材料、跨度大、外形多样的优点适用范围：适用范围： 薄壳结构可用来覆盖各种平面的建筑屋顶，但其体型复杂又采用线浇薄壳结构可用来覆盖各种平面的建筑屋顶，但其体型复杂又采用线浇施工，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载，这些缺点影响其推广。施工，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载，这些缺点影响其推广。2、 薄壳的结构形式薄壳的结构形式 ：筒壳、圆顶壳、双曲扁壳、鞍形壳等筒壳、圆顶壳

10、、双曲扁壳、鞍形壳等3、薄壳结构的建筑造型：薄壳结构的建筑造型：以各种几何曲面图形为基本特征，在造型上独以各种几何曲面图形为基本特征，在造型上独 具特色，给人以新奇感，突出建筑个性。具特色，给人以新奇感，突出建筑个性。 七、悬索结构及其建筑造型七、悬索结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：由索网、边缘构件、下部支撑结构三部分组成由索网、边缘构件、下部支撑结构三部分组成只承受轴向拉力，既无弯距也无剪力只承受轴向拉力，既无弯距也无剪力索网的边缘构件是索网的支座，索网通过锚固件与固定在边缘构件上索网的边缘构件是索网的支座，索网通过锚固件与固定在边缘构件上索网结

11、构能充分发挥材料的力学性能，利用钢索受拉、钢筋混凝土边缘构索网结构能充分发挥材料的力学性能，利用钢索受拉、钢筋混凝土边缘构件受弯，能节省大量材料，减轻结构自重件受弯，能节省大量材料，减轻结构自重适用范围：适用范围：悬索索网结构由于受力合理，自重轻，能跨越巨大的空间而不需在中间加悬索索网结构由于受力合理，自重轻，能跨越巨大的空间而不需在中间加支点。建筑功能灵活，在大跨度建筑中应用广泛。支点。建筑功能灵活，在大跨度建筑中应用广泛。2、悬索结构形式、悬索结构形式 ：单层曲面、双层曲面、双曲面轮辐式、双曲面鞍形单层曲面、双层曲面、双曲面轮辐式、双曲面鞍形 3、悬索结构的建筑造型：悬索结构的建筑造型：以

12、几何曲面为特征，但有自身特点，表现在两方面：以几何曲面为特征，但有自身特点，表现在两方面：悬索只能受拉，不能受压，外形呈凹曲面悬索只能受拉，不能受压，外形呈凹曲面悬索由两造不同材料的构件组成（索网、边缘构件），其变化能创造出与悬索由两造不同材料的构件组成（索网、边缘构件），其变化能创造出与基本形式截然不同的造型基本形式截然不同的造型八、张拉薄膜结构及其建筑造型八、张拉薄膜结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：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薄膜不能承受荷载，绷紧后承受拉力

13、且任何状态下保持，否则会失稳薄膜不能承受荷载，绷紧后承受拉力且任何状态下保持，否则会失稳轻巧柔软、采光好、构造简单、安装快、便于拆迁、外形千姿百态轻巧柔软、采光好、构造简单、安装快、便于拆迁、外形千姿百态适用范围：适用范围：适用于各种建筑平面，主要用于临时及半永久建筑：博览会、体育建筑、适用于各种建筑平面，主要用于临时及半永久建筑：博览会、体育建筑、文娱演出等其它临时建筑文娱演出等其它临时建筑2、张拉薄膜结构的设计要点：、张拉薄膜结构的设计要点：薄膜面料应选择轻质、高强、耐高低温、防火性好、具有一定透明度的材料薄膜面料应选择轻质、高强、耐高低温、防火性好、具有一定透明度的材料拉索布置应使薄膜表

14、面呈方向相反的双曲面，且对拉索施加预应力保证不松弛拉索布置应使薄膜表面呈方向相反的双曲面，且对拉索施加预应力保证不松弛应布置足够的拉索使其表面形成连续曲面，并使其表面有足够的坡度应布置足够的拉索使其表面形成连续曲面，并使其表面有足够的坡度尽可能地减少室内的撑杆或支架，以免防碍内部空间的使用尽可能地减少室内的撑杆或支架，以免防碍内部空间的使用3、张拉薄膜结构的建筑造型：、张拉薄膜结构的建筑造型： 张拉薄膜结构只有在受拉绷紧的状态下才能保持结构的稳定，其型体全部张拉薄膜结构只有在受拉绷紧的状态下才能保持结构的稳定，其型体全部由双曲面构成。形体随撑杆及索网的位置、方向、部位等变化而变化。由双曲面构成

15、。形体随撑杆及索网的位置、方向、部位等变化而变化。九、充气薄膜结构及其建筑造型九、充气薄膜结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：利用薄膜材料制成气囊，充气后形成建筑空间，并承受外力利用薄膜材料制成气囊，充气后形成建筑空间，并承受外力在任何情况下都必须处于受拉状态才能保持结构的稳定在任何情况下都必须处于受拉状态才能保持结构的稳定充气薄膜结构兼有承重和围护双重功能，简化了建筑造型充气薄膜结构兼有承重和围护双重功能，简化了建筑造型薄膜充气后均匀受拉，能充分发挥材料的力学性能薄膜充气后均匀受拉，能充分发挥材料的力学性能适用范围：适用范围：体育馆、展览馆、餐厅等，

16、且特别适合于防震救灾等临时性及永久性建筑体育馆、展览馆、餐厅等，且特别适合于防震救灾等临时性及永久性建筑 2、充气结构形式、充气结构形式 ：气承式：鼓风机不断向气囊送气，保持正压就可维持体形。气承式：鼓风机不断向气囊送气，保持正压就可维持体形。气肋式：以密闭的充气薄膜做成肋，并达到一定的刚度以便承重，在各气气肋式：以密闭的充气薄膜做成肋，并达到一定的刚度以便承重，在各气 肋的外面在敷设薄膜作围护，形成一定的建筑空间。肋的外面在敷设薄膜作围护，形成一定的建筑空间。3、充气薄膜结构的建筑造型：、充气薄膜结构的建筑造型：充气薄膜结构的建筑形体由向外凸出的双曲面构成充气薄膜结构的建筑形体由向外凸出的双

17、曲面构成充气薄膜结构的建筑造型随建筑平面形状和固定薄膜的边缘构件形式而变化充气薄膜结构的建筑造型随建筑平面形状和固定薄膜的边缘构件形式而变化十、悬挑结构及其建筑造型十、悬挑结构及其建筑造型1、受力特点及适用范围、受力特点及适用范围受力特点受力特点 ：将梁、板、桁架等构件从支座处向外作远距离延伸形成空间将梁、板、桁架等构件从支座处向外作远距离延伸形成空间悬挑结构所覆盖的空间使其周边不出现承重墙柱悬挑结构所覆盖的空间使其周边不出现承重墙柱悬挑结构会产生倾覆力距，允许跨度比较小悬挑结构会产生倾覆力距，允许跨度比较小适用范围：适用范围：体育馆、雨棚、观演厅等体育馆、雨棚、观演厅等 2、悬挑结构形式、悬

18、挑结构形式 ：梁板结构：悬挑长度不大梁板结构：悬挑长度不大轻型结构：悬挑距离较远轻型结构：悬挑距离较远 3、悬挑结构的建筑造型：、悬挑结构的建筑造型：单面悬挑的建筑造型单面悬挑的建筑造型双面悬挑的建筑造型双面悬挑的建筑造型伞状悬挑的建筑造型伞状悬挑的建筑造型 中铁大桥（郑州）中铁大桥（郑州） 用双层叠拱结构用双层叠拱结构 拉萨河铁路桥拉萨河铁路桥 钢架结构建筑钢架结构建筑 钢架结构建筑钢架结构建筑 桁架结构桁架结构 钢桁架结构钢桁架结构 网架结构网架结构 网架结构网架结构 网架杆件断面与节点连接网架杆件断面与节点连接薄薄 壳壳 建建 筑筑 实实 例例 悉尼歌剧院悉尼歌剧院 悬索结构建筑实例悬索

19、结构建筑实例 代代木体育馆代代木体育馆 悬索结构建筑实例悬索结构建筑实例 膜结构建筑实例膜结构建筑实例国国 家家 大大 剧剧 院院 钢钢 结结 构构 壳壳 体（国家大剧院）体（国家大剧院）钢钢 结结 构构 壳壳 体（国家大剧院）体（国家大剧院） 大跨度建筑构造大跨度建筑构造第二节第二节 大跨度建筑的屋顶构造大跨度建筑的屋顶构造一、设计要求与构造组成一、设计要求与构造组成1、设计要求、设计要求：防水、保温、隔热防水、保温、隔热2、构造组成：、构造组成：承重结构、屋面基层、保温隔热层、屋面面层等承重结构、屋面基层、保温隔热层、屋面面层等二、屋面防水二、屋面防水1、卷材防水、卷材防水2、涂膜防水、涂膜防水3、金属瓦屋面、金属瓦屋面4、彩色压型钢板屋面、彩色压型钢板屋面 大跨度建筑构造大跨度建筑构造 第三节第三节 中庭天窗设计中庭天窗设计一、中庭的形式及设计要求一、中庭的形式及设计要求1、中庭的基本形式、中庭的基本形式单向中庭单向中庭 、双向中庭、三向中庭、四向中庭、双向中庭、三向中庭、四向中庭 、环绕建筑中庭、环绕建筑中庭 、条形中庭、条形中庭