大跨度建筑屋盖结构

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,201米,第一篇 大跨度建筑屋盖结构,第一篇 大跨度建筑屋盖结构,适用范围：工业厂房、公共建筑：体育馆、展览馆,桁架：增加跨度、减轻自重,等高排架,不等高排架,拱结构,悬索结构,国家奥林匹克体育中心,第二篇 大跨度建筑屋盖结构,第一章 门式刚架结构,第二章 薄腹梁结构,第三章 桁架结构,第四章 拱结构,第五章 网架结构,第六章 悬索结构,第一章 门式刚架结构,一、门式刚架的结构特点与适用范围,图1 装配式结构实例,新疆库尔勒五千吨气调库,长春国富门式刚架厂房,杆件较少，制作方便，结构内部空间较大,梁柱刚接，横梁弯矩较铰接减少，适用于中小跨结构，跨度可达米，最适宜米左右,刚度较差，受荷后产生挠度，用于工业厂房时，吊车起重量不能过大,特 点,广泛用于工业厂房和体育馆等,第二节 门式刚架的类型与构造,1.从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架,无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀沉降时，将使结构产生附加内应力,有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于小跨度（12m）和基础较差的情况,类型,铰接时，刚架横梁弯矩较大，梁截面大些，柱一般做成变截面，基础较小,固结时，梁截面较小，柱为不变截面，基础较大,2.从外形分：水平横梁式、折线横梁式,3.从跨数分：,纵向柱距：米,横向跨度：米的倍数，如米、米,h/L:h减小将使推力增大，,三铰刚架：hL,两铰刚架：L稍大于h,构造,横,梁,的,连,接,柱与基础的铰接,第三节 预应力刚架结构,柱为变截面结构，梁为箱形截面，预应力钢筋采用高强度钢丝束,第二章 薄腹梁结构,第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围,第二章 薄腹梁结构,第一节 薄腹梁的优缺点和运用范围,图1 装配式结构实例,混凝土柱截面设计,平腹杆,斜腹杆,优点：制作、构造、吊装及设计较简单，侧向刚度大，可以降低厂房的高度和不需设置屋面支撑,缺点：自重较大,适用跨度：,普通钢筋混凝土薄腹梁为,预应力时为,第二节 薄腹梁的设计要点和大致尺寸,梁端部高度：一般不小于,双坡度的屋面坡度：1/81/12,梁截面高度：单坡梁h=(1/181/12)l,双坡梁h=(1/141/6)l,梁腹厚度：610cm,第三章 桁架结构,第一节 桁架的结构特点与优缺点,受力特点,开封县温泉游泳馆,湖南国际会展中心,宽141米,湖南国际会展中心,待装配的一榀平面桁架,优点：,受力性能好（受力均匀，材料利用充分）,扩大了梁式结构的适用跨度,桁架可以用多种材料制造,桁架体型可以多样化,施工方便,第二节 桁架的外形与内力的关系,第二节 桁架的外形与内力的关系,一、木屋架,特点：节间大小均匀，,杆件内力不致突变太大,适宜跨度：米,最经济跨度：米,节间长度：1.52.5m 节间数目：,屋架的类型,二、钢屋架,特点：小桁架的组合，,杆件长度较短,下眩受拉,适用跨度：米以上,三、钢筋混凝土屋架,受力性能好,结点杆件数不多于5,腹杆与玄杆夹角不小于30度,第四节 几种屋架的基本尺寸及其适用范围,基本要求：,跨度：3米模数,玄杆等截面,钢筋混凝土屋架用于大型屋面板，宽度不小于20 cm,高跨比：刚度要求,一、三角形屋架,造型美观，有利于屋面排水,高跨比：h/l=1/41/6,I=1/21/3,二、梯形屋架,具有较大的空间，便于管道的通过和人的通行，常用于剧院屋盖,端部高度：1.82.2m,节间长度：上玄3m，下玄6m,高跨比：h/l=1/61/8,I=1/12,非预应力屋盖：适用跨度米,预应力屋盖：适用跨度米,钢屋盖：适用跨度米以上,二、梯形屋架,钢屋架,三、弧形屋盖,非预应力：适用跨度米,下铉预应力：适用跨度6米,高跨比：h/l=1/61/8,常为折线形,四、平行铉屋架,优点：腹杆长短和节点构造统一，制作方便,缺点：杆件内力分布不均，不宜用于杆件内力相差悬殊的结构,五、无斜腹杆屋架,结构造型简单，制作方便，适用于有较大吊重的建筑,常用跨度：、,六、钢筋混凝土钢组合结构,自重轻，节省材料,常用跨度：米,七、板状屋架,屋面板和屋架合二为一，传力简捷，减少了屋盖构件，节省钢材和水泥，结构自重轻,制作复杂,柱间加托架梁,常用跨度：,米,屋架选型的一般原则,1、跨度36米以上：钢屋架,有侵蚀性介质：不宜采用钢结构,2、跨度36米以下：预应力钢筋混凝土屋架,1824米：可选普通钢筋混凝土屋架,3、18米以下：钢筋混凝土组合屋架,4、相对湿度大于75%，或有侵蚀性介质：不宜选用木屋架和钢屋架,第四章 拱结构,第一节 拱的结构特点与优缺点,第二节 承受拱水平推力的结构处理手法,（）利用地基基础直接承受水平推力,（落地拱）,（）利用侧面框架结构承受水平推力,（）利用拉杆承受水平推力,第三节 拱结构的形式与主要尺寸,拱结构的形式,按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱,按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱,拱轴形式的选择：,合理的拱轴线，只有轴力，没有弯矩,和荷载有关,均布荷载：二次抛物线,矢高的影响：,矢高小时，拱身轴力大而且拱脚水平推力也大,矢高大时，拱身轴力和拱脚水平推力都小，但拱身的长度增大,合理矢高:f=(1/21/8)l,屋盖结构：f=(1/51/7)l,矢高f=1/2时，拱轴形式为半圆，水平推力为，受力合理，但大跨度时显得高耸，很少用于建筑物盖,第四节 拱结构的建筑实例,湖南一散装盐库,风雨操场,室内采光效果,农贸市场,飞机库,第五章 网架结构,第一节 网架结构的特点、优点与适用范围,第二节 网架结构的分类,第三节 平板网架的结构形式,第四节 平板网架的主要尺寸,第五节 平板网架的受力特点,第六节 网架的支承方式,第一节 网架结构的特点、优点与适用范围,特点：平面桁架相互交叉结合而成,优点：,1多向受力的空间结构，跨度大,2刚度大，稳定性好,3杆件主要承受轴向力，能充分发挥 材料的强度,4高次超静定，安全度高,5结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构,6杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装的整体吊装,材料：一般为钢结构（16锰钢）,杆件：钢管、角钢,结点：空心球结点、钢板焊接结点,适用范围：中小跨度的工业和民用建筑、大跨度的体育馆、展览馆等屋盖结构,第二节 网架结构的分类,按外形分：曲面网架、平面网架,一、曲面网架（网壳）,单曲、双曲、单层、双层,特点：,1利用一定的起拱度来实现外力的空间传递,2多余的上凸增加了建筑容积,3巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大,二、平面网架（平板网架）,平行玄桁架交叉而成，双层平面网格,特点：空间受力，无推力,第三节 平板网架的结构形式,一、两向正交正放网架,二、两向正交斜放网架,三、三向交叉网架,四、锥体网架,正交：两个方向桁架互相垂直,正放：两个方向桁架都与建筑平面的边线平行,一、两向正交正放网架,特点：,两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架受力才比较均匀，且能发生整体空间作用,如建筑平面为长方形，空间作用不明显,网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑,适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形,中等跨度：3060米,8181米有柱展厅，屋盖采用双向空间钢桁架结构。桁架下弦标高为10.55米，桁架高度H=4.0米，钢桁架沿纵向间距为27米，沿横向间距为9米，均支承在钢筋砼柱柱顶，由于该区屋面为屋顶花园，屋面活荷载按8.0KN/m2设计,故屋盖承重结构选用钢桁架,并且正交桁架高度相等,弦杆为刚接,在纵向垂直支撑、系杆的保证作用下形成空间桁架结构体系。,厦门国际会展中心,厦门国际会展中心,正交：两个方向桁架互相垂直,斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线成45度角,二、两向正交斜放网架,1长度不统一，最长的桁架长度=,桁架长度不因平面长边的增加而改变,2短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力,3网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好,4网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角支座产,生较大的拉力，使四角有可能翘起,特点：,由角部两个柱子共同承担，避免拉力集中,适用范围：,任意尺寸的矩形建筑平面,中等跨度：3060米,大跨度：60米以上,三个方向的桁架相互交叉60度而成,三、三向交叉网架,特点：,1上下玄网格均为三角形,2空间刚度比两向网架好,3杆件内力更均匀,4结点汇交杆件多，构造复杂,适用范围：,大跨度，建筑平面为三角形、六边形、圆形,由三角锥、四角锥或六角锥单元组成,棱角斜杆作竖向腹杆,四、锥体网架,三角锥体网架,型式：,1上下玄均为三角形网格-空间刚度好,2跳格三角锥体网格：上玄为三角形网格，下玄为三角形和六角形,网格-用料省,适用范围：建筑平面为矩形、三边形、梯形、六边形、,圆形的大跨度结构,上下玄均为方格，上下玄错开半格,适用范围：中小跨度结构,型式：,1正放四角锥体网架,2斜放四角锥体网架,四角锥体网架,1正放四角锥体网架：锥的底边与相应的建筑平面周边平行,A倒四角锥体（锥尖向下）：锥的底边相连为上玄杆，锥尖的连杆为上玄杆，上下玄错开半格,四角锥体网架,1正放四角锥体网架,b正四角锥体（锥尖向下）,四角锥体网架,四角锥体网架,正放四角锥体网架 特点：,（1）杆件内力均匀，点支承时除支座处杆件内力较大，其他杆件内力均匀,（2）屋面板规格比较统一，上下玄杆等长，构造简单,适用范围：,（1）平面接近于正方形的中小跨度周边支承的建筑,（2）大柱距的点支承、有悬挂吊车的工业厂房,四角锥体网架,2斜放四角锥体网架：锥的底边与相应的建筑平面周边夹角45度,四角锥体网架,上玄杆短对受压有利，,下玄杆长为受拉杆，受力,合理,适用范围：中小跨度、,矩形平面,锥尖向下：,上玄为正六角形网格，下玄为正三角形网格,六角锥体网架,锥尖向上：,下玄为正六角形网格，上玄为正三角形网格,六角锥体网架,杆件多，结点构造复杂，屋面板为六边形或三角形，施工困难，较少采用,第四节 平板网架的主要尺寸,短向跨度l60m时，取（1/131/18）l,钢筋混凝土屋面板时，不宜超过 3m*3m,轻型屋面：36米,一、网格尺寸,第四节 平板网架的主要尺寸,和网格尺寸相匹配,短向跨度l60m时，取（1/141/18）l,二、网格高度,交叉桁架体系：腹杆倾角4055度,角锥网架：腹杆倾角60度,大跨度网架：再分式腹杆,三、腹杆布置,第五节 平板网架的受力特点,第六节 平板网架的支承方式,每个结点都设置柱,周边不设置边桁架,用钢梁省,一、周边支承于柱,适用范围：大跨度和中等跨度,柱子数量少,柱距布置灵活,周边可不设置边桁架,圈梁有利于抗震,二、周边支承于圈梁,适用范围：中小跨度,柱子数量少，建筑物使用灵活,三、点支承,适用范围：大柱距的厂房或仓库,自由边必须设边梁或桁架梁,四、三边支承,适用范围：飞机库或飞机修理装配车间,第六章 悬索结构,悬索结构由受拉索、边缘构件和下部支承构件所组成。,悬索结构的组成：,拉索采用由高强钢丝组成的钢绞线、钢丝绳或部丝束，,边缘构件和下部支承构件则常常为钢筋混凝土结构。,索网只受轴向拉力，既无弯矩，也无剪力，受力简单,悬索屋盖结构的特点：,悬索结构通过索的轴向受拉,来抵抗外荷载的作用，可以最充,分地利用钢材的强度。,悬索结构便于建筑造型，,容易适应各种建筑平面。,4.可以创造具有良好物理性能的建筑空间。,5悬索屋盖结构的稳定性较差。,6悬索结构的边缘构件和下部支承必须具有一定的刚度和合理的形式，以承受索端巨大的水平拉力。,第三节 悬索结构的型式,悬索屋盖结构按屋面几何形式的不同，可分为单曲面和双曲面两类；,根据拉索布置方式的不同，可分为,单层悬索体系、双层悬索体系、交叉索网体系,一、单层悬索体系,单层悬索体系的优点是传力明确，构造简单；,缺点是屋面稳定性差，抗风（上吸力）能力小。,常采用重屋面，适用于中小跨度建筑的屋盖。,单层悬索体系有单曲面单层拉索体系和双曲面单层拉索体系。,1单曲面单层拉索体系,由 许多平行的单极拉索组成。屋盖表面为简状凹面，从两端山