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1、建筑构造（二）,第三章、其它特种建筑构造讲课人：王世礼 2009.04.,第三章：其它特种建筑构造：,第一节、地下室防潮及防水:第二节、玻璃幕墙构造： 第三节、大跨度建筑结构形式与建筑造型第四节、中庭天窗与玻璃采光顶,第三节、大跨度建筑构造 结构形式与体型设计,大跨度建筑概述： （一）大跨度建筑的定义与适用范围： 大跨度建筑：通常是指跨度在30m以上的建筑。 大跨度建筑主要用于：民用建筑的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。工业建筑中主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。,（二）大跨度建筑的发展：,在18世纪中叶前，采用的建筑材料仅仅为石头、木材和砖。砖石适用于
2、穹隆之类的三维空间形式。质量好的木材具有一定的抗拉与抗压强度。例：罗马万神庙、圣彼得大教堂、佛罗伦萨圣玛丽亚教堂、奈良东大寺庙 随着工业革命的到来，铁与钢材等高强度材料的生产越来越广泛。例：英国水晶宫、巴黎埃菲尔铁塔及机械馆,大跨度建筑的发展,大跨度建筑的结构形式与建筑造型：,（一）拱的受力特点、优缺点和适用范围 拱是古代大跨度建筑的主要形式。 受力特点：由于拱呈曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩之可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。 拱结构在承受荷载后将产生横向侧推力,为了保持结构的稳定性,必须设置宽厚
3、坚固的拱脚支座。,一、拱结构及其建筑造型：,（二）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。 （三）拱结构的建筑造型 拱结构的造型主要取决于矢高和平衡侧推力的方式。 通常拱屋顶的矢高为跨度的1/51/7，最小不小于1/10。采用油毡屋面时，矢高不应大于1/8，混凝土自防水屋面的矢高一般取1/6。拱结构解决水平推力的方式：1.由拉杆承受拱推力的建筑造型2.由框架结构承受拱推力的建筑造型3.由基础承受拱推力的建筑造型,拱结构类型,同济大学体育馆,二、刚架结构及其建筑造型,（一）受力特点、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。 由于梁和柱是刚性节点，在竖
4、向荷载作用下柱对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩：同样在水平荷载作用下，梁对柱有约束作用，能减少柱内弯矩。 由于大多数刚架的横梁是向上倾斜的，不但受力合理而且结构下部的空间增大，对某些要求高大空间的建筑特别有利。,倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形，建筑轮廓富于变化。 由于刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作方便因而应用非常广泛。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场的大空间的民用建筑，也可用于工业建筑。 （二）刚架结构的形式 按组成和支座方式不同分为：三铰刚架、两铰刚架和无铰刚架。 （三）刚架结构的建筑造型 刚架结构常用钢筋混凝土建造，为了节约材料和减轻结构自重，通常将刚架做成便断
5、面形式，柱梁相交处弯矩最大，断面增大，交界点处弯矩为零，断面最小，所以刚架的立柱断面呈上大下小。,刚架结构类型,三、桁架结构及其建筑造型,（一）受力特点、优缺点和适用范围 桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。 在外力作用下，杆件内力为轴向力（拉力或压力），而且分布均匀，故桁架结构比梁结构受力合理。 桁架内力分布均匀，材料强度能充分利用，减少材料耗量和结构自重，使结构跨度增大。 桁架是大跨度结构建筑常用的一种结构形式，主要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建筑。,桁架一般用木材、钢材、钢筋混凝土建造。 桁架形式分为三角形、梯形、拱形、无斜腹杆式和三铰拱式等形式。 桁架选型考虑的
6、因素是:综合考虑建筑的功能要求、跨度和荷载大小。 当建筑跨度在36m以上时，为减轻结构自重，宜选择钢桁架；跨度在36m以下时，一般可选用钢筋混凝土桁架，有条件是最好选用预应力混凝土桁架；当所处环境相对湿度大于75 %或有腐蚀性介质是，不宜选用木桁架。,（二）桁架结构的形式,（三）桁架结构的建筑造型,桁架结构在大跨度建筑中多用作屋顶的承重结构，根据建筑的功能要求、材料供应和经济的合理性，可设计成 单坡、双坡、单跨、 多跨等不同的外观和形式。,钢筋混凝土屋架,钢筋混凝土屋架,钢筋混凝土排架,钢排架结构,四、网架结构及其建筑造型,（一）受力特点、优缺点和适用范围 网架是一种有很多干件以一定规律组成的
7、网状结构。 网架结构优点：（1）杆件之间相互起支撑作用，形成多向受力的空间结构，故其整体性强、稳地性好、空间刚度大，有利于抗震。（2）当荷载作用于网架各节点时，杆件主要承受轴向力，故能充分发挥材料的强度， 节省材料;,（3）网架结构高度小，可以有效的利用空间。 （4）结构的杆件规格统一，有利于工厂化生产。 （5）网架形式多样，可创造丰富多彩的 建筑形式。 网架结构主要用来建造大跨度建筑的屋顶，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。,网架结构按其外形分为平板网架和曲面网架； 网架结构按建造材料分为钢网架和木网架、钢筋混凝土网架； 按网架本身的构造又可分为单层网架和双层
8、网架。平板网架都是双层的，曲面网架可以是单层网架或双层网架。 平板网架多采用钢管或角钢制作。曲面网架可采用木、钢、钢筋混凝土。,（二）网架结构形式,网架形式,角锥体系平板网架,平板网架按其构造方式不同，可分为交叉桁架体系和角锥体系两类。 1.交叉桁架体系 2.角锥体系平板网架 角锥体系平板网架分别由三角锥、四角锥、六角锥等锥体单元组成。,（三）平板网架的类型与尺寸,交叉桁架体系网架,角锥体系网架,网架节点示例,支撑方式,空间网架结构,空间网架结构,空间网架结构节点,日本大阪世博会空间网架结构,日本大阪世博会空间网架结构,空间网架结点,木结构,木结构,木结构,空间网架结构,空间网架结构,五、其他
9、大跨度建筑结构形式,折板结构及其建筑造型 薄壳结构及其建筑造型 悬索结构及其建筑造型 帐篷薄膜结构及其建筑造型 充气薄膜结构及其建筑造型 悬挑结构及其建筑造型,折板结构及其建筑造型,折板是以一定角度整体联系的薄板空间体系。 折板结构形式可分为有边梁与无边梁两种。 折板波长一般不大于12m，跨度可达27 m或更大。 跨度与波长之比1时为长折板；1时为短折板。 折板结构的形式丰富多样，可以使三角形或梯形，可以正向交贯，还可以弯折成刚架。 折板结构不仅可以用于矩形平面，还可以用于圆弧形、扇形平面。,折板结构的组成和形式,薄壳结构及其建筑造型,薄壳结构是用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板结构，
10、呈空间受力状态，主要受轴向力，而弯矩和扭矩很小。薄壳厚度极为跨度的几百分之一。 薄壳结构具有自重轻、省材料、跨度大、形式多样的优点。可用于各种建筑平面，特别适用于覆盖大的空间。 但大多数壳体结构的形体较复杂，多采用现浇施工，费工、费时、费模板，且结构计算较复杂，不宜承受集中荷载。,薄壳结构形式,法国国家工业与技术陈列馆,法国国家工业与技术陈列馆,悉尼歌剧院,悉尼歌剧院,悬索结构及其建筑造型,悬索结构有索网、边缘构件和下部支承结构三部分组成。 悬索是轴心受拉构件，可充分发挥高强抗拉钢索的力学性能。 悬索结构一般用于60m以上的大跨件。 悬索结构刚度及稳定性较差，必须采取措施以防止结构在风力、地震
11、力及其它动荷载作用下产生很大变形、波动及共振现象而遭致破坏。,悬索结构形式 1.单层单曲面悬索结构 2.双层单曲面悬索结构 3.双曲面轮式悬索结构 4.双曲面鞍形悬索结构 悬索结构的建筑造型,悬索结构形式,悬索结构形式,悬索结构形式,美国华盛顿杜勒斯机场候机厅,美国华盛顿杜勒斯机场候机厅,杭州市游泳馆,杭州市体育馆,帐篷薄膜结构及其建筑造型,帐蓬薄膜结构的主要优点：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。 易出现的弊病：抗风能力差而失去稳定，设计时必须合理选择拉索的支点、曲率和预应力值。 适用于各种建筑平面，主要用于临时性或半永久性建筑，如供短期使用的博
12、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。,慕尼黑奥林匹克中心运动场,慕尼黑奥林匹克中心体育馆,嘉峪关体育场,嘉峪关体育场,某高速公路收费站,上海 某小区入口,杭州市游泳馆,杭州市游泳馆,充气薄膜结构及建筑造型,充气结构是以各种薄膜材料或纤维制品及涂料为建筑材料，以比常压稍大的压缩空气为支撑体形成的结构。 这种结构重量轻、体积小、装拆快、能搬运、造价低，可用于小跨度或大跨度建筑，同时还可用于作构筑物和工具设备。 充气结构可分为三种类型：气肋式结构、气承式结构、气被式结构。,充气结构,悬挑结构有多种形式，当悬挑长度不大时，可采用梁板结构，当悬挑距离较远时，应选用自重较轻的结构形式，如桁架、折板、薄壳、网架等结构。 悬挑结构外形轻巧、通透，形式多样。造型常常随悬挑的方式不同而变化，一般有单面悬挑、双面悬挑和伞状悬挑。 悬挑结构建筑空间可灵活组合常用作体育场的看台挑篷、火车站和航空港的月台雨篷、影剧院和体育馆的楼座挑台。,悬挑结构及建筑造型,悬挑结构及建筑造型,杭州市黄龙体育中心体育场,杭州市黄龙体育中心体育场,杭州市黄龙体育中心体育场,上海市八万人体育场,谢 谢！,
