大跨度建筑调研报告.ppt

大跨度建筑调研报告,1.大跨度建筑定义,2.大跨度建筑发展历程,3.大跨度建筑结构类型,4.大跨度建筑的屋顶构造,5.案例分析,目 录,6.总结,1.大跨度建筑定义,定义：大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院，体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。,株洲体育中心,武汉站,2.大跨度建筑发展历程,历史沿革：大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元120124年建成的罗马万神庙，呈圆形平面，穹顶直径达433m，用天然混凝土浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。然而大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶以后，特别是第二次世界大战后的最近几十年中。例如1889年为巴黎世界博览会建造的机械馆，跨度达到115m，采用三铰拱钢结构；我国大跨度建筑是在解放后才迅速发展起来的，20世纪70年代建成的上海体育馆，圆形平面，直径110m，钢平板网架结构。我国目前以钢索及膜材做成的结构最大跨度已达到320m。大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举行大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。一是需要，二是可能，两者相辅相成，相互促进，缺一不可。,3.大跨度建筑结构类型,（1）拱结构（2）刚架结构（3）桁架结构（4）网格结构（5）折板结构（6）薄壳结构（7）悬索结构（8）膜结构（9）其他大跨度结构,3.大跨度建筑结构类型,（1）拱结构,拱结构组成：一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲线或折线形构件。受力特点：在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。在大跨度结构中，结构的支点越分散，对于平面布局和空间组合的约束性就越强；反之，结构的支承点越集中，其灵活性就越大。优点：拱结构是使构件摆脱弯曲变形的一种突破性发展，它为抗压性能好的材料提供了一种理想的结构型式。缺点：拱结构的支座（拱脚）会产生水平推力，跨度大时这个推力不小，要对付这个推力将是一桩麻烦而又耗费材料的事。,3.大跨度建筑结构类型,（2）刚架结构,刚架结构组成：横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。受力特点：由于梁和柱是刚性结点，在竖向荷载作用下 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，梁对柱也有约束作用，能减少柱内的弯矩。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨 度建筑。优点：刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨 度，制作方便，应用非常广泛。刚架按结构组成的构造方式不同，分为无铰刚架、两铰 刚 架、三铰刚架。,3.大跨度建筑结构类型,（3）桁架结构,桁架结构组成：由杆件组成的格构体系。,受力特点：当荷载只作用于结点时，各杆只受轴力，截面上应力分布均匀。优点：材料强度利用充分，减少材料用量和结构自重，使结构跨度增大。适用范围：用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建筑。,3.大跨度建筑结构类型,（3）桁架结构,工程中的桁架结构,3.大跨度建筑结构类型,（4）网格结构,受力特点：杆件之间互相起支撑作用，形成多向受力的空间结构，当荷载作用于网架各节点时，杆件主要承受轴向力。优点：整体性强、稳定性好、空间刚度大、利于抗震；充分发挥材料的强度，节省材料；结构高度小，有效利用空间；杆件规格统一，有利于工厂化生产；形式多样，造型丰富多彩。适用范围：适用于平面形状如圆形、方形、三角形、多边形等各种平面的建筑。,网格结构组成：由很多杆件以一定规律通过节点组成的空间结构。网格的分类：a.外形：平板网架和曲面网架 b.材料：钢网架、木网架、钢筋混凝土网架c.自身构造：单层网架、双层网架,3.大跨度建筑结构类型,（5）折板结构,受力特点：在波长方向，犹如一块折叠起伏的钢筋混凝土连续板，跨度方向，折板如同一钢筋混凝土梁。优点：呈空间受力状态，具有良好的力学性能，结构厚度薄，省材料，可预制装配，省模板，构造简单。适用范围：用来建造大跨度屋顶，也可用作外墙。,折板结构按波长数目的多少分为：单波和多波折板 按结构跨度的数目分：单跨和多跨 按结构断面形式分：三角形折板和梯形折板 按折板的构成情况分：平行折板和扇形折板,折板结构组成：是以一定倾斜角度整体相连接成的一种薄板体系。,3.大跨度建筑结构类型,（6）薄壳结构,受力特点：双向直接传力强度大；空间受力空间刚度大；屋面与承重合一。主要承受曲面内的轴向力，而弯矩和扭矩很小。优点：自重轻、省材料、跨度大，外形多样 缺点：形体复杂，需现浇施工，结构计算较复杂，不宜承受集中荷载 适用范围：圆顶壳用于大型公共建筑，如天文馆、展览馆、体育馆、会堂等各种建筑。,薄壳结构组成：用混凝土等刚性材料以各种曲面形式构成的薄板形式。,3.大跨度建筑结构类型,（6）薄壳结构,墨西哥霍奇米洛科餐厅,立面,平面,几何形体,建筑由八瓣鞍壳交叉组成，相交处加厚形成刚度极大的拱肋，直接支承在八个基础上。建筑平面为30m*30m的正方形，壳厚40mm 壳体的外围八个立面是倾斜的，整个建筑犹如一朵覆地莲花，造型别致室内采光、通风效果好。,3.大跨度建筑结构类型,（6）薄壳结构,屋顶为球面薄壳，三角落地薄壳曲面由1/8球面构成，从球面上切割出来的平面形状为曲边三角形薄壳的三个边为向上卷起的边梁，并通过它将壳面荷载传至三个支座。支座为铰接,美国麻省理工学院礼堂,立面图,脚点处理,3.大跨度建筑结构类型,（7）悬索结构,悬索结构组成：由索网、边缘构件、下部支承结构三部分构成。,受力特点：索网只承受轴向拉力，既无弯矩也无剪力，边缘构件是索网的支座，必须具有足够的刚度，以承受索网的拉力，下部支承结构一般是受压构件，常采用柱结构。,3.大跨度建筑结构类型,（7）悬索结构,优点：节省大量材料，减轻结构自重；造型新颖，平面形式多样，如方形、矩形、椭圆形均可；功能安排灵活；施工方便、快速。缺点：在强风吸引力的作用下容易丧失稳定而破坏。适用范围：主要用于体育馆、大会堂、展览馆等建筑的屋顶。悬索结构形式根据外形和索网的布置方式分：单曲面悬索、双曲面悬索、单层悬索、双层悬索,3.大跨度建筑结构类型,（8）膜结构,膜结构组成：以性能优良的柔软织物为膜面材料，由空气压力支承膜面，或用柔性钢索或刚性骨架网索将膜材绷紧形成建筑空间的一种结构。优点：重量轻，跨度大，施工方便，透光性和自洁性较好，建筑造型自由丰富等。缺点：隔声效果差，耐久性不够好，膜面抵抗局部荷载能力较弱等。,膜结构按支承方式通常可以分为：骨架支承式膜结构、张拉式膜结构和空气式支承膜结构。,3.大跨度建筑结构类型,（9）其他大跨度结构,管桁结构 张弦梁结构,管桁结构为平面或空间桁架。优点：节点形式简单，外形简洁流畅；施工简单，节省材料 有助于防锈与清洁,张弦梁结构组成：由承受弯矩和压力的上弦梁，拱或桁架，下弦拉索及连接两者的撑杆组成。优点：受力性能较好，外形简洁，富有表现力。,4.大跨度建筑的屋顶构造,屋面面层做法：（1）橡胶卷材防水屋面（2）涂膜防水屋面（3）金属瓦屋面（4）彩色压型钢板屋面,大跨度建筑的屋顶组成：承重结构，屋面基层，保温隔热层，屋面面层等。,5.案例分析,甬江桥,甬江桥，甬江桥位于浙江省宁波市市区，是沟通市内江北、江东两区的一座城市桥梁。主桥为105+97(m)不等跨预应力混凝土独塔斜拉桥，引桥采用预应力混凝土空心板结构，全桥长588.62m。,5.案例分析,外 滩 大 桥,5.案例分析,5.案例分析,株洲市体育中心,顶部为焊接球钢结构网架屋顶，椭圆形钢筋混凝土框架结构,5.案例分析,5.案例分析,武汉站,新建的武汉火车站是全国四大铁路网客运中心之一,总建筑面积355391 m2,建筑为3 层,站房最高点为58m。由三部分组成:中央站房,南、北侧雨棚。,中央站房,南侧雨棚,北侧雨棚,5.案例分析,武汉站,超大跨度结构体系和桥建合一综合结构形式:为满足使用功能和建筑造型要求.本工程的设计跨度和层高均比较大,为大跨度大空间结构.采用的结构形式是国内较新的结构形式。设计中充分利用了建筑造型的特点,在结构布置上多次采用了拱的形式。,5.案例分析,武汉站,将大跨结构、多层钢结构、桥梁结构融为一体,5.案例分析,武汉站,在屋面结构中,采用拱与网壳杂交“拱壳”组合体系,而拱与网壳采用V 形撑进行连接。,5.案例分析,中央站房和雨篷结构均为大跨度空间双曲双拱结构，其中中央站房由 5 个主拱作为支撑，截面为椭圆变截面钢管，单拱最大跨度 116m，最大拱顶中心标高为 58.157m，拱上有树枝状V形锥管支撑，用于支撑纵横管桁架形成的屋盖结构。,武汉站,5.案例分析,武汉站,武汉站钢结构示意,a.武汉站钢结构整体,b.次拱及次拱屋面,c.主拱与中间网壳结构,5.案例分析,武汉站,武汉站钢结构示意,6.总结,通过对大跨度建筑的调研我们组有以下感受：,1.对什么是大跨度建筑有了明确的认识。2.能清楚的辨别大跨度建筑的结构类型，但对属于结构类型中的那种形式还不是很熟悉。3.在以后的大跨度建筑设计中，我们应该合理的选着建筑的结构形式，从各方面因素去考虑，比如商场，展览馆等建筑物适合什么样的结构形式，这个建筑物选用的结构形式在当时的建筑技术是否支持。,