大跨度结构选型.ppt

第四章 大跨度结构选型 按网架结构设计规范规定 ≤30米，小跨度 30～60米，中跨度 60米，大跨度 1.2.1 古典大跨结构（2000多年前～文艺复兴） 特征： “砖石结构” 1）从梁到三角璇 梁：受弯，砖石不宜 拱：受压，发挥材料特性 2）从筒拱到交叉拱 筒 拱：墙承重，平面狭长 交叉拱：柱承重，空间贯通 3）从交叉拱到拱肋结构 交叉拱：屋面自重较大 拱 肋：结构高直轻巧 4）从穹窿结构到帆拱 穹隆：圆形平面 帆拱：方形平面 1.2.2 平面大跨结构（19世纪后半叶～二战） 特征：“桁架、刚架、拱结构” 1）从梁到桁架 2）从梁到刚架 3）从梁到拱 1.2.3 新型大跨结构（二战～） 特征：“薄壳、悬索、网架” 1）鸡蛋壳—薄壁结构 合理的外形，充分发挥材料受压性能，以较薄的壳体跨越很大的空间，而具有足够 的强度和刚度。 2）蜘蛛网—悬索结构 纤细的索网，充分发挥钢材抗拉性能，轻盈活波，适宜与大跨度 3）蜜蜂巢—网架结构 利用小型杆件，组合成整体结构，刚度大，变形小，自重轻，材料省 1.3.1 大跨建筑主要承受竖向荷载 1）高层结构 荷载：水平荷载为控制因素 构件：竖向悬臂构件—柱(线)，墙(面)，筒(体) 变形：水平侧移 2）大跨结构 荷载：竖向荷载为控制因素 构件：水平简支构件 变形：竖向挠曲 1.3.2 大跨结构是梁结构的改造和演变 1.3.3 新型大跨结构的特点 ① 整体上是空间结构 ② 跨度大，可覆盖巨大的室内空间 ③ 矢高小、曲率平缓，可有效利用空间 ④ 厚度薄、自重轻，节省材料 ⑤ 形式多样，可适合于各种形状的平面组合 1）拱是一种推力结构：在竖向荷载下产生水平推力 2）拱是一种无矩结构：通过合理拱轴可使杆件无弯矩 3）拱可充分利用材料抗压强度，断面小、跨度大 1）跨度：公建主体30～40米，可达到95～200米， 经济跨度80～100米 2）矢高：与建筑外形、使用要求、屋面构造、内力计算有关 屋盖结构 f=(1/10～1/5)L 公建主体 f=(1/5～1/2)L 拱结构屋盖布置 1）由拉杆承受推力 2）由框架承受推力 3）基础承受推力 4）刚性水平构件承受推力 1）内力分布均匀 2）结构轻巧，节省材料，制作方便 3）空间高度大 4）结构刚度差 1）跨度 ① 实腹式：50～60米 ② 格构式两铰刚架： 60～120米 ③ 格构式无铰刚架：120～150米 ④ 折线弓形刚架：40～50米 高15～20米 2）断面 ① 实腹式梁高 h=(1/12～1/20)L 设预应力拉杆 h=(1/30～1/40)L ② 格构柱宽同横梁节间 5～7米 ③ 折线弓形刚架梁高、柱宽 (1/15～1/25)L 1）顶点铰 钢销栓 2）实腹刚架支座 ① 固定支座 细石砼填实 ② 铰支座 沥青麻丝填 3）格构刚架支座 ① 板式支座 支反力≤100t ② 臼式支座 支反力100t ③ 平衡支座 支反力≤100t 1）将受弯杆件转化为轴力杆件 2）充分利用三角形的刚性特点 3）充分利用材料特性，以小杆件拼合跨越大空间 1）支座 ① 平板支座 ② 滚轴支座 2）屋架端部 ① 内天沟式 ② 自由落水 ③ 外天沟式 1）整体刚度大，稳定性好，为空间多向受力状态 2）杆件受力合理，能充分利用材料特性 3）高跨比小，能有效利用空间 4）杆件规格少，便于工厂化