大跨度空间结构设计【ppt】.ppt

造型独特新颖，象一只待飞的飞行器。体育场看台主体结构采用钢筋混凝土斜向框架。看台上空设一大型轻质罩蓬，采用膜结构设计。其外缘水平投影呈近似椭圆形，轮廓尺寸236m×209m，内环尺寸205m×143m，罩蓬覆盖面积约25000m2。罩蓬由44座伞型膜结构单元连接而成，各伞形膜结构单元由膜、桅杆、前脊索、后脊索及谷索组成。膜面采用聚氯乙烯涂层的聚酯纤维膜材，外加PVDF面层，其特点为白色、自重轻、经济性好、自洁性好、耐久性好、有一定透明度。 1997建成的威海体育中心 * 1997年建成的马鞍形看台挑蓬，采用悬挑钢桁架覆以伞形膜材, 马鞍形屋盖平面投影尺寸为288.4m×274.4m。由64榀径向悬挑桁架和环向次桁架组成的空间结构作为骨架，最大悬挑长度73.5m。屋面共有57个由8根拉索和一根立柱覆以膜材组成的伞状单体，膜的覆盖面积2.89万平方米，是中国的第一个大跨度膜结构,虽然其技术与材料主要还依靠国外,但对中国膜结构的发展必然将起重大推动作用。 上海八万人体育场 * 佛山世纪莲新颖轻巧的张拉膜结构形式象一朵盛开的莲花，是佛山市的标志性建筑。 青岛颐中体育场我国第一个自行设计和安装、采用整体张拉式索膜结构体育场工程 。 * 美国馆 富士馆 以16个轮胎状的半圆形筒体组成50m直径的圆顶，每个筒体直径为4m，长78m，这一布置使房屋两个顶端向前突出7m，管子上每隔4m有一根50cm宽的水平带把它们环箍在一起。中间的拱是半圆形的，其他各拱的矢高随着拱脚愈来愈近而愈来愈高。两端各有宽10m的开口作为出入口。 世界上第一个大跨度的气承式膜结构。 * “鸟巢” * 我国为2008年奥运会修建的国家体育场游泳中心，是国内首次采用膜结构建设的国际上面积最大、功能要求最复杂、技术难度最大的膜结构体系。采用乙烯—四氟乙烯共聚物（ETFE）的膜材，该材料具有质量轻、韧性好、耐候性好、透光性好特点，每天平均有近10个小时的自然光照明，可大大节省能源。 游泳中心——水立方 * 1996年在美国亚特兰大举行的奥运会主馆 ——佐治亚穹顶 ，椭圆形索膜结构（235m?186m） 张拉索膜 * 1999年建成， 张拉索膜结构 ，穹顶周长1km，直径365m，中心高度50m，它由超过70km的钢索悬吊在12根100m高的钢桅杆上，是当今世界上跨度最大的屋盖结构。 格林威治千禧顶 * 柏林机库：363m长，225m跨,107m高，2000，钢拱架，膜屋面 * L=205m 1989 抛物线网壳，可开启 多伦多天空穹顶 * ①仓储（72m刚架）、煤棚、机库； ②工业厂房：190×420m 网架； ③体育场馆、娱乐中心； ④展览，会议厅，影剧院； ⑤车站、航空港； ⑥超市、商场。 大跨建设高潮： 机场、会展中心、体育馆 奥运场馆、世博馆 五、大跨度房屋结构应用 * (1)社会需求：巨型场所，人工环境，然境观保护； (2)高强轻质材料：复合材料，碳纤维，有机材料，非金属； (3)新结构形态：杂交结构，可开闭结构,多种体系混合；建筑结构“另类”化， “新建筑结构”， 仿生学 (4)非线性计算理论：高效算法，非线性，大变形，地震，风振，颤振； 六、大跨结构的发展 * （5）设计 ①分析计算工作量大：结构大，节点和杆件多； ②高次超静定，整体稳定和几何非线性分析复杂； * ③构造复杂：考虑制造、运输、拼装、安装等因素； ④高新技术： 新材料、新安装工艺、机械和测控技术。 * （6）施工 ①制造：尺寸准确，控制积累误差，试拼装，降低残余应力和初始应力； ②运输：交通工具，限制尺寸，保证侧向刚度； ③安装：拼装次序合理，吊装验算，防止倾覆。 * （7）分析和设计考虑的关键结构技术问题 ①材料强度充分发挥作用； ②基础反力（推力小）； ③安装过程简单； ④结构艺术性强。 * 《大跨度空间结构设计》 * 一、空间结构的概念 凡是建筑结构的形体成三维空间性状，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态的结构称为空间结构。 日常生活中空间结构的例子，如草帽、折扇、簸箕、笸箩等。观察自然界我们会发现许多空间结构，如蛋壳、乌龟壳、蚌壳、花生壳各种植物种子的外壳等，适合于各自的大自然环境，是一种受力性能很好的空间结构(薄壳结构)；蜂窝也是空间结构(空间网格结构)；蜘蛛网属于索网结构；肥皂泡是典型的空间结构(充气薄膜结构)。 * （a）网架结构 （b）网壳结构 图1.2 空间结构 高次超静定，三向受力，非线性，大变形。 * 平面结构：梁、屋架、框架、刚架、拱； 单向受力，计算理论成熟； * 二、大跨度空间结构的特点 （1）自重轻，经济性好。目前大部