大跨度空间结构选型探析

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1、大跨度空间结构选型探析摘要：在现代化社会发展过程中，大跨度空间结构是空间结构技术未来的发展趋势，是评价一个国家建筑科技水平的重要标准之一。文章简单概述了大跨度空间结构的结构形式、种类和特点，并分析了大跨度空间结构选型的原则。关键词：大跨度空间结构；结构形式；结构选型0■引言近年来，大跨度空间结构形式丰富多样，技术水平也在不断提高。但是，大跨度建筑投资大、影响因素多，需要对其进行合理的研究决策，以获得最佳结构方案并节省投资、提高效率。因此，结构选型问题在大跨度结构设计中｝一分重要。大跨度结构选型，小仅要了解各

2、种结构的分类及特点，熟知相关结构选型的关键因素，并II能使各因素协调统1.大跨度空间结构的概念横向跨越60m以上空间的各类结构可称为大跨度空间结构。常用的人跨度空间结构形式包括:网架结构、网壳结构、薄壳结构、膜结构、悬索结构等基本空间结构及各类组合空间结构。多运用于影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机人厅等大型公共建筑及大跨度厂房、飞机装配车问、人型仓库等工业建筑。2.大跨度空间结构的发展动态21世纪以来，中国文化事业和体育赛事如火如荼地开展，同时新建了大量体育建筑及文化建筑，因此人跨度空间结构发展迅

3、速。例如，以北京奥运会、上海世博会等为契机，建造的人型体育场馆的建设规模和技术水平在世界上都是领先的，也将成为我国空间结构发展的里程碑。3.大跨度空间结构的形式及特点（表1）3.1网架结构网架是由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。网架结构可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车问等建筑的屋盖。表1大跨度结构基本形式的主要技术指标结构龙吧几何形式网架结构M络结构沔壳结构面结构网壳钴构网络纺构腴结构而结构受力结构参数适用条件1）传力途径简饨，进虽轻，刚度人必

4、2）抗蒺性能好穹3）施K简便.生产效牟离4〉平而布汽灵活，造艰轻巧，茺观1）承钗件能很好2）充分发挥材科的消力Pit3〉强度高、刚度大、材料省4〉经济合理1〉自fi轻、跨度大2）逑筑造型自lh丰苗：施工方便Hi3）A好的经济性和较商的安全性4〉透光性和自结性好5）耐久件较斧1）自1B轻、跨度人2）迮筑造彻自由丰苗3）施工方便4）nfni好的经济性和较岛的安全性5）透光性和自结性好6）耐久性较差，1）不出现弯距和剪力效应.充分利用钢材强度线结构M2）形式多样.布S灵活.能适疢多忡迮筑平面（网络结构）3）安装间

5、便商跨比:1々0〜1A0時度••6〜120mJ9度：20〜150mm.矢跨比：1/S〜1>2跨度：3〜200m矢跨比：1/8〜1/10（筒壳）1/Z〜1々（球壳〉报大跨度：100m度：0.45〜1.5mm敁人跨度：160m（索肢充气〉垂跨比：1/20〜1A0/d人跨没：200m（迖筑〉1）分析没if理论hi常规纺构州比较为U汆3.1.1网架结构的种类网架结构种类其多，可按小同的标准对其进行分类。根据网架本身的构造可分为:单层网架结构、双层网架结构、三层网架结构。根据组成方式小同，又可将网架分为四大类:交叉析

6、架体系网架、三角锥体系网架结构、四角锥体系网架、六角锥体系网架。3.1.2网架结构的特点网架结构也是一种常见的大跨度空间结构。它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能人幅度地减轻结构自重、抗震性能好和节省材料等优点。木材、钢筋混凝土或钢材都可以构成网架结构，具有多种多样的形式，施工简单，使用灵活方便，可满足多种形式的建筑平面要求。3.2薄壳结构壳，是一种曲面构件，它受力较为复杂，主要通过壳体曲面传递（图1）。薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等，材料大都采用

7、钢筋和混凝土。薄壳结构一般多采用钢筋混凝土整体浇注而成，因而施工中耗用模板和脚手架较多，所需劳动力也较大。随着高强度钢材的广泛使用和新型结构的发展，薄壳结构的应用近年有所减少。3.2.1薄壳结构的种类图1国家大剧院簿壳结构薄壳结构包括球壳、筒壳、双曲扁壳和扭壳等多种形式。3.2.2薄壳结构的特点壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。实际工程中还可将空间曲面进行切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑。薄壳结构的优点是可以把受到的压力均匀地分散到壳体的各个部分，减少受到的压力

8、。3.3网壳结构网壳是一种与平板网架类似的空间杆系结构，以杆件为基础，按一定规律组成网格，按壳体结构布置的空间构架，它兼具杆系和壳体的性质（阁2）。3.3.1网壳结构的种类图2国家体育场网壳结构网壳结构包括单层网壳结构、预应力网壳结构、板锥网壳结构、肋环型索承网壳结构、单层叉筒网壳结构等。3.3.2网壳结构的特点图3国家游泳馆膜结构网壳结构具有以下特点：①网壳结构兼有杆件结构和薄壳结构的主要特性，受力合理，有较大