大跨度空间结构的主要形式及特点_郝飞

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1、82内蒙古石油化工2011年第3期大跨度空间结构的主要形式及特点郝飞(内蒙古铁道勘察设计院有限公司,内蒙古呼和浩特010050)摘要:大跨度空间结构在体育场馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中应用广泛。本文就大跨度空间结构的形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构做简单介绍。关键词:大跨度;空间结构中图分类号:TU393.3文献标识码:A文章编号:1006—7981(2011)03—0082—02现代大跨度空间结构的发展虽然起步较晚,但2网壳结构由于其

2、特殊的优越性和挑战性,在世界各国发展十曲面形网格结构称为网壳结构,有单层网壳和分迅速。进入21世纪后,我国大跨度空间结构建设双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、在数量、跨度、型式等方面都有了较大的进展。伴随钢筋混凝土网壳等。着我国基础设施建设正进入一个新的发展高潮的同2.1网壳结构的形式时,也对大跨度空间结构的建筑技术水平提出了更主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双高的要求。其结构形式主要包括网架结构、网壳结曲抛物面网壳等。构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及2.2网壳结构主要特点各类组

3、合空间结构。形态各异的空间结构在体育场网壳结构兼具杆系和壳体的性质。主要特性是馆、会展中心、影剧院、大型商场、工厂车间等建筑中杆件比较单一,受力比较合理,其传力特点主要是通得到了广泛的应用。过壳内两个方向的拉力、压力或剪力逐点传力;结构1网架结构的刚度大、跨越能力大;可以用小型构件组装成大型由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结空间,小型构件和连接节点可以在工厂预制;安装简而成的高次超静定空间结构体系,其中双层或多层便,不需大型机具设备,综合经济指标较好;造型丰平板形网格结构称为网架结构或网架。它通常是采富多彩

4、,不论是建筑平面还是空间曲面外形,都可根用钢管或型钢材料制作而成。目前中国的网架结构据创作要求任意选取,是一种国内外颇受关注、有广绝大部分采用板型网架结构。阔发展前景的空间结构。1.1网架结构的形式3膜结构1.1.1平面桁架系组成的网架结构。主要有:两向薄膜结构也称为织物结构,是20世纪中叶发展正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网起来的一种新型大跨度空间结构形式。它以性能优架、三向网架等型式。良的柔软织物为材料,由膜内空气压力支承膜面,或1.1.2四角锥体组成的网架结构。主要有:正放四利用柔性钢索或刚性

5、支承结构使膜产生一定的预张角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、力,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网体系。架等型式。3.1膜结构的主要形式1.1.3三角锥组成的网架结构。主要有:三角锥网膜结构可分为充气膜结构和张拉膜结构两大架、抽空三角锥网架(分Ⅰ型和Ⅱ型)、蜂窝形三角锥类。充气膜结构是靠室内不断充气,使室内外产生一网架等型式。定压力差(一般在10mm～30mm水柱之间),室内外1.1.4六角锥体组成的网架结构。主要形式有:正的压力差使屋盖膜布受到一

6、定的向上的浮力,从而六角锥网架。实现较大的跨度.张拉摸结构则通过柱及钢架支承1.2网架结构的主要特点或钢索张拉成型,其造型非常优美灵活。空间工作,传力途径简捷;重量轻、刚度大、抗震3.2膜结构主要特点性能好;施工安装简便;网架杆件和节点便于定型重量轻、强度高、防火难燃、自洁性好,不受紫外化、商品化、可在工厂中批量生产,有利于提高生产线影响、抗疲劳、耐扭曲、耐老化、使用寿命长。具有效率;网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、高透光率,热吸收量很少。正是因为这种跨时代的膜安装管道和设备;网架的建筑造型轻巧、美观、

7、大方,材料的发明,使膜结构建筑成为现代化的永久性建便于建筑处理和装饰。筑。收稿日期:2010-12-152011年第3期郝飞大跨度空间结构的主要形式及特点834悬索结构构是一种强度高、刚度大、材料省的即经济又合理的悬索结构是以能受拉的索作为基本承重构件,结构形式。并将索按照一定规律布置所构成的一类结构体系,除以上几种空间结构外,还有组合网架结构、预悬索屋盖结构通常由悬索系统,屋面系统和支撑系应力网格结构、管桁结构、张弦梁结构、点连接玻璃统三部分构成。用于悬索结构的钢索大多采用由高幕墙支承结构、索穹顶结构等几种常用

8、空间结构,都强钢丝组成的平行钢丝束,钢绞线或钢缆绳等,也可有自身的特点和实用范围。例如2008年奥运会国家采用圆钢、型钢、带钢或钢板等材料。体育馆屋顶结构采用了双向张弦结构,是世界上跨4.1悬索结构形式度最大的双向张弦结构;点连接式玻璃幕墙支承结悬索结构按索的布置方向和层数分为:单向单构能利用玻璃的透明特性追求建筑物内外空间的沟层悬索结构;辐射式单层悬索结构;双向单层悬索