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建筑构造第二十讲大跨度结构屋顶
大跨度建筑屋顶
主要内容
一、大跨度建筑屋顶的发展
二、大跨度建筑屋顶的结构类型
三、大跨度建筑屋顶的类构不对支座产生水平推力。
受力特点
优点：
受力性能好（受力均匀，材料利用充分）
扩大了梁式结构的适用跨度
桁架可以用多种材料制造
桁架体型可以多样化
施工方便
（1）、木屋架
特点：节间大小均匀，
杆件内力不致突变太大
适宜跨度：９～２１米
最经济跨度：９～１５米
节间长度：~
屋架的类型
（2）、钢屋架
特点：小桁架的组合，
杆件长度较短
下眩受拉
适用跨度：３６米以上
（3）、钢筋混凝土屋架
受力性能好
结点杆件数不多于5
腹杆与玄杆夹角不小于30度
2、门式刚架的结构特点与适用范围
（1）、从连接方式分：无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架
无铰刚架：超静定刚架，结构刚度大，但地基有不均匀沉降时，将使结构产生附加内应力
有铰刚架：静定刚架，地基有不均匀沉降时，对结构不会产生附加内应力，但跨度大时，刚度较差，一般用于小跨度（12m）和基础较差的情况
（2）根据几何形状的不同，分为：平顶和坡顶、拱顶以及单跨、多跨和单柱悬挑等形式。
（3）根据截面形式的不同，又可以分为：矩形、I形、T形和箱形。
（4）根据材料的不同可分为：钢筋混凝土钢架、钢刚架、胶合木刚架等。
（5）根据结构的形式的不同可以分为：实腹式和空腹式。
杆件较少，制作方便，结构内部空间较大
梁柱刚接，横梁弯矩较铰接减少，适用于中小跨结构，跨度可达４０米，最适宜１８米左右
刚度较差，受荷后产生挠度，用于工业厂房时，吊车起重量不能过大
特点
广泛用于工业厂房和体育馆等
3、拱结构
拱的结构特点与优缺点
（１）利用地基基础直接承受水平推力
（落地拱）
拱结构的形式
按力学结构分：三铰拱、两铰拱和无铰拱
按建筑外形分：半圆拱和抛物线拱
利用侧面框架结构承受水平推力
网架结构的特点、优点与适用范围
特点：平面桁架相互交叉结合而成
优点：
（1）多向受力的空间结构，跨度大
（2）刚度大，稳定性好
（3）杆件主要承受轴向力，能充分发挥材料的强度
（4）高次超静定，安全度高
（5）结构高度小，不仅可以有效地利用建筑空间，而且能够利用较小的杆件建造大跨度结构
（6）杆件类型划一，适用于工业化生产、地面拼装的整体吊装
4、网架结构
网架结构的分类
按外形分：曲面网架、平面网架
一、曲面网架（网壳）
单曲、双曲、单层、双层
特点：
1利用一定的起拱度来实现外力的空间传递
2多余的上凸增加了建筑容积
3巨大的推力，造成施工困难，材料消耗大
平板网架的结构形式
一、两向正交正放网架
二、两向正交斜放网架
三、三向交叉网架
四、锥体网架
正交：两个方向桁架互相垂直
正放：两个方向桁架都与建筑平面的边线平行
一、两向正交正放网架
特点：
两个方向桁架跨度相等或接近时，两个方向桁架受力才比较均匀，且能发生整体空间作用
如建筑平面为长方形，空间作用不明显
网格平面为几何可变体型，刚度差，需设斜撑
适用范围：建筑平面为正方形或接近正方形
中等跨度：30~60米
正交：两个方向桁架互相垂直
斜放：两个方向桁架都与建筑平面的边线成45度角
二、两向正交斜放网架
1长度不统一，最长的桁架长度=
桁架长度不因平面长边的增加而改变
2短桁架对长桁架起支承作用，可降低长桁架的内力
3网格平面图形可维持几何不变形，空间刚度好
4网架四角的锚拉，使长桁架在角部产生负弯矩对四角支座产
生较大的拉力，使四角有可能翘起
特点：
三个方向的桁架相互交叉60度而成
三、三向交叉网架
特点：
1上下玄网格均为三角形
2空间刚度比两向网架好
3杆件内力更均匀
4结点汇交杆件多，构造复杂
适用范围：
大跨度，建筑平面为三角形、六边形、圆形
网架结构（1）首都体育馆，北京最大的现代化体育馆之一，平面呈矩形，，南北长107米，建筑面积4万平方米。屋盖结构为平板型双向空间钢网架，是我面屋盖中跨度最大的网架。
（2）上海体育馆，主馆呈圆形,圆形屋盖直径为110m，采用的是三向钢网架结构。
5、网壳结构
网壳结构即为曲面桁架结构，又称曲面网架，简称网壳
网壳结构受力性能比桁架结构要好，自重轻，空间使用增大，形式丰富、造型美观，但是其施工相对复杂些
6、壳体结构的特点与类型
特点：
曲面内轴向力；薄、轻、省、跨大、造型丰富；费工费时
类型：
筒壳、球壳、扁壳、鞍形壳
7、折板结构及其造型
折板结构组成
由