结构型式演变

《结构型式演变》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、结构型式演变-去弯矩化过程四川大学建筑与环境学院主讲：廖光明作用---拉、压、弯、扭、剪要把一根木棍分成两段,怎么办?拉?压?不断!---全截面均匀受力,结构效率高!折!断了!弯矩作用---全截面非均匀受力,结构效率低!抵抗---提高结构效率:避免弯矩产生---去弯矩化结构优化与演变是一个去弯矩化过程建筑结构的定义建筑结构是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。建筑结构是在建筑中，由若干构件（

2、如梁、柱等）连接而构成的能承受各种外界作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等）的体系。建筑结构按受力和构造特点分类混合结构体系多层和高层建筑结构框架结构体系剪力墙结构体系平面结构体系：排架、桁架、单层大跨度建筑结构门式刚架、拱空间结构体系：薄壳、网架网壳、悬索、索和膜建筑结构的组成建筑结构的组成主要包括各种构件：柱----竖向构件:实现高度梁----横向构件:跨越障碍(桥梁),拓展空间(建筑)板桁架杆件(板接)网架杆件(球接)索膜梁柱不同的连接方式形成不同的基本结构型式1梁式结构梁：受弯为主弯曲作用下

3、,上下边缘受力最大,中腹部分受力小,材料发辉效率低.古希腊阿提密斯庙柱距4.5米●石梁：最大跨度8.6米（古希腊阿提密斯庙）漳州虎渡桥23.7×1.7×1.9m●木梁：故宫太和殿11米●钢筋砼梁跨度一般≤12m；●预应力砼梁适用跨度为12～18m,也可更大；●在大跨度房屋建筑中很少直接采用实腹钢梁。加大上下缘,减小中腹形成:T形梁、薄腹梁、空腹梁、工字型梁、花篮梁、箱型梁2桁架结构◆受力特点●整体受力与简支梁相同；●内部杆件无弯矩,只受拉压。◆梁的受力特点：抗弯需增大梁高，抗剪需加大截面积；截面正应力和

4、剪应力分布不均，强度利用率低。上下弦杆代替受力大的上下边缘,腹杆代替中腹形成桁架(去弯矩).◆一般构成●垂直支撑●水平系杆●上、下弦平面内的横向水平支撑●下弦平面内的纵向水平支撑屋架平面外稳定差需要支撑实现空间整体性。单向受力不经济-----考虑双向受力形成平板网架3平板网架结构网架结构特点◆平板网架结构是由二力杆件构成的平板式空间结构。◆优点◆缺点●比平面结构受力更合理、更节材（20～30%）；●整体刚度、稳定性比平面桁架结构好；●高次超静定结构，安全储备比平面桁架结构高；●支座一般无水平推力，有利于

5、下部结构；●平面布置灵活，适用面广；●工业化制作程度高；●结构所占空间可以利用。节点杆件多，加工困难；结构所占空间较大。整体受力仍是双向弯曲-----起拱形成空间网架—网壳结构(去弯矩)4网壳结构奈良丝绸之路博览会登大路会场：1998年建，木网壳采用40mm×70mm方形截面杉木，纵横间距500mm。攀达穹顶工法—川口卫原理图5拱式结构结构特征以受轴压为主，凡以抗压强度见长的材料都可选用，材料强度利用率较高。恒载作用下取压力线作为拱轴线称为合理拱轴----无弯矩。受力特点◆按结构约束条件分类●三铰拱●两

6、铰拱●无铰拱静定，安全储备低，较少采用。一次超静定。三次超静定。恒载作用下取得合理拱无弯矩,活载作用下仍有弯矩,形成空间薄壁结构只受面内力(去弯矩)。6空间薄壁结构罗马万神殿约公元120～124年建于意大利，直径43.3m，用天然火山灰，变壳厚，顶厚1.2m。6.1薄壳结构概念表层为曲面，厚度t<<曲率半径R，强度和刚度主要靠合理的几何形状取得，内力主要为薄膜内力。◆曲率K=1/R●主曲率●高斯曲率6.2薄壳内力全数内力=薄膜内力+弯曲内力=8个薄膜内力=3个(去调弯曲内力)美国TWA环球航空公司候机楼

7、美国著名建筑师沙里宁1961年设计，用4片钢筋砼扁壳组成，形似一只正要起飞的大鸟。7悬索结构悬索结构是由按一定方式布置的拉索、边缘构件和下部支承构件组成的大跨度结构,任何荷载作用下索内无弯矩,只有拉力。美国瑞雷（Raleigh）竞技馆（大剧院）1952年建于美国北卡罗里那州，平面91.5m×91.5近似圆形，两个砼斜放抛物线拱，鞍形正交预应力索网，世界上第一个现代悬索屋盖。透视图美国华盛顿杜勒斯机场1962沙里宁设计，两排巨型钢筋混凝土斜柱支撑，一高一低，其间悬挂40余米长的钢索，上铺屋面板，在重力的作

8、用下，钢丝自然下垂，形成充满张力感的屋顶曲线。北京工人体育馆1961年建成，直径96m，车辐式双层悬索体系。北京朝阳体育馆1990年为北京11届亚运会排球比赛设计建造，比赛厅平面78m×66m，该体系尚可运用到更大跨度中去。透视图结构特点◆施工方便，不需要大型起重设备◆材料强度利用效率高◆结构重量轻，适作各式大跨建筑◆屋顶下凹，声学效果良好◆柔性结构，稳定性差，产生较大的水平拉力，支承结构耗费较大◆应变小，变位大，具有非线性特征承力结构与覆