大跨度房屋钢结构一般采用哪些结构形式(大跨度房屋钢结构是大跨度房屋钢结构常见的结构形式之一)

大跨度房屋钢结构结构形式主要包括以下几种:框架结构、桁架结构、网架结构和悬索结构。框架结构是最常见的一种,它由多个竖直的梁和水平支撑组成,具有承载力高、刚度好的特点。桁架结构则是一种由多个三角形或梯形的杆件组成的结构,具有重量轻、施工方便的优点。网架结构是由许多个三角形的杆件通过节点连接而成的空间结构,具有造型美观、节省材料的优点。悬索结构则是由一系列平行的拉索组成的结构,具有自重轻、抗震性能好的特点。

大跨度房屋钢结构的结构形式

一、网架结构

网架结构是大跨度房屋钢结构常见的结构形式之一。它由许多杆件按照一定规律组成的空间结构。其优点是具有较高的空间刚度和稳定性,能够承受较大的荷载。而且网架结构受力均匀,材料利用比较充分。例如在一些大型体育场馆中就经常采用网架结构,能很好地覆盖大面积的空间,为场馆内部提供宽敞无柱的空间,方便观众观看比赛等活动。

二、网壳结构

网壳结构是一种曲面型的网格结构。它的特点是造型美观,可以根据建筑的功能和造型需求设计成各种形状,如球形、抛物面形等。在力学性能方面,网壳结构能够有效地将荷载传递到基础,自身结构的稳定性较好。在一些展览馆或者文化艺术中心等建筑中可能会采用网壳结构,既满足建筑的空间使用要求,又能成为建筑外观的一大特色。

三、悬索结构

  1. 受力特点
    • 悬索结构主要依靠索的拉力来承受荷载。它通过高强度的索将屋面等结构悬挂起来,索承担拉力,把荷载传递到锚固点。这种结构形式自重较轻,因为索材自身重量相对较小,而且可以跨越很大的距离,适用于大跨度的建筑,如大型的航空港候机大厅等。
  2. 应用实例
    • 由于其独特的受力特性,悬索结构在一些对空间要求较高、造型要求独特的大跨度建筑中被广泛应用。例如一些大型的会展中心,采用悬索结构可以创造出宏大、通透的内部空间,给人以开阔的视觉感受。

四、膜结构

  1. 材料特性
    • 膜结构采用膜材作为主要的覆盖材料,膜材一般具有轻质、高强、透光性好等特点。它可以通过预张力的施加形成稳定的曲面形状。
  2. 建筑应用
    • 在一些大跨度的临时性建筑或者对采光要求较高的建筑中应用较多,比如大型的露天活动场馆、景观建筑等。膜结构能够快速搭建,并且其独特的外观造型能够吸引人们的目光,同时膜材的透光性可以减少白天室内照明的需求,达到节能的目的。

五、薄壳结构

  1. 结构性能
    • 薄壳结构是一种曲面薄壁结构,它利用混凝土或者其他材料的抗压性能,通过合理的曲面形状将荷载均匀地分散。薄壳结构具有很好的空间受力性能,可以承受较大的压力荷载。
  2. 应用场景
    • 在一些大型的工业厂房或者公共建筑的屋盖结构中可能会采用薄壳结构。例如一些飞机装配车间,需要大跨度的空间来满足生产需求,薄壳结构可以在满足结构要求的同时,还能提供较为简洁的建筑外观。

六、桁架结构

  1. 基本特点
    • 桁架结构由杆件组成,杆件的节点按铰接考虑(虽然实际钢桁架或钢筋混凝土桁架的节点非铰接,但一般仍按铰接计算),各杆件主要受轴向力。这种结构形式在平面外荷与支座反力都作用在全部桁架杆件轴线所在的平面内,几何不变。
  2. 应用情况
    • 桁架结构应用极广,适用跨度范围(6 - 60m)较大。在一些工业建筑或者中小型的公共建筑中可能会采用桁架结构。在选择桁架形式时,需要考虑受力合理、建筑体型与美观、屋面材料及其坡度、制作与吊装等问题。

七、框架结构

  1. 不同形式及特点
    • 框架结构可分为实腹式框架和格构式框架等形式。双铰实腹式框架在跨度在50 - 60m时常用,横梁高度可取跨度的1/20 - 1/12;设置预应力拉杆可减少跨中弯矩,横梁高度可取跨度的1/40 - 1/30。格构式框架的横梁高跨比宜在跨度的1/20 - 1/12范围选取,立柱的宽宜取其横梁的节间长度。
  2. 适用建筑类型
    • 在一些对建筑高度有要求、需要减轻基础负担的建筑中可以采用框架结构。例如一些多层的商业建筑或者办公建筑,如果采用大跨度的框架结构,可以使建筑内部空间布局更加灵活,同时框架结构可外露,也可以成为建筑外观的一部分。
大跨度房屋钢结构一般采用哪些结构形式(大跨度房屋钢结构是大跨度房屋钢结构常见的结构形式之一)

网架结构在体育场馆的应用案例

悬索结构在航空港的设计优势

薄壳结构在工业厂房的优势

膜结构建筑的节能效果分析

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