大跨度空间结构建筑构造概述.ppt
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1、1,当代建筑设计语汇解析,建筑材料与构造,2,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,杰斐逊西进运动纪念拱门,埃罗.沙里宁,1965美国密苏里州圣路易斯市,跨度192米,高192米,顶部提供瞭望空间,可由缆车直达。是光与影、力与美的完美结合,历经17年修建完成,3,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,瑞士卢塞恩文化中心,让.努维尔,1999,巨大的悬挑屋顶向北、向东分别出挑了35米,覆盖了面河、面湖的L型
2、步行广场,在21米的净高下,创造出水平的空间体验效果。檐口边缘薄如刀刃,青铜色的天花板平滑光洁,显得轻盈而抽象。,4,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,法国里昂机场铁路客运站,圣地亚哥.卡拉特拉瓦,1994,跨度120米的大空间容纳了售票处、零售店、康乐设施和服务区,巨型的钢拱构件形成了流线型的动态外观,结合华丽的结构表现形成了礼仪性的仪式空间。,5,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,98世博会葡
3、萄牙馆,阿尔瓦.西扎,跨度75米的悬索混凝土薄幕构造覆盖了一片为典礼设计的巨大的室外空间。,6,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,伦敦肯辛顿公园画廊展厅,伊东.丰雄,2002(三个月临时建筑),跨度18米,高5.3米的无柱空间,建筑表面形成随机肌理也是特殊结构形式的自然形态,同时形成内部斑驳多变的光影效果。,7,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,一.由一些特殊空间效果引发的思考,出云穹顶棒球场,伊东.丰雄,1997,直径143米,
4、高49米的倒扣碗状的穹顶无论形状还是颜色都显示出极致的简单和幽雅,并融合与自然风景中,其造型创意原自于日本纸灯,到了夜晚又变成了一个透明的发光体。,8,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,二.大跨度空间结构的概念与类型,大跨度建筑概念:跨度在30m以上的建筑。主要适建筑类型:大型公共建筑(影剧院、体育馆、展览 馆、会堂、航空港)工业建筑(飞机装配间、飞机库、大跨度厂房等)大跨建筑结构的主要类型:拱结构、刚架结构、桁架结构、网架结构、短线程穹顶结构、折板结构、薄壳结构、悬挑结构、悬索结构、张拉膜结构、张悬梁结构、充气薄膜结构、可变形
5、结构,9,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第一节 大跨度空间结构概念,三.大跨度空间结构的由来与发展变化,大跨度建筑的由来:在人们社会生活中,大量人群集中的活动和大空间建筑的需求自古就有。由于现代社会的进步,大量人群活动的内容和方式更趋于多样,从而使大空间建筑的形式有了很大的发展。而建筑材料的革新使得建筑师创造才能有了更加广阔的展现天地。大跨建筑材料的演变:古代著名的大跨建筑都是采用砖石等传统材料,只有万神庙独树一帜的采用了天然混凝土得到了43.3m 的跨度水平。这一纪录直到十九世纪以后钢材、水泥、钢筋混凝土等建筑材料和相应结构技术的产生才被打破。在跨度
6、上百米的大跨度建筑已不足为奇的今天,除了上述材料以外,木、轻质板材、塑料薄膜、钢缆、复合型钢节点等材料和技术的产生为大跨度建筑的发展提供了新的契机。,10,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,一.拱结构及其造型(一)拱的受力特点、优缺点和适用范围 1 拱的受力特点:拱呈曲面形,在外力作用下,拱内弯矩可以降低到最小限度,主要内力为轴向压力,应力分布均匀。结构在承受荷载后产生横向推力。,在大跨度建筑中结构形式是建筑造形的重要决定性因素,因此建筑师需要对各种大跨结构的基本形式、力学特征和适用范围有一定的了解,才能自由地进行创作
7、。,11,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,2 优缺点 在承受同样荷载时,由于材料强度被充分利用,拱结构断面较梁结构断面小,因此跨度较大。但为保持结构稳定性,须在拱脚设置宽厚坚固的支座以抵抗横向推力,这会对建筑平面形式有一定的限制。3 适用范围 由于内力以轴向压力为主,结构材料应选用抗压性能好的材料。现在多采用钢筋混凝土或钢桁架,跨度可达百米,多用于商场、展览馆、体育馆或仓库等。,一.拱结构及其造型(一)拱的受力特点、优缺点和适用范围,12,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节
8、大跨度建筑的结构形式与建筑造型,(二)拱的形式 按组成和支承方式不同分:三铰拱、两铰拱、无铰拱,一.拱结构及其造型,13,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,一.拱结构及其造型,(三)拱结构的建筑造型 决定拱建筑造型的因素:矢高、平衡拱推力的方式1 矢高:拱顶到拱脚的垂直距离。矢高越大,拱的起伏越大,产生的水平推力小,建筑内部使用空间就大,但材料耗费多,并且较大的屋面坡度,不利于卷材防水屋面的铺设;矢高越小,拱越扁平,材料耗费越少,但产生的水平推力大,且较小的屋面坡度不利于屋面排水。因此拱矢高的选择应该综合考虑建筑外形、
9、结构受力合理性、材料消耗量以及屋面防水等因素。有以下的经验值以供参考:设矢高为f,拱跨为L 一般取f=L/5-L/7,最小不应小于L/10 卷材屋面防水fL/8,钢筋混凝土自防水屋面f=L/6,14,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,一.拱结构及其造型,2解决水平推力的方式:(1)拉杆承受 在拱脚支座处设水平拉杆来抵消水平推力的方式,侧墙或柱不承受拱推力,受力简化,结构断面减小,并可灵活布置。较为常用。(2)框架结构支承 在拱的两侧设置框架来抵抗推力的方式。较为常用,框架可布置为单跨或多跨。(3)基础承受(落地拱)适用
10、于水平推力较小,地质条件良好的情况,可直接由基础受力。,15,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,居埃尔庄园,高迪,圣特雷莎庄园,高迪,米拉公寓,高迪,Alcoy社区中央大厅,卡拉特拉瓦,佛罗伦萨雕塑博物馆,卡拉特拉瓦,西班牙科学艺术城冬季花园,卡拉特拉瓦,16,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,瑞典斯德哥尔摩车站,建筑师:本特.阿尔奎斯特,17,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与
11、建筑造型,伦敦Broadgate联合企业办公楼,建筑师:SOM,18,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,二刚架结构及其建筑造型 刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。(一)受力特点、优缺点和适用范围1.受力特点 由于梁与柱成刚性连接,在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用,从而减少了梁的跨中弯矩,在水平荷载作用下梁对柱的约束作用,能减少柱内的弯矩。受力合理.,19,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,二刚架结构及其建筑造型(一)受力特点、优缺
12、点和适用范围,2.优缺点 刚架结构比排架结构轻巧,可节省材料。横梁为折线形的门式刚架受力性能更好,施工方便,且可增加建筑内部空间。3.适用范围 由于刚架制作方便,因此使用较为广泛,一般用于体育馆、礼堂、食堂等大量性的民用建筑。在工业建筑中也有采用,但刚架结构能承受的吊重量一般小于10t。,20,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,二刚架结构及其建筑造型,(二)刚架结构的形式 按组成和构造方式不同,分为无铰刚架、两铰刚架、三铰刚架。无铰刚架和两铰刚架结构刚度较大,但当地基发生不均匀沉降时,结构内部将产生附加内力,因此不适用
13、于地基条件较差的情况。而三铰刚架则不会因地基变化产生附加内力,但刚度较差,多用于跨度较小的建筑。无铰刚架柱底弯矩大,基础材料用量多,在实际工程中较少采用。两铰刚架和三铰刚架则采用较多。,21,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,二刚架结构及其建筑造型,22,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,瑞士苏黎世Stadelhofen火车站,圣地亚哥.卡拉特拉瓦,1990,23,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大
14、跨度建筑的结构形式与建筑造型,瑞士苏黎世Stadelhofen火车站,圣地亚哥.卡拉特拉瓦,1990,24,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,瑞士苏黎世Stadelhofen火车站,圣地亚哥.卡拉特拉瓦,1990,25,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,瑞士苏黎世Stadelhofen火车站,圣地亚哥.卡拉特拉瓦,1990,26,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第四章 大跨度空间结构建筑构造概述,第二节大跨度建筑的结构形式与建筑造型,法国里
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