《高等钢结构》 张力结构及其在体育场馆中的应用讲义

TONGJI University 高等觎结的课程 级告题国 张力结构及其在体育 场馆中的应用 报告人:赵奋

高等钢结构课程 报告题目 张力结构及其在体育 场馆中的应用 TONGJI University 报告人：赵奋

宝感容 第一章绪论 第二章悬索结构 第三章张力集成体系 第四章薄膜结构 第五章张力结构的展望

主要内容 • 第一章 绪论 • 第二章 悬索结构 • 第三章 张力集成体系 • 第四章 薄膜结构 • 第五章 张力结构的展望

大跨度空间结构简介 张力结构的基本概念 张力结构的分类 张力结构的特点

第一章 绪论 • 大跨度空间结构简介 • 张力结构的基本概念 • 张力结构的分类 • 张力结构的特点

大跨度空间结构简介 为了满足社会生活和居住环境的需要,人们需要 更大的覆盖空间,如大型的集会场所,体育馆, 飞机库等,跨度要求很大,达几百米或更大。 所谓空间结构是指:具有不宜分解为平面结构体 系的三维形体,具有三维受力特性,在荷载作用 下呈空间工作的结构。 空间结构的技术水平是一个国家土木建筑业水平 的重要衡量标准,也是一个国家综合国力的体现 因此世界各国对空间结构技术的发展一直予以高 度的重视

大跨度空间结构简介 • 为了满足社会生活和居住环境的需要，人们需要 更大的覆盖空间，如大型的集会场所，体育馆， 飞机库等，跨度要求很大，达几百米或更大。 • 所谓空间结构是指：具有不宜分解为平面结构体 系的三维形体，具有三维受力特性，在荷载作用 下呈空间工作的结构。 • 空间结构的技术水平是一个国家土木建筑业水平 的重要衡量标准，也是一个国家综合国力的体现。 因此世界各国对空间结构技术的发展一直予以高 度的重视

大跨度空间结构简介(续一) 中国国家大剧院 中国国家体育场 德国慕尼黑安联球场英国伦敦千年穹顶

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张力结构的基本概念 张力结构就是指通过对柔性的索或膜施加预张力以 后形成的结构体系,具有非线性特征。其主要受力 构件是单向受拉的索或双向受拉的膜。 如果一个结构中所有构件均受拉力,那将一定是 个最经济的结构。张力结构不仅具有很高的结构效 率,而且造型优美,在大跨度空间结构及中小跨度 结构中得到了广泛应用。 美国著名建筑大师富勒(RB. Fuller)认为:自然 界中并不利用实际存在的抗压性,因此在结构中也 应该尽可能地减少受压状态而使结构处于连续的张 力状态,从而“让压力成为张力海洋中的孤岛

张力结构的基本概念 • 张力结构就是指通过对柔性的索或膜施加预张力以 后形成的结构体系，具有非线性特征。其主要受力 构件是单向受拉的索或双向受拉的膜。 • 如果一个结构中所有构件均受拉力，那将一定是一 个最经济的结构。张力结构不仅具有很高的结构效 率，而且造型优美，在大跨度空间结构及中小跨度 结构中得到了广泛应用。 • 美国著名建筑大师富勒（R.B. Fuller）认为：自然 界中并不利用实际存在的抗压性，因此在结构中也 应该尽可能地减少受压状态而使结构处于连续的张 力状态，从而“让压力成为张力海洋中的孤岛”

张力结构的特点 张力结构的基本结构单元除了具有传统结构单元 必需的几何构造准则外尚应符合特定的结构单元 准则。 张力结构从满足一定拓扑关系的几何构造和外形 中,通过预应力过程获取刚度,从而使结构具有 满足功能要求的建筑造型和承载能力。 结构的应力回路、刚度与预应力 形状 非线性和非保守性 全张力状态和恒定应力状态 自平衡过程 施工方法和过程

非均匀积雪—角度大于50o不积雪 r /2 r r = 2 ~ 3 积雪荷载不与活荷载同时考虑。 张力结构的特点 • 张力结构的基本结构单元除了具有传统结构单元 必需的几何构造准则外尚应符合特定的结构单元 准则。 • 张力结构从满足一定拓扑关系的几何构造和外形 中，通过预应力过程获取刚度，从而使结构具有 满足功能要求的建筑造型和承载能力。 • 结构的应力回路、刚度与预应力 • 形状 • 非线性和非保守性 • 全张力状态和恒定应力状态 • 自平衡过程 • 施工方法和过程

张力结构的分类 张力结构的分析、设计与施工的过程紧紧围绕结 构的拓扑、外形及刚度展开。张力结构一般都不 是一种简单的型式,而是多种型式的集成,因此 各文献对其分类也不尽相同,对张力结构可作如 下分类:悬索结构、张力集成体系和膜结构 悬索结构按受力特点,一般可分成单层悬索体系 双层悬索体系、索网结构、张弦梁、组合悬索结 构及斜拉结构等类型。 张力集成体系主要是索穹顶结构和平板型张力集 成体系(索网架)。 按照膜在结构中所起的作用和膜的结构形式,膜 结构体系可分为充气膜、骨架式膜和张拉膜

多跨屋盖 2r r 张力结构的分类 • 张力结构的分析、设计与施工的过程紧紧围绕结 构的拓扑、外形及刚度展开。张力结构一般都不 是一种简单的型式，而是多种型式的集成，因此 各文献对其分类也不尽相同，对张力结构可作如 下分类：悬索结构、张力集成体系和膜结构。 • 悬索结构按受力特点，一般可分成单层悬索体系、 双层悬索体系、索网结构、张弦梁、组合悬索结 构及斜拉结构等类型。 • 张力集成体系主要是索穹顶结构和平板型张力集 成体系（索网架）。 • 按照膜在结构中所起的作用和膜的结构形式，膜 结构体系可分为充气膜、骨架式膜和张拉膜

悬索结构概述 悬索结构的分析 悬索结构在体育场馆中的应用

第二章 悬索结构 • 悬索结构概述 • 悬索结构的分析 • 悬索结构在体育场馆中的应用

悬索结构概述 悬索结构形式多样,布置灵活,自重轻,施工简 单。它以一系列受拉的索作为主要承重构件,这 些索按一定规律组成各种不同形式的体系,并悬 挂在相应的支承结构上。悬索结构仅通过索的轴 向拉伸来抵抗外荷载的作用,结构中不出现弯矩 和剪力效应,可充分利用钢材的强度 辐射式布置的单层索体系空间曲梁支承的索网结构

悬索结构概述 • 悬索结构形式多样，布置灵活，自重轻，施工简 单。它以一系列受拉的索作为主要承重构件，这 些索按一定规律组成各种不同形式的体系，并悬 挂在相应的支承结构上。悬索结构仅通过索的轴 向拉伸来抵抗外荷载的作用，结构中不出现弯矩 和剪力效应，可充分利用钢材的强度。 辐射式布置的单层索体系 空间曲梁支承的索网结构