建筑结构选型 总结 (1).doc

建筑结构选型
10章 空间网架结构
1.什么是网架结构？
网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定规律组成网状空间杆系结构。
2.网架结构按外形可分为哪两类？
平板网架和曲面网架；通常平面网架称为网架，曲面网架称为网壳。
3.平板网架结构的优点？
整体性好，稳定性号，空间刚度大，能有效承接非对称荷载、集中荷载和动荷载，有较好的抗震性。与网壳相比，是一种无水平推力、拉力的空间结构、支座构造简单，一般简支即可，便于下部支承结构处理。
4. 网架结构按构成方式分为哪两类？
一类是由不同方向的平行弦桁架相互交叉组成的，故称为交叉桁架体系网架；另一类是由三角锥、四角锥或六角锥等的椎体单元组成的空间网架结构，故称角锥体系网架。
5. 交叉桁架体系网架有哪些？角锥体系网架有哪些？各种网架体系适用范围？
1) 交叉桁架体系
①　 两向正交正放网架；适用于正方形，近似正方形的建筑平面，跨度以30—60m的中等跨度为宜。
②　 两向正交斜放网架；适用于建筑平面正方形或长方形的中大跨度的情况。
③　 两向斜交斜放网架；一般用于建筑平面两方向柱距不等的情况。
④　 三角交叉网架;特别适用于三角形、多边形和圆形的建筑平面。
2） 角锥体系网架
①　 三角锥体系网架：三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架；适用于中小跨度的周边支承的六边形、矩形和圆形平面的建筑。
②　 四角锥体系网架
正放四角锥网架；适用于大柱网、点支承、设有悬挂吊车的工业厂房情况。
正放抽空四角锥网架；适用于中小跨度和矩形平面的建筑，当为点支承时，要注意在周
边布置封闭的边桁架，以保证网架稳定。
斜放四角锥网架；
星形四角锥网架；适用于中小跨度周边支承的网架。
棋盘形四角锥网架；适用于小跨度周边支承的情况。
单向折线形网架；适用于狭长矩形平面的建筑。
3） 六角锥体系网架
6. 网架结构的组成和各自的适用范围？
网架结构的组成：二层网架、三层网架；当跨度大于50m时，可考虑采用三层网架；当跨度大于80m时，可优先采用三层网架。
7. 网架的结构选型原则：
安全可靠、技术先进、经济合理、美观适用。
8. 了解网架的高度和网格尺寸？
网架高度：网架的高度与屋面荷载、跨度、平面形状、支承条件及设备管道等因素有关。屋面荷载较大、跨度较大时，网架高度应选得大一些。平面形状为圆形、正方形或接近正方形时，网架高度可取得小一些，狭长平面时，单向传力明显，网架高度应大一些。点支承网架比周边支承的网架高度要大一些。当网架中有穿行管道时，网架高度要满足要求。
网格尺寸：网格尺寸的大小，主要是上弦网格尺寸，网格尺寸主要与网架的跨度、屋面的材料、网架的型式、网架高度、荷载大小因素有关。
9. 腹杆的布置原则：
是尽量使压杆短、拉杆长，使网架受力合理。
10. 网架的杆件和材料：
网架常采用圆钢管、角钢、薄壁钢作为杆件；杆件的材料：一般用HPB235钢和16Mn钢。
11.网架的节点有哪些？
钢板节点、焊接空心球节点、螺栓球节点。
12. 网架的支承方式有几类：
周边支承、点支承、周边支承与点支承结合。
13. 网架的屋面体系有几类？网架屋面的起坡方法？
无檩体系、有檩体系
网架屋面的起破方法：网架结构屋面的排水坡度平缓，一般1%—4%；
屋面的坡度一般可采用以下几种方法：上弦节点上就爱小立柱找坡、网架变高、整个网架起坡、支承柱变高。
14. 网架的特点及使用范围？
结构结构特点：刚度大、变形小、应力分布较均匀、结构自重轻、节省材料、形式多样、使用灵活。
适用范围：适用于多种形式的建筑平面，应用范围较广。
网架结构常用类型：单层平面网架、单层曲面网架、双层平板网架 、双层穹隆网架。

11章 网壳结构
1.网壳结构是一种受力合理、覆盖跨度大、兼有杆系和薄壳特性的曲面型网格结构。
2.由于网壳结构形式较多，可按不同的分类方法。经济安全、轻质高强、施工方便始终是衡量网壳结构形式好坏的基本出发点。
3.网壳结构的选型必须根据工程的实际情况，综合考虑各种因素，通过技术经济综合比较分析，合理地确定。
4.什么是网壳结构特点？
网壳是一种新型的屋盖承重结构，属于多次超静定空间结构体系，它改变了一般平面架结构的受力状态，能够承受来自各方面的荷载。这种平板形网架，结构新颖美观，杆件规律性强，网格划一，整体性好，空间刚度大，抗震性能好，杆件之间全部采用焊接或螺栓连接，便于安装，操作简便，受力明确。
5.简述网壳结构的主要优点和缺点？
 网壳结构的优点：
 1. 网壳结构的杆件主要承受轴力，内力分布均匀，应力峰值较小，可充分发挥出来强度作用。
2. 具有丰富的造型。
3. 杆件尺寸与整个网壳结构的尺寸相比很小。
4. 网壳结构中网格的杆件可以用直杆代替曲杆。
 网壳结构的缺点
1.杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的改变，对网壳结构的内力、整体稳定和施工影响
较大；为减少初始缺陷，对于杆件和节点的加工精度要求比较高。
2.焊接球网壳结构采用现场空间定位安装，安装过程中测量工作量大，对于焊接工人的技
术要求较高。
6.网壳结构的分类，高斯曲率、层数、材料？
网壳结构的分类是依据曲面结构的特征，支承数目、位置、形式，杆件材料和节点形式等划分。
高斯曲率分类：零高斯曲率网壳 正高斯曲率网壳 负高斯曲率网壳
按层数分类：单层网壳 双层网壳 变厚度网壳
按材料分类：钢筋混凝土网壳 钢网壳 铝合金网壳 木网壳 塑料网壳及其他材料
7. 根据层数、单层网壳分类、双层网壳分类？
单层网壳分为单层柱面网壳和单层球面网壳 双层网壳分为交叉桁架体系和角锥体系。
8. 单层柱面网壳的特点？
单向斜杆柱面网壳杆件小，结构形式简单，用钢少，但稳定性差，刚度不如双斜杆柱面网壳。双向和三向网格型柱面网壳，具有较好的刚度和稳定性，杆件规格较单一，经济合理。
9. 单层球面网壳分为哪几类？各自的特点是什么？
① 梯形（肋环型球面网壳）只有经向杆和纬向杆件，无斜杆，大部分网格呈四边形，节点构造简单，节点为刚性连接，且存在节点弯矩，适用于中、小跨度的穹顶。② 菱形（无纬向杆联方型网壳）由左斜杆与右斜杆构成菱形网格，斜杆夹角为30°~50°，规律性明显，造型优美，构件一般为木材、工字钢、槽钢和砼构件。③三角形（有纬向杆联方型、施威德勒型网壳）在菱形网格上增设纬向杆，形成三角形网格，提高了网壳的稳定性和刚度，适用于中、大跨度的穹顶。
10. 网壳结构的选型需满足哪两个要求？
满足建筑使用要求和虑工程的经济性
11. 矢跨比的经验取值（柱值、单层柱面、球面网壳）
面网壳的矢跨比1/4~1/8 柱面网壳的矢跨比宜大于1/5 网壳的矢跨比1/2~1/7
12. 支承条件对网壳受力性的影响？
1.支承数目越多，杆件内力分布愈均匀；
2.支承刚性愈大，节点挠度愈小，网壳的横向稳定性愈大，但节点和基础的造价愈高。

14章 悬索结构
1. 悬索结构是一种自重轻、用钢省、经济性好并能跨越很大空间距离的结构型式。
2. 悬索结构一般是由索网、边缘构件、下部支承结构等构成。
3. 悬索结构的主要形式有单曲面、单曲面双层、双曲面双层和交叉索网等，它们成型不同主要依赖于边缘构件的形式不一样。
4. 悬索结构构件的突出问题：
保证屋盖结构在风荷载、地震作用下具有足够的刚度和稳定性。
5. 简述悬索结构的基本构成及其应用范围？
悬索结构是以一系列的受拉的钢索（或拉条）作为主要承重构件，钢索按一定规律组成各种不同形式的结构体系，并悬挂在相应的支承结构上。悬索一般采用由高强度钢丝组成的钢铰线、钢丝绳或钢丝束，也可以采用圆钢筋或带状薄钢板。
组成：索网：主承重构件，轴向受拉，无弯矩，不计刚度。边缘构件：网索成型的关键，承受索网的巨大拉力。下部支承构件：钢筋混凝土立柱或框架。
范围：悬索结构便于建筑造型，适用于多样的平面图形和外形轮廓，能较自由的满足各种建筑功能的要求。
6. 悬索结构的结构形式有哪些？各有何特点及其适用范围？请列举1~2个实例，分析悬索结构的建筑，结构及施工特点？
美国耶鲁大学溜冰馆
1958年建成的美国耶鲁大学溜冰馆是典型的组合悬索结构。屋盖结构由沿建筑物纵向轴竖立的中央钢筋混凝土平面大拱和两侧的两片预应力索网组成。
潮州体育馆
索-桁架组合结构
屋盖采用索桁架结构体系。该体育馆屋面为双曲扭壳，跨度为45m，一方向采用预应力钢索、另一方向采用钢桁架结构，预应力钢索与钢桁架正交布置，通过预压 钢桁架对钢索施加预应力以完成整个结构体系的形成。体育馆屋面选用玻璃纤维混凝土板加铝合金屋面板。
单曲面单层悬索结构
特点：构造简单，传力明确；但屋面稳定性差，抗风力小。
一般用于矩形平面的单跨建筑，有时也可用于多跨建筑或非矩形平面的个别工程中。
单曲面双层悬索结构
特点：平行索网，每片索网均由承重索和稳定索构成，承重索与稳定索之间用斜腹杆（圆钢或拉索）联系，斜腹杆对上、下索施加预应力。
多用于矩形平面的单跨建筑。
双曲面单层悬索结构
蝶形悬索结构特点：刚度及稳定性仅比单曲面好些，但仍较差。
辐射式蝶形悬索结构：拉索按辐射状布置，屋盖形成旋转曲面，拉索固定在外环（压）及中心环（拉）上，其内力随着垂度的减小而增大。刚度及稳定性较差。
网状蝶形悬索结构特点：拉索按两向索正交布置，拉索固定在外环。刚度及稳定性较差。
这种悬索体系对公共建筑不适合。
双曲面双层悬索结构
屋盖由承重索和稳定索构成，用于圆形建筑。拉索按辐射状布置，中心设置拉环。 双曲面双层拉索体系增加了稳定索，屋面刚度大，抗风和抗震性能好。
双曲面交叉悬索结构
屋盖由两组曲率相反的拉索交叉组成，曲面为双曲抛物面。适用于各种形状的建筑平面。屋面刚度大，抗风和抗震性能好。
7. 如何保证和加强悬索结构的屋面刚度？
1.采用合理的屋面形式（利用双曲面）
2.合理受力形式（预应力）
3.使用临时荷载，构成整体屋面

18章 膜结构
1. 膜结构的定义。
是由多种高强薄膜材料及加强构件（钢架、钢柱或钢索）通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
2. 膜结构的特点。
它的形状的多样性，曲面存在着无限的可能性。具有造型活泼优美，富有时代气息；适合大跨度的建筑，充分利用自然光，减少能源消耗；价格相对廉价，施工速度快；结构抗战性能好等特点。
3. 膜结构的形式，张拉式膜结构包括那两种，应用广泛的是哪类？
膜结构形式分为张拉式膜结构和充气式索膜结构；
张拉式膜结构又分为：钢索张拉成型、骨架式膜结构；应用广泛的是钢索张拉成型。
4. 充气式膜结构的工作原理。
原理：是依靠送风系统向室内充气顶升膜面，使室内产生一定的压力差，室内外的压力差使屋盖膜布受到一定向上的浮力，构成较大的屋盖空间和跨度。它形体单一，运行与维护费用高，运用较少。
5. 膜材料的分类（基布、膜层、涂料的用途）。
材料分类
        膜结构所用纺织膜材料一般由基布和涂层两部分组成。
基布：决定材料的抗拉、抗撕裂强度，膜材的力学性能；
涂层：决定材料的耐火、耐久及防水、自洁的物理性能。
6. ETFT膜的特点。
1） 特有抗粘着表面使其具有高抗污，易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。
2） ETFE膜使用寿命至少为25-35年。
3） 该膜材料多用于跨距为4米的两层或三层充气支撑结构，也可根据特殊工程的几何和气候条件，增大膜跨距。膜长度以易安装为标准，一般为15-30米。小跨度的单层结构也可用较小规格。
4）可达到B1、DIN4102防火等级标准，燃烧时也不会滴落。
5） 该膜质量很轻，每平方米只有0.15-0.35公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。
6） 该膜的透光率可高达95%。该材料不阻挡紫外线等光的透射，使用时几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查（一年一次为宜），并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统，更换过滤装置。
7）ETFE膜完全为可再循环利用材料，可再次利用生产新的膜材料，或者分离杂质后生产其它ETFE产品。
7. 膜结构设计过程中的三个主要问题。
1）、平衡的形状----膜曲面形状必须满足在一定边界条件和一定预应力条件下的力学平衡。
2）、荷载----风荷载、雪荷载
3）、裁剪----由二维材料的裁剪、张拉形成所需要的三维空间曲面，须减少误差。

补充 网架的特点与适应范围
1. 网架结构是一种受力性能很好的空间高次超静定结构体系，较平面结构节省材料20%~30%
2. 应用范围广，网架结构不仅用于工业厂房、俱乐部、食堂、会议室等中小跨度的工业民用建筑而且更适用于大跨度结构的公共建筑
3. 网架结构整体空间刚度大，稳定性能及抗震性能好，安全储备高，对于承受集中荷载（国内一般常用的悬挂吊车的起重力为10~50KN，也可悬挂100KN），非对称荷载，局部超载、地基不均匀沉降等均为有力
4. 网格尺寸大小，上弦便于设置轻屋面，雨水管道、空调管道、工艺管道均可在杆件间的空隙穿过，可降低层高，获得良好的经济效果
5. 网架结构的采光、通风设置方便，可采取点式、带式采光。采光材料一般用玻璃钢制品，也可采用玻璃制品
6. 便于定型化、工业化生产，便于集装箱运输，现场不需要大型起重设备
7. 计算绘图简便