首页土木建筑工程施工大跨及高层建筑施工 11 第十一章 张力结构.pptx

11 第十一章 张力结构.pptx

页数:83页文件大小:19.45 MB来源: 大跨及高层建筑施工ppt课件

本课件讲解以受拉构件为主的张力结构。悬索部分介绍单层与双层悬索体系、索网结构、钢索材料与锚具、节点构造及施工工艺,并结合国内外经典工程图示说明;膜结构部分涵盖张拉式、骨架式与充气式三类及膜材性能、制作安装与验收。

张力结构定义与分类页,说明以承受拉力的结构部件组成并分为悬索、悬挂、张拉索与帐篷结构
悬索结构定义页,说明以柔性受拉钢索作为主要承重构件的空间结构
单层悬索体系页,列出单层单向悬索与单层辐射状悬索结构两种布置
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第1页:张力结构

11.张力结构张力结构是由以承受拉力的结构部件组成的一种空间结构

悬索结构悬挂结构张拉索结构分类帐篷结构张拉膜结构充气结构

第2页:悬索结构

11.1悬索结构(Suspend ed Cable structure)

悬索(space suspend ed cable)
由柔性拉索与边缘构件组成的大跨空间构件

悬索屋盖结构一般由悬索系统、屋面系统和支承系统三部分构成

一、悬索结构的形式和分类(一)单层悬索体系

第3页:单层悬索体系

单层单向悬索结构2.单层辐射状悬索结构:1.单层单向悬索结构2.单层辐射状悬索结构

第4页:双层悬索体系

(二)双层悬索体系

  1. 双层单向悬索结构
  2. 双层辐射状悬索结构
  3. 双层双向悬索结构

第5页:索网结构

索网结构:(三)索网结构

第6页:悬索结构材料

二、悬索结构的材料悬索结构的材料,大致可分为钢缆绳、钢绞线和平行钢丝束

(一)钢缆绳钢缆绳是指用数10根直径1毫米至数毫米的高强度碳素钢丝股捻合的索缆

第7页:钢绞线与平行钢丝束

  • 平行钢丝束平行钢丝束是由多根钢丝平行集束或外包防腐护套制成的钢索

第8页:夹片式锚具

索的锚具:(四)索的锚具1.夹片式锚具

第9页:支承式锚具

支承式锚具有镦头锚具和螺母锚具等形式:2.支承式锚具有镦头锚具和螺母锚具等形式

第10页:握裹式锚具

握裹式锚具主要有挤压锚具和压花锚具等形式:3.握裹式锚具主要有挤压锚具和压花锚具等形式

第11页:索与索的连接

悬索结构的节点构造:三、悬索结构的节点构造:(一)索与索的连接

第12页:索端头与屋面板连接

索的端头处理:(二)索的端头处理(三)索与屋面板的连接

第13页:索的锚固

索的锚固:(四)索的锚固

第14页:悬索结构施工工艺

四、悬索结构的施工施工工艺:边缘支撑构件施工→索的制作与安装→预应力施加及钢索张拉下料:钢索的下料长度L:L=l1+2(b1+b2+b3)式中:l1——索在两端锚具之间的净距;

b1——锚具长度;

b2——垫板厚度;

b3——索外露长度

第15页:承重索与稳定索

稳定索承重索:稳定索承重索

第16页:双层悬索轮辐式索桁

双层悬索体系轮辐索桁结构内环外环连系索:双层悬索体系轮辐索桁结构内环外环连系索

第17页:索夹构造及组装图

索夹构造及组装图稳定索连系索承重索:索夹构造及组装图稳定索连系索承重索

第18页:淄博体育馆悬索屋盖

(一)淄博体育馆该工程为单向单层悬索屋盖结构,平面尺寸39m*60m

沿长跨方向布置有35根承重索(54s5的钢丝),沿短跨方向布置有34根稳定索(18的钢筋)

为了增加屋盖的刚度,以抵抗风吸力,施工时需要对屋盖钢索施加预应力

第19页:

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第20页:吉林滑冰馆悬索屋盖

(二)吉林滑冰馆该工程为单向双层悬索屋盖结构,承重索柱顶跨度为59m,沿屋盖纵向由10根承重索(18股7s5钢绞线),20根稳定索(5股7s5钢绞线)固定于框架柱顶部

由于承重索较长,施工时用桁架式铁扁担由起重机吊装就位后穿入柱顶孔内

根据设计要求,承重索最后应建立的预应力值为706kN,稳定索为270kN

第21页:吉林滑冰馆实景

吉林滑冰馆Jil in Ice-Sk at in gR in k,Ch in a

第22页:吉林滑冰馆双层索系

吉林滑冰馆——预应力空间双层索系Sp at i a lDouble-l a yer Cable System for Jil in Ice-Sk at in gR in k

第23页:成都城北体育馆

(三)成都成北体育馆该工程为双层辐射式悬索屋盖结构,它由外环、内环、辐射形承重索及稳定索构成

外环直径61m,内环直径为8m

该结构先将外环施工完毕,内环用八个木墩支于支架上,然后进行穿索、张拉和锚固

第24页:美国雷里竞技馆

(四)雷里竞技馆美国雷里竟技馆,建于1953年,该馆屋盖为双曲抛物面,采用交叉索网结构体系

承重索和稳定索均锚固在两个交叉的钢筋混凝土拱上,形成马鞍形双曲抛物面,索网上铺设波形钢板屋面

第25页:珠海保税区东大门

(五)珠海市保税区东大门该结构平面尺寸为56m*12m,由两跨21.5m波浪式钢筋混凝土井式梁板组成,两端成悬臂状态

中间设一根钢筋混凝土柱,用20根斜拉索拉住屋面梁板

拉索选用4根1860级的s15.24低松弛钢绞线

防腐处理:①涂防腐油脂外包PE管;

②PVC硬塑料管;

③采用水泥浆将管道内的空隙灌满

第26页:卡尔加里滑冰馆索网

加拿大卡尔加里滑冰馆的鞍形索网结构The Ice-Sk at in gR in k of C a lg a ry,C an a d a

第27页:卡尔加里滑冰馆几何形体

加拿大卡尔加里滑冰馆的几何形体The C on figur at i on of the Ice-Sk at in gR in k of C a lg a ry

第28页:索网结构柱安装

柱的安装:柱的安装Erecti on of Columns

第29页:环梁安装完毕

环梁安装完毕:环梁安装完毕 in beam as beenerected

第30页:索网安装完毕

索网安装完毕The Cable Net H as beenErected

第31页:索网网格平面图

索网网格平面图:索网网格平面图The Pl an of Cable Net

第32页:屋面板安装

屋面板安装:屋面板安装The Erecti on of Sl bs

第33页:华盛顿杜勒斯机场候机厅

华盛顿杜勒斯机场候机厅Dulles In tern at i on a l A irp or tTerm in a l,1957•矩形平面195.2×51.5m•屋面采用预制轻质混凝土板•预应力索25圆钢,间距3m,锚固于15m高的斜柱上

第34页:杜勒斯机场索连接细部

Dulles In tern at i on a l A irp or tTerm in a l-Det a ils索与屋面的连接索与梁的连接

第35页:杜勒斯机场施工中

Dulles In tern at i on a l A irp or tTerm in a l-Under Construction屋面混凝土灌缝混凝土柱浇注

第36页:美国奥克兰市比赛馆

美国奥克兰市比赛馆O a kl and Col is eum A ren a,C a l if or ni a,1966

第37页:奥克兰比赛馆内景

O a kl and Col is eum A ren a,C a l if or ni a,1966-In nerView

第38页:奥克兰比赛馆索节点

索与外环梁的连接索与内环梁的连接O a kl and Col is eum A ren a-Det a ils

第39页:奥克兰比赛馆施工一

O a kl and Col is eum A ren a-Under Construction1)索安装就位2)肋板吊装

第40页:奥克兰比赛馆施工二

O a kl and Col is eum A ren a-Under Construction3)肋板落位4)对称安装

第41页:奥克兰比赛馆施工三

成对就位6)安装就位:5)成对就位6)安装就位

第42页:美国雷里体育馆

美国雷里体育馆The R a leigh A ren a,US A,1953•第一个具有现代意义的大跨度索网屋盖结构•近圆形平面92×97m,索网格1.83×1.83m•稳定索12~19,拱跨比1/10;

承重索19~22,垂跨比1/9•钢筋混凝土拱截面4.27×0.76m,与地面呈21.8°角

第43页:雷里体育馆施工

看台施工钢柱施工钢索锚固挂索:看台施工钢柱施工钢索锚固挂索

第44页:慕尼黑奥林匹克体育场

德国慕尼黑奥林匹克体育场The MunichOlympicSt a dium内边索•1972年第20届奥运会主赛场,FreiOt to的代表作之一

•由9片鞍形索网,8根平均高度70m的桅杆,长达455m的内边索及从桅杆顶端垂下用来吊挂各片索网的吊索组成

•首次采用铸钢节点,计算机非线性分析

第45页:慕尼黑体育场内景

体育场内景In teri or View屋面采用4mm厚的丙烯酸有机玻璃,每块尺寸2.9m×2.9m,安装在索网上并与索网节点相连接

第46页:铸钢节点制作

铸钢节点制作木模浇铸打磨:铸钢节点制作木模浇铸打磨

第47页:慕尼黑溜冰馆

德国慕尼黑溜冰馆IceR in k of MunichOlympi a P a rk,1982►椭圆形平面,104m×67m►中央落地平面钢拱+两片预应力鞍形索网►索网边索固定在由立柱和锚杆组成的锚架上

第48页:索网覆面构造

索网上面覆以木网格及白色透明的聚氯乙烯聚酯薄:索网上面覆以木网格及白色透明的聚氯乙烯聚酯薄膜

第49页:索网网格规格

索网网格0.75m×0.75m,两个方向的悬索均采用两根11.5mm的镀锌钢绞线组成,用铝合金夹具固定

第50页:点支玻璃幕墙

五、点支玻璃幕墙:广州机场航站楼Gu an gzhou A irp or tH a ll

第51页:点支幕墙结构体系

(一)点支玻璃幕墙的结构体系:刚性支承体系:刚架、桁架、网架、网壳等分类柔性支承体系:张拉索桁架、张拉索网、张拉整体结构

第52页:夹板连接

点支玻璃幕墙的连接方式:(二)点支玻璃幕墙的连接方式:1.夹板连接

第53页:螺栓连接

螺栓连接:2.螺栓连接

第54页:球铰连接

球铰连接:3.球铰连接

第55页:钢爪连接

钢爪连接:4.钢爪连接

第56页:点支幕墙工程应用

工程应用:5.工程应用

第57页:

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第58页:

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第59页:膜结构

11.2膜结构(Membrane Structure)膜结构也称为织物结构,按结构受力特性可分为三类

充气式膜结构张拉式膜结构骨架式膜结构一、膜结构的特点:1.自重轻3.减少能源消耗5.经济效益明显2.造型优美、富有时代气息4.施工速度快

  1. 使用安全可靠
  2. 易做成可拆卸结构,易于运输,可用作巡回演出、展览等.8.使用范围广泛

第60页:张拉膜结构

膜结构形式:二、膜结构形式(一)张拉膜结构

第61页:骨架膜结构

骨架膜结构三亚美丽之冠文化会展中心:(二)骨架膜结构三亚美丽之冠文化会展中心(膜结构)

第62页:充气膜结构

充气膜结构:(三)充气膜结构

第63页:膜材料组成

三、膜材料:用作膜材料的建筑织物是一种以织物基材和外敷涂层组成的复合材料

基材——聚酯、玻璃纤维组成涂层材料——PVC、PTFE

第64页:PVC与PTFE膜材料

PVC膜材料PTFE膜材料材料特性聚酯纤维玻璃纤维基材一般为5~15年,根据膜材料厚度和使用的塑性剂不同20年以上,目前实际使用年限为29年耐久性根据膜材料厚度、颜色而不同,一般为3%~10%13%以上,白天不需要照明,节能透光性一般在100~300kg/3m一般在300~500kg/3m抗拉强度燃烧但不蔓延不燃防火性TiO2涂层PVDF涂层无处理由于PTFE树脂的摩擦系数非常小,天然雨水可以起到自洁作用,几乎不需要进行清扫自洁性超自洁性自洁性较好自洁性差使作彩色膜材料时,会透入带有颜色的光,所以在使用时要考虑颜色透过膜材的光是柔和的自然漫射光,整个空间内无阴影,也不会产生眩光

内部呈自然状态光的特性除了透光率高的白色膜材料以外,无法期待有像PTFE膜材料那样的夜间发光性建筑内部的照明透过膜面散发出美丽的光线,给夜空增添了梦幻般的夜景

可以用于标志性、纪念性建筑夜间发光性没有PTFE膜材料那样的反射特性,特别是彩色膜材的热吸收率较大,在夏季内部温度会升高对太阳能的反射率为73%,和玻璃等透光材料相比,透过的热量很少,即使在炎热的夏季日光的照射下室内不会受太大影响热的特性用于临时性建筑,或中短期需要更换膜面的建筑用于各种永久性建筑使用用途膜材料性能对比

第65页:膜材料性能要求

对膜材料的要求

  1. 保温隔热
  2. 可加工性
  3. 抗弯折性

第66页:膜的制作

四、膜的制作

  • 一般要求
  • 膜的裁剪
  • 膜的连接1.膜——膜连接

第67页:膜的连接方式

膜——索柔性连接3.膜:2.膜——索柔性连接3.膜——刚性构件连接

第68页:膜的安装与验收

五、膜的安装与验收

  • 安装准备工作
  • 膜的安装
  1. 膜体展开
  2. 连接固定
  3. 张拉成形主控项目制作分项工程一般项目(三)验收主控项目安装分项工程一般项目

第69页:国内大型膜结构工程表

我国近年来建造大型膜结构工程建成时间所用膜材结构类型悬挑跨度(m)最大/最小覆盖面积(m²)长轴*短轴(m*m)工程名称1997PTFE空间管桁架+伞形膜单元73.5/22.937000288*274上海八万人体育场2000PVC钢桁架环梁+伞形膜单元3830000266*180青岛颐中体育场2001PVC桅杆+劲性钢内环+伞形膜单元30/1725000239*209威海体育场2001PVC钢桁架+膜结构44.9/30.415900263*231烟台体育场2001PVC桅杆+斜拉索+钢桁架+脊谷式膜结构50/2916500241*199浙江义乌体育场2001PVC钢桁架环梁+膜结构3830000277*248武汉体育场2002PVC钢桁架拱+内环索+伞形膜单元—20700254*225芜湖体育场

第70页:上海八万人体育场

六、工程实例:(一)上海八万人体育场上海:八万人体育场(张拉膜结构雨篷)

第71页:

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第72页:八万人体育场雨篷参数

上海:八万人体育场(张拉膜结构雨篷)300m直径,70m高,悬挑70m,柱顶断面2m×10m

第73页:温哥华室内体育场外景

加拿大温哥华室内体育场
薄膜结构(外景)(二)加拿大温哥华室内体育场平面为232m*190m椭圆形,高60m

第74页:温哥华室内体育场内景

加拿大温哥华室内体育场:加拿大温哥华室内体育场——薄膜结构(内景)

第75页:大阪世博会富士馆

(三)日本大阪世界博览会富士馆其平面是直径50m的圆形,由16根4m直径72m长的充气管拱固定在圆形的钢筋混凝土环梁上,各管拱间由0.5m宽的环行水平带把它们箍在一起

第76页:英国千年穹顶

(四)英国“千年穹顶”该穹顶直径320m,建筑面积8万平方米(相当于20块足球场地的大小)

它是由12根100m高的钢构式桅杆支撑72块PTFE膜材料构成

第77页:千年穹顶全景

千年穹顶:千年穹顶Millennium Dome

第78页:千年穹顶结构示意图

结构示意图Structur a lSketch of the Dome

第79页:千年穹顶安装中

千年穹顶(在安装中)Millennium Dome(Under Construction)

第80页:义乌会展体育中心罩篷

(五)浙江省义乌市会展体育中心体育场罩篷整个体系是由悬挑钢桁架、钢桅杆、主拉杆和谷索、边索、吊索和拉索组成

每片膜罩篷由10个波浪式膜单元和两个三棱锥形模单元组成

总覆盖面积约16000m²

第81页:深圳欢乐谷表演场

(六)深圳华侨城欢乐谷中心表演场该结构布置平面呈圆形,钢柱、钢拱梁和外拉索的支座分别位于直径为63m、86m和98m的同心圆上

膜水平投影面积约5800m²,为张拉整体式膜结构

第82页:大连金石滩膜屋面

(七)大连金石滩影视艺术中心穹顶膜屋面该屋盖为骨架式双层膜结构,主体膜结构为在半个椭球钢网壳上面直接覆盖膜材料

椭球网壳平面长轴60m,短轴45m,高16m

外层膜展开面积约3200m²,并在加工厂一次焊接完成,现场一次安装到位

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