北京大跨度建筑的发展与展望

 

由于建筑功能要求的不断提高和建筑技术的不断进步，北京建筑跨度由小变大，经历了漫长的发展过程。延续数千年的古代建筑采用木柱梁和砖石拱券，跨度限制在11内。20世纪初钢木屋架钢筋混凝王半圆拱和钢屋架的相继出现将建筑跨度扩大到20左右。50年代预应力技术的应麻将钢筋混凝±屋架的跨度提高到601.6090年代，多种大跨度钢结构的出现，悬索用于直径的屋盖，钢相架和网架的*大跨度达1巧《1从平面钢巧架、钢梁发展到多样空间结构和混合结构。

 

跨度的加大引起屋盖自重的加，板梁架合的薄壳。折板和金属拱壳在50~90年代相继出现，将屋面和支承结构体化大大降低了屋盖自重，工艺不断简化，跨度分别达泌~371木屋架与钢木屋架胡世德。1928年9月生。江苏镇江人。北京建工集团。教授级高级工程师阳的5北京南礼±路19号1.1古代木构架北京古代建筑采用抬梁式木构架，沿房屋进深方向在石础上立木柱，柱上架木梁，再在梁上重叠数层瓜柱短柱和梁，逐层缩短、加高，至*上层梁上立脊瓜柱，构成坡屋面支承结构。木梁为受弯构件，截面虽粗大，但未能发挥作用；明长陵转恩殿中柱柱距为1化34化，是北京知木构架*大柱距。

 

1.2近代木屋架与钢木屋架1907年建成的清末陆军部采用角形相架，跨度11.5.拉杆用017圆钢，上下弦、中央竖杆和斜杆分别为截的木化发挥了各自的材料性能。

 

1913年建成的民国国会会场跨度241，采用钢木屋架，下弦为圆钢，两端用钢套环与上弦木构件端部相连，使材料受力更为含理，见图1.

 

1.3现代木屋架1952年兴建的清华大学西大饭厅，跨度巧。51，采用双校拱形木相架，用钢制裂环和螺栓连接，共15跨，间距41，见图2.

 

1990年，在亚运村建成的康乐宫嬉水乐园为12边形尖锥体，直径601，高241，其屋盖由12根长301、宽0.41、高21的大型胶合木梁与个直径0.：、高0.441的中屯、钢环用螺栓连接，胶合木梁下端与钢筋混凝±立柱用钢板。螺栓连接，构成空间云较拱结构可1917年兴建的清华大学大礼堂中央大厅四侧各设1个跨度为19.51的现掩钢筋混凝王半圆拱，拱顶标高15.250，与同高度的环梁连成整体，拱脚支承在柱上。

 

1954年建成的北京展览馆中央馆展览大厅屋盖由10个跨度321.高2011的现掩半圆拱和相连的混凝±曲面薄板构成，见图3.

 

19洗年，在地处中关村的中国科学院内建成跨度221的兰较拱礼堂，拱高8.51，面积16812.用竹筋、玻璃丝筋代替钢筋用蒸汽养护桂酸盐制品做基础、拱架、空屯、板和硕块，不用水泥；用菱苦±制品代替木材做口窗、地面。当时称呈不用礼堂，使用至1978年拆除另建。

 

19巧年建成的军事博物馆兵器馆1，支承在拱梁上；拱梁断面底部0.81，梁距81，共7跨。

 

采用跨度271、脊高18.51的口式预应力预制装配式刚架，留孔采用楠圆形胶囊抽技工艺。

 

2.2大梁1巧4年兴建的全国政协礼堂首层剧场及二层大会议厅采用现掩钢筋混凝王井字梁，平面尺寸28.5X34.5，大梁断面般为化3X1.5，间距2.851，承托井字梁的台口梁断面为0.4919巧年建成的人民大会堂主席台台上为净跨32：、高91的现大梁。

 

~1987年建设的中国科技会堂多功能厅27X27大空间楼盖采用了双向无粘结预应力井字梁，共8根，间距5.41，梁断面为工字形，上下翼及腹板宽分别为1.01、0.51和化3化，米用4号混凝±，用7根0511钢丝组成的钢绞线28束作为预应力筋，另加016032非预应力钢筋21根。

 

度321的无粘结预应力混凝止井字梁楼盖。

 

1994年建成的大钟寺农贸市场批发大厅采用双向预应力密肋楼盖，大柱1.5X化4塑料模壳施工。级梁和横梁的高度降低，断面分别为70X~1巧8年，新建的部分工业厂房采用了跨度为12~1的钢筋混凝主屋架。

 

巧年冬，中山公园音乐堂露天剧场加设屋盖，11枯屋架跨度为16.77~32.701，采用暖棚法施工。

 

19巧年下半年，首都机场机修库现场预制谢01跨度预应力拱形屋架1，每搞用19块500号泥凝±块体拼装，下弦有10个直径61的孔洞，穿直径511高强钢丝索张拉同年12月开始安装，先在地面上将柱距为6.41的两相邻屋架。相关的支撑及屋面板组装成安装单元，重201利用安放在171高双肢柱上的8台油压千斤顶和钢带，整体提升就位，下弦标高为16.501.同期在酒仙桥建设的邮电器材厂金工车间181跨度屋架的上下弦采用高强度混凝±杆件，由10根预应力巧件拼接，连续现2.4薄壳薄壳为支承结构和屋面合的钢筋混凝±曲面空间结构。壳厚5~91，跨度已达351，有现裙和预制多种作法，主要用于需要大空间的公共建筑。

 

西部为舞厅，平面尺寸23.84X20.况1，中间设两排钢筋混凝±柱，柱网5.96设钢筋混凝±拱壳，壳厚91，拱脚支在离地面高3.841的柱上，见图5盖草帘及韦帘，冬季通入蒸汽养护。

 

1958年，北京在多处工程中采用了薄壳作为屋盖。北京玻璃厂为预制筒形薄壳，每个壳体跨度为14.851，波长6.23化，矢高1.3251，壳厚4.51，重171采用现场预制，用檐杆起重机、轨道式高架铁车和手摇千斤顶安装。北京无线电厂为7.5X14.741睫齿形薄壳，厚7~91，除天窗外均为现掩。清华大学学生食堂为21X21现翘澹父弑。6化，壳顶厚61，靠边梁处厚，顶板用200号干硬性混凝±绕筑。

 

19巧年建成的全国农业展览馆选用多种壳体，其中畜牧馆和气象馆分别为直径201和181的半球形薄壳，妇女馆化X18大厅为双曲薄壳，青年馆为15X13筒形薄壳，水产馆为直径101的板薄壳。各馆壳厚612，均为现掩，采用化架支模等施工方法。同年建成的北京火车站中央大厅屋盖为双曲扁壳，平面尺寸巧张预应力拉杆，顶厚81，边缘厚15，扁拱断面40x120，拉杆断面为50x60ra图6.施工时架设高26~34的用杉嵩捆绑而成的立柱，上设木斜撑。横梁和模板。用高标号普通桂酸盐水泥配300~500号混凝王，由下而上分段分片大钟寺农贸市场批发大厅密肋楼盖天象馆半球形屋顶为直径251的现钢筋混凝王薄壳，厚61，支承在截面39.5X70的环形梁上，梁边壳厚增至9.脚。51厚木丝板作为模板和保温居绑扎在直径6、间距15ra的双向钢筋和断面8X22的钢片网上，自下而上喷射225号混凝±，覆1976年，北京农业大学建成直径301的预制球壳，由12根壁柱支承环梁和球壳。巧壳分5道圆环、120块预制壳板，壳顶为直径2.61的圆形现掩板。预制壳板每块重1.0~1.5レ板厚41，边肋及十字肋局201，用檐杆起重机起吊。

 

1986年建成的清河电话局机房采用33X27扭壳屋盖，由屋脊十字交叉梁和框架边梁共同承载，四角标高2.5折板折板为钢筋混凝±装配整体式V形屋盖，是平板式空间结构。平均厚度约6nl，钢材耗用量约llkg/2在长线法台座上预制，现场吊装后做接缝处理。主要用于厂房、仓库及般公共建筑。

 

折板。1969年首先在燕山石化公司成批应用于工程，当年建成近1万《12，跨度6181，用300~400号混凝±，冷拔低碳钢丝配筋；在台座上多层重叠生产，集中蒸汽养护，出池。运输、吊装。

 

度241的预应力￥形折板。

 

力折板试验研巧工作。1978年首先用于燕山石化公司聚苯贿装置成品库，主跨27板长30，副跨15，并带6挑檐柱距9，每折宽3，共31折，建筑面积378012，全部吊装仅用101时间。

 

身房和食堂楼采用了跨度的折板。

 

馆首次应用30跨度预应力折板。上缘长巧1，下缘长321，形成斟檐口。

 

板宽2.041，板厚6511，每折板重221，在房山建筑集团构件厂生产。运距约101，用平板车运输，每辆车装3折，每天运6折。共口折折板，用221吊车吊装21安装完毕。

 

1典5年建成的北京西站供热厂煤库共3跨，采用折板建筑，面积12240角钢间的钢板连接成整体。上弦人字形，下弦弧形，两端支点有竖杆连接上下弦，见图8.

 

北京西站供热厂煤库折板建筑3.1钢桥架及钢梁成，室内盛球场净宽18.51，净长301，屋盖设6钢相架。上下弦和腹巧均由对角钢组成，各节点用柳巧穿过厅跨度241，采用柳接钢怖架。

 

19巧年建成的人民大会堂工程多处采用大跨度钢结构。大会堂屋架跨度6化9化共设12上承式柳接钢巧架，间距6化，每高71.重51.巧1，上弦安装高度451，用2台起重量351的人字起重机分别设在主席台和中央大厅的屋顶上，将整棉架吊装就位，共用泌4.大会堂两层挑台采用柳接钢梁各12，呈放射形梁长22~37化，每重32~641，用2台起重量31的履带起重机和1台人字起重机拼装抬吊就位，共用354.宴会厅主巧架2，跨度48.61，每搞重1421次主怖架2，跨度56.21，每搞重731高度均为7，支承在4根1.3X1.3的钢巧混凝±柱顶上还有7次怖架支承在主相架上，高51，每楠重441，主、次钓架接，边梁等挥接；怖架下弦安装高度离楼板面15.91，采用4台起重量为21的跪杆起重机进行拼接和吊叛共用61d.6.0X1.5预制屋面板用台灵架等吊装。

 

机库，跨度721，长1001，屋盖米用大跨度钢柏架和9.0X1.5预应力陶粒混凝±屋面板。在地面上按轴线将钢怖架拼装就位，每3搞为1个组合单元，连同支撑及屋面板，总重4061，将装有液压千斤顶的提升架分别放在6个柱顶上，通过提升钢带，将组合单元整体提升到设计标高后焊接固定。

 

1987年，新建旅游饭店和公共建筑的大型活动场所较多地采用钢怖架，如中国国际贸易中屯、展览大厅有个45X45的大空间，四周柱44.抢1、高4.21的钢相架坐落在不同高度的柱顶上，柏架之间用，形型钢相连，形成折线形骨架，上铺压型钢板，炷馈巧89年建成的国家奥林匹克体育中屯、游泳馆屋顶主钢梁为净跨1、断面1.8X1.8的箱形梁，板厚31，重2771，分20段制作，采用分段吊装、逐段滑移、拼接成型、校正固定的安装工艺，并用24根斜拉索将主钢梁悬吊在建筑物两端601和701高的混凝±塔筒上。同年建成的综合体育馆屋顶主相架长70，断面9X101，连同两侧的人字形网壳，总重约8501，每节间为6.61，11两节间构成累积滑移施工单元。全部就位后，用16根斜拉索相架悬吊在建筑物两端高601的混凝±塔筒上。

 

口洞屋顶安装跨度45、高8的预应力主怖架4，连同30次怖架及安装在主巧架上弦上的3层钢亭和施工荷载，总重1818在7.7901标高组装，整体钢结构几何尺寸为43.88台41大型穿屯、式液压千斤顶，安放在两侧劲性钢柱顶伸出的8个临时钢牛腿上，通过3根015.2钢绞线，用计算机同步控制整体提升43.521到设计位置图9.

 

距9，面为凹曲面，采用4净跨施工，机库长3061、宽901、高401，钢屋盖由3061长的钢桥、901长的中梁及网架组成，总重5401.钢桥在大口顶部，为双跨连续梯形空间相架，每跨长1531、高15：、宽61在每跨的柱间地面上立拼1321长的钢桥，重约1001，将48台41穿屯、式液压千斤顶设置在3座兰支点承重钢支架上；钢绞线端固定在钢桥上，另端穿过上面的千斤顶；用计算机集中控制，同步将钢桥整体提升到设计位置图10.两跨合龙时，用塔式起重机将节点处的钢桥高空散装就位。中梁为单跨平面相架，跨长901、高121，重约400与钢桥在中柱顶垂直相交，安装方法相同。

 

严10首都机场四机位库巧桥整倘升3.2悬索1961年建成的北京工人体育馆比赛大厅，用内径941的圆形双层悬索屋盖结构，由内环、外环和上下居钢索3部分组成。内环直径161、篼111，重1，由上下环及24根立柱组成；上环高901，由厚2011加劲钢板挥成整体；下环高1，厚3211上下环均分成2片8段，在工厂加工试拼合格后运至现场，用塔式起重机吊装至离地面约201的八角形平台上组装连接柳接为主，挥接为辅。外环为内径94、断面2X2的现掩钢筋混凝±圆形圈梁，支承在外廊48根高251的柱顶上，圈梁上下各设排144个直径22：的索孔。在内环和外环之间，设置上下两层各144束钢丝索；上下索每索分别为40根和72根钢丝，由丰台桥梁厂生产钢索成品，在现场进行防腐处理，用卷扬机和可移动的导向滑车将钢索两端同时缓慢吊起就位，钢索张拉用8台61张拉机分8个区段对称进行。屋面由轻钢条和铅板等姐成，由上层钢索支承。

 

1988年建成的朝阳体育馆，在东西各两片高25.31预应力角形中空钢巧混凝±大墙的上部231处悬挂2根主悬索，每根主悬索用42根钢绞线编制而成。主悬索通过竖向钢管悬吊钢管怖架拱，钢拱跨度541，中间宽3，两端宽11.51，拱高5.31，重约1033.3网架1968年建成的首都体育馆比赛大明化1伞旧外巧厅屋盖结构首次采用由平面巧架组成的斜放正交双向空间钢网架，平面尺寸29.000整个网架支承于周围钢筋混凝±框架的64个柱头上，柱距6.6网架由544节组成，每节重化6~1，钢材为16角钢，总重7571.

 

连接全部用高强螺栓，共％个，螺式起重机将各节吊装到由杉篱绑成的380012脚手架上在高空散叛并用40台15~洗1千斤顶调整标高。网架上安装薄壁槽钢德条，铺屋面层。

 

1972年建成的国际俱乐部网球馆平面尺寸40x40，高16屋盖结构采用球形节点双向平面正交钢管网染高2.51，四周柱距5：。网架在地面整体拼装，总重约61，由设在四边的4台履带起重机抬吊到高12.31的32根预制柱的柱顶支座上，用倒链进行微调。

 

~1典0年建设的亚运会各体育馆采用多种钢网架，施工方法各有特色。如游泳馆X70和综合体育馆83X70的人字形网壳、首都体育馆综合练习馆168X72的梭形空间巧架巧节点网等采用高空滑移法安装；大学生体育馆64X64的双向正交斜放网架等在地面拼装，整体吊装；石景山体育馆边长典1的正角形兰叉钢梁支承双曲抛物面网壳用塔式起重机分节吊到网壳顶，利用小趴杆就位等。

 

完成钢相架安装后，进行306X84ra钢网架安装。网架由中梁横向怖架分为南北对称的两部分，均为周边支承，两迈在柱顶，另两边在大钢桥和中梁上网格尺寸为4243X4243，矢高61，球节点规格为05~08，壁厚16~32，钢管为01O2X5~0273X6网架下弦设置悬挂101吊车轨道。钢网架的总重约16001，在地面分4段拼装，分别利用12根钢檐杆、24台41千斤顶和相应的钢绞线，采用计算机集中控制同步整体爬升工艺，千斤顶固定在待爬升的网架上。钢绞线端固定在钢檐杆上，另端穿过下面的千斤顶，见图12.

 

12首都机场四机位库钢网架整体鹏升3.4金属拱形波纹屋盖金属拱形波纹屋盖金属拱壳作为种梁板合的新型空间结构技术，从19巧年开始从国外引入北京，厚度仅0.6~1.5：1其自重拉施工方低造型美观，适用于需要较大跨度和空间的多种建筑，故迅速在北京开发应用。

 

北京蓝天大鹏工程公司于19巧年从美国引进机组，将彩色涂层钢板在现场化制成双曲拱圈，每5个拱圈为组，用封口机连接后，吊装到设计位置，再用封机连成整体。当跨度925时，拱高36化，自重25心肖/化2左右，钢材来自上海宝钢。1993年先后在南口。昌平和沙河等地建成跨度18~231的展厅。

 

车间。仓库共1200012，见图13.

 

北京蓝天大棚工程公司车间见图14.前两种为槽形截面，刚度较好后种为梯形截面，钢材较省。

 

中新集团房屋建设总公司于1996年和1997年先后建成什刹海和文津街两处网球馆，跨度为361和371，均用宝钢1.511厚彩色涂层锥锋钢板礼制成梯形截面，波宽谢：，在拱顶内侧喷聚氨醋硬质泡沫塑料保温，见图15.

 

15北京什刹海网球馆内貌1典9年建成的雅宝路市场由8个跨度271的拱壳组脱见图化。

 

3.5拱架与弓式结构弓式结构于1994年用于跨度361的网球馆，1999年和2000年先后在国际展览中屯、和农展馆建成跨度60~63的展览馆，主体为拱形钢骨架构成的钢拱，由4根型钢和腹杆组成矩形断面，高约1，沿下弦分段设置张紧钢索与拱架形成弓形，提高拱的刚度，面层设置带保温层的纤维织物，见图17.

 

北京农展馆临时展厅内貌19典年建成的北京植物园温室，其屋盖语接钢管两较拱巧架为支承体系跨度大小不等，大的超过30化，见图18.

 

18北京植物园温室屋盖4混合结构4.1不同材料的混合例如本文1.2所述的钢木屋架由钢材作受拉杆件、木材作受压杆件，发挥不同材料的特性。

 

4.2不同结构的混合306X90的四机位库屋盖是由2垂直相交的钢巧架和南、北钢网架共同组成的空间钢屋盖见本文3.1和3.3.首都国际机场新航站楼中央大厅屋盖主要由跨度％1和2714.3不同材料和不同结构的混合例如本文3.2所述北京工人体育馆内径1的比赛大厅屋盖由钢内环、钢筋混凝±外环和内外环之间双层钢索组成。朝阳体育馆双曲马鞍形屋面由两端的预应力中空钢筋混凝±墙和中间的钢悬索、竖向钢管、钢管相架拱、钢索网组成屋盖支承体系。首都体育馆练习馆184X88大空间由内挑81的预应力钢筋混凝±―形刚架和跨度96ra、高13.5的中央劲性钢析架及跨度721.高8的梭形和半梭形钢怖架组成空间结构体系。

 

5回顾与展望5.1大跨度的发展是建筑技术进步的重要标志北京人类历史的发展可追溯到70万年麻但到20世纪初建筑跨度才突破101.近100年来，跨度增加的速度逐步加快，60年代突破100：11，8年代末突破150目前已进入施工阶段的国家大剧院平面为Xl43的楠圆形，屋盖由钢拱壳和铁合金板及玻璃板面层组成，在北京首次突破20跨度19.

 

跨度的大小应根据不同工程的实际需要和技术经济可能而定。大、中、小跨度并举将长期存在。

 

5.2钢劫构为主体，《钢筋混凝上结构为依托，采用新技术钢结构由于强度高，结构自重较轻，制作安装的质量和进度较易保证，逐步成为大跨度结构的主体。但钢结构要注意采取防火措施，提高材料性能如采用合金钢等。

 

钢筋混凝±在定跨度范围内将继续采用，特别是作为大跨度的支承结构。

 

膜结构在北京近年有所发展，在顺文区建成座平面尺寸为30X1的气承式空气膜的游泳馆，并出现了专口从事膜结构制作与安装的企业。

 

中空玻璃等玻璃制品用于屋面围护结构有广阔前景，1999建成的北京植物园温室全部用玻璃制品覆盖。

 

5.3大力发展空间结构。板梁合吉构和混合结构要继续研究开发空间结构，特别是跨度大的空间结构，改善结构性能，降低结构自重和建筑造价。

 

对中等跨度的屋盖，要注意发展板梁合的空间轻型结构，同时解决防水、保温。隔热、饰面等功能，进步降低屋盖自重，简化制作与安装工艺。

 

在定条件下，对不同的材料、结构进行优化组合，形成混合结构屋盖，发挥各自的材料。结构特性。

 

5.4努力推行巧制安装作业，不断提高工业化，现代化水平实践证强为确保大跨度结构的安全、质量、进度和减少现场脚手设施，应尽量减少高处作业，将大量工作量集中到工厂预制和现场地面组装，应尽可能采取同步整体吊装或分段实施。对矩形规则平面，可《采用高空滑移就位；对尚不具备上述施工条件的工程，可按照不同情况在地面拼成中小部件吊到工作台上，在高空总拼；或将从工厂运到现场的构件，直接吊装到设计位置。