大跨度建筑結構與表現的研究

楊永鋒

（身份證號：432524197809094059）

大跨度建筑結構與表現的研究

楊永鋒

（身份證號：432524197809094059）

大跨度鋼結構形式是現代建筑領域最常見的結構體系之一。本文就主要研究了大跨度建筑結構體系問題。

大跨度空間結構；桁架結構與網架結構；殼體結構；懸索結構；膜結構

引言

大跨度結構被引入到結構體系當中，這一引入，讓傳統的建筑結構發生了變化，傳統的張拉結構慢慢的變成當前建筑施工的重要結構方式和措施。大跨度建筑主要是有網架結構、網殼結構、懸索結構、膜結構、薄殼結構等五種主要的空間結構組成的，其中也包含這五種結構的演變組合。施工實踐證明大跨度建筑結構體系能夠很好的改善建筑物的穩定性能和抗震性能。

1　建筑工程中大跨度建筑結構體系分析

1.1大跨度結構中的拱卷結構及穹隆結構

拱卷結構是在目前我國的建筑發展中是十分常見的形式，在西方建筑的結構中已經得到了廣泛的應用，這一結構的設計和發展是當前建筑施工發展的重要措施和完善施工的重要基礎。在古代建筑中，室內空間的加大是由拱結構來確定的，通過拱門的形式來進行結構的變化以及連接。在發展的過程中，人類為了尋求更大的空間對施工中采用過的技術手段進行嚴格的分析和把控。在拱形結構承受很大的重力之后產生橫向的推力，為了保證穩定，拱結構就必須有穩定的支座。所以通過實踐，單向筒在應用的過程中，逐漸使得拱結構變成了筒形拱。

1.2桁架結構與網架結構

桁架也是大跨度結構中的一種，在古代，盡管也有很多木材制作的結構來當做屋頂的結構，但是根據力學原理設計新型桁架是現代技術發展的結果。桁架結構可以橫跨比較大的空間，但是其自身的高度加上上弦通常是采用兩坡后曲線的形式，因此只能被應用在屋頂的結構中。

網架結構作為新型的大跨度空間結構。其特點是剛度大、變形小，同時應力分布均勻，這樣就能夠大大的減輕結構自己的重力，同時還可以節約材料。在網架結構中，包含單層平面網架、單層曲面網架、單層平板網架和雙層穹隆網架等多種形式。

1.3殼體結構

殼體結構具備科學的外形，內部的應力分配十分合理均勻，同時自身可以保持很好的穩定性，因此殼體結構雖然厚度小，但是覆蓋的空間相對較大。殼體結構的剛度，是由于它自身合理的形狀來決定的。這一結構具有低消耗的特點，厚度就可以減小。這種結構的承重和無蓋結合，可以使得這種結構更加經濟有效，同時在建筑空間使用中還能夠得到更大的發揮。在受力情況發生改變時，殼體結構可以根據不同的受力情況分為折板、單曲面殼和雙曲面殼等各種結構類型。

1.4懸索結構

根據鋼材的強度，小截面就能有很大的承載力，所以鋼索吊頂很早就開始使用了。懸索在受力均勻的情況下一定會下垂呈現懸鏈曲線，索的兩端可以產生垂直向下的力，還能夠產生水平向內的力。單向懸索結構要支撐懸索的同時保持平衡，就要在索的兩端設置立柱和斜向拉索，從而均勻承受懸索所帶來的垂直和水平的力。但是單向懸索的穩固性十分差，所以要提高結構的穩定抗風能力，就要采用雙層懸索或雙向懸索。通過這些形式的結構交織成索網，然后通過預張拉后形成整體，這樣的設計具有優越的穩定性能和抗風能力。由于懸索結構具有形式多樣的特點，所以在具體的施工使用中十分靈活，使用的范圍也很廣。根據多變的面來促進內部空間的運動感和宏偉感，如果處理的恰當，那么就可以為建筑的形體和立面處理提供更多的可能性。

1.5膜結構

膜結構在空間結構中是屬于最新發展的結構類型，其特點是使用性能好的織物作為材料，或者通過膜內注氣的方式來讓空氣壓力發揮作用支撐膜面，通過柔性鋼索和骨架來將膜面緊固，形成剛度大覆蓋面廣的結構。膜結構可以承重也可以圍護，相比于傳統的建筑結構，重量大大的減輕。根據支撐方式的不同，膜結構可以分為：①空氣膜結構，這種結構在跨度過大的時候通過氣承式方式，將膜材做成周圍密封的圓形雙層，在進行重啟之后就可以形成飛碟狀；或者將膜材制作為半圓形圓筒，充氣后則是輪胎狀，通過這樣的元素組合屋頂。②懸掛膜結構通常會使用獨立的桅桿或拱來支撐結構，將鋼索和膜懸掛起來，再通過張力將索和膜緊繃，從而形成有一定剛度的屋頂。③骨架支撐的膜結構通過鋼骨架來代替空氣膜的結構，骨架可以根據需要選擇各種各樣的結構形狀，通過在骨架上鋪設膜材料然后拉緊，來適用各種形狀的建筑物。④復合膜結構是在膜結構中新型的結構，其組成是鋼索、膜材及少量受壓的桿件，其中包括連續的拉索和單獨的壓桿，在重力的作用下，中心的力量放射狀的傳向不同的位置和方向，特別適合圓形或者橢圓形的建筑。

2　結束語

伴隨著經濟的發展，社會的進步，科技的發展必然會帶來建筑技術的改進和完善，在施工的過程中，各種結構形式不斷的發生變化，新的結構形式不斷的出現，大跨度的建筑結構體系慢慢發展成為建筑施工中重要的結構形式。在以后的建筑設計中，結構設計必然是舉足輕重的，新穎的設計和良好的結構形式相結合，才能使得建筑物的質量和功能都更加的完善和優越，這樣的設計宗旨應該是每一個建筑從業者的基本原則。

[1]徐洪濤.大跨度建筑結構表現的建構研究[D].同濟大學，2008.

[2]彭相國.現代大跨度木建筑的結構與表現[D].哈爾濱工業大學，2007.

[3]朱周胤.基于建筑創作的結構表現研究[D].重慶大學，2008.

TU318

A

1673-0038（2015）25-0009-01

2015-6-5