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摘要:大跨度建筑结构是建筑当中的重要建筑形式。随着社会的发展以及经济水平的逐步抬高,这种建筑方式以其低廉的造价和优美的外形受到了所有人的重视。以下本文就对各种大跨度建筑空间结构进行分析,并探讨不同建筑空间结构的结构类型体系。
关键词:大跨度 建筑结构 表现
中图分类号:TU3文献标识码: A
大跨度建筑结构设计中, 不仅突破传统结构技术手段,更是在建筑功能、建筑造型、建筑环境、建筑技术等多个方面,优化建筑质量水平。 特别是在大跨度建筑空间结构中,若是结构的支点越分散,则其对于平面布局以及对空间组合的约束性会越强;若是结构支承点集中 ,则其 灵活性也就越大 。
1 大跨度建筑空间结构介绍
在大跨度建筑中,其空间结构也是多种多样的,特别是随着当前大跨度建筑的发展,大跨度结构形式也不断推陈出新,这些都将提升大跨度建筑空间结构的设计质量。 在我国的大跨度建筑空间结构中,常表现为拱形结构、对称结构、网架结构、壳体结构、悬索结构,以下对此一一介绍。
1.1 拱形结构
在大跨度建筑结构中,拱券结构及穹隆结构、拱形结构在承受荷重后,不仅要产生重力,同时还要产生横向推力[3]。 因此,为保持拱形结构的稳定,在设计中就必须要保证有坚实、宽厚的支座,可以应用筒形拱来形成空间结构,拱跨度越大,支承墙则越厚。
1.2 对称结构
在大跨度建筑结构设计中,对称与均衡主要就是指整体各组织部分间的对应与一致, 确保结构设计作用于视觉判断显示均等的关系。 在建筑设计中,对于形象占总面积的大小以及空间的分割、色彩的面积等,都需要采用比例思维作出合理的安排,确保建筑设计尺度的合理性。 在建筑 结构设计中应用对称美 ,不仅可以确保大跨度建筑结构的重力感、支承力,也可以将建筑艺术很好地融入到建筑施工中, 使得建筑结构在拥有美学艺术的同时,可以确保在最终的使用过程中,顺应力学规律,确保建筑结构形体与受力性能之间的协调, 提高大跨度建筑结构的抗震性能。
1.3 网架结构
在大跨度空间结构中,还包括网架结构,网架结构使用灵活方便,适应于多种形式建筑平面。 不仅具有刚度大、变形小、应力分布均匀的优势,同时网架结构还可以大幅度减轻结构自重,有效节省材料。 同时在网架结构中 ,还可以分为单层平面网架与单层曲面网架、单层平板网架等多种形式,网架多用于正方形以及接近正方形的巨型平面建筑中, 其结构中的承重系统与非承重系统有着明确的分工。 其中,用来支承建筑空间骨架的是承重系统, 分割室内外空间围护的不承受荷载。 在网架结构体系中,其室内空间应用中,常会依照功能进行分隔,可以是封闭的、半封闭的、开敞的,网架结构在实际中的高度不大,为大跨度建筑提供良好的设计空间。
1.4 壳体结构
大跨度空间结构设计中,还包含壳体结构,不仅具备合理的外形,同时其内部应力也可以分配合理,并能够保持极好的稳定性。 壳体结构中厚度小但其可以覆盖的空间很大,同时壳体结构刚度也取决于形状,该结构在建筑空间利用上经济有效。 壳体结构可以单独使用, 也可以组合起来使用, 可以覆盖大面积空间, 也可以覆盖中等面积空间, 适合方形以及矩形平面建筑需求。
1.5 悬索结构
悬索结构中,很小截面就可以承受很大拉力。 且采用双层悬索或双向悬索,不仅可以提高结构的稳定性和抗风能力,还可以节省空间,为建筑形体以及建筑立面处理提供新的方案。
2 不同空间结构的结构类型体系
2.1 拱形结构体系
在大型跨度建筑空间结构应用中,其拱形结构多在大跨大截面高位梁施工中应用。 使用大直径钢筋直螺纹连接的技术以及清水混凝土模板技术,不仅减低建筑工程的建設成本,也减少了建筑工程施工难度,确保工程质量,提升大型跨度建筑空间结构的形态美。
2.2 对称结构类型体系
在建筑设计中应该顺应力学规律, 采用对称结构体系,实现建筑结构与建筑功能的统一,在建筑结构设计中,可以起到很好的稳定作用。 运用对称结构体系实现结构设计,将建筑实体结构的长、宽、高三个方向的尺寸作为同一量级结构,对其进行结构设计规划,实现对称结构。 例如隋代时期的安济桥,它就是采用典型的建筑对称结构,不管是在建筑技术、建筑艺术方面,都充分体现出建筑对称美结构,提高安济桥的稳定性,增强该项建筑的使用寿命。
2.3 网架结构体系
网架结构在实际应用中,多用于建筑隔断施工,不仅提升建筑的美观度,同时也可以发挥一定的围挡作用。
2.4 壳体结构体系
壳体结构,是高效能空间薄壁结构范畴,主要适用于各种曲线形状的力学设计中。 其承受弯曲的能力与扭转能力都比平面结构大,而且壳体结构在实际建筑中的受力均匀,能够充分发挥材料材耗,可适用在大跨度建筑中。
2.5 悬索结构体系
在大跨度建筑中,其悬索结构多用于屋顶施工中。 在建筑中悬索结构不需要繁琐支撑体系, 不仅在实际应用中具备跨度大、自重轻、用料省的优势,同时还具有多样平面形式,灵活性大,使用范围广。
3 大跨度空间结构的应用
在我国建筑中,大跨度建筑空间结构正不断得到扩展与应用。 如 2008 年北京奥运会主体育场“鸟巢”建筑中,就应用大跨度空间结构, 取消了封闭的实墙的同时将其设计成为一个完全开放的体育场, 并采用网架结构使得体育场围护设计更能表现出“外观即结构”的理念,提升了大跨度建筑结构的时代性与标志性。 同时,在某大学体育馆设计中,也是应用大跨度空间结构,在基于桁架结构、网架结构等多种结构相结合的空间结构类型中,选择空间管桁架结构型式,不仅提升空间造型的美感,同时也充分发挥材料受力性能,减小结构应力,提升了大跨度建筑空间结构的稳定性。 中国的故宫,就是在一条中轴的方向贯通着整个宫城,并且在中轴宫殿的两旁,也都均匀对称的分布着许多的殿宇。 其四城角的角楼更是精巧美观,许多石刻花纹也常采取对称形式,使得故宫整体空间都体现出一种庄严肃静。 正是这样的建筑结构,才使得建筑物的稳定性更强,并且还可以很好地衬托中心建筑的地位,渲染建筑环境。 在成都“海洋乐园”的建筑设计中,就应用拱形结构与网架结构相结合的形式,使建筑结构形态充分体现出造型立意,模仿睡莲结构,并由拱形结构与钢管混凝土柱共同构建大跨度建筑形象,在实际中获得了满意的效果。
4 展望大跨度建筑空间结构的发展前景
在我国越来越多的建筑中,建筑物内大空间以及转换层部位都被要求设计大跨度建筑。 这不仅增加了施工难度提高建筑成本,而且在大跨大截面的梁设计中,对于建筑内模板搭设、混泥土的浇灌以及钢筋固定的施工上都有更高的要求, 因此只有不断优化大跨度建筑空间结构体系, 才可以提升建筑的整体质量。 随着我国经济的发展,多元化的思想也将融入未来的城市大跨度空间建筑之中。 要想在未来有更好的发展前途,就要接受新旧的交替和发展的变革,整合多元互渗格局。 在大跨度建筑中,优化空间结构设计方法,不仅可以充分体现出宏伟、美观的艺术想象力, 也可以体现出结构技术的进步。 大跨度建筑结构设计中,不仅要将建筑与结构结合起来,同时也需要将建筑形象与结构形态统一起来, 及时地掌握结构最新动态, 从而不断超越自我,提升结构设计水平。 我国大跨度空间建筑的扩大,必将会促进大跨度空间结构技术的进步。
5 结论
综上所述,大跨度建筑的不断应用,使提升大跨度空间结构成为当前的重点。 分析大跨度建筑空间结构及其结构类型体系,不仅可以为今后建筑提供结构选择参考,同时也可以优化大型建筑的空间结构。 大跨度建筑结构设计中要注重结构形态的设计实践,同时也要注重结构的美学,提升大跨度建筑的整体性与时代感,使建筑空间形态与结构形态完美的统一。
参考文献:
[1]荆 玉 明.浅 谈 高 层 建 筑 结 构 发 展 趋势[J].科 技 创 新 导报 ,2012,07(18):41-42.
[2]喻洋.空间结构在我国的发展[J].决 策 与 信息(财 经 观 察),2011,14(12):76-77.
[3]王 澎 涛.论 短 肢 剪 力 墙 结构 设 计 及其 施 工 中 应 注 意的 问题[J].中国科技财富,2010,21(14):56-57.
[4]李荣晖.试论建筑工程结构的体系[J].中国集体经济(下半月),2011,06(34):45-46.
关键词:大跨度 建筑结构 表现
中图分类号:TU3文献标识码: A
大跨度建筑结构设计中, 不仅突破传统结构技术手段,更是在建筑功能、建筑造型、建筑环境、建筑技术等多个方面,优化建筑质量水平。 特别是在大跨度建筑空间结构中,若是结构的支点越分散,则其对于平面布局以及对空间组合的约束性会越强;若是结构支承点集中 ,则其 灵活性也就越大 。
1 大跨度建筑空间结构介绍
在大跨度建筑中,其空间结构也是多种多样的,特别是随着当前大跨度建筑的发展,大跨度结构形式也不断推陈出新,这些都将提升大跨度建筑空间结构的设计质量。 在我国的大跨度建筑空间结构中,常表现为拱形结构、对称结构、网架结构、壳体结构、悬索结构,以下对此一一介绍。
1.1 拱形结构
在大跨度建筑结构中,拱券结构及穹隆结构、拱形结构在承受荷重后,不仅要产生重力,同时还要产生横向推力[3]。 因此,为保持拱形结构的稳定,在设计中就必须要保证有坚实、宽厚的支座,可以应用筒形拱来形成空间结构,拱跨度越大,支承墙则越厚。
1.2 对称结构
在大跨度建筑结构设计中,对称与均衡主要就是指整体各组织部分间的对应与一致, 确保结构设计作用于视觉判断显示均等的关系。 在建筑设计中,对于形象占总面积的大小以及空间的分割、色彩的面积等,都需要采用比例思维作出合理的安排,确保建筑设计尺度的合理性。 在建筑 结构设计中应用对称美 ,不仅可以确保大跨度建筑结构的重力感、支承力,也可以将建筑艺术很好地融入到建筑施工中, 使得建筑结构在拥有美学艺术的同时,可以确保在最终的使用过程中,顺应力学规律,确保建筑结构形体与受力性能之间的协调, 提高大跨度建筑结构的抗震性能。
1.3 网架结构
在大跨度空间结构中,还包括网架结构,网架结构使用灵活方便,适应于多种形式建筑平面。 不仅具有刚度大、变形小、应力分布均匀的优势,同时网架结构还可以大幅度减轻结构自重,有效节省材料。 同时在网架结构中 ,还可以分为单层平面网架与单层曲面网架、单层平板网架等多种形式,网架多用于正方形以及接近正方形的巨型平面建筑中, 其结构中的承重系统与非承重系统有着明确的分工。 其中,用来支承建筑空间骨架的是承重系统, 分割室内外空间围护的不承受荷载。 在网架结构体系中,其室内空间应用中,常会依照功能进行分隔,可以是封闭的、半封闭的、开敞的,网架结构在实际中的高度不大,为大跨度建筑提供良好的设计空间。
1.4 壳体结构
大跨度空间结构设计中,还包含壳体结构,不仅具备合理的外形,同时其内部应力也可以分配合理,并能够保持极好的稳定性。 壳体结构中厚度小但其可以覆盖的空间很大,同时壳体结构刚度也取决于形状,该结构在建筑空间利用上经济有效。 壳体结构可以单独使用, 也可以组合起来使用, 可以覆盖大面积空间, 也可以覆盖中等面积空间, 适合方形以及矩形平面建筑需求。
1.5 悬索结构
悬索结构中,很小截面就可以承受很大拉力。 且采用双层悬索或双向悬索,不仅可以提高结构的稳定性和抗风能力,还可以节省空间,为建筑形体以及建筑立面处理提供新的方案。
2 不同空间结构的结构类型体系
2.1 拱形结构体系
在大型跨度建筑空间结构应用中,其拱形结构多在大跨大截面高位梁施工中应用。 使用大直径钢筋直螺纹连接的技术以及清水混凝土模板技术,不仅减低建筑工程的建設成本,也减少了建筑工程施工难度,确保工程质量,提升大型跨度建筑空间结构的形态美。
2.2 对称结构类型体系
在建筑设计中应该顺应力学规律, 采用对称结构体系,实现建筑结构与建筑功能的统一,在建筑结构设计中,可以起到很好的稳定作用。 运用对称结构体系实现结构设计,将建筑实体结构的长、宽、高三个方向的尺寸作为同一量级结构,对其进行结构设计规划,实现对称结构。 例如隋代时期的安济桥,它就是采用典型的建筑对称结构,不管是在建筑技术、建筑艺术方面,都充分体现出建筑对称美结构,提高安济桥的稳定性,增强该项建筑的使用寿命。
2.3 网架结构体系
网架结构在实际应用中,多用于建筑隔断施工,不仅提升建筑的美观度,同时也可以发挥一定的围挡作用。
2.4 壳体结构体系
壳体结构,是高效能空间薄壁结构范畴,主要适用于各种曲线形状的力学设计中。 其承受弯曲的能力与扭转能力都比平面结构大,而且壳体结构在实际建筑中的受力均匀,能够充分发挥材料材耗,可适用在大跨度建筑中。
2.5 悬索结构体系
在大跨度建筑中,其悬索结构多用于屋顶施工中。 在建筑中悬索结构不需要繁琐支撑体系, 不仅在实际应用中具备跨度大、自重轻、用料省的优势,同时还具有多样平面形式,灵活性大,使用范围广。
3 大跨度空间结构的应用
在我国建筑中,大跨度建筑空间结构正不断得到扩展与应用。 如 2008 年北京奥运会主体育场“鸟巢”建筑中,就应用大跨度空间结构, 取消了封闭的实墙的同时将其设计成为一个完全开放的体育场, 并采用网架结构使得体育场围护设计更能表现出“外观即结构”的理念,提升了大跨度建筑结构的时代性与标志性。 同时,在某大学体育馆设计中,也是应用大跨度空间结构,在基于桁架结构、网架结构等多种结构相结合的空间结构类型中,选择空间管桁架结构型式,不仅提升空间造型的美感,同时也充分发挥材料受力性能,减小结构应力,提升了大跨度建筑空间结构的稳定性。 中国的故宫,就是在一条中轴的方向贯通着整个宫城,并且在中轴宫殿的两旁,也都均匀对称的分布着许多的殿宇。 其四城角的角楼更是精巧美观,许多石刻花纹也常采取对称形式,使得故宫整体空间都体现出一种庄严肃静。 正是这样的建筑结构,才使得建筑物的稳定性更强,并且还可以很好地衬托中心建筑的地位,渲染建筑环境。 在成都“海洋乐园”的建筑设计中,就应用拱形结构与网架结构相结合的形式,使建筑结构形态充分体现出造型立意,模仿睡莲结构,并由拱形结构与钢管混凝土柱共同构建大跨度建筑形象,在实际中获得了满意的效果。
4 展望大跨度建筑空间结构的发展前景
在我国越来越多的建筑中,建筑物内大空间以及转换层部位都被要求设计大跨度建筑。 这不仅增加了施工难度提高建筑成本,而且在大跨大截面的梁设计中,对于建筑内模板搭设、混泥土的浇灌以及钢筋固定的施工上都有更高的要求, 因此只有不断优化大跨度建筑空间结构体系, 才可以提升建筑的整体质量。 随着我国经济的发展,多元化的思想也将融入未来的城市大跨度空间建筑之中。 要想在未来有更好的发展前途,就要接受新旧的交替和发展的变革,整合多元互渗格局。 在大跨度建筑中,优化空间结构设计方法,不仅可以充分体现出宏伟、美观的艺术想象力, 也可以体现出结构技术的进步。 大跨度建筑结构设计中,不仅要将建筑与结构结合起来,同时也需要将建筑形象与结构形态统一起来, 及时地掌握结构最新动态, 从而不断超越自我,提升结构设计水平。 我国大跨度空间建筑的扩大,必将会促进大跨度空间结构技术的进步。
5 结论
综上所述,大跨度建筑的不断应用,使提升大跨度空间结构成为当前的重点。 分析大跨度建筑空间结构及其结构类型体系,不仅可以为今后建筑提供结构选择参考,同时也可以优化大型建筑的空间结构。 大跨度建筑结构设计中要注重结构形态的设计实践,同时也要注重结构的美学,提升大跨度建筑的整体性与时代感,使建筑空间形态与结构形态完美的统一。
参考文献:
[1]荆 玉 明.浅 谈 高 层 建 筑 结 构 发 展 趋势[J].科 技 创 新 导报 ,2012,07(18):41-42.
[2]喻洋.空间结构在我国的发展[J].决 策 与 信息(财 经 观 察),2011,14(12):76-77.
[3]王 澎 涛.论 短 肢 剪 力 墙 结构 设 计 及其 施 工 中 应 注 意的 问题[J].中国科技财富,2010,21(14):56-57.
[4]李荣晖.试论建筑工程结构的体系[J].中国集体经济(下半月),2011,06(34):45-46.