大跨度建筑结构与表现的研究

杨永锋

（身份证号：432524197809094059）

大跨度建筑结构与表现的研究

杨永锋

（身份证号：432524197809094059）

大跨度钢结构形式是现代建筑领域最常见的结构体系之一。本文就主要研究了大跨度建筑结构体系问题。

大跨度空间结构；桁架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构

引言

大跨度结构被引入到结构体系当中，这一引入，让传统的建筑结构发生了变化，传统的张拉结构慢慢的变成当前建筑施工的重要结构方式和措施。大跨度建筑主要是有网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五种主要的空间结构组成的，其中也包含这五种结构的演变组合。施工实践证明大跨度建筑结构体系能够很好的改善建筑物的稳定性能和抗震性能。

1　建筑工程中大跨度建筑结构体系分析

1.1大跨度结构中的拱卷结构及穹隆结构

拱卷结构是在目前我国的建筑发展中是十分常见的形式，在西方建筑的结构中已经得到了广泛的应用，这一结构的设计和发展是当前建筑施工发展的重要措施和完善施工的重要基础。在古代建筑中，室内空间的加大是由拱结构来确定的，通过拱门的形式来进行结构的变化以及连接。在发展的过程中，人类为了寻求更大的空间对施工中采用过的技术手段进行严格的分析和把控。在拱形结构承受很大的重力之后产生横向的推力，为了保证稳定，拱结构就必须有稳定的支座。所以通过实践，单向筒在应用的过程中，逐渐使得拱结构变成了筒形拱。

1.2桁架结构与网架结构

桁架也是大跨度结构中的一种，在古代，尽管也有很多木材制作的结构来当做屋顶的结构，但是根据力学原理设计新型桁架是现代技术发展的结果。桁架结构可以横跨比较大的空间，但是其自身的高度加上上弦通常是采用两坡后曲线的形式，因此只能被应用在屋顶的结构中。

网架结构作为新型的大跨度空间结构。其特点是刚度大、变形小，同时应力分布均匀，这样就能够大大的减轻结构自己的重力，同时还可以节约材料。在网架结构中，包含单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式。

1.3壳体结构

壳体结构具备科学的外形，内部的应力分配十分合理均匀，同时自身可以保持很好的稳定性，因此壳体结构虽然厚度小，但是覆盖的空间相对较大。壳体结构的刚度，是由于它自身合理的形状来决定的。这一结构具有低消耗的特点，厚度就可以减小。这种结构的承重和无盖结合，可以使得这种结构更加经济有效，同时在建筑空间使用中还能够得到更大的发挥。在受力情况发生改变时，壳体结构可以根据不同的受力情况分为折板、单曲面壳和双曲面壳等各种结构类型。

1.4悬索结构

根据钢材的强度，小截面就能有很大的承载力，所以钢索吊顶很早就开始使用了。悬索在受力均匀的情况下一定会下垂呈现悬链曲线，索的两端可以产生垂直向下的力，还能够产生水平向内的力。单向悬索结构要支撑悬索的同时保持平衡，就要在索的两端设置立柱和斜向拉索，从而均匀承受悬索所带来的垂直和水平的力。但是单向悬索的稳固性十分差，所以要提高结构的稳定抗风能力，就要采用双层悬索或双向悬索。通过这些形式的结构交织成索网，然后通过预张拉后形成整体，这样的设计具有优越的稳定性能和抗风能力。由于悬索结构具有形式多样的特点，所以在具体的施工使用中十分灵活，使用的范围也很广。根据多变的面来促进内部空间的运动感和宏伟感，如果处理的恰当，那么就可以为建筑的形体和立面处理提供更多的可能性。

1.5膜结构

膜结构在空间结构中是属于最新发展的结构类型，其特点是使用性能好的织物作为材料，或者通过膜内注气的方式来让空气压力发挥作用支撑膜面，通过柔性钢索和骨架来将膜面紧固，形成刚度大覆盖面广的结构。膜结构可以承重也可以围护，相比于传统的建筑结构，重量大大的减轻。根据支撑方式的不同，膜结构可以分为：①空气膜结构，这种结构在跨度过大的时候通过气承式方式，将膜材做成周围密封的圆形双层，在进行重启之后就可以形成飞碟状；或者将膜材制作为半圆形圆筒，充气后则是轮胎状，通过这样的元素组合屋顶。②悬挂膜结构通常会使用独立的桅杆或拱来支撑结构，将钢索和膜悬挂起来，再通过张力将索和膜紧绷，从而形成有一定刚度的屋顶。③骨架支撑的膜结构通过钢骨架来代替空气膜的结构，骨架可以根据需要选择各种各样的结构形状，通过在骨架上铺设膜材料然后拉紧，来适用各种形状的建筑物。④复合膜结构是在膜结构中新型的结构，其组成是钢索、膜材及少量受压的杆件，其中包括连续的拉索和单独的压杆，在重力的作用下，中心的力量放射状的传向不同的位置和方向，特别适合圆形或者椭圆形的建筑。

2　结束语

伴随着经济的发展，社会的进步，科技的发展必然会带来建筑技术的改进和完善，在施工的过程中，各种结构形式不断的发生变化，新的结构形式不断的出现，大跨度的建筑结构体系慢慢发展成为建筑施工中重要的结构形式。在以后的建筑设计中，结构设计必然是举足轻重的，新颖的设计和良好的结构形式相结合，才能使得建筑物的质量和功能都更加的完善和优越，这样的设计宗旨应该是每一个建筑从业者的基本原则。

[1]徐洪涛.大跨度建筑结构表现的建构研究[D].同济大学，2008.

[2]彭相国.现代大跨度木建筑的结构与表现[D].哈尔滨工业大学，2007.

[3]朱周胤.基于建筑创作的结构表现研究[D].重庆大学，2008.

TU318

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1673-0038（2015）25-0009-01

2015-6-5