大跨度建筑結構的形式與設計研究

大跨度建筑結構的形式與設計研究【摘要】在當今的社會當中，建筑的形式也變得豐富多樣起來，在空間結構建筑當中技術當中又有很多的分支，而大跨度建筑形式是未來空間結構技術的趨勢與發(fā)展方向，對于這種技術掌握的多少是評價一個國家建筑水平好壞的重要因素之一。但是落實到實際生活當中，大跨度建筑的建筑形式又有著很多的不同之處。包括有網架結構，懸索結構，網殼結構，膜結構，等各種豐富多彩的空間結構。這些結構在當今的建筑行業(yè)當中都有著非常廣泛的應用。本文中針對于大跨度結構的形式和設計進行了深入的剖析和探究?！娟P鍵詞】建筑結構；網架結構；網殼結構；懸索結構；形式與設計建筑的存在就是滿足人們對于某一種生活的需求，人們對于建筑的功能的需求有了很大的提高，建筑結構類型也就隨之不斷地發(fā)展。在現在的建筑行業(yè)當中，大跨度建筑結構已經成為了其中的中堅力量，我們在生活中也很容易覓得大跨度空間建筑結構的蹤跡?，F在的大跨度空間建筑結構主要分為五大類：包括有網殼結構，薄殼結構，懸索結構，膜結構和網架結構。但是大跨度建筑設計結構并不止于此，有一些新的類型的建筑結構是基于上述的五類結構之外的，不斷組合和衍生的表現形式。因為形式的豐富多樣，大跨度建筑結構模式下的建筑通常都非常的吸引眼球，對于人們有著極大的吸引力。1、網架結構的形式和設計研究網架結構的設計理論并不是很復雜，建筑人員利用先進的工業(yè)設備讓一些桿狀的桿件按照某種規(guī)律連接在一起，最后的效果就是這些桿狀的物件聯(lián)合起來形成了多層的結構形式，表現為一種網格狀的結構，我們通常把這種結構稱為網狀結構。這里用于施工的桿狀物件通常是長度和硬度都很大的鋼材。1.1網架結構的形式。網架結構的設計形式非常多樣，但通常是以下的四種形式：（1）平面鋼架結構，這種結構包括了網架結構當中從兩個方向上正交正放的網架結構，當然從兩個方向上的正交斜放，斜交斜放，亦或是從三個方向上的網架結構都包含在當中。（2）四角椎體形的網架結構，這種網狀結構根據椎體擺放的位置有不同的分類，包括正放著的四角錐體，斜放著的四角錐體，星形放置的四角錐體都屬于這種模型的網架結構當中的。（3）三角錐體形的網架結構，這種網狀結構通常是根據三角錐體中的空余形狀進行分類，分為抽空式的三角錐體網狀結構，當然還有很常見的蜂窩狀的三角錐體網狀結構。（4）最后提到的網狀結構由于建筑難度較大通常不會被采用，被稱為正六角錐體網狀結構。1.2網架結構的建筑特點。在大跨度的建筑形式當中，網架結構建筑是其中的一種較為常見的一種，由于其建筑的要求相對較低，現已經被廣泛的使用。它的優(yōu)點有許多，最主要的是該種建筑的建筑自重非常的輕，這樣它的抗震性能就很優(yōu)良，再加上它的傳力不是非常的復雜，設計難度不高，于是被廣泛地采用了下去。在施工過程中，結構簡單的優(yōu)點也就顯現出來，由于只需要將鋼材按照圖紙連接起來，建筑施工的要求很低，完成結構的定性變得容易許多，可以做到工作效率和設計美觀的兩者兼得。同時，這種設計模式可以為后期設備的安裝過程做到很好地鋪墊，是施工質量提高的同時又不會提高施工的成本。2、網殼結構的設計在大跨度建筑結構的設計過程中，另一種設計模式值得關注，那就是網殼結構。這種設計模式的材料比網架結構稍微復雜一些，通常是使用混凝土，木材，鋼筋等常規(guī)建筑材料進行建設的。2.1網殼結構的形式。網殼結構的建筑形式也是多種多樣的，不同與剛剛提到的的網架式結構那么多的分類，網殼式結構只有幾個小的分類，包括球面網殼結構，圓柱面網殼狀結構，雙曲面狀的網殼結構，這些分類都是按照網殼式結構的表面特征進行區(qū)分的。2.2網殼結構的特點。網殼式結構的設計也并不是很復雜，網殼結構的組成材料的重量都比較小。相比較于其它的大跨度建筑形式，網殼狀結構的截面尺寸都是很低的，但是強度并未太大的縮減。網殼狀的建筑結構的外形大多是按照非?？茖W的力學理論進行修建的，這種建筑的穩(wěn)定性很強，不僅可以對內部結構的應力進行合理的分配，還可以保證其內部結構的穩(wěn)定性，實際的建筑條件下這種建筑結構的使用也是較為廣泛的，因為它兼顧了建筑材料厚度比較低和空間的范圍比較廣這兩大屬性。3、膜結構的形式和特點膜結構的形成相比較其他的兩種結構而言時間比較早。早在上個世紀中葉，這種新型的空間結構就誕生了。這種結構的施工過程比較的特殊，選擇的并不是結構和質地比較剛硬的鋼結構，而是比較柔軟的施工材料。通常在施工結束之后，這種結構會表現為覆蓋面積很廣大，剛性比較突出的結構體系。3.1膜結構的形式。膜結構的建筑過程中有很多的支撐和支持的方式，根據膜結構的支撐方式，可以把膜結構的大跨度建筑分為幾種不同的結構形式：（1）充氣式的膜結構。這種結構和它的名稱一樣，在建筑施工的過程當中，在建筑的內部和工程施工當中內部充上一定的空氣，這種建筑有一個特點，屋面拱起的寬度不是很大，在建筑的時候如果跨度比較大的時候，施工人員可以在這個拱起的平面的四個頂角設置一些可以承受力量的鋼索，為整個建筑的安全性能加分。（2）懸掛式的膜結構。在膜結構的大跨度結構的設計過程當中，設計師們通常會利用一些比較高的桅桿將鋼索和建筑所需的膜結構一起懸掛住。這時鋼索在空中就會繃緊和拉直，屋頂蓋的剛度和安全性能就能夠大大提升。（3）骨架支撐式的膜結構。與空氣膜結構當中的空氣進行支撐的方式不同，骨架支撐式的膜結構利用鋼制的骨架代替空氣進行支撐。這種支撐方式的建筑的隨意性就能夠大大提高。根據建筑中需要的形態(tài)和建筑的樣式，骨架可以有多種的建筑形式，骨架有拱形的網架也可以有網狀型的鋼架。（4）復合式的膜結構。這是一種的新興的膜結構建筑形式，這種建筑用到的建筑材料比較單一，只需要有鋼索，膜材和一些用來承受壓力的桿件。這種大跨度的建筑模式在如今的圓形的建筑中比較常見3.2膜結構的主要結構特點。膜結構的建筑同樣擁有自重比較輕，建筑完成之后的跨度比較大的優(yōu)勢。由于施工當中的建筑隨意性比較大，具有豐富的造型設計。同時這種結構的經濟效益也比較優(yōu)良，整個建筑的透光性能非常出眾。4、懸索結構的形式和特點懸索結構的建筑當中最為重要的就是一根根用于斜拉的鋼索。施工人員根據施工圖中的情況，將每一根懸索都按照一定的規(guī)律進行排布，最終形成一個完整的結構體系。4.1懸索結構的形式。懸索結構的分類方式非常單一，只要按照懸索的布置方向和層數進行簡單地分類即可。4.2懸索的結構特點。在懸索結構當中，建筑的核心就是懸索上的每一根鋼索，所有承受重量的鋼索在自己的受力范圍之上進行一定的拉伸，這種在應力范圍上的拉伸能夠有效地抵御來自于拉索的外力。這時，在建筑中運用的鋼材就有很大的發(fā)揮空間。5、總結大跨度建筑結構是建筑當中的重要建筑形式。隨著社會的發(fā)展以及經濟水平的逐步抬高，這種建筑方式以其低廉的造價和優(yōu)美的外形受到了所有人的重視。這種空間結構的的發(fā)展必定會促進建筑行業(yè)的持續(xù)進步。在建筑當中，需要建筑設計師進行提前的有效地計算。在建筑當中需要考慮的不僅僅是建筑的外形，