大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析 - 图文

建筑构造作业

大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析

学号：20110511 班级：建筑111

建筑的三个最基本要素包括强度、适用和美观。适用是指该建筑的实用功能，即建筑可提供的空间要满足建筑的使用要求，这是建筑最基本的特性；美观是建筑物能使那些接触它的人产生一种美学享受，这种效果可能是由一种或多种原因产生，其中也包括了建筑形成的象征意义，形状、花纹和色彩的美学特征；强度是建筑的最基本特征，它关系到建筑物保存的完整性和作为一个物体在自然界的生存能力，满足“强度”所需要的建筑物部分是结构，结构是建筑物的基础，没有结构就没有建筑物，也不存在适用，更不可能有美观。

大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。为了满足社会生活和居住的需要，人们需要更大的覆盖空间，如大型的集会场、体育馆、飞机库等、跨度要求很大，达几百米或者更大，这是就需要大跨度结构。大跨度建筑通常指跨度在30米以上的建筑。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。而大跨度结构的表现形式是多种多样的。

对于建筑师及工程师们而言，大跨度建筑提供了一种既方便又经济的覆盖大面积空间的方法，尤其在大跨度建筑中，结构选型是制约建筑空间形式的造型的重要因素。大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上分为如下这些类型：钢架、桁架结构、拱结构、壳体结构、折板结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、张弦梁结构和索－膜结构。

大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我国现行钢结构规范则规定跨度60m以上结构为大跨度结构。主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元

120到124年建成的罗马万神庙，成圆形平面，穹顶直径达43.5m，用天然混凝土浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。

罗马万神庙

虽然大跨度建筑在古代罗马已经出现，但是大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶以后，特别是第二次世界大战后的最近几十年中。大跨建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能越来越复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举办大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。一是需要，二是可能，两者相辅相成，相互促进，缺一不可。19世纪后半叶以来，钢结构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨建筑有了很快的发展，特别是近几十年来新品种的钢材和水泥在强度方面有了很大的提高，各种轻质高强材料、新型化学材料、高效能防水材料、高效能绝热材料的出现为建造各种新型

的大跨度结构和各种造型新颖的大跨度建筑创造了更有利的物质技术条件。

大跨度建筑常用结构形式；大跨度常用建筑结构根据结构形式，受力构件排列组合不同可分平面平面机构体系和空间结构体系两大类，共有八种。它们是：平面结构体系有拱、刚架以及桁架。空间结构体系有网架、折板（薄壳）、悬索、膜结构以及混合结构。

拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。由于拱成曲面形状，在外力作用下，拱内的弯矩可以降到最小限度，主要内力变为轴向压力，且应力分布均匀，能充分利用材料的强度，比同样跨度的梁结构断面小，故拱能跨越较大的空间。

但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力，为了保持结构的稳定性，必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱，墙厚随拱跨增大而加厚。很明显，这会使建筑的平面空间组合受到约束。

拱的内力主要是轴向压力，结构材料应选用抗压性能好的材料。古代建筑的拱主要采用砖石材料，近代建筑中，多采用钢筋混凝土拱，有的采用钢衍架拱，跨度可达百米以上。拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。

拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱，两铰拱和无铰拱三种。 拱结构的造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式。拱的矢高对建筑的外轮廓形象影响最大。矢高小的拱，外形起伏变化小，成扁平状，结构占用的空间小，但水平推力和拱身轴力都偏大。而矢高大的拱，外形起伏变化强烈，产生的水平推力和轴向力都较小，但是拱身材料耗费量多，拱下形成的内部空间大，拱曲面坡度很陡。

因为拱是一种有水平推力的结构，因此解决水平推力的方式不同，建筑的外形也会明显的不同。因此解决拱产生水平推力的方式在很大程度上决定了拱结构大跨度建筑的建筑造型。

刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。由于梁和柱是刚性结点，在竖向荷载作用下，柱对梁有约束作用，因而能减少梁的跨中弯矩。同样，在水平荷载作用下，梁对柱也有约束作用，能减少柱内的弯矩。刚架结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧，可以节省钢材和水泥。由于大多数刚架的横梁是向上倾斜的，不但受力合理，且结构下部的空间增大，对某些要求高大空间的建筑特别有利。同时，倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形，建筑外轮廓富于变化。

由于刚架结构受力合理，轻巧美观，能跨越较大的跨度，制作又很方便，因而应用非常广泛。一般用于体育馆、礼堂、食堂、菜场等大空间的民用建筑，也可用于工业建筑，但刚架结构的刚度较差，当吊车起重量超过100KN时不宜采用。

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