大跨度建筑結構形式與建筑造型實例

建筑構造作業(yè)大跨度建筑結構形式與建筑造型實例分析學號：20110511班級：建筑111建筑的三個最基本要素包括強度、適用和美觀。適用是指該建筑的實用功能，即建筑可提供的空間要滿足建筑的使用要求，這是建筑最基本的特性；美觀是建筑物能使那些接觸它的人產生一種美學享受，這種效果可能是由一種或多種原因產生，其中也包括了建筑形成的象征意義，形狀、花紋和色彩的美學特征；強度是建筑的最基本特征，它關系到建筑物保存的完整性和作為一個物體在自然界的生存能力，滿足“強度”所需要的建筑物部分是結構，結構是建筑物的基礎，沒有結構就沒有建筑物，也不存在適用，更不可能有美觀。大跨空間結構是目前發(fā)展最快的結構類型。為了滿足社會生活和居住的需要，人們需要更大的覆蓋空間，如大型的集會場、體育館、飛機庫等、跨度要求很大，達幾百米或者更大，這是就需要大跨度結構。大跨度建筑通常指跨度在30米以上的建筑。大跨度建筑及作為其核心的空間結構技術的發(fā)展狀況是代表一個國家建筑科技水平的重要標志之一。而大跨度結構的表現(xiàn)形式是多種多樣的。對于建筑師及工程師們而言，大跨度建筑提供了一種既方便又經濟的覆蓋大面積空間的方法，尤其在大跨度建筑中，結構選型是制約建筑空間形式的造型的重要因素。大跨空間結構的類型和形式十分豐富多彩，習慣上分為如下這些類型：鋼架、桁架結構、拱結構、殼體結構、折板結構、網架結構、網殼結構、懸索結構、張弦梁結構和索－膜結構。讀大跨度建筑通薯常是指跨度在曉30m耍以上的建筑，乖我國現(xiàn)行鋼結谷構規(guī)范則規(guī)定征跨度勤60m騾以上結構為大醫(yī)跨度結構。主汽要用于民用建屯筑的影劇院、焦體育場館、展需覽館、大會堂層、航空港以及央其他大型公共殃建筑。在工業(yè)傻建筑中則主要壓用于飛機裝配熊車間、飛機庫皇和其他大跨度狹廠房。大跨度膀建筑在古代羅去馬已經出現(xiàn)，田如公元彩120罷到遣124慨年建成的羅馬倡萬神廟，成圓咱形平面，穹頂炮直徑達溝43.5m喂，用天然混凝樸土澆筑而成，陜是羅馬穹頂技挑術的光輝典范覺。羅馬萬神廟緒雖然大跨度建惑筑在古代羅馬待已經出現(xiàn)，但示是大跨度建筑忍真正得到迅速枯發(fā)展還是在屬19來世紀后半葉以忽后，特別是第覺二次世界大戰(zhàn)樣后的最近幾十設年中。大跨建藝筑迅速發(fā)展的戲原因一方面是皇由于社會發(fā)展紛使建筑功能越捏來越復雜，需妙要建造高大的風建筑空間來滿窄足群眾集會、摩舉辦大型的文匹藝體育表演、蒜舉辦盛大的各肢種博覽會等；息另一方面則是壇新材料、新結粥構、新技術的鎮(zhèn)出現(xiàn)，促進了臨大跨度建筑的傾進步。一是需明要，二是可能板，兩者相輔相儉成，相互促進懶，缺一不可。桑19曠世紀后半葉以吳來，鋼結構和禿鋼筋混凝土結戴構在建筑上的遠廣泛應用，使共大跨建筑有了鳴很快的發(fā)展，龍?zhí)貏e是近幾十羨年來新品種的排鋼材和水泥在燈強度方面有了湖很大的提高，獸各種輕質高強竟材料、新型化籃學材料、高效咸能防水材料、貿高效能絕熱材督料的出現(xiàn)為建疼造各種新型的式大跨度結構和玻各種造型新穎巨的大跨度建筑深創(chuàng)造了更有利抽的物質技術條憂件。混大跨度建筑常遮用結構形式；掠大跨度常用建球筑結構根據(jù)結優(yōu)構形式，受力牽構件排列組合店不同可分平面反平面機構體系融和空間結構體識系兩大類，共絞有八種。它們倦是：平面結構塑體系有拱董、剛架以及桁盆架?？臻g結構謝體系有網架、遷折板（薄殼）洗、懸索、膜結劃構以及混合結死構。歲拱亮是古代大跨度施建筑的主要結善構形式。由于肝拱成曲面形狀術，在外力作用矮下，拱內的彎絨矩可以降到最群小限度，主要魚內力變?yōu)檩S向發(fā)壓力，且應力克分布均勻，能花充分利用材料焦的強度，比同慘樣跨度的梁結妨構斷面小，故蹤拱能跨越較大昨的空間。燦但是拱結構在仆承受荷載后將捏產生橫向推力彼，為了保持結脆構的穩(wěn)定性，診必須設置寬厚爬堅固的拱腳支屢座抵抗橫推力妻。常見方式是栽在拱的兩側作憂兩道厚墻來支貍承拱，墻厚隨爐拱跨增大而加妖厚。很明顯，斜這會使建筑的鋪平面空間組合猜受到約束。朽拱的內力主要蹤是軸向壓力，炸結構材料應選競用抗壓性能好縮的材料。古代頑建筑的拱主要期采用磚石材料滾，近代建筑中憐，多采用鋼筋寸混凝土拱，有敏的采用鋼衍架食拱，跨度可達請百米以上。拱凍結構所形成的借巨大空間常常述用來建造商場椅、展覽館、體渴育館、散裝貨決倉等建筑。聽拱結構按組成威和支座方式不通同分為三鉸拱險，兩鉸拱和無眾鉸拱三種。井浪拱結構的造型春主要取決于矢床高大小和平衡捉拱推力的方式課。拱的矢高對路建筑的外輪廓翁形象影響最大職。矢高小的拱蛛，外形起伏變以化小，成扁平逆狀，結構占用遼的空間小，但筐水平推力和拱鹿身軸力都偏大基。而矢高大的烤拱，外形起伏霞變化強烈，產匹生的水平推力紙和軸向力都較次小，但是拱身言材料耗費量多瓜，拱下形成的竟內部空間大，肺拱曲面坡度很錫陡。撓因為拱是一種性有水平推力的鼻結構，因此解腿決水平推力的竟方式不同，建付筑的外形也會者明顯的不同。伏因此解決拱產胸生水平推力的圣方式在很大程鄉(xiāng)度上決定了拱拴結構大跨度建屆筑的建筑造型務。鑄剛架是橫梁和男柱以整體連接腫方式構成的一百種門形結構。座由于梁和柱是依剛性結點，在船豎向荷載作用怕下，柱對梁有剃約束作用，因刃而能減少梁的督跨中彎矩。同個樣，在水平荷雷載作用下，梁蛋對柱也有約束沖作用，能減少封柱內的彎矩。遲剛架結構比屋禮架和柱組成的純排架結構輕巧桂，可以節(jié)省鋼校材和水泥。由乏于大多數(shù)剛架感的橫梁是向上季傾斜的，不但箭受力合理，且晌結構下部的空屢間增大，對某做些要求高大空疊間的建筑特別亂有利。同時，愿傾斜的橫梁使暫建筑的屋頂形睡成折線形，建半筑外輪廓富于魯變化。鏡拿由于剛架結構棉受力合理，輕姐巧美觀，能跨盆越較大的跨度商，制作又很方出便，因而應用款非常廣泛。一液般用于體育館孔、禮堂、食堂謝、菜場等大空耽間的民用建筑受，也可用于工惜業(yè)建筑，但剛產架結構的剛度咐較差，當?shù)踯囈纹鹬亓砍^喇100KN握時不宜采用。束鋼制剛架結構撲的玻璃暖房皂鞋鋼架按結構組攻成和構造方式繡的不同，分為視無鉸鋼架、兩告鉸鋼架和三鉸掃鋼架。無鉸鋼橡架、兩鉸鋼架扎是超靜定結構齊，結構剛度較晴大，但當?shù)鼗}條件較差，發(fā)寺生不均勻沉降惜時，結構將產迷生附加內力。廚三鉸鋼架則屬等于靜定結構，縣在地基產生不倚均勻沉降時，鞠結構不會引起闊附加內力，但膝其剛度不如前點兩者好。一般蹲來說，三鉸鋼科架多用于跨度領較小的建筑，溜兩鉸和無鉸鋼弊架可用于跨度想較大的建筑。勁鋼架結構常用益鋼筋混凝土建晶造，為了節(jié)約截材料和減輕結撫構自重，通常躲將鋼架做成斷削面形式，柱梁弟相交處彎矩最逃大，斷面增大貝，鉸接點處彎粱矩為零，斷面停最小，所以鋼舞架的立柱斷面零呈上大下小。吊根據(jù)建筑造型維需要，立柱可杜做成里直外斜置，或外直里斜記。鋼架多采用周預制裝配，用我這些構件可組標成單跨、多跨柿、高低跨、懸槐挑跨等各式各端樣的建筑外形恢。屋脊一般在旋跨度正中間，戴形成對稱式鋼潑架，也可偏于勝一邊，構成不搏對稱式鋼架。零某一鋼架結構澇車站巖,饒椼架是由桿件守組成的一種格誓構式結構體系趨。桿件與桿件翅的結合假定為敵鉸結，所以在封外力作用下桿因件內力為軸向筑力（拉力或壓撲力），而且分無布均勻，故椼披架結構比梁結騙構受力合理。急椼架的桿件內耳力是軸向力，虧而梁的內力主集要是彎矩，且兇分布不均勻，便梁的斷面大小窯常以最大彎矩陡處的斷面尺寸讓為整個梁的斷幟面大小，因此偷梁的材料強度曲未得到充分利世用。椼架內力沫分布均勻，材春料強度能充分袖利用，減少材憂料耗量和結構諸自重，使結構搏跨度增大。所卵以椼架結構式食大跨度建筑常槳用的一種結構捆形式，主要用拐于體育館、影遼劇院、展覽館親、食堂、菜場葡、商場等公共堡建筑。補為了使椼架的冒規(guī)格統(tǒng)一，有忘利于工業(yè)化施示工，建筑的平彈面形式宜采用舉矩形或方形。終桁架一般用木論材、鋼材、鋼未筋混凝土建造街。桁架形式分正為三角形、梯緣形、拱形、無窗腹桿式和三鉸深拱式等各種形勵式。飾三角形桁架可淋用鋼、木或鋼烈筋混凝土制作眨。當跨度不超孕過其18側米時，構件內備利較小，比較刪經濟，僅適用衰于跨度不大于焰18位米的建筑。梯巨形桁架可用鋼挖或鋼筋混凝土凍制作。常用跨傷度為術18毯到翁36閃米，桁架矢高守與跨度之比一顧般為各1/8短到彼1/6咽。梯形桁架的晴端部增大，降嚷低了結構的穩(wěn)度定性，增加了界材料用量。拱慮形桁架的外形糞呈拋物線，與撞上弦的壓力線涌重合，桿件內扣力均勻，比梯拼形桁架材料耗擔量少。襪無腹桿桁架的流上弦為拋物線僵形，猶如拱，撈主要承受軸向撐壓力，豎桿和體下弦受拉力，念結構用料經濟培，由于無腹桿枕，結構造型簡刪潔，便于制作搏，在桁架之間勢鋪管道和進行鄰檢修工作均很站方便，特別用氣于在桁架下弦瞇有較多吊重的懸建筑。球桁架選型考慮片的因素是：綜鄉(xiāng)合考慮建筑的歸功能要求、跨袋度和何在大小捆、材料供應和春施工條件等因困素。當跨度在巷36娘米以上時，為治了減輕結構自猾重，宜選擇鋼坡桁架；跨度在依36按米以下時，一挨般可選用鋼筋萍混凝土桁架，負有條件時最好承選用預應力混愧凝土桁架；當幅桁架所處的環(huán)殺境相對濕度大翅于凈75%炭或有腐蝕性介戲質時，不宜選駛用木桁架和鋼壩桁架，而應選縫用預應力混凝購土桁架。桁架耐結構在大跨度徒建筑中多用做場屋頂?shù)某兄亟Y級構，根據(jù)建筑躺的功能要求、魔材料供應和經教濟的合理性，爹可設計成單坡通、雙坡、單跨爺、多跨等不同休的外觀和形狀聲。偶網格是一種由圖很多桿件以一盡定規(guī)律組成的離網狀結構。它旋具有下列優(yōu)點拜：桿件之間互墾相起支撐作用欣，形成多向受泄力的空間結構炭，故其整體性蓬強、穩(wěn)定性好葵、空間剛度大寬，有利于抗震模；當荷載作用輩于網架各節(jié)點技上時，桿件主改要承受軸向力蛾，故能充分發(fā)根揮材料的強度眉，節(jié)省材料；寫網架結構高度旗小，可以有效泉的利用空間；淡結構的桿件規(guī)拖格統(tǒng)一，有利居于工廠化生產修；網架形式多打樣，可創(chuàng)造豐艷富多彩的建筑史形式。網架結混構主要用來建痛造大跨度公共企建筑的屋頂，敬適用于多種平蹄面形狀，如圓智形、方形、三蘆角形、多邊形陰等各種平面建未筑。培網格結構千,度網格結構按其污外形分為平板驗網格結構和曲作面網格結構兩潮類，前者稱為周網架，后者稱式為網殼，通常巴采用金屬材料飛制作。網架一飛般都是雙層的煤，也可做成多湯層的；網殼可他以是單層的，看也可以是雙層慕的。網架自身當不產生推力，赤支座為簡支，痛構造比較簡單發(fā)，可以適用于裝各種形狀的建霉筑平面，所以缺應用廣泛。網緩殼多數(shù)是有推剪力的結構，支桐座條件較復雜屋，但外形豐富床，建筑造型多蛛變。網架結構掩網架和網殼結宵構的建筑造型頃：網格結構的莊建筑造型主要淋受兩個因素的晝影響：一是結郊構的形式，二巴是結構的支撐面方式。平面網你架的屋頂一般谷是平屋頂，但互是建筑的平面袖形式可以多樣滑化。網殼的外躺形多變，如拱妄形網架的建筑羅外形呈拱曲面給，但平面形式評往往比較單一見，多為矩形平刪面，穹形網殼勁的外形呈半球貢形或拋物面形夸等，平面則為陡圓形或其它形掩狀。夸網架及網殼的敵支承方式對建柿筑造型是一個盤很重要的影響定因素。網架和翻網殼的下部支歉承或為墻、或鴿為柱、或懸挑弟、或封閉、或樂開敞。應根據(jù)憤建筑的功能要浪求、跨度大小板、受力情況、廉藝術構思等因訂素確定。當跨折度不大時，網鉆架可支承在四膜周圈梁上，圈申梁則由墻或柱言支承。這種支紹承方式對網架畢尺寸的劃分比趣較自由，網架白手里均勻，門宰窗開設位置不玉受限制，建筑拘立面不受限制框，建筑立面處腰理靈活。也當跨度大時，仙網架宜直接支輛承與四周的立保柱上。這種支顛承方式傳力直標接，受力均勻貪，但柱網柱網爹尺寸要與網架賀的網格尺寸相殖一致，使網架偵節(jié)點正好處于漏柱頂位置。彈穹形網殼結構杜——械國家大劇院且折板結構由折深板和橫隔構件瞎組成，在波長割方向，折板猶蜻如一塊折疊起晌伏的鋼筋混凝溫土連續(xù)板，折燃板如同一鋼筋例混凝土梁，其災強度隨折板的慎矢高（段f丈）而增加。橫林隔構件的作用餓是將折板在支賽座處牢固地結烤合在一起，如茂果沒有它，折益板會坍塌而破似壞。橫隔構件廟可根據(jù)建筑造艷型需要來設計狡，如鋼筋混凝施土橫隔板、橫沾隔梁等。折板涌的波長不宜太棗大，否則板太褲厚，不經濟，鵲一般不應大于茅12M江。擺竟折板結構按波著長數(shù)目的多少掀分為單波和多柏波折板；按結騎構跨度的數(shù)目魂有單跨和多跨涼之分；若按結毯構斷面形式分搶為三角形折板桿和梯形折板；鐮若依折板的構畝成情況，又可摸分為平行折板濁和扇形折板。蟻平行折板構造岔簡單，最常用值。扇形折板一礙端的波長較小號，另一端的波鋤長較大，成放交射狀，多用于香梯形平面的建套筑。叛由于折板結構皆構造簡單，又陷可預制裝配施鑄工，故被廣泛賤用于工業(yè)與民堪用建筑，可用撈于矩形、方形栽、梯形、多邊盜形，圓形等平剪面。由折板結川構建造的房屋遣，造型新穎，篇具有獨特的外韻觀。已巴黎聯(lián)合國教滅科文組織會議班大廳芒薄殼結構是用真混凝土等剛性嗓材料以各種曲黑面形式構成的摟薄板結構，呈華空間受力狀態(tài)倘，主要承受曲趙面內的軸內力接，而彎矩和扭汪矩很小，所以圣混凝土強度能棗得到充分利用襖。由于是空間姑結構，強度和盆剛度都非常好急。薄殼厚度僅灶為其跨度的幾膝百分之一。而渠一般的平板結煉構厚度至少是鉛跨度的幾十分贏之一。所以薄吉殼結構具有自摘重輕、省材料攔、跨度大、外彈形多樣的優(yōu)點塞，可用來覆蓋廟各種平面形狀沉的建筑物屋頂尋。但大多數(shù)薄贏殼結構的形體辛較復雜，多采輝用現(xiàn)澆施工，笑費工、費時、惕費模板，且結舍構計算較復雜己，不宜承受集丹中荷載，這些德缺點在一定程前度上影響了它未的推廣作用。秧薄殼結構形式師很多，常用的遭有筒殼、圓頂溜殼、雙曲扁殼仗，鞍形殼等四趴種。每種形式側的受力特點和荷產生的空間各南有特點，應根橫據(jù)實際來設計京。常薄殼結構的建似筑造型以各種帶幾何曲面圖形節(jié)為基本特征，擁基本形式為圓歇筒形、圓球形俊、雙曲拋物面趁形。它與梁、霸板、架一類結棵構相比，在造濃型上獨具特色泊，容易給人以嘆新奇感，突出挑建筑的個性。前懸索用高強鋼誠絲做拉索，加見上高強的邊緣摧構件以及下部念的支承構件，沉使結構自重極蓮大地減小，而走跨度大大增加楚。除穩(wěn)定性相舉對較差外，是少比較理想的大聞跨屋蓋結構形擦式。拉索顯示獸出柔韌的狀態(tài)葛，使得結構形嫂式輕巧且具有胞動感。蜂柔性的懸索在沉自然狀態(tài)下不儉僅沒有剛度，勢其形狀也是不鏈確定的。必須略采用敷設重屋貨面或施加預應見力等措施，才握能賦予一定的爬形狀，成為在電外荷作用下具少

曉有必要剛度和裕形狀穩(wěn)定性的俊結構。因此也如稱其為張力結脆構。殿懸索結構按其蓮外形和索網的俯布置方式分為辣單曲面曲面懸伐索和雙曲面懸紐索，單層懸索胸和雙層懸索等碰形式。三懸索結構的造目型與薄殼結構騰一樣是以幾何認曲面圖形為特湖征，但也有其悅自身的特點。賤主要表現(xiàn)在兩撫個方面：一是帖懸索只能受拉梳不能受壓，外筒形大多呈凹曲璃面；二是懸索禁結構由兩種不案同材料的構件嗚組成，即鋼索擋網和鋼筋混凝喇土邊緣構件，棟索網的曲面形殃式多樣，邊緣攤構件形式各異笑，只要改變其復中一種，就能囑創(chuàng)造出與基本訪形式截然不同卻的造型。兆膜結構是建筑右結構中最新發(fā)裳展起來的一種頁形式，它以性船能優(yōu)良的織物景為材料，或是倚向膜內充氣，傅由空氣壓力支蝴撐膜面，或是子利用柔性鋼索拿或剛性支撐結串構將面繃緊，鍵從而形成具有川一定剛度、能吼夠覆蓋大跨度撇空間的結構體決系。自從上世伍紀簽70擴年代以來，膜窩結構在國外已偵逐漸應用于體漂育建筑、商場鍛、展覽中心、荷交通服務設施梅等大跨度建筑牧中。膜結構已漢成為大跨度建沿筑造型的一個反重要手段。盆捏膜結構按其支嘴撐方式通?？蓾苑譃閺埨轿枘そY構、骨架蓋式膜結構，空展氣支承式膜結滲構三類。膜結始構重量輕、跨虎度大、施工方引便，透光性和筐自潔性好，建必筑造型豐富。重但其隔聲效果嗓較差，耐久性際不好。勾膜結構的空間蝦研究大樓怎除了上述常用憑的結構外，大港跨度結構還有億組合網架結構倉、預應力網格晉結構、管桁結悼構，張弦梁結阻構等。鋼實例分析：日烈本代代木體育四館今代代木體育館謝是日本建筑大隸師丹下健三的仔作品。它是像60恥年代的技術進而步的象征，它晉脫離了傳統(tǒng)的溪結構和造型，摸被譽為劃時代稈的作品。代代欠木國立室內綜狐合體育館的整噸體構成、內部恢空間以及結構約形式，展示出賴丹下健三杰出下的創(chuàng)造力、想掙象力和對日本融文化的獨到理捎解。兇它采用了高張良力纜索為主體吉的懸索屋頂結香構，創(chuàng)造出帶朵有緊張感、