二級結構專業(yè)輔導：大跨度空間結構的主要形式及特點

二級結構專業(yè)輔導：大跨度空間結構的主要形式及特點由多根桿件根據(jù)某種規(guī)律的幾何圖形通過節(jié)點連接起來的空間構造稱之為網(wǎng)格構造，其中雙層或多層平板形網(wǎng)格構造稱為網(wǎng)架構造或網(wǎng)架。它通常是采納鋼管或型鋼材料制作而成。

1.1網(wǎng)架構造的形式

（1）平面桁架系組成的網(wǎng)架構造。主要有：兩向正交正放網(wǎng)架、兩向斜交斜放網(wǎng)架、兩向正交斜放網(wǎng)架、三向網(wǎng)架等型式。

（2）四角錐體組成的網(wǎng)架構造。主要有：正放四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、正放抽空四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架、星型四角錐網(wǎng)架、單向折線型網(wǎng)架等型式。

（3）三角錐組成的網(wǎng)架構造。主要有：三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架（分Ⅰ型和Ⅱ型）、蜂窩形三角錐網(wǎng)架等型式。

（4）六角錐體組成的網(wǎng)架構造。主要形式有：正六角錐網(wǎng)架。

1.2網(wǎng)架構造的主要特點

空間工作，傳力途徑簡捷；重量輕、剛度大、抗震性能好；施工安裝簡便；網(wǎng)架桿件和節(jié)點便于定型化、商品化、可在工廠中成批生產(chǎn)，有利于提高生產(chǎn)效率；網(wǎng)架的平面布置敏捷，屋蓋平坦，有利于吊頂、安裝管道和設備；網(wǎng)架的建筑造型輕松、美觀、大方，便于建筑處理和裝飾。

2網(wǎng)殼構造

曲面形網(wǎng)格構造稱為網(wǎng)殼構造，有單層網(wǎng)殼和雙層網(wǎng)殼之分。網(wǎng)殼的用材主要有鋼網(wǎng)殼、木網(wǎng)殼、鋼筋混凝土網(wǎng)殼等。

2.1網(wǎng)殼構造的形式

主要有球面網(wǎng)殼、雙曲面網(wǎng)殼、圓柱面網(wǎng)殼、雙曲拋物面網(wǎng)殼等。

2.2網(wǎng)殼構造主要特點

兼有桿系構造和薄殼構造的主要特性，桿件比擬單一，受力比擬合理；構造的剛度大、跨越力量大；可以用小型構件組裝成大型空間，小型構件和連接節(jié)點可以在工廠預制;安裝簡便，不需大型機具設備，綜合經(jīng)濟指標較好；造型豐富多彩，不管是建筑平面還是空間曲面形狀，都可依據(jù)創(chuàng)作要求任意選取。

3膜構造

薄膜構造也稱為織物構造，是20世紀中葉進展起來的一種新型大跨度空間構造形式。它以性能優(yōu)良的松軟織物為材料，由膜內(nèi)空氣壓力支承膜面，或利用柔性鋼索或剛性支承構造使膜產(chǎn)生肯定的預張力，從而形成具有肯定剛度、能夠掩蓋大空間的構造體系。

3.1膜構造的主要形式

主要有空氣支承膜構造；張拉式膜構造；骨架支承膜構造等形式。

3.2膜構造主要特點

自重輕、跨度大；建筑造型自由豐富；施工便利；具有良好的經(jīng)濟性和較高的安全性；透光性和自結性好；耐久性較差。

4懸索構造

懸索構造是以能受拉的索作為根本承重構件，并將索根據(jù)肯定規(guī)律布置所構成的一類構造體系，懸索屋蓋構造通常由懸索系統(tǒng)，屋面系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)三局部構成。用于懸索構造的鋼索大多采納由高強鋼絲組成的平行鋼絲束，鋼絞線或鋼纜繩等，也可采納圓鋼、型鋼、帶鋼或鋼板等材料。

4.1懸索構造形式

懸索構造按索的布置方向和層數(shù)分為：單向單層懸索構造；輻射式單層懸索構造；雙向單層懸索構造；單向雙層預應力懸索構造；輻射式預應力懸索構造；雙向雙層預應力懸索構造；預應力索網(wǎng)構造等。

4.2懸索構造的特點

懸索構造的受力特點是僅通過索的軸向拉伸來反抗外荷載的作用，構造中不消失彎距和剪力效應，可充分利用鋼材的強度；懸索構造形式多樣，布置敏捷，并能適應多種建筑平面；由于鋼索的自重很小，屋蓋構造較輕，安裝不需要大型起重設備，但懸索構造的分析設計理論與常規(guī)構造相比，比擬簡單，限制了它的廣泛應用。

5薄殼構造

建筑工程中的殼體構造多屬薄殼構造（學術上把滿意t/R≤1/20的殼體定義為薄殼）。

5.1薄殼構造的形式

薄殼構造按曲面形成可分為旋轉(zhuǎn)殼與移動殼；按建筑材料分為鋼筋混凝土薄殼、磚薄殼、鋼薄殼和復合材料薄殼等。

5.2薄殼構造的特點

殼體構造具有非常良好的承載性能，能以很小的厚度承受相當大的荷載。殼體構造的強度和剛度主要是利用了其幾何外形的合理性，以材料直承受壓來代替彎曲內(nèi)力，從而充分發(fā)揮材料的潛力。因此殼體構造是一種強度高、剛度大、材料省的即經(jīng)濟又合理的構造形式。

除以上幾種空間構造外，尚有組合網(wǎng)架構造、預應力網(wǎng)格構造、管桁構造、張弦梁構造、點連接玻璃幕墻支承構造、索穹頂構造等幾種常用空間構造，都有自身的特點和有用范圍。比方點連接式玻璃幕墻支承構造能利用玻璃的透亮特性追求建筑物內(nèi)外空間的溝通和融合，人們可以透過玻璃清晰地看到支承玻璃面板的整個構造系統(tǒng)，使這種構造系統(tǒng)不僅起到支承作用，而且具有很強的構造表現(xiàn)功能；索穹頂構造則完全表達了fuller關于“壓桿的孤島存在于拉桿的海洋中”的思想，是由連續(xù)的拉索和不連續(xù)的壓桿組成的一各受力合理、構造效率極高的構造體系。

6完畢語

在人類社會的進展歷程中，能夠供應更大跨度和空間的構造經(jīng)常是人們追求的幻想和目標，空間