對于大跨度建筑構造的理解

對于大跨度建筑構造的理解一幢完美的建筑，它不僅要符合功能要求，體現(xiàn)造型的藝術美，而且更要體現(xiàn)結構的合理性。只有建筑與結構的合理統(tǒng)一，完美的建筑才能豎立起來。建筑結構是隱藏于建筑物外表之下的，構成建筑空間，承載建筑荷載，使建筑物得以安全屹立與使用的空間受力體系。也就是說結構是一幢建筑的靈魂與基礎，所以選擇正確合理的建筑結構至關重要?，F(xiàn)今的建筑，其規(guī)模，其跨度越來越大，以前的建筑結構形式如混凝土結構、砌體結構、鋼結構、輕型鋼結構、木結構和組合結構等等已經(jīng)不適應這些建筑，大跨度建筑結構就隨之孕育而出。而對于大跨度建筑結構的概念，我們從字面上的意思就可以看得出，其橫向跨越空間必定是很大，但其跨度范圍還是不得而知。所謂大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，我國現(xiàn)行鋼結構規(guī)范則規(guī)定跨度60m以上結構為大跨度結構。主要用于民用建筑中的影劇院、體育館、展覽館、大會堂、航空港候機大廳及其他大型公共建筑，工業(yè)建筑中的大跨度廠房、飛機裝配車間和大型倉庫等。大跨度結構類型又分好幾種，分別為拱結構、桁架結構、網(wǎng)格結構、折板結構、薄殼結構、懸索結構、膜結構等。拱是古代大跨度建筑的主要結構形式。由于拱成曲面形狀，在外力作用下，拱內(nèi)的彎矩可以降到最小限度，主要內(nèi)力變?yōu)檩S向壓力，且應力分布均勻，能充分利用材料的強度，比同樣跨度的梁結構斷面小，故拱能跨越較大的空間。但是拱結構在承受荷載后將產(chǎn)生橫向推力，為了保持結構的穩(wěn)定性，必須設置寬厚堅固的拱腳支座抵抗橫推力。常見方式是在拱的兩側作兩道厚墻來支承拱，墻厚隨拱跨增大而加厚。很明顯，這會使建筑的平面空間組合受到約束。拱的內(nèi)力主要是軸向壓力，結構材料應選用抗壓性能好的材料。古代建筑的拱主要采用磚石材料，近代建筑中，多采用鋼筋混凝土拱，有的采用鋼衍架拱，跨度可達百米以上。拱結構所形成的巨大空間常常用來建造商場、展覽館、體育館、散裝貨倉等建筑。例如寧波的琴橋，其為下承式單承載面系桿拱結構，始建于1997年12月，歷時兩年建成，于1999年9月正式通車，據(jù)資料,橋長120米，橋?qū)?3米，拱高25米。琴橋

橫臥于奉化江上，整座橋就像一把特大號的豎琴，橋兩邊的護欄上還雕刻著精美的高音譜號。琴橋是連接寧波海曙區(qū)和江東區(qū)的交通樞紐，是通往寧波的商業(yè)中心一一天一廣場以及城隍廟商圈的主要道路之一，日流量在5萬輛左右。分析：琴橋全長293米，主橋長120米，橋面寬33米，拱高25米。琴橋的主橋采用通透簡潔的下承式單承載面系桿拱結構，江中不設支墩，規(guī)模為國內(nèi)同類橋梁之最。橋身由拉索連接在拱身上，解決橋身支撐問題，做到江中不設支墩，方便船只過往。拱身產(chǎn)生的水平推力由豎向承重結構（斜柱墩）承擔。柄架是由桿件組成的一種格構式結構體系。桿件與桿件的結合假定為鉸結，所以在外力作用下桿件內(nèi)力為軸向力（拉力或壓力），而且分布均勻，故柄架結構比梁結構受力合理。柄架的桿件內(nèi)力是軸向力，而梁的內(nèi)力主要是彎矩，且分布不均勻，梁的斷面大小常以最大彎矩處的斷面尺寸為整個梁的斷面大小，因此梁的材料強度未得到充分利用。柄架內(nèi)力分布均勻，材料強度能充分利用，減少材料耗量和結構自重，使結構跨度增大。所以柄架結構式大跨度建筑常用的一種結構形式，主要用于體育館、影劇院、展覽館、食堂、菜場、商場等公共建筑。為了使柄架的規(guī)格統(tǒng)一，有利于工業(yè)化施工，建筑的平面形式宜采用矩形或方形。例如鄞州網(wǎng)球中心 桁架結構鄞州游泳中心位于高教園區(qū)鄞州體育館西側。整個中心占地120余畝，投資1.8億元，由網(wǎng)球中心和游泳中心兩大板塊組成。網(wǎng)球中心包括可容納3995名觀眾的中心賽場、擁有6片室內(nèi)網(wǎng)球場的網(wǎng)球館和16片室外網(wǎng)球場。23片場地中，有兩片是紅土球場，采用北美進口紅土鋪成。場館設計能使觀眾無論坐在哪

里都會感覺離球場很近，有利于更好的感受比賽氛圍。分析：建筑以鋼筋混凝土基礎，柱網(wǎng)屋蓋為鋼管桁架結構體系組成的空間結構建筑體。中心網(wǎng)球場主桁架懸挑跨度大，安裝預埋支點以外懸挑達17米，單相桁架重量17噸，由12棉變截面三角弧形懸臂主桁架和3根變截面三角環(huán)形桁架與一根單環(huán)形桁架組成一個直徑為86.4米的半球體空間鋼結構。屋面檁條呈雙曲面圓弧形狀，屋面板呈雙曲面扇形孤面板。網(wǎng)格結構是使用比較普遍的一種大跨度屋頂結構。這種結構整體性強，穩(wěn)定性好，空間剛度大，防震性能好。網(wǎng)構架高度較小，能利用較小桿形構件拼裝成大跨度的建筑，有效地利用建筑空間。適合工業(yè)化生產(chǎn)的大跨度網(wǎng)架結構，外形可分為平板型網(wǎng)架和殼形網(wǎng)架兩類，能適應圓形、方形、多邊形等多種平面形狀。平板型網(wǎng)架多為雙層，殼形網(wǎng)架有單層和雙層之分，并有單曲線、雙曲線等屋頂形式。例如寧波國際會展中心——大跨度網(wǎng)殼結構，位于寧波市三江片區(qū)，總用地面積為377畝。該建筑主要由主展廳、小展廳、西展廳、東展廳、商務辦公樓和會議樓等構成，總建筑面積約為8260平方米。主展廳由室內(nèi)展示空間和南側半室外廣場兩大部分構成。其中，主展廳室內(nèi)部分的平面尺寸為81mx81m。主展廳與半室外廣場共用一個大跨度圓柱殼屋蓋，屋蓋向主展廳兩側延伸并支承于相鄰建筑屋面的柱頂上。將圓柱殼屋蓋簡化為圖2,圓柱殼上弦的半斤為190，失高35.5，兩支落地拱腳支座之間的跨度為202.8米。屋蓋結構在橫向上分為三側跨都為跨，中間主跨為63米，兩邊側跨都為31.5.分析：主展廳的主體結構采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構如圖4,其中屋頂為正方四角錐柱面網(wǎng)殼結構如圖5。小的正放四角錐四根桿件以鉸接的方式連接在一起。整個雙層柱面網(wǎng)殼屋頂又靠幾個大的四角錐將力傳給大柱如圖六所示傳力路勁。懸索結構由柔性受拉索及其邊緣構件所形成的承重結構。索的材料可以采用鋼絲束、鋼絲繩、鋼鉸線、鏈條、圓鋼，以及其他受拉性能良好的線材。懸索結構能充分利用高強材料的抗拉性能，可以做到跨度大、自重小、材料省、易施工。中國是世界上最早應用懸索結構的國家之一，在古代就曾用竹、藤等材料做吊橋跨越深谷。明朝成化年間（1465?1487年）已用鐵鏈建成霽虹橋。近代的懸索結構，除用于大跨度橋梁工程外，還在體育館、飛機庫、展覽館、倉庫等大跨度屋蓋結構中應用。例如外灘大橋——獨塔四索面異型斜拉橋，位于寧波市甬江大橋下游，連接西岸位于江北區(qū)的原輪船碼頭和東岸位于江東區(qū)的寧波漁輪廠。它西起大慶南路，向東上跨開明橋北延支路地道、人民路、

中馬路，再跨越甬江，過江后上跨濱江大道、江東北路，向東與曙光路平交。外灘大橋地處寧波核心濱水區(qū)，溝通曙光路和大慶南路，東岸為寧波書城，西岸為高檔濱江住宅區(qū)，是寧波城區(qū)內(nèi)又一座跨越甬江的特大型橋梁。分析：大橋主橋采用獨塔尾部的壓重是最主要的特點，對橋面有很大的支撐作用，四索面異型斜拉橋結構，主跨225米，采用分離式橋面。其中索塔采用三角形斜塔結構，穩(wěn)定而醒目，通過斜拉索懸吊起整個橋體。斜拉索采用高強鍍鋅平行鋼絲索。主墩為橢圓臺形，采用鉆孔灌注樁基礎。尾部的壓重是最主要的特點，對橋面有很大的支撐作用，以上結構以及還未列出的結構類型表明大跨度結構選型實在是一個很復雜而多元的建筑研究問題。經(jīng)過以上小小的例子分析和這個學期所學習的內(nèi)容，對其有了進一步深入的了解。它不單純是結構問題，而是一個綜合性的科學問題。一個優(yōu)秀的建筑物，建筑與結構必然是有機結合的統(tǒng)一體。它的主要研究因素包括了造型美觀，結構輕巧，受力合理，安裝筒便，經(jīng)濟合理，實用耐久等。大跨度空間結構雖然