探討大跨度建筑結構形式與設計

董大軍

摘要：現階段，隨著科技水平不斷的完善，各類型的大跨度建筑的結構也隨之出現，建筑結構形式越來越多，逐漸構成很多復雜的新空間，如體育館和會展中心、影劇院等，其具有較強的功能性，且空間結構比較復雜。新時期的大跨度建筑結構的形式和設計至關重要。所以，建筑也需要不斷加強對其的研究和完善工作。本文通過對大跨度建筑結構進行概述，并針對大跨度建筑結構的形式及設計進行探析，現進行具體的闡述。

關鍵詞：大跨度；建筑結構形式；設計

一、大跨度建筑結構的基本概述

隨著我國社會經濟和生產技術不斷的發展，建筑結構的形式也在不斷的完善。為滿足社會的發展需求，各類型的建筑結構在進行創新，而且結構的種類也在不斷變化。

1、大跨度建筑的含義

大跨度建筑結構為跨度高于28m建筑物，我國當前鋼結構進行施工需應遵循相關的規范，跨度控制在55m左右，建筑結構這時可叫做大跨度建筑結構?，F階段，建筑工程進行施工的過程，這方面的結構體系適用于劇院、體育館和展覽廳等比較大型的公共的建筑。隨著科學技術不斷的發展，大空間的建筑結構也在進行演變，對于大空間的建筑結構來講，是新的難題和挑戰。

2、大跨度建筑結構的主要構成

現代建筑工程進行施工的過程，比較常見的為大跨度的建筑結構，一般包括：網殼、網架、懸索、膜、膜殼等結構。

二、大跨度建筑結構的形式及設計探析

當前，大跨度建筑結構比較常見的結構形式，包括：網殼、網架結構、懸索，以及膜結構、膜殼結構，現針對這幾種建筑結構的形式及設計部分進行分析和總結。

1、網架結構的分析

即為以多根桿件遵循網格的方式，通過節點連接的方式構成全新的空間結構，屬于一種具有空間受力性較好、重量很輕、剛度特別大、抗震性非常好的新型建筑結構。這類型的建筑結構適用于體育館、展覽廳和體育場等類似的大空間的建筑物。

①網架結構方式的研究

網架的結構形式包括：兩向網架、四角錐體、三角錐和六角椎體所構成。兩向椎體構成網架結構；現階段，實際進行施工的過程，比較常見網架的結構主要有兩向校正、斜向和三向放網架等幾種形式。四角錐體構成網架結構；包括正放、斜放、正放抽空四角錐網架，以及棋盤形的四角錐網架和星型的四角錐網架、單向折線型的網架等。三角錐構成網架結構；包括：三角、抽空、蜂窩形三角錐網架幾種類型，可分為Ⅰ型、Ⅱ型兩種。六角錐體構成網架結構；基本形式為正六角錐網架。

②網架結構根本特征

現代建筑工程在實際進行施工的過程，結構的主要特點為空間方面的工作、傳力方面的途徑、穩定系數及工程的質量等。這方面的技術屬于現階段大型建筑中廣泛被應用，然而其全部的特點并不能滿足工程施工方面的要求。其存在很多的不足，如節點方面的桿件的數量比較多，且操作比較復雜。這類型的結構的優勢為：生產效率非常高、平面的布置比較靈活、美觀性也較佳、可裝飾度較高等。

2、網殼結構形式和特征的分析

網殼屬于當前工程施工建設，能夠和平板網架相關的空間桿系結構機制，于工程施工的整體建設過程，可通過桿件當成基本的承力的保障，遵循實際的要求進行組合及分配，進而構成比較完善的結構布置空間方面的構架。這方面技術，具有桿系和殼體方面的性質，同時其傳力性佳、壓力感非常強的工程方面的結構?，F階段，工程在實際進行建設的過程，能夠獲得更多的關注，具有良好的發展空間和前景。

①網殼結構

包括球面、雙曲面、圓柱面和雙曲拋物面等網殼。

②網殼結構的基本特征

客觀來講，輕質度強的材料所構成的結構，如果通過強度方面進行計算，其剖面的大小會出現一定的變化。然而，這方面的結構于荷載作用下，很容易出現變形的問題，使其穩定性無法保證，致使其結構被破壞。

3、膜結構形式和特征的分析

①膜結構的支承形式

其支撐的形式存在一定差異，有空氣膜、懸掛膜、骨架支撐膜和復合膜等結構。

②膜結構的基本特征

懸索結構為受拉索當成主要的承重方面的構件，遵循具體的標準進行布置，構成結構的機制。懸索屋蓋的結構，一般會通過懸索的系統、屋面及支撐幾方面的系統所組成。懸索結構鋼索一般以高強鋼絲所構成平行的鋼絲束，以及鋼絞線、鋼纜繩等，同時可以圓鋼、型鋼和帶鋼、鋼板等方面的材料。

4、懸索結構的分析

①懸索結構的形式

懸索結構通過索進行布置，其方向及層數包括：單向、輻射式、雙向等單層懸索的結構，以及單向、雙向雙層、輻射式、預應力等懸索結構。

②懸索結構基本特征

懸索結構受力方面的特征主要為由索軸向拉伸進行對外荷載作用的抵抗。同時，應確保結構內不會產生彎距、剪力方面的效應，合理的應用鋼材強度方，非常關鍵。懸索方面的結構的有很多種，其布置有非常靈活，能夠適用于很多類型的建筑平面中。

5、薄殼結構形式和特征的分析

①薄殼結構基本形式

薄殼的結構按照曲面的構成，能夠劃分為：旋轉殼、移動殼兩種。結合建造的材料進行劃分，能夠分成：鋼筋混凝土薄殼和磚薄殼、鋼薄殼、復合材料方面的薄殼幾種。

②薄殼結構特征

殼體的結構，具備一定承載的性能，可以通過較小厚度來承受很大的荷載。殼體的結構強度、剛度一般情況下會按照幾何狀合理性，通過相關材料對其進行受壓工作，取代彎曲的內力，進而有效的發揮材料方面的作用。由此可見，殼體的結構屬于具有較高強度和剛度，材料節約特征的結構形式。

6、 桁架結構形式和特征的分析

桁架的結構主要通過桿件所構成的建筑結構，所以桁架結構受力方面來看，是非常均勻的，能夠有效的借助材料方面的強度和梁結構進行對比。桁架的結構，其軸向力為桿件的內力。但是，梁結構內力為彎矩，其受力不能夠確保合理的進行分布。所以，桁架結構根據有科學性。桁架的結構適合應用到一些比較大型的商場、農貿市場等。

7、拱形結構形式及特點

拱形的結構能夠有效的利用材料韌度及強度，借助外力的作用，最大限度把拱內彎矩值保持在最低，其壓力方面的分布情況是比較均勻的，為一次性跨度非常大的空間結構。然俄日，為確保拱形方面結構的穩定，就應該于拱形的建筑設置一些比較牢固的支座，抵消結構的橫向推力。一般情況下，拱形的結構其兩側，會構建兩道左右的后墻對結構進行支撐。結合拱形結構自身的特征，于設計的過程通過抗壓力較佳的材料加以施工。我國古代的建筑，一般多會通過磚石方面的材料進行施工。現代的建筑，一般中會通過混凝土、鋼材取代磚石，把拱形的結構跨度提升至幾百米左右的長度。拱形的結構出現矢高的狀況，對于建筑輪廓非常不利。而矢高非常小的拱形結構，通常會呈現扁平狀，起伏的變化非常小，但其拱身軸力及水平的方向推力有季極其大。反之，矢高大的拱形結構會呈現立體狀，其起伏的變化非常大，水平方向推力、軸力又很小，施工方面的消耗材料就會非常多，使得拱形的內部空間非常大。因此，需要全面的考慮到建筑結構具體的標準、耗材和防水結構方面的要求等。設計以單高、多跨和單跨多種類型進行建造。

總結：社會經濟不斷發展的過程，加強跨度及空間結構為人們的需求，空間方面的結構在發展中，在一定程度來講，為城市建筑建設發展情況的體現。空間方面的結構設計，需通過正確的理論及方法加以分析，并于空間結構性能和外觀設計，給予建筑結構的受力合理性及成本問題更多的關注。

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