大跨建筑结构构思及结构选型

1、. 大跨建筑构造构思与构造选型读书笔记大空间公共建筑构造与建筑有着密切的关系，建筑的形象及构筑，以及建筑的空间，都与构造形式息息相关。构造本身制约着建筑的外观造型，影响着建筑的构筑方式以及建立本钱，在一定程度上影响或限制了设计师的构思。但是，如果掌握各种构造形式的特点并很好地利用，就可以由被动变主动，创作出别具特色的建筑作品。总之，建筑与构造在大空间公共建筑设计中有着很强的依存、制约和促进的关系。在我国，自从实施改革开放政策以来，大空间建筑开展迅速，并出现了很多闻名世界的建筑。其中，体育建筑是重要的一份子。例如体育馆和冰球馆，都以其特殊的造型和构造形式被人们所熟知。博览建筑也因其重要的作用迅速

2、开展，其中由于功能要求，大空间博览建筑如雨后春笋般出现。还有交通建筑，特别是航空港建筑开展迅速，规模巨大。几乎我国各省市中心城市都建立起现代化机场候机楼。这些机场采用了各种构造形式，造型多种多样，成为现代空间构造的一个重要展示场。国外经济兴旺国家的大空间公共建筑有着更长的历史和卓越的成就，罗马小体育馆和利雅得体育场、墨西哥城咖啡厅都以其独特的造型、构造形式和新材料新技术的应用得到世界各国的关注。现实说明，大空间建筑的构筑都与构造形式关系密切，不同的构造形式有着各自的特点，我们只有掌握了它们的优点和缺点，才能更好的利用它们，创作出更好的作品。1、大空间建筑的构筑与构造形式网架构造优点：用钢量比桁

3、架等平面构造少得多，重量轻，施工简便螺栓球节点，工期短，造价低，抗震性能好，刚度大等等。适用围：广泛，小至一二十米的雨篷，大至上百米的屋盖。网架构造对建筑平面空间布局的制约相对较小，外观轻快平直，对建筑体型影响也较小，给建筑创作留有较大的构思余地。开展现状：在我国，经过多年的研究和大量实践的检验修正，网架构造设计理论已比拟成熟，并培育了比拟强大的设计和理论研究队伍，足以胜任各种网架构造设计任务。施工技术较成熟，经历丰富，并形成了专业化生产和施工的厂家。网壳优点：靠空间体形受力，工厂生产构件现场组装的施工方便、快速，受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好。形式：球面网壳、双曲面扁

4、网壳、柱面网壳、扭网壳双曲抛物线面网壳，并有多种组合形式。缺点：因为网壳构造只有保持合理的空间体形才具备受力合理的特点，所以，对建筑的平面空间形状有很强的制约作用，对建筑体形有决定性的影响。悬索构造受力特点：将构造力的拉压分开，分别由长于受拉的钢索和长于受压的钢筋混凝土或木构造承受拉力和压力，发挥各自专长。优点：受力合理，耗材省。建筑轮廓流畅，形体优美。我国开展现状：轮辐式双层索系、双曲抛物面索系、索桁架平面索系、索桁架空间索系、单层平面索系、伞形单层辐射索系、悬挂索网、斜拉屋盖，以及组合式索网屋盖。薄膜构造优点：材质轻薄透光、外表光洁亮丽、形状飘逸多变。缺点：膜材造价较高，使用寿命相对较短。

5、大跨构造开展的动因和条件 1、经济开展和社会需求2.材料3.计算理论4.计算工具5.施工技术2、建筑与构造大空间公共建筑与构造的依存和制约关系十分显著，其强度远大于一般中小跨度建筑，其关系更应深入探讨。一构造对建筑的制约其主要表现： 1、空间和形体 2、界面和形象 3、形式美的表达建筑与构造的相互促进大空间公共建筑对构造的最主要要求就是形式多样化，为建筑创作提供得心应手的手段，这是建筑对构造的最大促进。反之，当构造技术取得突破，就为建筑设计创造了更大的创作余地，促进建筑的开展。构造与建筑的相对关系建筑创作的核心在于创造人工空间，满足人们的物质和精神需要，构造创作的核心是实体，是构筑空间的有形物

6、质。空间与实体相互依存，但空间是主角，是建筑的目的，实体是效劳于空间的物质手段。可见其主从地位清楚。构造与建筑的矛盾建筑创作贵在创新，个性化则是其重要的表达。个性化要求不仅在于它与周围其他建筑应有明显的区别，更在于它与同类建筑相比有自己的鲜明个性，不落雷同，这可能是大空间公共建筑创作的最大难点。建筑个性化创作直接涉及到构造，要求构造形式灵活多样，为建筑创作提供较广泛的自由选择和加工改造的余地。然而，现实情况是流行的构造形式同需要相比很有限，同多样化的需求差距较大，矛盾比拟突出。这或许就是大空间公共建筑与构造的最本质的矛盾3、建筑师与工程师建筑工程是多学科知识的凝聚和多种专业技术的综合，它既需要

7、专业分工和细化，做精深的技术工作，更需要专业间的密切合作，创作出融合协调的作品。建筑师职责一建筑构思必须牵涉到构造构思，其建筑构思需要与构造构思同步进展。这两种构思只能都由建筑师来完成。二建筑造型应该正确反映构造形态，构筑的建筑形体既应经济合理，也应正确表达力的传递，形式与技术严密结合。三建筑师肩负主持工程设计重任，应积极协调各专业技术的穿插和矛盾，使之成为相互合作的综合产品。总之，建筑师在构造构思和构造选型方面负有主导作用，既要有一定的概念性构造知识和掌握构思方法的共同语言，也要有同构造工程师密切合作，互相理解、支持、礼让等精神。构造工程师的任务一工程师应及早参与构造构思二完成构造计算及落实

8、技术细节专业合作 (一) 扩展知识，建立合作根底 (二) 研究构造形态，开展边缘学科4、大跨构造的根本知识及其运用构造的要素及其相互关系 1、构造离不开力的作用 2、构造在力的作用下会产生一定的反响，这主要表达在构造的变形上。 3、构造系统本身是作用-系统-反响这一关系链中的关键环节。构造的根本概念构造的形态，一方面取决于建筑的功能与造型要求，另一反面取决于构造的受力情况。 1、构造的受力1直接作用直接以力的形式对构造产生作用2间接作用是由于地面运动、构造变形、温度变化、材料性能改变材料老化、变性等因素引起构造部发生力的作用。 2、荷载的分类1按作用时间分为恒荷载、活荷载、偶然荷载。2按分布情

9、况分为集中荷载、分布荷载。3按作用性质分为静力荷载、动力荷载。 3、构造的效应力指构造在直接或间接作用下，其部各组成局部之间产生的力的相互作用，包括轴力、剪力、弯矩、扭矩。可通过力对于面积的集度-应力来反映。变形指构造相对于自身的形状改变，包括长度、挠度和角度的变化。可用变形对于长度的集度-应变来表达。位移指构造的整体性位置变化，还可用来描述构造上*一点的位置变化，包括倾斜、滑移、整体沉陷和局部沉陷等。 4、构造的约束表达在两方面：支座条件位于构造的支撑部位，须通过外力提供平衡条件。有铰支、固定、滑动和弹性支座等形式。构造条件位于构造部，以构造手段控制构造变形。另外，用于降低构造动力效应的主动

10、控制或被动控制手段，也可看作是一种约束。 5、构造的性能构造的强度指构造的承载能力，即构造能够抵御*种作用而不至于破坏的能力。取决于材料强度、构件形式、构造构成方式、构造的受力状态。构造的刚度构造抵抗变形的能力。对大跨度建筑构造，刚度的好坏直接反映在挠度、支座滑动、风作用下屋面的颤抖幅度等方面。构造的稳定构造维持自身稳定状态的能力。主要表达在承载力的稳定和构造形态的稳定。构造的分类按构造材料分类最常用 1、砌体构造由砖石混凝土等各种砌块组成。多用于拱、穹顶和支撑、围护构造。 2、木构造以木材为主要构造材料，可用于刚架、拱以及大量网格构造。 3、混凝土构造通常配置钢筋。多用于以承受压力为主的构造

11、。有现浇和装配形式。 4、钢构造钢材的抗拉、抗压强度都很高，适用围较广。此外，还有铝合金构造、复合材料构造、纸构造、索构造、膜构造。按构造受力分类构造的受力状态分为：拉、压、弯、剪、扭五大类。从整体作用来看，构造按受力方向分为：抗水平力体系、抗竖向力体系、抗倾覆力体系等。大跨构造主要是要抵御竖向作用。按构造的空间布置分类构造布置可按平面构造与空间构造两类方法布置。 1、平面构造假定构造的作用力及其位移和变形都在构造所处的平面。优点：构造传力路线明确，构件的合理型式易于判断和确定，也易于同建筑的形态要求和吻合。 2、空间构造将构造定义为三维空间受力构造体系。与构造实际工作情况更加接近，设计结果也

12、更为经济。此外，构造还可按形态分为体、线、面等构造。三、构造的力学规律与造型相关的主要的构造原则：一力的分布与描述力是物体间的一种作用。包含外力与力。力是用于描述构件部力的分布情况的一种物理量。二力与变形的关系构造的变形曲线与荷载、支座条件、构造布置等都有直接关系。三受压构件确实定四构造的整体性几何不变的构造是稳定体系，有静定与超静定之分。四、构造的构成构造单体：能够维持构造形态稳定的最小单位。对构造可进展分级划分：框架构造一级构造：支撑柱与主梁或屋架构成的构造骨架。二级构造：梁、柱、屋架等。三级构造：屋架或大梁部的腹杆、弦杆或受拉、受压部件。构造的可靠性包括：承载力方面的平安储藏，正常使用方

13、面的可用性保证、构造的设计保证年限。5、大跨建筑的构造特点大跨建筑构造的受力特点一竖向作用主宰构造大跨构造的竖向作用首先是来自构造自重、屋面覆盖材料和建筑附属固定设施的重量等不变荷载的作用，其次来自作用于屋面构造的人员、施工荷载、风、积雪、积灰等可变荷载的直接作用，还有因地震导致的竖向地震力和脉动风压引起的构造竖向振动等间接作用。二间接作用效应明显三动态作用不可无视大跨建筑构造的组成 1、屋盖构造覆盖大空间且直接承当屋面荷载的构造 2、支承构造支承屋盖构造并将力传给根底的构造。 3、根底与地基直接接触并承接上部构造作用的构造或构件。一屋盖构造减小构造自重、提高构造刚度是构造选型和优化设计的目的所在。屋盖构造是大跨建筑土建投资的重点，对经济指标的影响比重也最大。屋面的覆盖方式包括全覆盖和半覆盖。二支承构造支承体系的设置与屋盖构造的选型设计直接相关。主要是为了提供竖向支承，还通过被动约束方式来限制其整体性水平位移。三根底根底采用何种形式、提供何种反力，与上部构造有着密切关系。大跨建筑构造的几何形式一曲面的几何形式及其构成方法 1、简单曲面的几何描述主曲率：曲率中数学上最大和最小的两个极值。两个主曲率方向是彼此正交的。高斯曲率K：曲面上任一点的两个主曲率的乘积。 K=0 单曲面或零高斯曲面； K0 双曲面 K0 正高斯曲面；K0 负高斯