大跨度建筑结构形式与建筑造型实例

建筑构造作业大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析学号：20110511班级：建筑111建筑的三个最基本要素包括强度、适用和美观。适用是指该建筑的实用功能，即建筑可提供的空间要满足建筑的使用要求，这是建筑最基本的特性；美观是建筑物能使那些接触它的人产生一种美学享受，这种效果可能是由一种或多种原因产生，其中也包括了建筑形成的象征意义，形状、花纹和色彩的美学特征；强度是建筑的最基本特征，它关系到建筑物保存的完整性和作为一个物体在自然界的生存能力，满足“强度”所需要的建筑物部分是结构，结构是建筑物的基础，没有结构就没有建筑物，也不存在适用，更不可能有美观。大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。为了满足社会生活和居住的需要，人们需要更大的覆盖空间，如大型的集会场、体育馆、飞机库等、跨度要求很大，达几百米或者更大，这是就需要大跨度结构。大跨度建筑通常指跨度在30米以上的建筑。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。而大跨度结构的表现形式是多种多样的。对于建筑师及工程师们而言，大跨度建筑提供了一种既方便又经济的覆盖大面积空间的方法，尤其在大跨度建筑中，结构选型是制约建筑空间形式的造型的重要因素。大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩，习惯上分为如下这些类型：钢架、桁架结构、拱结构、壳体结构、折板结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、张弦梁结构和索－膜结构。读大跨度建筑通薯常是指跨度在晓30m耍以上的建筑，乖我国现行钢结谷构规范则规定征跨度勤60m骡以上结构为大医跨度结构。主汽要用于民用建屯筑的影剧院、焦体育场馆、展需览馆、大会堂层、航空港以及央其他大型公共殃建筑。在工业傻建筑中则主要压用于飞机装配熊车间、飞机库皇和其他大跨度狭厂房。大跨度膀建筑在古代罗去马已经出现，田如公元彩120罢到遣124慨年建成的罗马倡万神庙，成圆咱形平面，穹顶炮直径达沟43.5m喂，用天然混凝朴土浇筑而成，陕是罗马穹顶技挑术的光辉典范觉。罗马万神庙绪虽然大跨度建惑筑在古代罗马待已经出现，但示是大跨度建筑忍真正得到迅速枯发展还是在属19来世纪后半叶以忽后，特别是第觉二次世界大战样后的最近几十设年中。大跨建艺筑迅速发展的戏原因一方面是皇由于社会发展纷使建筑功能越捏来越复杂，需妙要建造高大的风建筑空间来满窄足群众集会、摩举办大型的文匹艺体育表演、蒜举办盛大的各肢种博览会等；息另一方面则是坛新材料、新结粥构、新技术的镇出现，促进了临大跨度建筑的倾进步。一是需明要，二是可能板，两者相辅相俭成，相互促进懒，缺一不可。桑19旷世纪后半叶以吴来，钢结构和秃钢筋混凝土结戴构在建筑上的远广泛应用，使共大跨建筑有了鸣很快的发展，龙特别是近几十羡年来新品种的排钢材和水泥在灯强度方面有了湖很大的提高，兽各种轻质高强竟材料、新型化篮学材料、高效咸能防水材料、贸高效能绝热材督料的出现为建疼造各种新型的式大跨度结构和玻各种造型新颖巨的大跨度建筑深创造了更有利抽的物质技术条忧件。混大跨度建筑常遮用结构形式；掠大跨度常用建球筑结构根据结优构形式，受力牵构件排列组合店不同可分平面反平面机构体系融和空间结构体识系两大类，共绞有八种。它们倦是：平面结构塑体系有拱董、刚架以及桁盆架。空间结构谢体系有网架、迁折板（薄壳）洗、悬索、膜结划构以及混合结死构。岁拱亮是古代大跨度施建筑的主要结善构形式。由于肝拱成曲面形状术，在外力作用矮下，拱内的弯绒矩可以降到最群小限度，主要鱼内力变为轴向发压力，且应力克分布均匀，能花充分利用材料焦的强度，比同惨样跨度的梁结妨构断面小，故踪拱能跨越较大昨的空间。灿但是拱结构在仆承受荷载后将捏产生横向推力彼，为了保持结脆构的稳定性，诊必须设置宽厚爬坚固的拱脚支屡座抵抗横推力妻。常见方式是栽在拱的两侧作忧两道厚墙来支狸承拱，墙厚随炉拱跨增大而加妖厚。很明显，斜这会使建筑的铺平面空间组合猜受到约束。朽拱的内力主要踪是轴向压力，炸结构材料应选竞用抗压性能好缩的材料。古代顽建筑的拱主要期采用砖石材料滚，近代建筑中怜，多采用钢筋寸混凝土拱，有敏的采用钢衍架食拱，跨度可达请百米以上。拱冻结构所形成的借巨大空间常常述用来建造商场椅、展览馆、体渴育馆、散装货决仓等建筑。听拱结构按组成威和支座方式不通同分为三铰拱险，两铰拱和无众铰拱三种。井浪拱结构的造型春主要取决于矢床高大小和平衡捉拱推力的方式课。拱的矢高对路建筑的外轮廓翁形象影响最大职。矢高小的拱蛛，外形起伏变以化小，成扁平逆状，结构占用辽的空间小，但筐水平推力和拱鹿身轴力都偏大基。而矢高大的烤拱，外形起伏霞变化强烈，产匹生的水平推力纸和轴向力都较次小，但是拱身言材料耗费量多瓜，拱下形成的竟内部空间大，肺拱曲面坡度很锡陡。挠因为拱是一种性有水平推力的鼻结构，因此解腿决水平推力的竟方式不同，建付筑的外形也会者明显的不同。伏因此解决拱产胸生水平推力的圣方式在很大程乡度上决定了拱拴结构大跨度建届筑的建筑造型务。铸刚架是横梁和男柱以整体连接肿方式构成的一百种门形结构。座由于梁和柱是依刚性结点，在船竖向荷载作用怕下，柱对梁有剃约束作用，因刃而能减少梁的督跨中弯矩。同个样，在水平荷雷载作用下，梁蛋对柱也有约束冲作用，能减少封柱内的弯矩。迟刚架结构比屋礼架和柱组成的纯排架结构轻巧桂，可以节省钢校材和水泥。由乏于大多数刚架感的横梁是向上季倾斜的，不但箭受力合理，且晌结构下部的空屡间增大，对某做些要求高大空叠间的建筑特别乱有利。同时，愿倾斜的横梁使暂建筑的屋顶形睡成折线形，建半筑外轮廓富于鲁变化。镜拿由于刚架结构棉受力合理，轻姐巧美观，能跨盆越较大的跨度商，制作又很方出便，因而应用款非常广泛。一液般用于体育馆孔、礼堂、食堂谢、菜场等大空耽间的民用建筑受，也可用于工惜业建筑，但刚产架结构的刚度咐较差，当吊车椅起重量超过喇100KN握时不宜采用。束钢制刚架结构扑的玻璃暖房皂鞋钢架按结构组攻成和构造方式绣的不同，分为视无铰钢架、两告铰钢架和三铰扫钢架。无铰钢橡架、两铰钢架扎是超静定结构齐，结构刚度较晴大，但当地基萝条件较差，发寺生不均匀沉降惜时，结构将产迷生附加内力。厨三铰钢架则属等于静定结构，县在地基产生不倚均匀沉降时，鞠结构不会引起阔附加内力，但膝其刚度不如前点两者好。一般蹲来说，三铰钢科架多用于跨度领较小的建筑，溜两铰和无铰钢弊架可用于跨度想较大的建筑。劲钢架结构常用益钢筋混凝土建晶造，为了节约截材料和减轻结抚构自重，通常躲将钢架做成断削面形式，柱梁弟相交处弯矩最逃大，断面增大贝，铰接点处弯粱矩为零，断面停最小，所以钢舞架的立柱断面零呈上大下小。吊根据建筑造型维需要，立柱可杜做成里直外斜置，或外直里斜记。钢架多采用周预制装配，用我这些构件可组标成单跨、多跨柿、高低跨、悬槐挑跨等各式各端样的建筑外形恢。屋脊一般在旋跨度正中间，戴形成对称式钢泼架，也可偏于胜一边，构成不搏对称式钢架。零某一钢架结构涝车站岩,饶椼架是由杆件守组成的一种格誓构式结构体系趋。杆件与杆件翅的结合假定为敌铰结，所以在封外力作用下杆因件内力为轴向筑力（拉力或压扑力），而且分无布均匀，故椼披架结构比梁结骗构受力合理。急椼架的杆件内耳力是轴向力，亏而梁的内力主集要是弯矩，且凶分布不均匀，便梁的断面大小窑常以最大弯矩陡处的断面尺寸让为整个梁的断帜面大小，因此偷梁的材料强度曲未得到充分利世用。椼架内力沫分布均匀，材春料强度能充分袖利用，减少材忧料耗量和结构诸自重，使结构搏跨度增大。所卵以椼架结构式食大跨度建筑常桨用的一种结构捆形式，主要用拐于体育馆、影辽剧院、展览馆亲、食堂、菜场葡、商场等公共堡建筑。补为了使椼架的冒规格统一，有忘利于工业化施示工，建筑的平弹面形式宜采用举矩形或方形。终桁架一般用木论材、钢材、钢未筋混凝土建造街。桁架形式分正为三角形、梯缘形、拱形、无窗腹杆式和三铰深拱式等各种形励式。饰三角形桁架可淋用钢、木或钢烈筋混凝土制作眨。当跨度不超孕过其18侧米时，构件内备利较小，比较删经济，仅适用衰于跨度不大于焰18位米的建筑。梯巨形桁架可用钢挖或钢筋混凝土冻制作。常用跨伤度为术18毯到翁36闪米，桁架矢高守与跨度之比一顾般为各1/8短到彼1/6咽。梯形桁架的晴端部增大，降嚷低了结构的稳度定性，增加了界材料用量。拱虑形桁架的外形粪呈抛物线，与撞上弦的压力线涌重合，杆件内扣力均匀，比梯拼形桁架材料耗担量少。袜无腹杆桁架的流上弦为抛物线僵形，犹如拱，捞主要承受轴向撑压力，竖杆和体下弦受拉力，念结构用料经济培，由于无腹杆枕，结构造型简删洁，便于制作搏，在桁架之间势铺管道和进行邻检修工作均很站方便，特别用气于在桁架下弦眯有较多吊重的悬建筑。球桁架选型考虑片的因素是：综乡合考虑建筑的归功能要求、跨袋度和何在大小捆、材料供应和春施工条件等因困素。当跨度在巷36娘米以上时，为治了减轻结构自猾重，宜选择钢坡桁架；跨度在依36按米以下时，一挨般可选用钢筋萍混凝土桁架，负有条件时最好承选用预应力混愧凝土桁架；当幅桁架所处的环杀境相对湿度大翅于净75%炭或有腐蚀性介戏质时，不宜选驶用木桁架和钢坝桁架，而应选缝用预应力混凝购土桁架。桁架耐结构在大跨度徒建筑中多用做场屋顶的承重结级构，根据建筑躺的功能要求、魔材料供应和经教济的合理性，爹可设计成单坡通、双坡、单跨爷、多跨等不同休的外观和形状声。偶网格是一种由图很多杆件以一尽定规律组成的离网状结构。它旋具有下列优点拜：杆件之间互垦相起支撑作用欣，形成多向受泄力的空间结构炭，故其整体性蓬强、稳定性好葵、空间刚度大宽，有利于抗震模；当荷载作用辈于网架各节点技上时，杆件主改要承受轴向力蛾，故能充分发根挥材料的强度眉，节省材料；写网架结构高度旗小，可以有效泉的利用空间；淡结构的杆件规拖格统一，有利居于工厂化生产修；网架形式多打样，可创造丰艳富多彩的建筑史形式。网架结混构主要用来建痛造大跨度公共企建筑的屋顶，敬适用于多种平蹄面形状，如圆智形、方形、三芦角形、多边形阴等各种平面建未筑。培网格结构千,度网格结构按其污外形分为平板验网格结构和曲作面网格结构两潮类，前者称为周网架，后者称式为网壳，通常巴采用金属材料飞制作。网架一飞般都是双层的煤，也可做成多汤层的；网壳可他以是单层的，看也可以是双层慕的。网架自身当不产生推力，赤支座为简支，痛构造比较简单发，可以适用于装各种形状的建霉筑平面，所以缺应用广泛。网缓壳多数是有推剪力的结构，支桐座条件较复杂屋，但外形丰富床，建筑造型多蛛变。网架结构掩网架和网壳结宵构的建筑造型顷：网格结构的庄建筑造型主要淋受两个因素的昼影响：一是结郊构的形式，二巴是结构的支撑面方式。平面网你架的屋顶一般谷是平屋顶，但互是建筑的平面袖形式可以多样滑化。网壳的外躺形多变，如拱妄形网架的建筑罗外形呈拱曲面给，但平面形式评往往比较单一见，多为矩形平删面，穹形网壳劲的外形呈半球贡形或抛物面形夸等，平面则为陡圆形或其它形掩状。夸网架及网壳的敌支承方式对建柿筑造型是一个盘很重要的影响定因素。网架和翻网壳的下部支歉承或为墙、或鸽为柱、或悬挑弟、或封闭、或乐开敞。应根据愤建筑的功能要浪求、跨度大小板、受力情况、廉艺术构思等因订素确定。当跨折度不大时，网钻架可支承在四膜周圈梁上，圈申梁则由墙或柱言支承。这种支绍承方式对网架毕尺寸的划分比趣较自由，网架白手里均匀，门宰窗开设位置不玉受限制，建筑拘立面不受限制框，建筑立面处腰理灵活。也当跨度大时，仙网架宜直接支辆承与四周的立保柱上。这种支颠承方式传力直标接，受力均匀贪，但柱网柱网爹尺寸要与网架贺的网格尺寸相殖一致，使网架侦节点正好处于漏柱顶位置。弹穹形网壳结构杜——械国家大剧院且折板结构由折深板和横隔构件瞎组成，在波长割方向，折板犹蜻如一块折叠起晌伏的钢筋混凝温土连续板，折燃板如同一钢筋例混凝土梁，其灾强度随折板的慎矢高（段f丈）而增加。横林隔构件的作用饿是将折板在支赛座处牢固地结烤合在一起，如茂果没有它，折益板会坍塌而破似坏。横隔构件庙可根据建筑造艳型需要来设计狡，如钢筋混凝施土横隔板、横沾隔梁等。折板涌的波长不宜太枣大，否则板太裤厚，不经济，鹊一般不应大于茅12M江。摆竟折板结构按波著长数目的多少掀分为单波和多柏波折板；按结骑构跨度的数目魂有单跨和多跨凉之分；若按结毯构断面形式分抢为三角形折板杆和梯形折板；镰若依折板的构亩成情况，又可摸分为平行折板浊和扇形折板。蚁平行折板构造岔简单，最常用值。扇形折板一碍端的波长较小号，另一端的波锄长较大，成放交射状，多用于香梯形平面的建套筑。叛由于折板结构皆构造简单，又陷可预制装配施铸工，故被广泛贱用于工业与民堪用建筑，可用捞于矩形、方形栽、梯形、多边盗形，圆形等平剪面。由折板结川构建造的房屋遣，造型新颖，篇具有独特的外韵观。已巴黎联合国教灭科文组织会议班大厅芒薄壳结构是用真混凝土等刚性嗓材料以各种曲黑面形式构成的搂薄板结构，呈华空间受力状态倘，主要承受曲赵面内的轴内力接，而弯矩和扭汪矩很小，所以圣混凝土强度能枣得到充分利用袄。由于是空间姑结构，强度和盆刚度都非常好急。薄壳厚度仅灶为其跨度的几膝百分之一。而渠一般的平板结炼构厚度至少是铅跨度的几十分赢之一。所以薄吉壳结构具有自摘重轻、省材料拦、跨度大、外弹形多样的优点塞，可用来覆盖庙各种平面形状沉的建筑物屋顶寻。但大多数薄赢壳结构的形体辛较复杂，多采辉用现浇施工，笑费工、费时、惕费模板，且结舍构计算较复杂己，不宜承受集丹中荷载，这些德缺点在一定程前度上影响了它未的推广作用。秧薄壳结构形式师很多，常用的遭有筒壳、圆顶溜壳、双曲扁壳仗，鞍形壳等四趴种。每种形式侧的受力特点和荷产生的空间各南有特点，应根横据实际来设计京。常薄壳结构的建似筑造型以各种带几何曲面图形节为基本特征，拥基本形式为圆歇筒形、圆球形俊、双曲抛物面趁形。它与梁、霸板、架一类结棵构相比，在造浓型上独具特色泊，容易给人以叹新奇感，突出挑建筑的个性。前悬索用高强钢诚丝做拉索，加见上高强的边缘摧构件以及下部念的支承构件，沉使结构自重极莲大地减小，而走跨度大大增加楚。除稳定性相举对较差外，是少比较理想的大闻跨屋盖结构形擦式。拉索显示兽出柔韧的状态葛，使得结构形嫂式轻巧且具有胞动感。蜂柔性的悬索在沉自然状态下不俭仅没有刚度，势其形状也是不链确定的。必须略采用敷设重屋货面或施加预应见力等措施，才握能赋予一定的爬形状，成为在电外荷作用下具少

晓有必要刚度和裕形状稳定性的俊结构。因此也如称其为张力结脆构。殿悬索结构按其莲外形和索网的俯布置方式分为辣单曲面曲面悬伐索和双曲面悬纽索，单层悬索胸和双层悬索等碰形式。三悬索结构的造目型与薄壳结构腾一样是以几何认曲面图形为特湖征，但也有其悦自身的特点。贱主要表现在两抚个方面：一是帖悬索只能受拉梳不能受压，外筒形大多呈凹曲璃面；二是悬索禁结构由两种不案同材料的构件呜组成，即钢索挡网和钢筋混凝喇土边缘构件，栋索网的曲面形殃式多样，边缘摊构件形式各异笑，只要改变其复中一种，就能嘱创造出与基本访形式截然不同却的造型。兆膜结构是建筑右结构中最新发裳展起来的一种页形式，它以性船能优良的织物景为材料，或是倚向膜内充气，傅由空气压力支蝴撑膜面，或是子利用柔性钢索拿或刚性支撑结串构将面绷紧，键从而形成具有川一定刚度、能吼够覆盖大跨度撇空间的结构体决系。自从上世伍纪签70扩年代以来，膜窝结构在国外已侦逐渐应用于体漂育建筑、商场锻、展览中心、荷交通服务设施梅等大跨度建筑牧中。膜结构已汉成为大跨度建沿筑造型的一个反重要手段。盆捏膜结构按其支嘴撑方式通常可济以分为张拉式舞膜结构、骨架盖式膜结构，空展气支承式膜结渗构三类。膜结始构重量轻、跨虎度大、施工方引便，透光性和筐自洁性好，建必筑造型丰富。重但其隔声效果嗓较差，耐久性际不好。勾膜结构的空间虾研究大楼怎除了上述常用凭的结构外，大港跨度结构还有亿组合网架结构仓、预应力网格晋结构、管桁结悼构，张弦梁结阻构等。钢实例分析：日烈本代代木体育四馆今代代木体育馆谢是日本建筑大隶师丹下健三的仔作品。它是像60耻年代的技术进而步的象征，它晋脱离了传统的溪结构和造型，摸被誉为划时代秆的作品。代代欠木国立室内综狐合体育馆的整吨体构成、内部恢空间以及结构约形式，展示出赖丹下健三杰出下的创造力、想挣象力和对日本融文化的独到理捎解。凶它采用了高张良力缆索为主体吉的悬索屋顶结香构，创造出带朵有紧张感、