摘要:随着当前社会发展的过程中,建筑结构体系不断的发生变化,大跨度钢结构形式成为当前发展最快的结构体系之一。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一,是当前建筑结构体系发展的重要领域。本文主要就当前大跨度建筑结构体系的应用进行分析与探讨。
关键词:大跨度空间结构;桁架结构;网架结构
随着当前预应力结构技术不断的引入大跨度结构体系中,使得传统建筑结构逐步的发生改变,其张拉结构逐步的成为当前建筑施工的主要结构方式和结果措施。大跨度建筑主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五种主要的空间结构,还包括他们的各种组合与演变。大跨度建筑结构体系的应用能够有效的提高建筑物的稳定性和抗震性能。
1大跨度建筑结构的主要构成
1.1网架结构的分析
网架结构的设计形式非常多样,但通常是以下的四种形式:
四角椎体形的网架结构,这种网状结构根据椎体摆放的位置有不同的分类,包括正放着的四角锥体,斜放着的四角锥体,星形放置的四角锥体都属于这种模型的网架结构当中的。最后提到的网状结构由于建筑难度较大通常不会被采用,被称为正六角锥体网状结构。
在大跨度的建筑形式当中,网架结构建筑是其中的一种较为常见的一种,由于其建筑的要求相对较低,现已经被广泛的使用。它的优点有许多,最主要的是该种建筑的建筑自重非常的轻,这样它的抗震性能就很优良,再加上它的传力不是非常的复杂,设计难度不高,于是被广泛地采用了下去。在施工过程中,结构简单的优点也就显现出来,由于只需要将钢材按照图纸连接起来,建筑施工的要求很低,完成结构的定性变得容易许多,可以做到工作效率和设计美观的两者兼得。同时,这种设计模式可以为后期设备的安装过程做到很好地铺垫,是施工质量提高的同时又不会提高施工的成本。
1.2网壳结构形式与特征分析
网壳结构的建筑形式也是多种多样的,不同与刚刚提到的的网架式结构那么多的分类,网壳式结构只有几个小的分类,包括球面网壳结构,圆柱面网壳状结构,双曲面状的网壳结构,这些分类都是按照网壳式结构的表面特征进行区分的。
网壳式结构的设计也并不是很复杂,网壳结构的组成材料的重量都比较小。相比较于其它的大跨度建筑形式,网壳状结构的截面尺寸都是很低的,但是强度并未太大的缩减。网壳状的建筑结构的外形大多是按照非常科学的力学理论进行修建的,这种建筑的稳定性很强,不仅可以对内部结构的应力进行合理的分配,还可以保证其内部结构的稳定性,实际的建筑条件下这种建筑结构的使用也是较为广泛的,因为它兼顾了建筑材料厚度比较低和空间的范围比较广这两大属性。
2膜结构形式和特征分析
膜结构的形成相比较其他的两种结构而言时间比较早。早在上个世纪中叶,这种新型的空间结构就诞生了。这种结构的施工过程比较的特殊,选择的并不是结构和质地比较刚硬的鋼结构,而是比较柔软的施工材料。通常在施工结束之后,这种结构会表现为覆盖面积很广大,刚性比较突出的结构体系。
膜结构的建筑过程中有很多的支撑和支持的方式,根据膜结构的支撑方式,可以把膜结构的大跨度建筑分为几种不同的结构形式:
2.1充气式的膜结构
这种结构和它的名称一样,在建筑施工的过程当中,在建筑的内部和工程施工当中内部充上一定的空气,这种建筑有一个特点,屋面拱起的宽度不是很大,在建筑的时候如果跨度比较大的时候,施工人员可以在这个拱起的平面的四个顶角设置一些可以承受力量的钢索,为整个建筑的安全性能加分。
2.2悬挂式的膜结构
在膜结构的大跨度结构的设计过程当中,设计师们通常会利用一些比较高的桅杆将钢索和建筑所需的膜结构一起悬挂住。这时钢索在空中就会绷紧和拉直,屋顶盖的刚度和安全性能就能够大大提升。
2.3骨架支撑式的膜结构
与空气膜结构当中的空气进行支撑的方式不同,骨架支撑式的膜结构利用钢制的骨架代替空气进行支撑。这种支撑方式的建筑的随意性就能够大大提高。根据建筑中需要的形态和建筑的样式,骨架可以有多种的建筑形式,骨架有拱形的网架也可以有网状型的钢架。
2.4复合式的膜结构
这是一种的新兴的膜结构建筑形式,这种建筑用到的建筑材料比较单一,只需要有钢索,膜材和一些用来承受压力的杆件。这种大跨度的建筑模式在如今的圆形的建筑中比较常见。膜结构的建筑同样拥有自重比较轻,建筑完成之后的跨度比较大的优势。由于施工当中的建筑随意性比较大,具有丰富的造型设计。
3结束语
大跨度建筑结构是建筑当中的重要建筑形式。随着社会的发展以及经济水平的逐步抬高,这种建筑方式以其低廉的造价和优美的外形受到了所有人的重视。这种空间结构的的发展必定会促进建筑行业的持续进步。在建筑当中,需要建筑设计师进行提前的有效地计算。在建筑当中需要考虑的不仅仅是建筑的外形,还需要不断权衡建筑的物理学力学的承重和经济效益的综合考量。
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