小議大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)

■周云峰 ■江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院，江西 南昌 330000

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)也在不斷的更新，為了滿足人們內(nèi)心的欲望和需求，多樣化的建筑結(jié)構(gòu)類型也在不斷的提高。目前，大跨度的空間形式結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了我國(guó)建筑行業(yè)中的重點(diǎn)。

1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中形式和技術(shù)的特點(diǎn)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)特點(diǎn)是作為技術(shù)人員們最根本的規(guī)律和將若干個(gè)桿相連接而成，從而逐漸形成了一種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式，其中有些技術(shù)人員會(huì)將這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相連接起來(lái)從而組成多層的結(jié)構(gòu)形式，從而被我們稱之為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。其具體的施工材料都是由簡(jiǎn)單的鋼管或是鋼材質(zhì)而組成。

1.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的具體形式特點(diǎn)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的具體形式特點(diǎn)可以分成以下四種:(1)平面框架結(jié)構(gòu)中主要是包括豎向正交放網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、雙向傾斜放網(wǎng)架、正面斜放網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等。(2)四角椎體形狀的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中主要都會(huì)包括四角椎體當(dāng)中呈現(xiàn)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和斜放椎體結(jié)構(gòu)等。(3)三角椎體中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，主要是包括抽空三角椎體中存在的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、蜂窩類型的四角椎體網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。(4)正六角錐體中存在著網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

1.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式中主要的特點(diǎn)

在我國(guó)大跨度的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是目前在施工當(dāng)中最為普遍的一種結(jié)構(gòu)形式，它自身有著自重較輕、抗震性能比較好、傳送途徑比較便捷等一些優(yōu)點(diǎn)。在其他施工當(dāng)中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)存在著施工便捷又有著極高的固定性能優(yōu)勢(shì)，并且還有效地加強(qiáng)了施工的整體效率，做到外表美觀的作用。另外，比較容易將網(wǎng)架結(jié)構(gòu)固定，還能夠?qū)⑵湓O(shè)備進(jìn)行安裝鋪墊，提高了其施工的整體質(zhì)量效果，最重要的一點(diǎn)是減少了施工時(shí)開銷成本。

2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式技術(shù)的特點(diǎn)

在我國(guó)的大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式技術(shù)當(dāng)中，施工人員通常都會(huì)采取鋼筋混凝土、木材、鋼管等作為基本材料進(jìn)行網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式的施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式技術(shù)

在實(shí)施的具體施工當(dāng)中，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式技術(shù)可以分成球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式和雙彎曲面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式以及圓柱性面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式等多種多樣化的比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式。

2.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式中主要的特點(diǎn)

針對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，其他組成材料要對(duì)照好輕重、相對(duì)于其他的整體結(jié)構(gòu)形式來(lái)講，不僅要確保在質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，還要對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式的衡面的尺寸進(jìn)行詳細(xì)的分析，由于殼體的整體結(jié)構(gòu)形式的外觀具有科學(xué)性，因此它不僅能夠比較合理化的分配內(nèi)部中的結(jié)構(gòu)作用，還能夠?qū)⑵溆行У卮_保安全穩(wěn)定性，在實(shí)際的施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，該結(jié)構(gòu)雖然整體的厚度比較小，但是其整個(gè)覆蓋率空間是比較充裕的。由于殼體的改觀結(jié)構(gòu)形式具備著科學(xué)合理性的特點(diǎn)，因此其剛度和韌度也是非常強(qiáng)大的，改結(jié)構(gòu)在實(shí)際的操作中能夠大量的節(jié)省施工中所需要的材料，并且在整個(gè)施工的過(guò)程當(dāng)中，由于自身的厚度比較小、承載壓力也比較小，因此，更加具備這經(jīng)濟(jì)適用的標(biāo)志，可以提供更多的建筑結(jié)構(gòu)空間。薄殼結(jié)構(gòu)本身在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)突出的特點(diǎn)就有很多，在實(shí)際的施工中也一直都有被借鑒。首先是薄殼結(jié)構(gòu)可以憑借著厚度小和承擔(dān)比較大的負(fù)荷，在這方面上就發(fā)揮了比較強(qiáng)大的通以及重要性，只能夠在工程當(dāng)中比較合理的利用這個(gè)特點(diǎn)為實(shí)際的施工中帶來(lái)了安全和穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)節(jié)約的合理利用效果。這個(gè)特點(diǎn)主要是來(lái)源于薄殼結(jié)構(gòu)形式可以通過(guò)幾何的形式來(lái)增加材料的抗壓性以及耐用性，是我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)所提倡的環(huán)保建筑中不可或缺的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。

3 膜結(jié)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

膜結(jié)構(gòu)形式是我國(guó)上個(gè)世界初所研究出來(lái)的一種新型的空間結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)的制作主要是采取柔軟的材料作為主要，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際施工當(dāng)中，該膜結(jié)構(gòu)形式是一種剛度和厚度以及整體的覆蓋面積都是比較大的體系結(jié)構(gòu)。

(1)膜結(jié)構(gòu)形似技術(shù)主要是根基膜結(jié)構(gòu)的支撐方式，可以將支撐方式將其分成為以下幾種的結(jié)構(gòu)形式:①充氣膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)，這一結(jié)構(gòu)形式主要是應(yīng)用在建筑工程中的內(nèi)部灌注到一定的空氣，由于建筑的層面自身的彎曲度相對(duì)來(lái)講就比較小，跨度時(shí)會(huì)比較大，相關(guān)的技術(shù)人員可以根據(jù)建筑物四周的四角線來(lái)觀察并設(shè)置相應(yīng)的位置鋼索進(jìn)行施加到一定性的壓力。這一種結(jié)構(gòu)形式技術(shù)應(yīng)用在臨時(shí)的建筑施工當(dāng)中會(huì)比較合適。②懸掛膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行實(shí)際的施工中，通常設(shè)計(jì)者都會(huì)采取用枝桿將鋼索以及膜材料結(jié)構(gòu)懸掛起來(lái)，將其鋼索進(jìn)行加固緊繃的狀態(tài)，從而增加建筑屋頂?shù)暮穸?。③骨架支撐力膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)，這是以一種骨架作為替換充氣膜結(jié)構(gòu)形式中的空氣為支撐結(jié)構(gòu)形式，骨架可以按照建筑中實(shí)際的需求進(jìn)行選擇應(yīng)用結(jié)構(gòu)形式，然后在骨架上設(shè)置膜材并且經(jīng)過(guò)加固緊繃，比較適用于建筑物為平面或是方形、矩形以及圓形一系列的建筑標(biāo)志。

④復(fù)合型的膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)，這是膜結(jié)構(gòu)形式中一種比較新型的結(jié)構(gòu)技術(shù)體系，由于鋼索和膜材料的少量受到枝桿的壓力作用，從而形成圓形平面的形式結(jié)構(gòu)。

(2)膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)中主要特點(diǎn)。其膜結(jié)構(gòu)形式技術(shù)中主要的特點(diǎn)為，應(yīng)用重量比較輕、跨度比較大，建筑物中的造型比較自由美觀、施工中比較便捷、具備良好的經(jīng)濟(jì)適用和較高的安全可靠的性能、透視性和清潔性比較好和耐久性比較久等特點(diǎn)。

4 懸索結(jié)構(gòu)形式技術(shù)的特點(diǎn)

懸索結(jié)構(gòu)形式技術(shù)的主要由能夠受拉的索而形成的，相關(guān)的技術(shù)人員需要根據(jù)國(guó)家的規(guī)定制定將所有按照規(guī)律的形式進(jìn)行裝置，從而使其形成一個(gè)建筑整體結(jié)構(gòu)的體系。懸索建筑屋蓋的整體結(jié)構(gòu)形式的組成就是由懸索系統(tǒng)中屋面以及支撐體系的三個(gè)部分組成。其中懸索系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)材料通常都是采取高強(qiáng)度的鋼絲，將其捆扎成一個(gè)鋼絲團(tuán)，這樣一來(lái)就可以有效地把建筑中的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都提高，技術(shù)人員也可以采取圓鋼等材料進(jìn)行實(shí)施。

4.1 懸索結(jié)構(gòu)形式技術(shù)

懸索結(jié)構(gòu)形似是按照按索的布置形似進(jìn)行分層數(shù)，單向單層懸索結(jié)構(gòu)、輻射形式單層數(shù)結(jié)構(gòu)、雙向單層懸索結(jié)構(gòu)形式、單向雙層預(yù)應(yīng)力懸掛結(jié)構(gòu)形式、輻射式單向預(yù)應(yīng)力懸索結(jié)構(gòu)形式、雙向雙層預(yù)應(yīng)力懸索結(jié)構(gòu)形式等。

4.2 懸索結(jié)構(gòu)形式技術(shù)主要的特點(diǎn)

在懸索結(jié)構(gòu)形式技術(shù)中，能夠受到拉力的索通過(guò)軸向伸拉才可以有效地抵抗外部來(lái)的壓力影響，這樣才可以有效的避免懸索結(jié)構(gòu)形式的發(fā)生比較大的彎曲以及剪力效果，此時(shí)要將其在鋼材內(nèi)部充分的應(yīng)用在其中，以確保可以提高建筑整體結(jié)構(gòu)形式的厚度。在建筑結(jié)構(gòu)形式技術(shù)當(dāng)中，懸索結(jié)構(gòu)形式具備這多樣化的特點(diǎn)，并且覆蓋率比較靈活，適用于多種的建筑結(jié)構(gòu)環(huán)境，另外，由于鋼索具備著重量較輕的特點(diǎn)，在建筑工程施工當(dāng)中可以不利用大型的設(shè)備，但是需要主要的是，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)科學(xué)理論是要比以往的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)理論要復(fù)雜的多，在實(shí)際的施工中需要注意的事項(xiàng)是比較多。

5 總結(jié)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，大跨度建筑物也越來(lái)越受到人們的追捧，空間中的整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展必然會(huì)促使建筑行業(yè)的加快運(yùn)轉(zhuǎn)。在空間結(jié)構(gòu)形式技術(shù)當(dāng)中，設(shè)計(jì)者需要根據(jù)不同的方式理論將其結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)算，在設(shè)計(jì)當(dāng)中不僅需要注重外觀，還要根據(jù)承受能力的科學(xué)性進(jìn)行考慮，只有這樣才能夠達(dá)到大跨度的建筑結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)。

［1］張德生，李遠(yuǎn)瑛.新型空間結(jié)構(gòu)在中國(guó)的應(yīng)用與發(fā)展［J］.嘉應(yīng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(06).

［2］羅德昌，梅庭玉.空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.南昌高專學(xué)報(bào)，2006(06).

［3］陳劍宇，李曉楠.空間結(jié)構(gòu)的主要形式及特點(diǎn)［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2007(12).