試分析大跨度建筑結(jié)構(gòu)形式與建筑造型

劉晨

摘要：無論是傳統(tǒng)中式建筑還是西方古典建筑，建筑的演變都離不開結(jié)構(gòu)技術(shù)和美學(xué)。本文主要以拱結(jié)構(gòu)以及建筑造型作為出發(fā)點，并探討了剛架結(jié)構(gòu)以及建筑造型。

關(guān)鍵詞：大跨度建筑；結(jié)構(gòu)造型；建筑造型

引言

建筑與美學(xué)息息相關(guān)。建筑造型更是美學(xué)功能與作用的體現(xiàn)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和建筑行業(yè)的不斷發(fā)展。結(jié)構(gòu)和建筑美學(xué)對于建筑行業(yè)的快速發(fā)展都起到了積極的作用。因此建筑設(shè)計師們紛紛開始將結(jié)構(gòu)技術(shù)和建筑美學(xué)引進(jìn)建筑形態(tài)設(shè)計過程中。打造全新建筑結(jié)構(gòu)形式。

1.拱結(jié)構(gòu)以及建筑造型

1.1拱結(jié)構(gòu)概述

作為古代建筑結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)形式，拱具有以下特點：

第一，就受力特點而言。拱的形狀呈曲面結(jié)構(gòu)式。一旦受到外壓力的作用可以使拱內(nèi)彎矩值降到最小。究其原因是拱內(nèi)力在外力作用下變?yōu)檩S壓力。且應(yīng)力分布均勻。拱將應(yīng)力和材料強(qiáng)度進(jìn)行有機(jī)結(jié)合?？梢詼p小結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面高度。增大結(jié)構(gòu)跨度。

第二。就拱結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性而言。拱結(jié)構(gòu)在外力和內(nèi)力雙重作用下會將結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載力逐漸向橫向演變。從而影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?；谏鲜銮闆r。需要根據(jù)拱結(jié)構(gòu)實際情況設(shè)置拱腳支座抵抗橫推力。最為常見的方式是在拱的兩側(cè)作兩道后墻支撐拱。墻厚隨拱跨增大而加厚。如果墻體變厚。就會大大縮小建筑結(jié)構(gòu)整體空間面積。

第三。就拱材料而言。拱結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量的好壞是影響拱抗震性能和抗壓性能高低的關(guān)鍵因素。因此在選購拱結(jié)構(gòu)材料時。應(yīng)該選擇抗壓性能和抗震性能較好的拱材料。古代建筑的拱主要采用磚石材料。但是這種材料的拱抗壓性能不高。會影響建筑工程整體質(zhì)量。近代隨著社會的進(jìn)步和建筑工程業(yè)的快速發(fā)展?，F(xiàn)代建筑工程拱結(jié)構(gòu)材料一般是選用鋼筋混凝土。有的采用鋼桁架拱。這種鋼桁架拱的跨度可達(dá)百米以上。拱結(jié)構(gòu)與拱結(jié)構(gòu)之間形成的組合空間。不僅可以用來修建建筑大型商場。還可以建造體育館和展覽館等。

1.2拱結(jié)構(gòu)建筑造型分析

就拱結(jié)構(gòu)建筑造型而言。其影響因素主要包含矢高大小和平橫拱推力的方式。其中，拱的矢高不僅會影響建筑輪廓大小，還可以影響建筑外形美觀。一般情況下。矢高大小與拱結(jié)構(gòu)外形大小成正比。矢高小的拱結(jié)構(gòu)外形變化小。外形小的建筑主要呈扁平狀。占用建筑結(jié)構(gòu)組合空間面積較小。但是矢高小的拱無論是水平力還是軸力都偏大。矢高大的拱結(jié)構(gòu)外形變化大。外形大的拱結(jié)構(gòu)坡度很陡。拱結(jié)構(gòu)之間的空間比例較大。當(dāng)采用油氈屋面時?？臻g比例較大的拱結(jié)構(gòu)會容易出現(xiàn)瀝青流淌和油氈滑移現(xiàn)象。因此在實際工作過程中。建筑設(shè)計師應(yīng)該綜合建筑工程各個因素，綜合考慮建筑外觀造型、結(jié)構(gòu)受力、防水構(gòu)造情況等。并根據(jù)建筑實際情況選擇抗壓性能較好的拱結(jié)構(gòu)材料。國家對相關(guān)建筑房屋拱頂結(jié)構(gòu)跨高標(biāo)準(zhǔn)中。拱屋頂?shù)氖父邽楣翱绲?/7-1/5。最小不小于1/10。采用油氈屋面時，矢高不應(yīng)大于1/8，混凝土自防水屋面的矢高一般取1/6。由此可見。拱是一種有水平推力的結(jié)構(gòu)。設(shè)計師應(yīng)該綜合工程實際情況。選擇合適的水平推力方式。一般情況下，常見水平推力方式主要有以下幾種：

第一。拉桿拱推力建筑造型。在拱腳支座架安置拉桿可以分擔(dān)拱推力的負(fù)荷力。也是設(shè)計師運(yùn)用最廣的一種方式。這種方式不僅可以抵消拱推力和拱壓力。還可以減少拱身的截面面積。根據(jù)結(jié)構(gòu)受力和建筑功能?？梢詫⒗瓧U支架處理成單跨、高低跨等多種形式的平面布局。形式具有多樣化特點。

第二?？蚣芄巴屏ㄖ煨?。在拱的兩側(cè)設(shè)置框架來抵消水平推力不僅可以避免拱腳發(fā)生位移或者傾斜等現(xiàn)象。還可以保證建筑框架結(jié)構(gòu)的剛度。拱框架建筑造型根據(jù)建筑功能和作用?？梢圆贾贸蓡慰缁蛘叨嗫缈蚣芙Y(jié)構(gòu)。

2.剛架結(jié)構(gòu)和建筑造型

2.1受力特點以及優(yōu)缺點等分析

剛架是一種門形結(jié)構(gòu)。用來連接橫梁和柱體。梁和柱作為一種具有剛性的結(jié)點。對建筑拱結(jié)構(gòu)具有約束作用?？梢詼p少建筑拱結(jié)構(gòu)水平推力的影響。相較于排架結(jié)構(gòu)而言，剛架結(jié)構(gòu)具有成本低、結(jié)構(gòu)輕巧等優(yōu)勢。目前。大多數(shù)建筑房屋結(jié)構(gòu)的剛架設(shè)置是橫梁向上傾斜。這樣不但可以增大建筑凈高。還會有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。由于剛架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下，其受力較為均勻，輕巧美觀。能夠跨越空間面積較大的建筑。并且這種剛架結(jié)構(gòu)制作程序較為簡單。因此在建筑工程領(lǐng)域運(yùn)用較為廣泛。但是剛架結(jié)構(gòu)的剛度相對較差。不能承受超過100kN的重量。

2.2桁架結(jié)構(gòu)及其建筑造型

桁架是一種格構(gòu)式結(jié)構(gòu)體系，是由不同桿件組成。桿件與桿件之間的結(jié)合假定為鉸結(jié)。在外力作用下會使內(nèi)力轉(zhuǎn)變?yōu)榉植季鶆虻妮S向力。因此桁架結(jié)構(gòu)無論是在受力合理方面還是在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面。都比梁結(jié)構(gòu)要強(qiáng)得多。桁架桿件與桿件之間的內(nèi)力是軸向力。梁結(jié)構(gòu)中的桿件內(nèi)力是分布不均勻的彎矩。因此在實踐過程中。梁結(jié)構(gòu)斷面大小是以斷面尺寸大小作為依據(jù)。而梁材料強(qiáng)度相較于桁架結(jié)構(gòu)而言。并沒有得到充分有效利用。如果材料強(qiáng)度沒有得到充分利用就會增加建筑房屋結(jié)構(gòu)跨度。比如大型建筑物體育館或者商場等建筑主要是采用受力均勻的桁架結(jié)構(gòu)。不僅能夠保證建筑工程的穩(wěn)定性。還可以大大提升施工效率。提高建筑工程整體質(zhì)量。

3.結(jié)束語

建筑造型和建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作和拱材料選擇是否得當(dāng)是影響大跨度建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的重要因素。由于建筑結(jié)構(gòu)和材料更新速度的加快。設(shè)計師們需要深入研究建筑造型和建筑結(jié)構(gòu)的多樣性。設(shè)計出具有創(chuàng)新化和獨(dú)特化的建筑物。