试析大跨度的建筑结构特点与建筑造型

发表时间:2020/11/20   来源:《建筑实践》2020年20期   作者:葛倩
[导读] 随着经济的告诉发展,机构表现也变的多样化
        葛倩
        中南建筑设计院股份有限公司,430000
        
        摘要:随着经济的告诉发展,机构表现也变的多样化,本文在这样的背景下阐述了大跨度建筑结构的特点,已及进一步阐述了大跨度建筑结构表现的内在要求,在建筑行业之中,大跨度建筑的发展越来越重要。它被广泛的运用到民用建筑与工业建筑中
        关键词:大跨度;建筑结构;结构特点与造型
        
        一、引言
        结构表现不仅能将设计手法转化为真实的建筑,还能够进行具有艺术性的结构形态的创造。所以,结构表现实际上是贯穿于建筑设计的整个过程的。而从建构的角度来说,建筑的艺术性和技术性是要保持融合的。所以,尽管利用计算机能够进行任何结构体系的分析,却无法完成对建筑的结构表现的分析,进而不利于设计者进行建筑的创作。因此,本文从建构角度,对当前流行的大跨度建筑的结构表现问题进行了讨论。
        二、大跨度建筑结构的类型及特点
        根据建筑的不同需求。大跨度建筑结构有所不同,目前主要运用网架结构、壳体结构、膜结构、悬索结构这四种,下面我们来分别了解一下它们的特点:
        2.1网架结构
        网架结构是一种新型的大跨度建筑结构。它可以用多种建筑材料进行构建,包括木材、钢材、混凝土等。网架结构不仅刚度很大、不易变形,而且各方面的承载力较均匀、自重也非常轻,正是因为网架结构有着许多优点。使得它的形式具有多样性,用起来也相当灵活,适用的形式较多。可以满足建筑大空间的需求,被广泛的与用到公共建筑和工业建筑中。对于大跨度建筑来说。其网架结构要满足它的承重能力。要具备合理的承重系统。在承受荷载方面要有合理的分工,明确不承受荷载的空间,将它们与承重系统分开进行设计。在网架结构之中。在进行室内空间进行划分时,主要依据空间的功能性,对空间形式不做具体要求,可封闭亦可开放。
        对于网架结构来说。它又可以分为单层平面网架、单层曲面网架、空间平板网架等结构形式,对于这几种主要的结构形式来做简单的介绍:①单层平面网架。这种网架结构是由正方形的网格构成的,其放置方式比较灵活,即可正放亦可斜放,适用于一些方形的大型平面建筑。(④单层曲面网架,它是在单层平面网架的基础上进行改变。将平面改为曲面。使得结构的刚度提高,减少了各部分的负重。使整个结构跨度更大。(④空间平板网架,空间平板网架的强度十分大。结构高度相对不大。满足了大跨度空间的需求。
        2.2壳体结构
        壳体结构是由曲面形板和边缘构件构成的空间结构,由于它合理的形状,使得其承栽能力极高,整体结构也具备一定的强度。能够覆盖相当大的空间。而且壳体结构的材料消耗低。具有很好经济性。在一些结构中。采用重量轻、刚度强的材料进行构建,却这不到要求的稳定性,容易产生变形,而壳体结构弥补了这一缺点。利用其合理的结构设计。使得建筑不仅可以做到很薄,而且承载力相当高,可以做成许多结构形式,被广泛的运用到工程结构中。根据壳体结构受力情况的不同。可以分为单曲面壳、双曲面壳等多种形式。这些结构形式既可以分开使用,也可以结合起来使用,具有相当大的灵活性。适用范围较广。在壳体结构设计上,要根据建筑的实际需要进行形状组合。从而保证一定的覆盖空间。
        比如,西安空港绿地国际会展中心项目的展厅跨度为72m,经过结构比选,屋盖采用自重轻、经济性更高的钢桁架结构。展厅柱距对屋面结构选型也有一定影响,一般而言,展厅纵向柱距9-12m较为经济。通过对不同布置形式的钢桁架结构进一步比较,最终选择9m柱距搭配单向鱼腹形平面桁架屋盖的方案,经济性较好、外观简洁、建筑效果好、符合设备专业需求。
        展厅周边结构主要包括支撑屋面的竖向构件、辅助用房及走廊等结构。周边结构由于工程量较大,对结构造价影响也较大。

经过综合比选,最终选用钢筋混凝土框架结构方案,含钢量较低,造价经济,结构刚度分布合理,变形较为协调,相比于钢结构框架方案节省造价约2500万元。
        
        桩基面积大、数量多,在总造价中占可观的比例。桩基初步设计完成后,进一步优化设计。一方面通过对上部结构调整,另一方面优化桩长。优化后,本项目桩基直接成本约减小18%,节省桩基直接造价约81万元,并且抗拔桩取消、桩长缩短,工期有可观的缩短。
        三、建构视野中的大跨度建筑结构表现的内在要求
        3.1效能要求
        建筑结果是否合理,主要取决于建筑的结构形态能否发挥出其基本的效能。而想要支撑起建筑,建筑的结构就必须能够承受各种形式的外力,其中包括了建筑物自重、雪荷载、风荷载和各种各样的活荷载等等。同时,建筑的结构形式、材料运用、构造处理、结构耐久和技术可行性等多种因素也会对结构效能的实现起到重要的影响。所以,具有复杂结构的大跨度建筑结构表现具有一定的效能要求。而结构的合理性也可以被认为是结构的正确性,所以在某种程度上来讲,结构的正确性与功能和经济的真实性同样属于构成建筑美学价值的重要条件。因此,在完整的结构体系下,合理的结构形态和恰当的结构布置才能使结构具有正确性。另外,作为一种合理的重力传承关系,结构正确性还需要体现出结构的最优化原理、平衡原理和应力分配规律,并需要与建筑的艺术形式和功能要求保持一致。而在这种情况下,结构材料的效能才能得到最大程度的发挥。
        3.2经济要求
        在进行大跨度建筑设计的过程中,经济是决定性的因素。所以,在进行建筑设计评价和创作时,结构技术的经济指标是较为重要的依据。因为,无论建筑设计的构思多么巧妙、方案多么完备,在经济条件并不允许的情况下,设计就会成为无用功。一般情况下,结构的经济性是通过较少的营建费用来体现的。而营建费用不仅包括人工费用和材料费用,还要涉及到材料运输、脚手架大致等施工费用。所以,评价结构经济性的重要指标中,结构的后续耐久性也是重要的指标之一。另外,随着人类文明的发展,建筑设计中的节能问题受到了人们的广泛关注。所以,近年来,建筑设计中的节能问题也成为了评建筑结构的经济性的重要指标。而对结构的经济性进行考虑,可以使设计者在有限的资源和无限的欲望之间寻找平衡点,进而保证设计的合理性。因此,大跨度建筑的结构表现也有着对经济的内在要求。
        3.3艺术要求
        在建筑艺术中,结构具有着自身独特的视觉表现力,是一种重要的艺术形式。而建筑结构的美不仅体现在宏观层面上,也体现在中观和微观等多层面上。一方面,在宏观层面,结构的美体现在建筑体型中的雕塑美上。另一方面,在中观层面,结构的美体现在结构构件和空间处理的完美结合的表现力上。另外,在微观层面,结构的美就是细部节点的精致美。而在进行结构设计时,具有平衡、稳定、强度和刚度这四种要求,同时这四个基本要求就是建筑形象中对结构的科学美的要求。所以,结构的科学美可以体现为建筑结构的平衡的美、稳定的美、强度的美和刚度的美。因此,在进行结构表现的过程中,应该使结构的科学美内容与视觉空间艺术美的形式相互融合,进而达成结构技术与建筑艺术的统一。
        四、总结语
        我国建筑行业发展尤为迅速。建筑水平也大大提高,为了满足了时代的发展需要。建筑结构逐渐走向丰富多样化。在建筑行业之中,大跨度建筑的发展越来越重要。它被广泛的运用到民用建筑与工业建筑中。大跨度建筑对建筑技术水平要求非常高,是衡量地区建筑水平的重要标志。大跨度建筑结构丰富多样,每一种结构都有自己的特点,适用范围也有所不同,但是每一种结构都实现了建筑、结构和使用的统一性。充分的体现了大跨度建筑的结构优势。

        
        参考文献:
        [1] 李广乾.大跨度建筑结构表现的建构研究[J].建筑工程技术与设计,2017,(21):4537-4537. DOI:10.3969
         [2] 曲志宝.大跨度建筑结构表现的建构研究[J].住宅与房地产,2017,(6):288-288. DOI:10.3969
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