大跨度建筑结构形式与建筑造型实例分析 - 图文 (2)

凌波痕湮逝 分享 2020-06-21 下载文档

钢制刚架结构的玻璃暖房

钢架按结构组成和构造方式的不同,分为无铰钢架、两铰钢架和三铰钢架。无铰钢架、两铰钢架是超静定结构,结构刚度较大,但当地

基条件较差,发生不均匀沉降时,结构将产生附加内力。三铰钢架则属于静定结构,在地基产生不均匀沉降时,结构不会引起附加内力,但其刚度不如前两者好。一般来说,三铰钢架多用于跨度较小的建筑,两铰和无铰钢架可用于跨度较大的建筑。

钢架结构常用钢筋混凝土建造,为了节约材料和减轻结构自重,通常将钢架做成断面形式,柱梁相交处弯矩最大,断面增大,铰接点处弯矩为零,断面最小,所以钢架的立柱断面呈上大下小。根据建筑造型需要,立柱可做成里直外斜,或外直里斜。钢架多采用预制装配,用这些构件可组成单跨、多跨、高低跨、悬挑跨等各式各样的建筑外形。屋脊一般在跨度正中间,形成对称式钢架,也可偏于一边,构成不对称式钢架。

某一钢架结构车站,椼架是由杆件组成的一种格构式结构体系。杆件与杆件的结合假定为铰结,所以在外力作用下杆件内力为轴向力(拉力或压力),而且分布均匀,故椼架结构比梁结构受力合理。椼架的杆件内力是轴向力,而梁的内力主要是弯矩,且分布不均匀,梁的断面大小常以最大弯矩处的断面尺寸为整个

梁的断面大小,因此梁的材料强度未得到充分利用。椼架内力分布均匀,材料强度能充分利用,减少材料耗量和结构自重,使结构跨度增大。所以椼架结构式大跨度建筑常用的一种结构形式,主要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜场、商场等公共建筑。

为了使椼架的规格统一,有利于工业化施工,建筑的平面形式宜采用矩形或方形。桁架一般用木材、钢材、钢筋混凝土建造。桁架形式分为三角形、梯形、拱形、无腹杆式和三铰拱式等各种形式。

三角形桁架可用钢、木或钢筋混凝土制作。当跨度不超过18米时,构件内利较小,比较经济,仅适用于跨度不大于18米的建筑。梯形桁架可用钢或钢筋混凝土制作。常用跨度为18到36米,桁架矢高与跨度之比一般为1/8到1/6。梯形桁架的端部增大,降低了结构的稳定性,增加了材料用量。拱形桁架的外形呈抛物线,与上弦的压力线重合,杆件内力均匀,比梯形桁架材料耗量少。

无腹杆桁架的上弦为抛物线形,犹如拱,主要承受轴向压力,竖杆和下弦受拉力,结构用料经济,由于无腹杆,结构造型简洁,便于制作,在桁架之间铺管道和进行检修工作均很方便,特别用于在桁架下弦有较多吊重的建筑。

桁架选型考虑的因素是:综合考虑建筑的功能要求、跨度和何在大小、材料供应和施工条件等因素。当跨度在36米以上时,为了减轻结构自重,宜选择钢桁架;跨度在36米以下时,一般可选用钢筋混凝土桁架,有条件时最好选用预应力混凝土桁架;当桁架所处的环境相对湿度大于75%或有腐蚀性介质时,不宜选用木桁架和钢桁架,而应选用预应力混凝土桁架。桁架结构在大跨度建筑中多用做屋顶的承重结构,根据建筑的功能要求、材料供应和经济的合理性,可设

计成单坡、双坡、单跨、多跨等不同的外观和形状。

网格是一种由很多杆件以一定规律组成的网状结构。它具有下列优点:杆件之间互相起支撑作用,形成多向受力的空间结构,故其整体性强、稳定性好、空

间刚度大,有利于抗震;当荷载作用于网架各节点上时,杆件

主要承受轴向力,故能充分发挥材料的强度,节省材料;网架结构高度小,可以有效的利用空间;结构的杆件规格统一,有利于工厂化生产;网架形式多样,可创造丰富多彩的建筑形式。网架结构主要用来建造大跨度公共建筑的屋顶,适用于多种平面形状,如圆形、方形、三角形、多边形等各种平面建筑。 网格结构,网格结构按其外形分为平板网格结构和曲面网格结构两类,前者称为网架,后者称为网壳,通常采用金属材料制作。网架一般都是双层的,也可做成多层的;网壳可以是单层的,也可以是双层的。网架自身不产生推力,支座为简支,构造

比较简单,可以适用于各种形状的建筑平面,所以应用广泛。网壳多数是有推力的结构,支座条件较复杂,但外形丰富,建筑造型多变。 网架结构

网架和网壳结构的建筑造型:网格结构的建筑造型主要受两个因素的影响:一是结构的形式,二是结构的支撑方式。平面网架的屋顶一般是平屋顶,但是建筑的平面形式可以多样化。网壳的外形多变,如拱形网架的建筑外形呈拱曲面,但平面形式往往比较单一,多为矩形平面,穹形网壳的外形呈半球形或抛物面形等,平面则为圆形或其它形状。

网架及网壳的支承方式对建筑造型是一个很重要的影响因素。网架和网壳的下部支承或为墙、或为柱、或悬挑、或封闭、或开敞。应根据建筑的功能要求、跨度大小、受力情况、艺术构思等因素确定。当跨度不大时,网架可支承在四周圈梁上,圈梁则由墙或柱支承。这种支承方式对网架尺寸的划分比较自由,网架手里均匀,门窗开设位置不受限制,建筑立面不受限制,建筑立面处理灵活。

当跨度大时,网架宜直接支承与四周的立柱上。这种支承方式传力直接,受力均匀,但柱网柱网尺寸要与网架的网格尺寸相一致,使网架节点正好处于柱顶位置。

穹形网壳结构——国家大剧院

折板结构由折板和横隔构件组成,在波长方向,折板犹如一块折叠起伏的钢筋混凝土连续板,折板如同一钢筋混凝土梁,其强度随折板的矢高(f)而增加。横隔构件的作用是将折板在支座处牢固地结合在一起,如果没有它,折板会坍塌而破坏。横隔构件可根据建筑造型需要来设计,如钢筋混凝土横隔板、横隔梁等。折板的波长不宜太大,否则板太厚,不经济,一般不应大于12M。

折板结构按波长数目的多少分为单波和多波折板;按结构跨度的数目有单跨和多跨之分;若按结构断面形式分为三角形折板和梯形折板;若依折板的构成情况,又可分为平行折板和扇形折板。平行折板构造简单,最常用。扇形折板一端的波长较小,另一端的波长较大,成放射状,多用于梯形平面的建筑。

由于折板结构构造简单,又可预制装配施工,故被广泛用于工业与民用建筑,可用于矩形、方形、梯形、多边形,圆形等平面。由折板结构建造的房屋,造型新颖,具有独特的外观。


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