主要-大跨度建筑构造
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房屋建筑学大跨度建筑构造大跨度建筑结构型式与建筑造型大跨度建筑结构型式与建筑造型结构是房屋的骨架,是形成建筑内部空间和外部形式的物质基础,结构是在特定的材料和施工技术条件下运用力学原理创造出来的。
某种新的结构一旦产生并在工程实践中反复出现时,便会逐渐形成一种崭新的建筑形式。
可见结构技术是影响建筑的重要因素,在大跨度建筑中尤其如此。
通过上述例子说明,在建筑设计中,选择结构型式不仅是结构工程师的工作,也是建筑师的职责,现代建筑的特点是建筑艺术与建筑技术的高度统一。
建筑师只有对各种结构形式的基本力学特征和适用范围有深入的了解才能自由地进行创作,把结构型式与建筑造型融为一体。
现就大跨度建筑常见的各种结构型式及其建筑造型作介绍。
一、拱结构及其建筑造型拱结构及其建筑造型(一)拱的受力特点、优缺点和适用范围拱是古代大跨度建筑的主要结构型式。
由于拱呈曲面形状,在外力作用下,拱内的变矩值可以降低到最小限度,主要内力变为轴向压力,且应力分布均匀,能充分利用材料的强度,比同样跨度的梁结构断面小,故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力,为了保持结构的稳定性,必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见的方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱,墙厚随拱跨增大而加厚。
很明显,这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力,结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料,近代建筑中,多采用钢筋混凝土拱,有的采用钢桁架拱,跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建筑商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
(二)拱的型式拱结构按组成和支座方式不同分为三铰拱、两铰拱和无铰拱三种。
(三)拱结构的建筑造型拱结构的造型主要取决于矢高大小和平衡拱推力的方式。
拱的矢高对建筑的外部轮廓形象影响最大。
矢高小的拱,外形起伏变化小,呈扁平状,结构占用的空间小,但水平推力和拱身轴力都偏大。
而矢高大的拱,外形起伏变化强烈,产生的水平推力和轴向力都较小,但拱身材料耗费量多,拱下形成的内部空间大,拱曲面坡度很陡,当采用油毡屋面时,容易出现沥青流淌和油毡滑移现象。
第三章大跨度建筑构造一、拱结构(一)特点适用1.优点:变内力为轴向压力,应力分布均匀,充分利用材料强度,断面小。
2.缺点:横向推力使其必须设置拱脚支座,两端墙厚随跨度增大而加厚,使得平面空间组合受到约束。
3.适用:钢结构拱跨度可达百米以上,适合商场,展览馆,体育馆,散装货仓。
(二)形式1.三铰拱2.两铰拱3.无铰拱(三)建筑造型1.拉杆——承受拱推力2.框架结构——承受拱推力3.基础——承受拱推力二、钢架结构(一)特点适用1.优点:门形结构,梁和柱刚性节点,相互约束,减少各自弯矩。
组成的排架结构轻巧,节省钢材水泥,受力合理,下部空间增大,屋顶折线,外轮廓富于变化。
2.缺点:刚度较差,不宜用于厂房建筑。
3.适用:体育馆,礼堂,食堂,菜市场等民用建筑。
(二)形式1.无铰钢架(超静定结构,地基条件差时,不均匀沉降,会产生附加内力适用于跨度较大的建筑)2.两铰钢架(超静定结构,同上)3.三铰钢架(静定结构,刚度不如前两者好,适用于跨度较小的建筑)(三)建筑造型通常用钢筋混凝土建造,变断面,柱梁相交处断面最大,1. Y和L形2.柱子外直里斜,里直外斜3.对称式钢架,不对称式4.边侧带有挑跨,作为休息辅助空间三、桁架结构(一)特点适用1.优点:格构式,杆件与杆件铰接,内力为轴向力,分布均匀,2.缺点:3.适用:体育馆,影剧院,展览馆,食堂,菜场,商场;平面采用矩形或者方形(二)形式1.材料分(1)木材(2)钢材(3)钢筋混凝土2.桁架形式(1)三角形:适用于18M以内跨度(2)梯形:适用于18~36M,失高与跨度之比一般为f/L=1/8~1/6。
端部增大,降低了稳定性,增加了材料用量。
(3)拱形:适用于18~36M,失高与跨度之比一般为f/L=1/8~1/6,预应力到60M,呈抛物线,杆件内力均匀,材料少,一般刚货钢筋混凝土,(4)无斜腹杆式:适用于15~30M,上弦抛物线,受压;竖杆和下弦。
受拉力;用料经济,造型简介,便于制作,桁架之间铺设管道和检修方便。
大跨度建筑构造总结大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑,主要用于民用建筑的影剧院、体育场、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
大跨度建筑的主要类型及各自特点一.拱结构及其建筑造型拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。
由于拱成曲面形状,在外力作用下,拱内的弯矩可以降到最小限度,主要内力变为轴向压力,且应力分布均匀,能充分利用材料的强度,比同样跨度的梁结构断面小,故拱能跨越较大的空间。
但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力,为了保持结构的稳定性,必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。
常见方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱,墙厚随拱跨增大而加厚。
很明显,这会使建筑的平面空间组合受到约束。
拱的内力主要是轴向压力,结构材料应选用抗压性能好的材料。
古代建筑的拱主要采用砖石材料,近代建筑中,多采用钢筋混凝土拱,有的采用钢衍架拱,跨度可达百米以上。
拱结构所形成的巨大空间常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。
实例1:沈阳奥体中心体育场可容纳6万人,其南北看台顶部设置了一对平行投影为梭形的360m 跨的钢拱结构,在东西两端采用平行弦桁架将南北网壳进行局部连接,屋顶钢结构总重量约11000t, 总建筑面积140000m2。
其外形宛如希腊神话胜利女神手中的水晶皇冠。
二.刚架结构及其建筑造型刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。
由于梁和柱是刚性结点,在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用,因而能减少梁的跨中弯矩。
同样,在水平荷载作用下,梁对柱也有约束作用,能减少柱内的弯矩。
刚架结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧,可以节省钢材和水泥。
由于大多数刚架的横梁是向上倾斜的,不但受力合理,且结构下部的空间增大,对某些要求高大空间的建筑特别有利。
同时,倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形,建筑外轮廓富于变化。
由于刚架结构受力合理,轻巧美观,能跨越较大的跨度,制作又很方便,因而应用非常广泛。