大跨度建筑现在与未来的发展.doc

PAGE PAGE 2 广东工业大学华立学院 《土木工程概论》课程论文 题 目 大跨度建筑的现况与发展 学 部： 建 筑 学 部 班 级： 2009级土木工程1班 姓 名： 江吉祥 学 号： 二零零九年十一月 大跨度建筑的现况与发展 中文摘要：大跨空间结构无疑是最近三十年发展最快的结构形式。大跨度空间结构及作为其核心的空间结构技术往往是评价一个国家或地区建筑水平的重要标志之一。 关键词：大跨度建筑 空间结构 杂交空间结构 为了满足社会生活和居住环境的需要，人们需要更大的覆盖空间，如大型的集会场所、体育馆、飞机库等，跨度要求很大。由此十几年来，借以空间结构的研究而迅速崛起的大跨度建筑发展十分迅猛。 纵观大跨度空间结构建筑的发展历史，它对总是强烈吸引着建筑师及工程师们，而空间结构提供了一种既方便又经济的覆盖大面积的方法，由于其结构的形式的优点及造型美观，常常为建筑师和工程师所用。它的发展经历了由最早的人们用石头材料来建造穹顶，到中世纪使用木材建造，到19世纪对具有轻质、高强优点的铁的使用，及现在对钢铁、混凝土、新型材料等的使用。在20世纪的最后25年里大跨度空间结构逐渐占据了举足轻重的特殊地位，而且大跨度空间结构往往是衡量一个国家建筑科技水平的重要标准，也是一个国家文明发展程度的象征，世界各国都十分重视大跨度空间结构理论和技术研究、应用于发展。 传统的薄壁空间结构最先运用，如德国瓦尔特-鲍尔斯费尔德于1992年建造的Carl Zeiss公司的天文馆，这是一个净跨为25m，壳体厚60.3mm的四支柱圆柱面壳体屋顶。它的壳体厚度与中曲面曲率半径之比小于1：20，由于其曲面特征，薄膜为沿中曲面作用，而弯曲内力矩扭转内力较小，充分发挥了钢筋混凝土材料的潜力，而且这种空间结构形式跨越大的空间，达到较好的经济效益。既而网架结构和管桁结构也随之发展起来。网架结构由于组合有规律，大量的杆和节点的形状、尺寸相同，便于工厂化生产，便于组装。由于是高次超静定结构，具有较高的安全储备，能较好地承受集中荷载、动力荷载和非对称荷载，抗震性能好，都具备能够适应不同跨度、不同支承条件和简明的传力方式，可满足各和不同的建筑形式要求。已涉及到大型公共建筑、工业厂房、大型机库、特种结构、装饰网架、扩建增层等到不同领域。管桁结构是一种空间钢管结构，以钢管为基本杆系单元，省去了下弦纵向杆件和球节点，并具有简明的结构传力方式，在建筑造型上容易实现，也具有合理的的受力性能和较高的结构利用率。同时也可大减少钢量，降低工程造价。主要应用于一些大型公共建筑中，在工业厂房柱及屋架、轻钢结构和往宅钢结构中应用潜力也很大。著名的日本关西国际机场候机大厅的屋架采用的就是倒三角形截面空间钢管相贯桁架结构。 随着空间结构发展迅速，各种新型的空间结构不断涌现，如悬索结构、薄膜结构、张拉整体结构、充气结构等。世界上第一个现代悬索屋盖是美国于1953年建成的Raleigh体育馆，采用以两个斜放的抛物线拱为边缘的鞍形正交索网，利用索的轴向拉伸来抵抗外荷作用，而这些索材料是由高强度钢丝组成，可以最充分地利用钢索的抗拉强度，大大减轻了结构自重且外型优美，易满足各种建筑造型要求。张拉结构是一组不连续的受压构件与一组连续的受拉构件相互联系，不依赖于任何外力的作用，受拉索与受压构件自应力平衡，实现自支承的网状杆系结构，具有构造合理、自重小、跨越空间有能力强的特点，在实际的工程中展示了强大的生命力和广阔的应用前景。如美国亚特兰大奥运会主体育馆采用的是张拉整体结构，面积为四万多平方米。它满足了结构设计的三个要素：1．结合建筑设计的美观要求，2．承载方式安全可靠，3．结构受力体系简洁合理且造价低廉。充气膜结构构件简单，方便，可以快速装拆，适用于重量轻、运输体积小的场合，特别适宜于索网和薄膜结构的支承构件。它自算轻，仅为其它结构重量的十分之一，因而容易跨越很大的空间，适用于体育馆、展览会等到大型公共建筑。如日本东京后乐园棒球场，直径达204米，屋顶高61米，总体积140万平方米。由于诸多的优势，它一直在应急建筑中显示优越性。 就目前的发展情形，单纯的结构表现已不再流行，结构与时空连接的手法已充分实现，结构与时空的连接是我们当代建筑现况与发展的语言。杂交空间结构无疑是当代与未来发展的主要方向，它能够将不同类型的结构进行组合而得到一种新的结构体系。这种组合不是两个或多个单一类型结构的简单拼凑，而是充分利用一种类型结构的长处来