在大跨度(釋義:泛指距離)鋼結構(工程結構)中,鋼結構的支點越分散,對于平面布局和空間組合的約束性就越強;反之,鋼結構的支承點越集中,其靈活性就越大。本文根據各種大跨度空間的鋼結構進行分析(Analyse),并探討其鋼結構類型體系,以此拋磚引玉,給同行以啟發。
2 大跨度鋼結構(工程結構)主要結構形式
2.1 網架結構(grid structure)
由多根桿件按照某種規律(rhythmical)的幾何圖形通過節點連接起來的空間結構稱之為網格結構,其中雙層或多層平板形網格結構稱為網架結構(grid structure)或網架。它通常是采用鋼管或型鋼材料制作而成。主要形式包括:(1)平面桁架(又叫球節架)系組成的網架結構;(2) 四角錐體組成的網架結構;(3) 三角錐組成的網架結構;(4) 六角錐體組成的網架結構。
網架結構(grid structure)的主要特點是空間工作,傳力途徑簡捷;重量輕、剛度大、抗震性能好;施工安裝簡便;網架桿件和節點便于定型化、商品化、可在工廠中成批生產(Produce),有利于提高生產效率;網架的平面布置靈活,屋蓋平整,有利于吊頂、安裝管道和設備;網架的建筑造型輕巧、美觀、大方,便于建筑處理和裝飾。
2.2 網殼結構
曲面形網格結構稱為網殼結構,有單層網殼和雙層網殼之分。網殼的用材主要有鋼網殼、木網殼、鋼筋(英文:steel bar)混凝土(Concrete)網殼等。結構形式主要有球面網殼、雙曲面網殼、圓柱面網殼、雙曲拋物面網殼等。
網殼結構兼有桿系結構和薄殼結構的主要特性,桿件比較單一,受力比較合理;結構的剛度大、跨越能力大;可以用小型構件組裝成大型空間,小型構件和連接節點可以在工廠預制;安裝簡便,不需大型機具設備,綜合經濟指標(target aim)較好;造型豐富(plump)多彩,不論是建筑平面還是空間曲面外形,都可根據創作要求任意選取。
2.3 膜結構
薄膜(薄而軟的透明薄片)結構也稱為織物結構,是的歷史,從網架、網殼到懸索結構都有相當數量的工程應用, 建造了一大批體育場館, 如北京亞運會各體育場館、天津市體育館、哈爾濱速滑館、北京奧運主會場等, 建成了多座大跨度(釋義:泛指距離)機庫, 如首都機場機庫。但是國內的大跨度空間結構與國外相比還有差距。如跨度仍不大, 懸索結構發展較慢, 而薄膜結構、張拉整體結構等剛剛處于起步階段, 同時在建筑造型、結構構思等方面還比較單調。在施工技術方面,雖然常用的施工方法越來越成熟,但是隨著空間結構的形式越來越奇特,也迫切地需要一些新的安裝方法來解決這些難題。
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