顾明星
江苏大洲工程项目管理有限公司
摘要：随着我国经济技术的不断进步，人们生活水平日渐提升，大跨度公共建筑设施日渐增多。由于其不仅关系着人们的日常生活品质，而且还影响着现代化城市的建设进程，人们对建筑风格的要求也不再拘泥于外形美观的追求，更多地关注于建筑结构形式设计，由此彰显其建筑设计理念的时代感与多样化。为此，通过探究大跨度公共建筑结构形式与设计，在更加重视现代建筑结构类型与设计定位的前提下，进行结构特点的设计优化，从而进一步提升大跨度公共建筑核心技术，并由此促进我国建筑水平的有效提升。
关键词：大跨度建筑结构；公共建筑；设计
伴随我国科技水平的不断进步，各种形式的大跨度建筑物也在不断的出现，建筑结构样式的多样性，使建筑物的结构慢慢的形成一种全新的特点，包含以原结构为基础而构成的一个相对较复杂的空间结构，这种复杂空间特点主要表现在形态各异、建筑物内的使用功能比较多样。所以，大跨度公共建筑结构的良好设计现已显得非常重要。大跨度建筑规划主要依据的是力学的相关原理，设计的灵感大都出自大自然，例如，树叶、贝壳、和树冠等一些自然环境中的众多物体均都可以给设计人员提供设计灵感，促进大跨度建筑结构的多样化发展。现时期，人们在对设计风格提出要求的同时，还更多的对建筑的跨度面积和空间利用率及受力面积等一些实用性的设计内容比较重视，因此，在巩固大跨度建筑结构的设计时，需把设计方案和具体数据的分析相互融合，规划设计出可以良好达到人们标准的建筑。
1.大跨度公共建筑的结构类型
大跨度的建筑通常指的是建筑物的跨度超过60米，空间的结构各异、大小标准不同的一种公共建筑物，其是随着经济的发展与社会的需求而发展和创新的一种全新型的结构，通常大多运用在体育馆、会展中心、火车站、体育馆、机场和电影院等较大的场所。我国现时期较为常见的大跨度公共建筑结构重点包含：膜结构、钢架结构、网壳结构和悬索结构及薄壳结构等，这些结构在建筑当中有时单独出现有时以组合形式出现，构建成各种类型的建筑结构。
2.大跨度公共建筑结构设计的定位
建筑的设计过程是指把建筑物美观性、牢固性及实用性汇聚在一起的整体结构的构造过程。建筑设计当中，比较重要的一部分便是建筑结构的设计，设计过程中会应用到有关美学的知识，是以人们对于美学了解的基础之上所设计出的，因此，如想设计好大跨度公共建筑结构，便需提升对事物美学的理解和美观的鉴赏水平。大跨度建筑结构其发展方向是依据建筑形式和建筑的美学来进行明确设计的，大跨度形式的建筑，整体结构存在一定程度的特殊性质，为此，大跨度公共建筑结构设计需重点体现结构的特殊性[1]。
3.大跨度公共建筑结构特点的设计优化
3.1刚架结构特点的设计
钢架结构结合其自身特点通常可划分成无铰钢架和两铰钢架及三铰钢架三个类别。在此当中，无铰钢架和两铰钢架是超静定结构，其钢性比较强，然在地基的稳因性不足的前提下，会发生均匀性的下沉，钢架结构较易产生附加性的压力。然三铰钢架是属于较静定性的建筑结构，如在此结构所在的地基条件受到相应的损坏后，钢架仍然可以比较稳定，不会形成过多的内力。所以，在大跨度建筑结构的设计过程中，会常选用无铰钢架和两铰钢架。自上个世纪的八十年代至今，钢架结构被大量的应用在建筑物的屋顶建设，体现建筑轮廊结构的多样性特点，施工工艺较简便，外部结构比较精巧且美观性非常好。除此之外，钢架结构还在工业建筑中发挥着较为重要的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钢架结构所具有的特点有：首先，存在钢接点，如此可以很大程度的降低梁结构的跨中弯矩；其次，结构的断面比较小，外形非常简单大方，架构构件明显暴露在外；再次，门型的钢架其中间位置微微向上翘，对建筑物内的空间可以综合利用，对扩大净空的高度有非常大的作用；最后，钢架结构比较适合用在40米之内的大跨度建筑体当中，动态荷载会相对较小。最具代表性的钢架结构建筑是香港地区的新国际机场和日本国的关西国际机场等。
3.2网壳结构特点的设计优化
网壳结构属于曲面性质的网络式结构，受力非常科学合理，所覆盖的范围比较大，所以在世界上，受到较大的重视，具有非常大的发展空间。网壳结构所具有的特点有：1）建筑的造型非常美观。平面位置上可应用多边形、圆形、扇形、三角形及一些不规则的图形。建筑物的外形能够构建成多种曲面，主要包含：椭圆面、球面、多个截面的柱状面，也可通过切割或是组合来构成；2）受力比较合理。可跨越的范围比较大，节省建筑材料，网壳曲面存在多样性特征，通过对建筑实施曲面设计可以让网壳的受力更均匀，建筑结构中大多数杆件的作用是承受压力，增强刚性，降低变形的发生机率，以此可以良好的节约材料；3）可以通过小构件来构建较大的空间，构件是在工厂当中预制的，安装较简捷，无需使用大型的机械设备，整体经济性标准非常好。网壳结构存在的缺点有：一方面是建筑空间较高，如此造成所消耗的建筑材料与能源会相对增加；另一方面是杆件与节点的几何尺寸都存在一定的偏差，价值曲面也会存在偏离，所以对于网壳的整体稳定性、施工精准性及内力会有不同程度的影响，结构的设计难度也会相对较大，对于杆件与节点加工的精确度要求非常高。网壳结构中最具代表性的建筑有：上海同济大学的食堂、北京体育学院的体育馆等[2]。
3.3桁架结构特点和设计
桁架结构重点可划分成空心管式的桁架结构和张弦梁结构。空心管式的桁架结构重点是把竹子当作建筑的构件，现时期大多都是由具备高承载力的圆形管和空心方形管所构成。桁架结构建筑的外形非常美观，通常大多用在体育馆、展览馆和飞机场的建筑物中，还可用于电视塔、学校、医院和人行过街桥等一些大跨度的公共建筑物中。代表性建筑有：广州白云国际机场和南京的国际展览馆等。张弦梁结构重点是由索和桁架或是索和实腹梁组合构成的，这一结构有效的展现出造型功能和高效的性能，让原本厚重的实体结构转变成纤细结构。张弦结构具备通透和飘逸的视觉效果，通常会用在采光层面和玻璃屏幕当中。代表性建筑是上海市的浦东国际机场。
3.4.完善大跨度公共建筑结构设计
大跨度公共建筑工程在设计和实施期间，会关联到建筑结构的设计，同时还会关联到屋顶的结构设计，屋顶的结构设计属于建筑整体设计的重要部分，主要包含屋顶的遮阳、采光、排水和防火系统的设计。且在大跨度公共建筑设计中，需对建筑结构功能和形式间的关系进行充分的了解，同时大跨度公共建筑的功能设计需依据结构的形式来给予具体明确[3]。
4.结语
总体来说，伴随经济的快速发展与建筑水平的不断提升，现已有很多大跨度的公共建筑呈现在人们的面前。大跨度建筑是当今社会所追求的一个目标，展现了现时期建筑的发展进程，在不同程度上，满足了人们对于审美的不同需求。由于人们对建筑的创新认识在不断的增大，对建筑结构实施创新是非常有必要的，与以往建筑设计相比，大跨度建筑结构设计更加合理和完善，推动建筑业的健康、大规模发展。尽管我国大跨度建筑结构的设计水平已与世界相统一，但如想达到世界级的先进水平，还需建筑行业中的专业人员不断的创新和努力。
参考文献：
[1]马旭升.试论建筑工程中大跨度建筑结构形式与设计[J].门窗，2014（4）：100-100.
[2]谢明.大跨度建筑结构形式与设计要点分析[J]. 江西建材，2015（23）：37-37.
[3]谢欣辰.大跨度建筑结构形式与设计要点分析[J].工程技术：文摘版，2016（8）：00088-00088.
论文作者:顾明星
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第9期
论文发表时间:2018/11/15
标签：结构论文; 建筑结构论文; 钢架论文; 大跨度论文; 建筑论文; 建筑物论文; 桁架论文; 《建筑细部》2018年第9期论文;