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摘要：随着当前社会发展的过程中，建筑结构体系不断的发生变化，大跨度钢结构形式成为当前发展最快的结构体系之一。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展战况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一，是当前建筑结构体系发展的重要领域。本文主要就当前大跨度建筑结构体系的应用进行分析与探讨。
关键字：大跨度空间结构；椼架结构与网架结构；壳体结构；悬索结构；膜结构
一、前言
随着科技水平的发展，建筑的形式不断的更新，为满足各种需要应运而生的各种的建筑类型，各种结构类型不断地发展演变。随着当前预应力结构技术不断的引入大跨度结构体系中，使得传统建筑结构逐步的发生改变，其张拉结构逐步的成为当前建筑施工的主要结构方式和结果措施。大跨度建筑主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五种主要的空间结构，还包括他们的各种组合与演变。大跨度建筑结构体系的应用能够有效的提高建筑物的稳定性和抗震性能。
二、建筑工程中大跨度建筑结构体系分析
1、拱券结构及穹隆结构
拱卷结构是当前建筑发展中最为常见的结构形式，其被广泛的应用在西方建筑结构当中，其建筑结构设计和发展的前提基础，更是当前建筑发展中的主要施工措施和施工完善体系。古代建筑室内空间的扩大是和拱结构的演变发展紧密联系着的，是通过拱门形式进行结构结构的连接和变化。人类为了谋求更大室内空间在建筑施工的过程中采用各种技术分析手段和控制措施对建筑结构进行严格的设计和管理。拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
2、椼架结构与网架结构
椼架也是一种大跨度结构。在古代，虽然也有用木材做成各种形式的构架作为屋顶结构的，但是符合力学原理的新型椼架的出现却是现代的事。椼架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡后曲线的形式，所以只适合担当作屋顶结构。
网架结构也是一种新型大跨度空间结构。它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。网架结构可分为单层平面网架、单层曲面网架、单层平板网架和双层穹隆网架等多种形式。但层平面网架多由两组互相正交的正方形网格组成，可以正方，也可以斜放。这种网架比较适合于正方形或接近于正方形的巨型平面建筑。如果把单层平面网架改变为曲面拱或穹隆网架，或可以进一步提高结构的刚度并减小构件所承受的弯曲力。从而增大结构的跨度。网架结构可以用木材、钢筋混凝土或钢材来做，并且具有多种多样的形式，使用灵活方便，可适应于多种形式的建筑平面的要求。网架结构象框架结构一样，承重系统与非承重系统有明确的分工，而分割室内外空间的围护结构和轻质隔断，只承受自身重量。在网架结构体系下，室内空间常依照功能要求进行分隔，可以使封闭的，也可以是半封闭或开敞的。因此，空间网架的结构形式，用于大跨度建筑具有很大的经济意义。另外，由于空间平板网架具有很大的刚度，所以结构高度不大，这对于大跨度空间造型的创作，具有无比的优越性。
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3、壳体结构
一般而言，用轻质高强材料做成的结构，若按强度计算，其剖面尺寸可以大大地减小，但是这种结构在荷载的作用下，却容易因变形而失去稳定并最后导致破坏。而壳体结构正是由于合理的外形，不仅内部应力分配既合理又均匀，同时又可以保持极好的稳定性，所以壳体结构尽管厚度极小却可以覆盖很大的空间。壳体结构的刚度，取决于它的合理形状，材料消耗量低，厚度可以做得很薄。该结构的承重和无盖合而为一，使其更加经济有效，且在建筑空间利用上越加充分。壳体结构按其受力情况不同可以分为折板、单曲面壳和双曲面壳等多种类型。壳体结构既可以单独使用又可以组合起来使用；既可以用来覆盖大面积空间，又可以用来覆盖中等面积的空间；既适合方形、矩形平面要求，又可以适应圆形平面、三角形平面，及至其他特殊形状平面的要求。因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用于大跨度的各类建筑。
4、悬索结构
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，为了提高结构的稳定性和抗风能力，还可以采用双层悬索或双向悬索。这种形式的悬索结构承重索与稳定索具有相反的弯曲方向，这两种索交织成索网，经过预张拉后形成整体，具有良好的稳定性和抗风能力。悬索结构除跨度大、自重轻、用料省外还具有平面形式多样，使用的灵活性大、范围广；由多变的曲面所形成的内部空间既宽大宏伟又富有运动感；主剖面呈下凹的曲面形式，曲率平缓，如处理得当既能顺应功能要求又可以大大节省空间和空调费用；形式变化多样，可以为建筑形体和立面处理提供新的可能性。
5、膜结构
膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻。膜结构按其支承方式的不同，一般包括(1)空气膜结构，跨度大时可用气承式，是将膜材做成周围密封的圆形双层，充气后形成飞碟状；或将膜材作成半圆形圆筒，充气后如同半个轮胎，以此为单元组合成各种屋盖。(2)悬挂膜结构一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来，然后利用钢索向膜面施加张力将其绷紧，这样就形成了具有一定刚度的屋盖。（3）骨架支撑膜结构是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构，骨架可按建筑要求选用拱、网壳之类的结构，然后在骨架上敷设膜材并绷紧，适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。（4）复合膜结构是膜结构中新的结构体系，由钢索、膜材及少量受压的杆件组成，包括连续的拉索和单独的压杆，在荷载作用下，力从中心受拉环或椼架通过放射状的径向脊索、谷索、环向拉索、斜拉索传向周围的受压环梁。扇形的膜面从中心环向外环方向展开。通过对钢索施加拉力而绷紧，固定在压杆与接合处的节点上。该结构适用于大跨度的圆形或椭圆形建筑。
三、结束语
随着当前社会技术的不断发展，在建筑施工的过程中各种结构形式不断的变化，大跨度建筑结构体系逐步成为当前建筑施工中的主要应用形式。在建筑设计创作中，结构因素的影响是举足轻重的，总是与良好的结构形式相辅相成浑然一体的。因此在建筑施工中其建筑结构是当前施工和设计的重点，是每个建筑者必须掌握的。
参考文献
[1]孙舟飞.建筑工程中大跨度建筑结构体系分析[J].科技创新与应用,2012.
[2]刘莉君.当代会展建筑结构体系的艺术表现研究[D].华侨大学,2012.
论文作者:陆启勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第15期
论文发表时间:2018/7/25
标签：结构论文; 网架论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 形式论文; 体系论文; 壳体论文; 《基层建设》2018年第15期论文;