大跨建筑结构构思与结构选型

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大空间公共建筑结构与建筑有着密切的关系，建筑的形象及构筑，以及建筑的空间，都与结构形式息息相关。结构本身制约着建筑的外观造型，影响着建筑的构筑方式以及建设成本，在一定程度上影响或限制了设计师的构思。但是，如果掌握各种结构形式的特点并很好地利用，就可以由被动变主动，创作出别具特色的建筑作品。总之, 建筑与结构在大空间公共建筑设计中有着很强的依存、制约和促进的关系。

在我国，自从实施改革开放政策以来，大空间建筑发展迅速，并出现了很多闻名世界的建筑。其中，体育建筑是重要的一份子。例如深圳体育馆和吉林冰球馆，都以其特殊的造型和结构形式被人们所熟知。博览建筑也因其重要的作用迅速发展，其中由于功能要求，大空间博览建筑如雨后春笋般出现。还有交通建筑，特别是航空港建筑发展迅速，规模巨大。几乎我国各省市中心城市都建设起现代化机场候机楼。这些机场采用了各种结构形式，造型多种多样，成为现代空间

结构的一个重要展示场。国外经济发达国家的大空间公共建筑有着更长的历史和卓越的成就，罗马小体育馆和利雅得体育场、墨西哥城咖啡厅都以其独特的造型、结构形式和新材料新技术的应用得到世界各国的关注。现实表明，大空间建筑的构筑都与结构形式关系密切, 不同的结构形式有着各自的特点，我们只有掌握了它们的优点和缺点，才能更好的利用它们，创作出更好的作品。

1、大空间建筑的构筑与结构形式

、网架结构优点：用钢量比桁架等平面结构少得多，重量轻,

施工简便（螺栓球节点），工期短，造价低，抗震性能好，刚度大等等。适用范围：广泛，小至一二十米的雨篷，大至上百米的屋盖。

网架结构对建筑平面空间布局的制约相对较小，外观轻快平直，对建

筑体型影响也较小，给建筑创作留有较大的构思余地。发展现状: 在我国，经过多年的研究和大量实践的检验修正，网架结构设计理论已比较成熟，并培育了比较强大的设计和理论研究队伍，足以胜任各种网架结构设计任务。施工技术较成熟，经验丰富，并形成了专业化生产和施工的厂家。

二、网壳优点：靠空间体形受力，工厂生产构件现场组装的施工方便、快速，受力合理，刚度大，自重轻，体形美观多变，技术经济指标好。形式：球面网壳、双曲面扁网壳、柱面网壳、扭网壳（双

曲抛物线面网壳），并有多种组合形式。缺点：因为网壳结构只有保持合理的空间体形才具备受力合理的特点，所以，对建筑的平面空间形状有很强的制约作用，对建筑体形有决定性的影响。

三、悬索结构受力特点：将结构内力的拉压分开，分别由长于

受拉的钢索和长于受压的钢筋混凝土或木结构承受拉力和压力，发挥各自专长。优点：受力合理，耗材省。建筑轮廓流畅，形体优美。

我国发展现状：轮辐式双层索系、双曲抛物面索系、索桁架平面索系、索桁架空间索系、单层平面索系、伞形单层辐射索系、悬挂索网、斜拉屋盖，以及组合式索网屋盖。

四、薄膜结构优点：材质轻薄透光、表面光洁亮丽、形状飘逸

多变。缺点：膜材造价较高，使用寿命相对较短。

大跨结构发展的动因和条件

1、经济发展和社会需求2.材料3.计算理论4.计算工具5.

施工技术

2、建筑与结构大空间公共建筑与结构的依存和制约关系十

分显著，其强度远大于一般中小跨度建筑，其关系更应深入探讨。

（一）结构对建筑的制约其主要表现: 空间和形体2、界面和形象3、形式美的表达

（二）建筑与结构的相互促进大空间公共建筑对结构的最主

要要求就是形式多样化，为建筑创作提供得心应手的手段，这是建筑对结构的最大促进。反之，当结构技术取得突破，就为建筑设计创造了更大的创作余地，促进建筑的发展。

结构与建筑的相对关系建筑创作的核心在于创造人

工空间，满足人们的物质和精神需要，结构创作的核心是实体，是构筑空间的有形物质。空间与实体相互依存，但空间是主角，是建筑的目的，实体是服务于空间的物质手段。可见其主从地位分明。

（四）结构与建筑的矛盾建筑创作贵在创新，个性化则是

其重要的体现。个性化要求不仅在于它与周围其他建筑应有明显的区别，更在于它与同类建筑相比有自己的鲜明个性，不落雷同，这可能是大空间公共建筑创作的最大难点。建筑个性化创作直接涉及到结构，要求结构形式灵活多样，为建筑创作提供较广泛的自由选择和加工改造的余地。然而，现实情况是流行的结构形式同需要相比很有限, 同多样化的需求差距较大，矛盾比较突出。这或许就是大空间公共建筑与结构的最本质的矛盾

3、建筑师与工程师

建筑工程是多学科知识的凝聚和多种专业技术的综合，它既需要专业分工和细化，做精深的技术工作，更需要专业间的密切合作，创作出融合协调的作品。

、建筑师职责（一）建筑构思必须牵涉到结构构思，其建

筑构思需要与结构构思同步进行。这两种构思只能都由建筑师来完

（二）建筑造型应该正确反映结构形态，构筑的建筑形体既应经济合成。

理，也应正确表达力的传递，形式与技术紧密结合。

建筑师肩负主持工程设计重任，应积极协调各专业技术的交叉和矛

盾，使之成为相互合作的综合产品。总之，建筑师在结构构思和结构选型方面负有主导作用，既要有一定的概念性结构知识和掌握构思方法的共同语言，也要有同结构工程师密切合作，互相理解、支持、礼让等精神。

二、结构工程师的任务（一）工程师应及早参与结构构思

（二）完成结构计算及落实技术细节

三、专业合作（一）扩展知识，建立合作基础（二）研究结构形态，发展边缘学科

4、大跨结构的基本知识及其运用

（一）结构的要素及其相互关系1、结构离不开力的作用2、

结构在力的作用下会产生一定的反应，这主要体现在结构的变形上。

3、结构系统本身是作用-系统-反应这一关系链中的关键环节。

结构的基本概念结构的形态，一方面取决于建筑的功

能与造型要求，另一反面取决于结构的受力情况。1、结构的受力

（1）直接作用直接以力的形式对结构产生作用（2）间接作用由于地面运动、结构变形、温度变化、材料性能改变（材料老化、性）等因素引起结构内部发生力的作用。2、荷载的分类（1）

作用时间分为恒荷载、活荷载、偶然荷载。（2）按分布情况

为集中荷载、分布荷载。（3）按作用性质分为静力荷载、动力荷载。3、结构的效应内力指结构在直接或间接作用下，其内部各组成部分之间产生的力的相互作用，包括轴力、剪力、弯矩、扭矩。

可通过内力对于面积的集度-应力来反映。变形指结构相对于自身的形状改变，包括长度、挠度和角度的变化。可用变形对于长度的集

度-应变来表达。位移指结构的整体性位置变化，还可用来描述结构上某一点的位置变化，包括倾斜、滑移、整体沉陷和局部沉陷等。

4、结构的约束体现在两方面：支座条件位于结构的支撑部位,

须通过外力提供平衡条件。有铰支、固定、滑动和弹性支座等形式。

构造条件位于结构内部，以构造手段控制结构变形。另外，用于降低结构动力效应的主动控制或被动控制手段，也可看作是一种约束。5、结构的性能结构的强度指结构的承载能力，即结构能够抵御某种作用而不至于破坏的能力。取决于材料强度、构件形式、结

构构成方式、结构的受力状态。结构的刚度结构抵抗变形的能力。

对大跨度建筑结构，刚度的好坏直接反映在挠度、支座滑动、风作用