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随着科学技术的不断发展,建筑工程中大跨度结构的应用越来越广泛,很多建筑师对大跨度结构的应用越来越重视。本文从大跨度结构的定义、分类以及应用三个方面论述了大跨度结构在建筑工程中的应用情况。
一、大跨度结构的定义与分类
所谓大跨度结构,指的是跨度大于等于30m的建筑结构。大跨度结构的设计主要考虑结构的稳定性、广场的空间利用率、舒适度和美观度等方面,如上海中心大厦、北京国家体育场、广州体育馆都是大跨度结构典型的代表。根据跨度和形状的不同,大跨度结构主要可以分为桁架结构、拱结构、索结构和悬索结构等四类。
桁架结构是一种在多支柱和多横梁的支撑下形成的网格状结构,桁架结构可以承受大的风荷载和自身重量,是一种建筑结构系统中很受欢迎的设计形式。常见的桁架结构包括普通钢结构、混合力结构、屋顶悬挂系统等。
拱结构是一种弧形形状的建筑结构,具有天然的稳定性和优美的外形,设计师可以根据场地边界的限制或造型的需求,设计出各种不同类型的拱形结构。拱形结构大多用于大型建筑,如机场航站楼、博物馆、剧院等。
索结构是由铁索或钢索构成的一种特殊结构形式,可以通过明细计算和疲劳试验实现设计过程,使得结构在最坏的运载条件下也能保持稳定性,常见的索结构包括桥梁、建筑的悬挑部分等。
悬索结构是一种由悬挂在主梁或桥墩上的索支撑的结构,悬挂的重量通过索传到支撑点处,再通过支撑点传到地基中,这种结构只有支撑点下的区域才受力,因此悬挂的长度可以很长,常见的悬索结构包括大跨度桥梁、体育馆等。
二、大跨度结构在建筑工程中的应用
1、大型机场围护结构设计
大型机场通常都有一个大的围护结构,用于保证空旷度和出入口的安全性。大跨度结构的应用给机场围护结构的设计带来了更多的选择,如石油大厦带有玻璃幕墙的不锈钢网格、竖向支撑的钢结构屋面、构造钢桁架等都是当前常见的设计模式,这些大跨度结构不仅可以满足机场对空间的需求,也可以作为机场景观设计的重要组成部分。
2、大型公共设施设计
随着人们生活水平的提高,人们对公共建筑或设施的要求也越来越高,因此大跨度结构在公共设施的设计中扮演了很重要的角色。例如,京广高速铁路中国铁路总公司设计的昆明北站和武汉天河机场,都采用了大跨度结构体系,使得建筑结构更美观、更轻、更高效。此外,大跨度结构还可以应用在大型展览馆、会议中心、体育馆等公共设施中,为人们提供舒适的使用环境,同时扩大了空间利用率。
3、景观建筑设计
在现代建筑的设计中,景观是一个重要的设计要素,而大跨度结构可以为景观建筑提供更为出色的设计方案。在城市规划和公共场所设计中,结合现代建筑技术和艺术思想,设计师们也不断地运用大跨度结构来创造出更具现代感和科技感的景观建筑。例子如上海中心大厦、奥林匹克体育中心、上海体育馆等都是以大跨度结构为特点的景观建筑。
三、总结
大跨度结构在建筑工程中的应用越来越广泛,并且日趋成熟。大跨度结构的优点是可支持较大的水平距离而又可以避免构件中间的支撑,节省了空间、提高了使用效率。然而,大跨度结构的设计也面临着一系列的挑战,如涵盖大面积的结构要有很高的稳定性、并在设计中要充分考虑风荷载等因素。在今后的建筑工程中,大跨度结构的应用将会变得越来越普遍和重要。