在大跨度鋼結(jié)構(gòu)中,鋼結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)越分散,對(duì)于平面布局和空間組合的約束性就越強(qiáng);反之,鋼結(jié)構(gòu)的支承點(diǎn)越集中,其靈活性就越大。本文根據(jù)各種大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并探討其鋼結(jié)構(gòu)類型體系。
一、大跨度鋼結(jié)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)形式
1.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
由多根桿件按照某種規(guī)律的幾何圖形通過節(jié)點(diǎn)連接起來的空間結(jié)構(gòu)稱之為網(wǎng)格結(jié)構(gòu),其中雙層或多層平板形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或網(wǎng)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)平面桁架系組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);(2)四角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);(3)三角錐組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu);(4)六角錐體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是空間工作,傳力途徑簡(jiǎn)捷;重量輕、剛度大、抗震性能好;施工安裝簡(jiǎn)便;網(wǎng)架桿件和節(jié)點(diǎn)便于定型化、商品化、可在工廠中成批生產(chǎn),有利于提高生產(chǎn)效率;網(wǎng)架的平面布置靈活,屋蓋平整,有利于吊頂、安裝管道和設(shè)備;網(wǎng)架的建筑造型輕巧、美觀、大方,便于建筑處理和裝飾。
2.網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)
曲面形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),有單層網(wǎng)殼和雙層網(wǎng)殼之分。網(wǎng)殼的用材主要有鋼網(wǎng)殼、木網(wǎng)殼、鋼筋混凝土網(wǎng)殼等。結(jié)構(gòu)形式主要有球面網(wǎng)殼、雙曲面網(wǎng)殼、圓柱面網(wǎng)殼、雙曲拋物面網(wǎng)殼等。
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)兼有桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性,桿件比較單一,受力比較合理;結(jié)構(gòu)的剛度大、跨越能力大;可以用小型構(gòu)件組裝成大型空間,小型構(gòu)件和連接節(jié)點(diǎn)可以在工廠預(yù)制;安裝簡(jiǎn)便,不需大型機(jī)具設(shè)備,綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好;造型豐富多彩,不論是建筑平面還是空間曲面外形,都可根據(jù)創(chuàng)作要求任意選取。
3.膜結(jié)構(gòu)
薄膜結(jié)構(gòu)也稱為織物結(jié)構(gòu),是20世紀(jì)中葉發(fā)展起來的一種新型大跨度空間結(jié)構(gòu)形式。它以性能優(yōu)良的柔軟織物為材料,由膜內(nèi)空氣壓力支承膜面,或利用柔性鋼索或剛性支承結(jié)構(gòu)使膜產(chǎn)生一定的預(yù)張力,從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)體系。主要結(jié)構(gòu)形式有空氣支承膜結(jié)構(gòu)、張拉式膜結(jié)構(gòu)、骨架支承膜結(jié)構(gòu)等。
膜結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是自重輕、跨度大;建筑造型自由豐富;施工方便;具有良好的經(jīng)濟(jì)性和較高的安全性;透光性和自結(jié)性好;耐久性較差。