建筑结构“一维”、“二维”、“三维”空间
psbzwqki
psbzwqki Lv.2
2021年07月27日 14:20:06
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建筑的结构就是建筑物的骨架,每个建筑物都拥有自己合适的建筑结构。建筑结构承受着建筑绝大部分的荷载。建筑结构设计方式一般来说有三种。 第一种:线性结构(一维),结构构件简化成线性,进行计算设计。比如说,桁架、框架的梁、柱等。 第二种:面域结构(二维),结构构件简化成平面进行计算设计。比如说,板、网架结构等。 第三种:空间结构(三维),结构构件简化为空间结构进行计算设计。比如说,壳体结构等。

建筑的结构就是建筑物的骨架,每个建筑物都拥有自己合适的建筑结构。建筑结构承受着建筑绝大部分的荷载。建筑结构设计方式一般来说有三种。

第一种:线性结构(一维),结构构件简化成线性,进行计算设计。比如说,桁架、框架的梁、柱等。

第二种:面域结构(二维),结构构件简化成平面进行计算设计。比如说,板、网架结构等。

第三种:空间结构(三维),结构构件简化为空间结构进行计算设计。比如说,壳体结构等。

根据建筑结构设计的主要受力构件有:壳、板、梁、柱、墙等。从结构受力设计角度来划分建筑结构类型有哪些呢?

建筑建造发展过程中,以墙受力最为典型。我们常见的与砖木结构、砖石结构等砌体结构,都是以墙为主要承重结构。混凝土大量运用后,砖混结构也是我们常见的以砌体墙为主要承重结构,而钢筋混凝土主要用于纵向横向的拉结,保证结构的整体性。

因社会快速发展,大跨度、大空间、高层建筑的需求,框架结构也被大量运用。比如说,厂房、高层框架等。特别是框架结构厂房的建设,在我国2000年前后被大量建造。最初,由于我国钢材价格过高,厂房建设中,框架柱采用钢筋混凝土现浇,然后安装钢结构屋架。这种结构充分发挥了钢筋混凝土和钢材两种材料力学性能的优势,同时降低了建造成本。

由于高层、超高层的需求,建筑结构需要合适的结构与之匹配。高层、超高层建筑当超高一定高度后,风、地震等是影响建筑结构安全的主要因素,随之出现框剪结构、筒体结构、多筒结构等。这些结构不仅限于采用钢筋混凝建造,特别是建筑机械和建筑施工技术的发展,钢结构的框筒、多筒结构建筑也应运而生。比如说我们以前提到的“上海国际贸易中心”就是钢结构的框筒结构建筑。

我们前面说的几种结构形式都可以采用线性结构进行简化计算。但是,受到材料性能的限制,大跨度、大空间的建筑这些结构形式很难被应用,即使能够运用,从经济上来说也是非常不合适的。这就需要采用二维空间的设计计算方法。比如我们常见到的大型体育场、影剧院、航空港、大型火车站等,它们采用的网架结构。网架结构可以简单理解为将多榀桁架按一定的规律,在空间内进行有效组合,网架结构最大跨度可以达到一百多米。它的受力特点所有荷载,通过铰接点分布到各个杆件中,由各杆件承担相应的竖向、横向荷载;整个网架受力比较均匀,而且抗震性能优异。

三维空间结构典型的就是壳体结构了。比如说北京国家大剧院就是壳体结构。说到壳体结构,我们经常想到这样问题“一个人踩在鸡蛋上,为什么鸡蛋不会破?”这就是壳体结构被应用最好解释。壳体结构自重轻、空间大、省材料、造型美观,可用钢筋混凝土、钢材、玻璃等材料均可以建造。它的曲面一般采用高斯曲线(曲率)进行空间组合,一般设计、计算都很复杂。

建筑艺术需要建筑结构来进行支撑,建筑结构的施工能力、施工水平决定了建筑艺术的高度。

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