大跨度結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)論文
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1簡(jiǎn)述建筑設(shè)計(jì)中的大跨度結(jié)構(gòu)
膜結(jié)構(gòu)相比于其它三種結(jié)構(gòu)比更為少見(jiàn)，一般僅存在在大型橋梁建筑中，在工民建中比較少見(jiàn)＾膜結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)膜內(nèi)空氣支撐，承載力低于常規(guī)結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中需要格外注意。膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)復(fù)雜多變，可根據(jù)建筑物的特點(diǎn)與其他結(jié)構(gòu)搭配使用，提高建筑物的承載力，也可獨(dú)立作為大跨度結(jié)構(gòu)使用。膜結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)就是自重輕、跨度大，可節(jié)約施工成本，而且膜結(jié)構(gòu)建筑物的抗災(zāi)害性能高于一般的建筑，在同等建筑模型下，膜結(jié)構(gòu)的抗震性能高出普通建筑45％以上。膜結(jié)構(gòu)建筑造型自由豐富、施工方便、具有良好的經(jīng)濟(jì)性和較高透光性且自潔性好，可減少建筑圍護(hù)成本，屬于綠色、環(huán)保的高新建筑結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)建筑外形多變，多變的曲面所形成的內(nèi)部空間既寬大宏偉又富有運(yùn)動(dòng)感，符合新型建筑設(shè)計(jì)的理念。缺點(diǎn)是耐久性較差，且一旦出現(xiàn)破損修復(fù)較難，這也是影響膜結(jié)構(gòu)發(fā)展的主要阻力。懸索結(jié)構(gòu)是利用大尺寸鋼索來(lái)牽引建筑，來(lái)提高建筑穩(wěn)定性的一種結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)于大型橋梁，懸索結(jié)構(gòu)自重大、施工難度大、成本高，但是它負(fù)荷能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)極其穩(wěn)定、可增加建筑的美觀度。懸索結(jié)構(gòu)存在笨重、難以維護(hù)等缺點(diǎn)，故近年來(lái)懸索結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的頻率有所下降，但是，懸索結(jié)構(gòu)憑借著極高的負(fù)載與良好的穩(wěn)定性，在建筑業(yè)中仍具有不可替代的作用。
2大跨度結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題與其解決辦法
2．1使用年限問(wèn)題與其解決方案
大跨度建筑中最讓人擔(dān)心的問(wèn)題就是其使用年限，大跨度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工需要投入大量的人力、物力，一旦出現(xiàn)問(wèn)題將帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。由于大跨度結(jié)構(gòu)本身的力學(xué)特點(diǎn)，其建筑材料老化速度高于一般的建筑，時(shí)間一長(zhǎng)，建筑的框架可能出現(xiàn)彎曲、塌陷等系列問(wèn)題。為了解決大跨度結(jié)構(gòu)壽命短的問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可以考慮通過(guò)傳遞路線變短來(lái)少量的縮小結(jié)構(gòu)規(guī)模，通過(guò)使用復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化建筑物的力學(xué)模型，減少材料的載荷，再通過(guò)適當(dāng)加厚板材等方式來(lái)提高結(jié)構(gòu)的力學(xué)利用效率，增加使用年限。
2．2檢核問(wèn)題與其解決方案
大跨度結(jié)構(gòu)不同于一般的結(jié)構(gòu)，每種大跨度結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型都具有很強(qiáng)的獨(dú)特性，故大跨度建筑在投入使用之前要進(jìn)行多次的力學(xué)檢核，確保建筑足夠安全。而建筑在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，勢(shì)必會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)老化的問(wèn)題，而大跨度結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型不穩(wěn)定，老化的速度比較快，如果沒(méi)有得到定期檢核還會(huì)造成很大程度的損失。而大跨度結(jié)構(gòu)的檢核難度很大，很容易出現(xiàn)漏檢、錯(cuò)檢的間題，近年來(lái)，因?yàn)榇罂缍冉Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定造成的人員傷亡事故經(jīng)常發(fā)生。為了解決這一問(wèn)題，我們要從兩個(gè)方面入手：從設(shè)計(jì)的角度考慮，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)人員要做出建筑物大跨度結(jié)構(gòu)的老化模型，分析結(jié)構(gòu)的力學(xué)弱點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少高承載結(jié)構(gòu)的使用，減少后期檢核工作的負(fù)擔(dān)。而建筑物的管理方也要定期與建筑設(shè)計(jì)方溝通，及時(shí)遞交建筑的力學(xué)數(shù)據(jù)，定期對(duì)力學(xué)弱點(diǎn)不穩(wěn)進(jìn)行維護(hù)，通過(guò)定點(diǎn)檢核和高頻檢核來(lái)提高建筑物的安全性。
2．3大跨度結(jié)構(gòu)的未來(lái)發(fā)展方向
大跨度結(jié)構(gòu)具有低自重、高負(fù)載、美觀度好、自潔性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)。但是，從另外的角度來(lái)講，大跨度結(jié)構(gòu)具有力學(xué)模型不穩(wěn)定、老化速度快、維護(hù)成本高等弊病，故不適合中小型工民建。就目前來(lái)說(shuō)，自重大、負(fù)載高的大跨度結(jié)構(gòu)（如懸索結(jié)構(gòu)）逐漸淡出人們的視野，而新興的低自重、變化性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)（如膜結(jié)構(gòu)）則具有極強(qiáng)的市場(chǎng)潛力，由此可見(jiàn)，大跨度結(jié)構(gòu)正由原本的“大體積、笨重”式變?yōu)椤`活、輕盈”式．大跨度結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在建筑行業(yè)具有十分廣闊的前景，我國(guó)需要不斷加強(qiáng)在這方面的研究。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的建筑行業(yè)，不斷的創(chuàng)新和新型的建筑發(fā)展才是主旋律，相信廣大從業(yè)人員會(huì)設(shè)計(jì)和開發(fā)出更加優(yōu)秀的大跨度結(jié)構(gòu)。
作者：常寶 單位：佳木斯市建筑設(shè)計(jì)研究院