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建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

由 建築工程學習園 發表于 綜藝2021-06-07
簡介但是,受到材料效能的限制,大跨度、大空間的建築這些結構形式很難被應用,即使能夠運用,從經濟上來說也是非常不合適的

什麼是二維空間和三維空間

建築的結構就是建築物的骨架,每個建築物都擁有自己合適的建築結構。建築結構承受著建築絕大部分的荷載。建築結構設計方式一般來說有三種。

第一種:線性結構(一維),結構構件簡化成線性,進行計算設計。比如說,桁架、框架的梁、柱等。

第二種:面域結構(二維),結構構件簡化成平面進行計算設計。比如說,板、網架結構等。

第三種:空間結構(三維),結構構件簡化為空間結構進行計算設計。比如說,殼體結構等。

建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

根據建築結構設計的主要受力構件有:殼、板、梁、柱、牆等。從結構受力設計角度來劃分建築結構型別有哪些呢?

建築建造發展過程中,以牆受力最為典型。我們常見的與磚木結構、磚石結構等砌體結構,都是以牆為主要承重結構。混凝土大量運用後,磚混結構也是我們常見的以砌體牆為主要承重結構,而鋼筋混凝土主要用於縱向橫向的拉結,保證結構的整體性。

建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

因社會快速發展,大跨度、大空間、高層建築的需求,框架結構也被大量運用。比如說,廠房、高層框架等。特別是框架結構廠房的建設,在我國2000年前後被大量建造。最初,由於我國鋼材價格過高,廠房建設中,框架柱採用鋼筋混凝土現澆,然後安裝鋼結構屋架。這種結構充分發揮了鋼筋混凝土和鋼材兩種材料力學效能的優勢,同時降低了建造成本。

由於高層、超高層的需求,建築結構需要合適的結構與之匹配。高層、超高層建築當超高一定高度後,風、地震等是影響建築結構安全的主要因素,隨之出現框剪結構、筒體結構、多筒結構等。這些結構不僅限於採用鋼筋混凝建造,特別是建築機械和建築施工技術的發展,鋼結構的框筒、多筒結構建築也應運而生。比如說我們以前提到的“上海國際貿易中心”就是鋼結構的框筒結構建築。

建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

我們前面說的幾種結構形式都可以採用線性結構進行簡化計算。但是,受到材料效能的限制,大跨度、大空間的建築這些結構形式很難被應用,即使能夠運用,從經濟上來說也是非常不合適的。這就需要採用二維空間的設計計算方法。比如我們常見到的大型體育場、影劇院、航空港、大型火車站等,它們採用的網架結構。網架結構可以簡單理解為將多榀桁架按一定的規律,在空間內進行有效組合,網架結構最大跨度可以達到一百多米。它的受力特點所有荷載,透過鉸接點分佈到各個杆件中,由各杆件承擔相應的豎向、橫向荷載;整個網架受力比較均勻,而且抗震效能優異。

建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

三維空間結構典型的就是殼體結構了。比如說北京國家大劇院就是殼體結構。說到殼體結構,我們經常想到這樣問題“一個人踩在雞蛋上,為什麼雞蛋不會破?”這就是殼體結構被應用最好解釋。殼體結構自重輕、空間大、省材料、造型美觀,可用鋼筋混凝土、鋼材、玻璃等材料均可以建造。它的曲面一般採用高斯曲線(曲率)進行空間組合,一般設計、計算都很複雜。

建築結構“一維”、“二維”、“三維”空間

建築藝術需要建築結構來進行支撐,建築結構的施工能力、施工水平決定了建築藝術的高度。

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