大跨度的結構類型
有折板結構、殼體結構、網架結構、懸索結構、充氣結構、篷帳張力結構等(見圖)。
折板屋頂結構 一種由許多塊鋼筋混凝土板連接成波折形的整體薄壁折板屋頂結構。這種折板也可作為垂直構件的墻體或其他承重構件使用。折板屋頂結構組合形式有單坡和多坡,單跨和多跨,平行折板和復式折板等,能適應不同建筑平面的需要。常用的截面形狀有V形和梯形,板厚一般為5~10厘米,最薄的預制預應力板的厚度為3厘米。跨度為6~40米,波折寬度一般不大于12米,現(xiàn)澆折板波折的傾角不大于30°;坡度大時須采用雙面模板或噴射法施工。折板可分為有邊梁和無邊梁兩種。無邊梁折板由若干等厚度的平板和橫隔板組成,V形折板是無邊梁折板的一種常見形式。有邊梁折板由板、邊梁、橫隔板等組成,一般為現(xiàn)澆,如1958年建成的巴黎聯(lián)合國教科文組織總部大廈會議廳的屋頂,是意大利P.L.奈爾維設計施工的。他按照應力變化的規(guī)律,將折板截面由兩端向跨中逐漸增大,使大廳屋頂的外形富有韻律感。
殼體屋頂結構 用鋼筋混凝土建造的大空間殼體屋頂結構。殼體形式有圓筒形、球形扁殼,劈錐形扁殼和各種單曲、雙曲拋物面、扭曲面等形式。美國在40年代建造的蘭伯特圣路易市航空港候機室,由三組厚11.5厘米的現(xiàn)澆鋼筋混凝土殼體組成,每組是兩個圓柱形曲面殼體正交,并切割成八角形平面狀,相接處設置采光帶。兩個圓柱形曲面相交線作成突出于曲面上的交叉拱,既增加了殼體強度,又把荷載傳至支座。支座為鉸結點,殼體邊緣加厚,有加勁肋,向上卷起,使殼體交叉拱的建筑造型簡潔別致。德國學者U.F.瓦爾德和F.迪欣格爾等對殼體結構理論作出貢獻。奈爾維設計的1950年建造的都靈展覽館是波形裝配式薄殼屋頂建筑。殼體結構可以減輕自重,節(jié)約鋼材、水泥,而且造型新穎流暢。
網架屋頂結構 使用比較普遍的一種大跨度屋頂結構。這種結構整體性強,穩(wěn)定性好,空間剛度大,防震性能好。網構架高度較小,能利用較小桿形構件拼裝成大跨度的建筑,有效地利用建筑空間。適合工業(yè)化生產的大跨度網架結構,外形可分為平板型網架和殼形網架兩類,能適應圓形、方形、多邊形等多種平面形狀。平板型網架多為雙層,殼形網架有單層和雙層之分,并有單曲線、雙曲線等屋頂形式。
50年代后期上海同濟大學曾建造了裝配整體式鋼筋混凝土單層聯(lián)方網架殼形結構建筑,大廳部分凈跨度為40米,外跨度54米。上海文化廣場的改建設計采用鋼結構球節(jié)點平板型網架,1970年建成。1976年建成的美國新奧爾良市體育館,圓形平面直徑達207.3米,是當今世界上最大的鋼網架結構建筑。
懸索屋頂結構 由鋼索網、邊緣構件和下部支承構件三部分組成的大跨度屋頂結構,如1961年建成的北京工人體育館,直徑為94米。國際上較早的懸索結構是1953~1954年建成的美國羅利市的牲畜館,它是一個雙曲馬鞍形懸索結構。1958~1962年E.沙里寧設計建造的美國華盛頓杜勒斯國際機場候機樓是有名的實例。候機樓寬45.6米,長182.5米,上下兩層,屋頂每隔3米有一對直徑 2.5厘米的鋼索懸掛在前后兩排的柱頂上。在懸索結構上部鋪設預制鋼筋混凝土板構成屋面,建筑造型輕盈明快。
充氣屋頂結構 用尼龍薄膜、人造纖維表面敷涂料等作材料,通過充氣構筑成的大跨度屋頂結構。這種結構安裝、拆裝都很方便。