一級結(jié)構(gòu)師

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空間結(jié)構(gòu)超越梁式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

從梁的彎矩圖可見，梁沿跨度和截面的受力都很不均勻，材料強度不能得到充分的發(fā)揮。對于通?？缍鹊臉巧w梁來說，可將矩形截面變?yōu)楣ぷ中徒孛?，進而采用格構(gòu)式梁(桁架)，以提高梁的承載力和剛度。為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的更大跨越，則必須把梁演變成拱和索，它的橫向擴展就變成了空間結(jié)構(gòu)。因此，空間結(jié)構(gòu)又叫形效結(jié)構(gòu).

從一些優(yōu)秀的空間結(jié)構(gòu)上可以看出空間結(jié)構(gòu)符合指標的優(yōu)勢。

(1) 美國亞特蘭大百年奧運會喬治亞穹頂。橢圓形平面：240.790m×192.020m，它是目前世界上最大的雙曲拋物型準張拉整體體系(TensegritySystem)。該體系由美國M-Levy開發(fā)的一種穩(wěn)定性好的三角形劃分網(wǎng)格穹頂，受力特點是： “連續(xù)拉、 間斷壓”，材料強度得到了最充分的發(fā)揮(指標1，2)。整個屋蓋用鋼量僅30kg/m2。

(2) 法國巴黎國家工業(yè)與技術(shù)展覽中心大廳。是鋼筋砼裝配整體式薄殼結(jié)構(gòu)，殼體跨度l與殼的折算厚度t之比：l/t=206m/0.18m=1144倍，而雞蛋殼僅：40mm/0.4mm=100倍。說明人類的巨大智慧。

(3) 廣東省湛江電廠干煤棚。平面尺寸：113.400m×113.400m，柱距79.80m，它是目前我國跨度最大的四柱支承平板網(wǎng)架屋蓋?？紤]到煤棚位于湛江順島上，是臺風(fēng)多發(fā)區(qū)，網(wǎng)架上鋪置鋼筋陶粒砼三角形帶肋預(yù)制板(直角邊4.200m，板的重力密度=14.5kN/m3)。雖然平板網(wǎng)架是科技含量較低的空間結(jié)構(gòu)體系，但仍可通過精心設(shè)計，采取八面坡水，腹桿棋盤式布置等手段來強化空間傳力， 用鋼量僅70.3kg/m2(巴基斯坦體育館柱距62.400m， 鋁皮輕屋面， 用鋼就達61kg/m2) 。值得指出的是：由于采用了暗柱帽，網(wǎng)架的施工散裝平臺由5m減低至1m左右，大大節(jié)省了施工費用。

1996年9月9日至20日，湛江地區(qū)先后遭受了兩次40多年未遇的強臺風(fēng)襲擊，市內(nèi)風(fēng)速達57m/s(12級臺風(fēng)為33m/s)強風(fēng)時間持續(xù)1h以上，大量的建筑物受到嚴重破壞，但位于臺風(fēng)登陸口的湛江電廠干煤棚卻完好無損，其陶粒砼屋面也未遭到任何破壞。

(4) 羅馬小體育館。采用外露的叉形斜柱，有力地把巨大的裝配整體式鋼筋砼網(wǎng)肋型扁圓球殼托起，結(jié)構(gòu)清晰、歡快，極富結(jié)構(gòu)力度。

(5) 意大利佛羅倫薩運動場大看臺。建筑師把雨蓬的挑梁外形與其彎矩圖(二次拋物線)統(tǒng)一起來。但又不是簡單的統(tǒng)一，建筑師利用混凝土的可塑性對挑梁的外輪廊進行了藝術(shù)處理，在挑梁的支座附近挖了一個三角形孔，既減耗了結(jié)構(gòu)重力，也獲得了很好的藝術(shù)效果。

這個建筑，直接地顯示了結(jié)構(gòu)的自然形體，進行了恰如其分的藝術(shù)加工，而又不做任何多余的裝飾，使結(jié)構(gòu)的形式與建筑空間藝術(shù)形象高度的融合起來，形象優(yōu)美，輕巧自然，給人以建筑美的享受。

這個例子說明，建筑物的重力感、力的傳遞與其支承的關(guān)系，也就是結(jié)構(gòu)的作用，同樣也是建筑藝術(shù)表現(xiàn)力的重要源泉。

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