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紅星金屬淺談鋼結(jié)構(gòu)在營造大跨度屋頂方面的作用

所屬分類：紅星資訊發(fā)布時間： 2019-05-27 作者：

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建筑學(xué)現(xiàn)代主義有一種美學(xué)觀點，即希望空間與結(jié)構(gòu)相統(tǒng)一。鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展為建筑師塑造大跨度、純幾何形態(tài)創(chuàng)造了可能性。本文結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)的材料特點與建筑史中大跨度結(jié)構(gòu)的形式，闡述了鋼結(jié)構(gòu)在營造大跨度空間，尤其是大跨度屋頂方面的作用及其在實際設(shè)計中的應(yīng)用。
若要討論鋼結(jié)構(gòu)如何營造大跨度屋頂，就要首先了解建筑的大跨度屋頂是如何演變的。隨著社會的發(fā)展和對空間需求的復(fù)雜化，人類很早就開始尋求在結(jié)構(gòu)上營造大跨度空間的方法并仿造洞穴的架構(gòu)方式建造了磚石拱與穹頂。
鋼材在應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)之初就展現(xiàn)出了卓越的性能：桿件截面小、施工方便、不燃（相對于傳統(tǒng)木材）。隨著生產(chǎn)的普及以及建筑構(gòu)件的不斷改進，鋼材逐步具備了搭建大跨度屋頂?shù)臈l件。筆者認為鋼結(jié)構(gòu)之所以適合營造大跨度屋頂主要有以下幾方面原因：
若要塑造球形、三角形甚至空間曲面形狀的空間結(jié)構(gòu)，勢必要擺脫傳統(tǒng)的平面式墻以及柱板式水平受力體系。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度高、截面小、長細比大，多為桿件受力體系，其中，梁、柱、拉桿、壓桿等構(gòu)件之間的連接方式多為鉚接或焊接，可以根據(jù)受力情況而自由布置，同時就圍護層的面積而言，結(jié)構(gòu)所占的比重很小，因此為塑造空間效果創(chuàng)造了更多余地。
鋼材與混凝土等其他主要建筑材料相比，其強度和彈性模量較高、自重較輕，制成鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性好，在相同的跨度和荷載條件下，鋼屋架的自重只有混凝土屋架的1/3~1/4，鋼材的這種特性為建造跨度更大、高度更高的建筑結(jié)構(gòu)提供了可能性。
目前鋼結(jié)構(gòu)建筑在高層、超高層建筑上的應(yīng)用日益成熟，逐漸成為主流的建筑形式，是未來建筑的發(fā)展方向。
對于建筑外觀，建筑師始終在結(jié)構(gòu)理性與建筑美學(xué)之間尋找平衡，以路易斯康為代表的許多建筑師熱衷于暴露真實結(jié)構(gòu)，掩飾非承重部分，這種做法也賦予了建筑理性。
從結(jié)構(gòu)理性的角度來講，鋼結(jié)構(gòu)因其獨特的體量、材質(zhì)肌理和外觀處理的可能性，成為了表現(xiàn)結(jié)構(gòu)理性的..，鋼結(jié)構(gòu)甚至可以一絲不茍地貼合彎矩圖來塑造空間，幾乎能做到結(jié)構(gòu)理性的極致。
由于鋼結(jié)構(gòu)具有獨特而優(yōu)越的材料性能，包括空間受力體系、桿材的特點以及理性化布置的可行性，十分適合制作成薄殼、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的大跨度屋頂，同時鋼結(jié)構(gòu)在營造大跨度屋頂方面的力學(xué)性能也能為其他形式的類穹頂空間提供借鑒。