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大跨度建筑的体型与建筑材料、结构发展的关系大跨度建筑通常是指跨度在30m以上的建筑，主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。纵观大跨度建筑的发展史，经历了最早人们用时才来建造穹顶，到中世纪人们使用木材建造，到19世纪具有轻质，高强优点的铁的使用，以及现在对钢铁、混凝土、新型材料等的使用。在20世纪的最后25年里，大跨度建筑结构逐渐占据了举足轻重的特殊地位；大跨度建筑往往是衡量一个国家科技水平的一个重要指标。大跨度建筑在古代罗马已经出现，如公元120~124年建成的罗马万神庙，呈圆形平面，穹顶直径达43．3m，用天然混凝土浇筑而成，是罗马穹顶技术的光辉典范。大跨度建筑迅速发展的原因一方面是由于社会发展使建筑功能愈来愈复杂，需要建造高大的建筑空间来满足群众集会、举行大型的文艺体育表演、举办盛大的各种博览会等；另一方面则是新材料、新结构、新技术的出现，促进了大跨度建筑的进步。例如在古希腊古罗马时代就出现了规模宏大的容纳几万人的大剧场和大角斗场，但当时的材料和结构技术条件却无法建造能覆盖上百米跨度的屋顶结构，结果只能建成露天的大剧场和露天的大角斗场。19世纪后半期以来，钢结构和钢筋混凝土结构在建筑上的广泛应用，使大跨度建筑有了很快的发展，特别是近几十年来新品种的钢材和水泥在强度方面有了很大的提高，各种轻质高强材料、新型化学材料、高效能防水材料、高效能绝热材料的出现，为建造各种新型的大跨度结构和各种造型新颖的大跨度建筑创造了更有利的物质技术条件。大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶以后，特别是第二次世界大战后的最近几十年中。例如1889年为巴黎世界博览会建造的机械馆，跨度达到115m，采用三铰拱钢结构。1912-1913年在波兰布雷斯劳建成的百年大厅直径为65m，采用钢筋混凝土肋穹顶结构。目前世界上跨度最大的建筑是美国底特律的韦恩县体育馆，圆形平面，直径达266m，为钢网壳结构。大跨度建筑的结构类型一、拱券结构及穹隆结构拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。拱的跨度越大，支承它的墙则越厚。这必然会影响空间组合的灵活性。为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向筒形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。而之后为了建筑的发展热门又创造出了穹隆结构。穹隆结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5米的叠涩穹隆。到了罗马时代，半球形的穹隆结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。神殿的直径为43.3米，其上部覆盖的是一个由混凝土做成的穹隆结构。二、椼架结构与网架结构椼架也是一种大跨度结构。在古代，虽然也有用木材做成各种形式的构架作为屋顶结构的，但是符合力学原理的新型椼架的出现却是现代的事。椼架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它自身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡后曲线的形式，所以只适合担当作屋顶结构。网架结构也是一种新型大跨度空间结构。它具有刚度大、变形小、应力分布均匀、能大幅度地减轻结构自重和节省材料等优点。网架结构可以用木材、钢筋混凝土或钢材来做，并且具有多种多样的形式，使用灵活方便，可适应于多种形式的建筑平面的要求。近来国内外许多大跨度公共建筑或工业建筑均普遍地采用这种新型的大跨度空间结构来覆盖巨大的空间。三、壳体结构壳体结构由于合理的外形，内部应力分配既合理又均匀，同时又可以保持极好的稳定性，所以尽管厚度极小却可以覆盖很大的空间。因为壳体结构属于高效能空间薄壁结构范畴，可以适应于力学要求的各种曲线形状，所以其承受弯曲及扭转的能力远比平面结构系统大。另外，因结构受力均匀，因而可充分发挥材料的材耗，所以壳体结构体系非常适用于大跨度的各类建筑。四、悬索结构由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。悬索在均匀荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的水平拉力。单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡，必须在索的两端设置立柱和斜向拉索，以分别承受悬索所给予的垂直压力和水平拉力。单向悬索的稳定性很差，特别是在风力的作用下，容易产生振动和失稳。代代木国立室内综合体育场五、膜结构膜结构是空间结构中最新发展起来的一种类型，它以性能优良的织物为材料，或是向膜内充气，由空气压力支撑膜面，或是利用柔性钢索或刚性骨架将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度并能覆盖大跨度结构体系。膜结构既能承重又能起围护作用，与传统结构相比，其重量却大大减轻，仅为一般屋盖重量的1/10-1/30。由于人们对更大空间的需求，大跨空间结构是近三十年来发展最快的结构形式。第二次世界大战后，不仅钢材和混凝土提高了强度，新型建筑材料种类也大大增加，各种合金、特种玻璃、化学材料一开始广泛运用于建筑为大跨度与轻质高强的屋盖提供了有利条件。随着空间结构迅速发展，各类新型空间结构不断涌现，如悬索结构、张拉整体结构、充气结构等。世界上第一个悬索结构屋盖是美国于1953年建成的Raleigh体育馆，采用两个斜放的抛物线拱为边缘的鞍型正交索网。1958—1962年，由小沙里宁设计的杜勒斯国际机场候机厅是悬索结构的又一著名实例。宽45.6m，长182.5m，分为上下两层，大厅屋顶为每个3m有一堆直径为6.5cm的钢索悬挂在前后两排柱顶上，悬索丁部再铺设预制钢筋混凝土板。从20世纪70年代开始，在大跨度建筑领域又取得了一些新的成就，其主要表现于体育馆与交通类建筑方面。这些大跨度建筑在屋盖方面都有了新的发展。1975年，美国新奥尔良“超级穹顶”，直径207米，曾长期被认为是世界上最大的球面网壳。现在这一地位已被日本福冈县体育馆所取代；“福冈巨蛋”建于1993年，直径222米蒙特利尔奥运会体育中心---1976年最大跨度172m，高32m1983年建成的加拿大加里体育馆，采用采用双曲抛物面索网屋盖，圆形平面直径135米，迄今为止仍是世界上最大的索网结构。充气结构构建简单方便，可快速装拆，使用与重量轻，运输体积小的场合，特别适用于索网和薄膜结构的支撑构建。自重轻，仅为其他结构重量的十分之一，因而容易跨越很大的空间，适用于体育馆、展会等大型公共建筑。如1988年建的日本东京后乐园棒球场，直径204米，屋高61米，总体积140万平方米。东京充气体育馆—1992木质网架结构伦敦滑铁卢国际隧道铁路枢纽站---1993长400m，跨度35—55m不等1996年亚特兰大奥运会“佐治亚穹顶”，采用张拉式索结构。我国大跨度建筑是在解放后才迅速发展起来的，20世纪70年代建成的上海体育馆，圆形平面，直径110m，钢平板网架结构。我国目前以钢索及膜材做成的结构最大跨度已达到320m。北京首都体育馆1996年建成的首都机场四机位机库北京工人体育馆--1961哈尔滨速滑馆---1995年香港新国际机场---1998年国家体育场—鸟巢水立方国家大剧院广州亚运城综合体育馆