1.拱結(jié)構(gòu)
拱是所有結(jié)構(gòu)形式中較為古老的結(jié)構(gòu)。它能以石材、磚等材料實現(xiàn)大跨度。將拱組成空間體系就變成了彎頂,成為中世紀大型寺院的典型建筑形式。拱屬于二維(平面)結(jié)構(gòu),若向三維(立體)擴大其特性時,則形成交叉拱頂;如果再沿單方向密排,則可形成筒殼,進一步可發(fā)展為彎頂。
通常情況下,拱截面中既有軸力,又有彎矩,而拱的特點和性能取決于這兩種內(nèi)力成分哪一方 大一些。這種力學(xué)性狀由拱的矢跨比(跨度與拱高之比)和支座構(gòu)造控制。另外,拉桿的伸長量對拱的內(nèi)力狀態(tài)具有決定意義,因此,也出現(xiàn)了用施加預(yù)應(yīng)力的方式來控制變形的方法。
2.衍架結(jié)構(gòu)
桁架的節(jié)點為鉸,構(gòu)件以三角形單元的形式承受軸力,因而可以制造出整體變形小,構(gòu)件截面小的輕型結(jié)構(gòu)。過去,構(gòu)件交匯的節(jié)點都是按鉸接成為桁架的構(gòu)成原則。這樣在桿件中只產(chǎn)生軸力,容易進行力學(xué)分析,這是鋼構(gòu)件適合采用螺栓連接的緣故。隨著焊接技術(shù)的進步,構(gòu)件之間通過焊接連接的數(shù)量大增,于是,節(jié)點也能傳遞彎矩的剛性連接的桁架也就應(yīng)運而生。
單向跨越的桁架屬于二維平面的空腹梁式結(jié)構(gòu),若將斜桿改成立體布置時,便構(gòu)成被稱為空間桁架的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)??臻g桁架是上弦桿與下弦桿相差 高度,并錯開半個網(wǎng)格,之間再用斜桿相連的結(jié)構(gòu)體系的總稱,應(yīng)用較為普遍的是以正方形為基本形狀的正方網(wǎng)格的空間桁架。由于空間桁架是一種三向受力結(jié)構(gòu)體系,桿件以受軸力為主,交匯的桿件之間又互為支撐,因而用料經(jīng)濟,適宜跨度較大的情況。
空間桁架在結(jié)構(gòu)構(gòu)成上的“單元化”,能 地促成建筑構(gòu)件的工業(yè)化和批量化生產(chǎn)。我國已編制有適用范圍較廣的焊接空心球節(jié)點和螺栓球節(jié)點網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的定型設(shè)計,并由工廠生產(chǎn),有利于空間桁架體系的推廣應(yīng)用。
3.殼體結(jié)構(gòu)
殼體結(jié)構(gòu)是從20世紀20年代開始,以混凝土為主要材料發(fā)展而來。殼體結(jié)構(gòu)可以分成三類:
①由一條直線沿弧線移動形成的曲面,稱為筒殼?;【€可以是圓弧,也可以是橢圓或拋物線。
②弧線繞一 軸旋轉(zhuǎn)形成的曲面,稱為旋轉(zhuǎn)曲面殼。球殼、彎頂是具有代表性的形式。
③用一條曲線沿弧線移動形成的曲面,稱為雙曲面殼。
網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)能在建筑外形上產(chǎn)生豐富的效果,而隨著鋼材取代混凝土成為主要殼體材料,進一步能以較輕的自重實現(xiàn)較大的跨度,并能使殼體的形態(tài)具有很大的靈活性。與空間桁架類似,網(wǎng)殼的構(gòu)件也可實現(xiàn)在工廠的工業(yè)化生產(chǎn),安裝簡便,屬于大有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式之一。
4.懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)又稱為懸吊結(jié)構(gòu)或張拉結(jié)構(gòu),這類結(jié)構(gòu)形成拉力場,并由細鋼絲來承受外力,是大跨結(jié)構(gòu)中重要結(jié)構(gòu)形式之一。其主要形式有:單曲面單層懸索結(jié)構(gòu)、雙曲面單層懸索結(jié)構(gòu)、單曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)、雙曲面雙層懸索結(jié)構(gòu)和交叉索網(wǎng)懸索結(jié)構(gòu)等。
懸索結(jié)構(gòu)安裝施工與其結(jié)構(gòu)特點密切相關(guān)。在各種懸索結(jié)構(gòu)中,盡管結(jié)構(gòu)體系不同,但它們都是以懸掛在支承結(jié)構(gòu)上的鋼索作為主要承重構(gòu)件。由于鋼索本身是柔性材料,在自然狀態(tài)下沒有剛度,且形狀也不確定,故 施加 的預(yù)應(yīng)力才能賦予其 的形狀,成為在外荷作用下具有 剛度和形狀穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。因此懸索結(jié)構(gòu)的安裝施工,主要是解決鋼索的架設(shè)及如何施加預(yù)應(yīng)力的問題。
5.充氣結(jié)構(gòu)
這是一種充氣的薄膜結(jié)構(gòu),在膜內(nèi)充以比外部氣壓略大的內(nèi)壓時,膜內(nèi)到處作用有相等的壓力,而薄膜本身承受拉力,借助膜面的剛度而屹立。充氣薄膜結(jié)構(gòu)中起主要作用的好象是內(nèi)壓略高的空氣和聚四氯乙烯等薄膜材料,但 保持結(jié)構(gòu)形狀的是以鋼索為 的鋼結(jié)構(gòu)。
由于維持略高的內(nèi)壓,要求配備機械、設(shè)備和不斷鼓風(fēng)等產(chǎn)生的維護問題,充氣結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到 限制。