受拉结构体系及特点.doc

受拉结构体系的特点摘要：近代体育建筑以及工业博览会的兴起，推动了人类寻找更有效的结构形式。现代结构与建筑的学科分家，使各个领域分别深入发展。清楚了各种结构的受力特点：关键点：结构经济性、结构空间特点、结构稳定性、结构安全性、结构适用性受拉结构体系是最经济的结构形式：这种结构的经济性体现在：1，这种结构构件的本身不受到弯矩，不需要额外的力量去抵抗弯矩；2，在沿材料径向的方向上，不像受压结构，有向外挤压的倾向；因为张拉，材料的外层收缩，等于给内层的材料一个预应力，从而提高了材料的性能；当受拉结构受力时，外层的结构呈现出拉伸的趋势，从而裹紧内部的材料，使得内部材料的性能得到提升。图为慕尼黑奥林匹克体育场，轻盈的围护结构，是我们对大空间建筑的印象摆脱了古代或者中世纪那种笨重的庞然大物的印象。结构重量的减轻使得支撑构件的结构体形变得很小。对于整个建筑来说细如发丝的索网，整体受力。体现了空间结构的结构经济性。很难想象与主体结构想比较。毫不起眼的受拉索缆，竟能承受主体结构这样大的重量。效率之高难以想象，如果换成钢筋混凝土梁，按跨度的十分之一算，厚度至少是30多米。常见的用受拉结构能取得的空间，以及空间特征；并且与传统结构相比能完成的特殊功能；因为受拉结构通常是不抵抗弯矩的，从而在受力过程中，调整空间角度使材料径向受力。从力的三角形分析，如果支撑受拉结构的支点过低，在受拉构件内部受到的力是很大的；如果做一理想状态的想象，支点的位置几乎可以忽略不计，那么在受拉结构内部受到的力接近于无穷大。在材料技术与经济合理性的影响下，用受拉结构作大空间结构，大空间结构往往出现中间高（很难避免有中间支柱）周围低的空间，或者中间低周围高的空间。图为伦敦的千年穹。为了取得大跨度的穹下空间，建筑尽量利用穹的边缘用高出穹顶一倍多的高度来换取穹内的空间的空间高度。由此可见在受拉结构中为了取得更高的空间高度，代价是非常高昂的。因此在设计受拉结构的内部空间时考虑使用得当的空间高度因素是很必要的。图为椭圆形展厅的弗拉基米尔。可以想象去掉中间两个大柱子的空间效果，空间更加完整。这也是使用受拉结构的空间特点之一：如果充分利用支撑结构的高度，空间要么呈现出室内最中心部位有柱的空间，要么室内空间是中间低两边高的空间。图为悉尼玛雅音乐碗。这是对受拉结构形成的空间利用比较充分的实例。以上四种为受拉结构常体现的四种空间形式。受拉结构的薄弱点：对结构稳定性的要求； 因为受拉结构本身不能抵抗弯矩，当受到侧向力，容易发生位置的偏移，因此对于受拉结构形成一个稳定的功能时，对受拉结构的稳定是至关重要的。如果在空间要固定一个点，需要不同面的四个点去约束。现实中的多数受拉结构得以存在，是因为受拉结构采取了By forcing the fabric to take on double-curvature 1 the fabric gains sufficient stiffness to withstand the loads it is subjected to (for example wind and snow loads).诸如双曲面等施加预应力的方式收益足够的刚度 ，以承受风雨等负荷。达到预应力的效果是使结构整体工作，不至于出现某几处的应力集中导致结构破坏，由图中可看出。 空间中的每一个点都受到空间，不同面的四个方向上的力的约束，由此确定结构的稳定性。In order to induce an adequately doubly curved form it is most often necessary to pretension or prestress the fabric or its supporting structure.受拉结构对配套使用材料的要求；即使固定很好的受拉结构，其局部发生位移也是非常容易的。因此，与受拉结构配合使用的材料要求有一定韧性，后者在构造上做到留出缓冲距离。受拉结构的工作方式往往是整体受力，因此局部的应力集中也是应该竭力避免的。这也要求配套使用的材料在这方面有相应的配合。与传统结构体系相比，受拉结构体系的安全性；即出现应力集中，结构破坏的延时，给予逃生的机会；在混凝土结构中，除了混凝土呈现出受压，钢筋呈现受拉的特性外，钢筋还约束了混凝土的位移。一次当混凝土结构发生破坏时，结构是不会在瞬间垮掉的。而受拉结构在出现应力集中时，完全没有预兆，结构会在瞬间坍塌。对于建筑防灾来说，一旦出现结构事故，其后果是非常严重的。受拉结构的应用展望，以及理想的最经济的结构模型；早在研究之初就已经有学者提出了：最理想的结构是用尽量多的拉杆和少量的短压杆组成的结构。而这一实践在美国的亚特兰大奥运会场馆中得到了实现，但所建成的建筑的矢高并不高，是因为如果增加矢高，相应的拉杆和压杆承受的力过于巨大以至于现在的材料所不能承受。然而，亚特兰大的Georgia Dome，结构重量之轻，用