建築結構的發展歷史,採用大跨度建築結構,充分發揮材料科學性能

2021-01-10 科技碰碰車

大家好,今天小編給大家介紹的是關於建築結構發展歷史的知識。下面就跟著小編一起來看看吧!在十九世紀,鐵路運輸事業的發展要求大量建築鐵路橋梁。許多鐵路橋梁要求跨越寬深的河施和險峻的山谷。為著減少很難施工的橋嫩,需要橋的跨度大,但 敢最卻在不斷增加,因而必須尋求新的結構型式,在房屋建築中,一個發展方向是努力以最少的建築材料獲得最大的內郵空間。其中的一個關鍵是加大房量結構的跨度。為加大建築物的跨度,僅免經驗是不行的,必須進行理論和尖驗研究,到了十九世紀束,人們已掌握了一般結構的基本規律,德立了工程中需要的計算理論和方法,工程結構設計由經驗上升為科學。進入二十世紀以後,科學設計得到很大發展。1910年至1917年,英國的斯菜特和塔爾包特對鋼混凝土構件進行了大量的實驗研究。

1920年,英國建立了建築實驗室和建築研究院,1925年,特扎伊建立了土壤力學,並逐步用於建築基礎的計算。二十世紀三十年代前期,德國製造了裝蕩應變儀,三十年代後期美國製造了電阻應變儀,大大提高了應力和變形的測量精度,為設計結構件提供了可鬱的數據。1030年至1935年,斯拉特和塔爾包特為英國鋼結構研究委員會建造鋼結構大樓,就是在對鋼筋混凝土的梁、柱、板和構架反覆進行實驗的基磁上設計的。實驗技術的不斷提高,為制訂建築結構件標準化奠定了基礎。十九世紀末二十世紀初,建築結構是按照彈性極限設計結構件強度的,即以虎克定律作為設計原理。1930年,克勞斯提出了近似分析聞架方法的理論,這種理論的特點是依次釋開剛架接點,使結構件重新分布不平衡彎矩,一直到這種不平衡彎矩可以忽略不計。

這種方法,於1940年由索茲維爾推廣,用於分析承受高曲的樓板和薄殼結構件等的受力情況,並計算其強度。二次大戰前,普遍採用了斷裂強皮或最大強度設計理論,這種設計理論解決了用彈性極限處理靜不定結構時在計算上所遇到的難題。它把結構斷面作為鉸鏈來處理,這樣就將靜不定結構作為靜定結構來計算。1942年,美國的惠特奈提出極限強度設計理論,用於處理鋼結構架和混凝土構架。1943年,丹麥設計師約翰森提出屈服強度設計理論,四十年代後期,英國鋼結構委員會發展了塑性強度設計理論,為建築結構設計提供了可萃的理論根據。隨著展覽館、體育館、大會營、飛機庫和各種工廠倉庫的建設,需要大跨度建築,如果採用傳統結構,則結構件自重常常要大於它所能承受載荷的三至十倍。

傳統的結構體系來源於磚木結構,在整個設計中沒有脫離「彎曲應力」的老概念。事實上,一般材料承受拉伸和壓縮的能力要比承受彎曲的能力大得多,因此在結構設計中應使結構件儘量受拉或受壓應力,以便充分發揮材料的性能,達到增大跨度之目的。於是,人們探索了各種結構形式,在這裡簡單介紹懸索、薄殼、網架和充氣等四種新型結構。1、懸索結構,吊橋很早就有了。鋼索靠它的兩端緊緊地錨固在墩臺上所產生的拉力,而能承受很大的載荷。近年來,利用懸索結構來修建大跨度建築,把鋼索錨固在四周的鋼筋混凝土的圈染上,這時鋼索承受均勻拉力,關梁承受抽向壓力,正好發揮了高強度鋼絲耐拉,鋼筋混凝土耐壓的特性。

採用懸索結構,用鋼量相當於一般結構的五分之一至七分之一.預應力結構鋼筋混凝土為採用懸索結構創造了方便條件,產生預應力的辦性是,對盤形結構是通過加分布靜裁荷來實現,對骸形結構是在沿其拱形曲線方向邊緣上,加控:伸載荷來實現,對圓拱形和其它連模拱形結構,是加反向靜載荷來實現等。這種產生應力的辦法,對篷式和充氣結構也活用。1917-1919年,英國提出纜繩承受張力的大扇形屋頂結構理論,後來設計出650米的圓屋頂結構設計。1950年,美國設計了核形屋頂結構,它是用吊鏈使纜棍產生預應力。總之,預應力屋頂結構大大改善了結構件的受力情況。1959年,我國興建的北京工人體育館也採用了懸索結構。

二十世紀七十年代初,在義大利的米蘭建造了一座體育館,是採用了雙曲拋物面懸索結構,直徑為140米,是目前世界上最大的懸索結構建築物。2、薄売結構,人的竭力不大容易攥碎一個完好的雞蛋,這並不是因為蛋殼裡有什麼特殊的物質,而是由於雞蛋的形狀,即強殼的結構所致,根據力學原理,對於承受外來的壓力來說,凸曲面形最好,因為它能把外來的壓力沿著曲面均勻地外散開來,在很大程度上避免了考折現象。1923-1924年間,在德國耶那首先製造了圓障殼屋頂結構。此後,利用鋼筋混凝土薄殼結構採覆蓋大空間的做法已越來越多,屋頂形式也多種多樣。三十年代中期以來,先後出現了部分圓形薄殼、換形薄殼、擺疊板式薄殼、雙曲馬鞍形薄亮屋頂結構。四十年代末,義大利工程師奈爾維設計了連續拱形薄殼結構。

1950年在義大利都買建成波形裝配式薄殼屋頂展覽館。1958-1959年在巴黎西郊地成國家工業與技術中心陳列大廳,它是分聯預製的雙曲雙層薄殼,兩層混凝土充體厚度只有12釐米,殼體平面為三角形,每邊跨度達218米,離出地面48米,面積為9萬平方米,它是目前仍然是世界上最大的殼體建築。1976年,在英國西雅圖建造了體育館,它是寫頂殼體結構,直徑為200米。3、網架結構是用許多短鋼管或合金鋼管拼接成的平面析架,空間桁架或網狀穹窿頂,具有空間受力性能的結構。二十世紀初,貝爾提出了網架結構屋頂理論,然而這種結構比較複雜,計算很麻煩,所以沒有得到廣泛應用。

二次大戰後,出現了最短線原理圓屋項和雙層柵格結構屋頂,尤其是電子計算機用於建築結構設計,為計算複雜結構件創造條件,因而這種結構是在大跨度建築中應用得最普遍的一種形式。1966年,在美國德克薩斯州休斯頓市建造的一座圓形體育館,直徑193米,可容納65,000人。1976年,在美國路易斯安那州紐奧良市建造了世界上最大的體育館,圓形平面,直徑達207.3米。4、充氣結構,隨著化學工業的發展,近年來用充氣結構來構成建築物的屋蓋或外牆,多作為臨時性工程或大跨度建築之用。

充氣結構是在懸索結構的基礎上發展起來的,它使用的材料一般用尼龍薄膜,人造纖維或金屬薄片,表面常塗有各種塗料。這種結構可以達到很大的跨度,安裝、充氣、拆卸、毅運均較方便。氣承式充氣結構建築物,平時只需要20-40毫米水柱的正壓足以維持結構穩定。好了,今天小編就給大家介紹到這裡,如果你也有好的想法,不妨在下方評論區內給我留言吧!

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