关于多层大跨超长混合建筑结构设计探究

摘 要：建筑结构的设计对于建筑本身来说，具有极为重要的意义和价值以及相当深远的影响和作用。为了对多层大跨超长混合建筑的结构设计进行全面而系统的分析与研究，本文采用文献资料法和描述性研究法，以多层大跨超长混合建筑为研究对象，简要地阐述了大跨空间结构的具体分类，深入地探讨了多层大跨超长混合建筑结构设计过程中主要的创作方式，以期为多层大跨超长混合建筑提供结构设计方面的理论支撑和实际参考。

关键词：多层；大跨超长；混合建筑；结构设计

在建筑行业不断发展的情况下，针对多层大跨超长混合建筑结构进行研究的目的非常明显，就在提升建筑质量和安全的基础上，实现经济效益的提升。因此，这就需要正确认识和理解建筑结构设计的结构分类，掌握和应用创作结构设计的创作手段是研究建筑结构设计的主要方向和内容。和其它建筑结构设计一样，多层大跨超长混合建筑的结构设计自然也要遵循这样的研究规律。这就需要相关人员对其形成深入认识，掌握其中核心，做好设计工作。

一、大跨空间混合结构的分类

从不同的研究方向来说，大跨空间混合结构在分类上存在一定的差异，比如，按照结构材料进行分类，可以将其划分为铝合金结构、钢筋结构、木质结构、复合材料结构等等。而要是依照空间结构的布置形式进行分类，则可以将其划分为平面结构和空间结构这两种基本形式。要是从结构的形态进行划分，则又可以分为实体结构、骨架结构以及面系结构。由于大跨空间混合结构的类型众多，在实际的工程，需要结合工程实际选择适当的结构进行施工。

二、设计方法

（一）并列式结构

所谓并列式结构，其实质就是指双亲子或是多亲子结构在受力情况下都保持良好的完整和齐全状态，混合结构在此种情况下会按照子结构的基本特点对其受力进行传递，以此完成力量的传递、载荷的接收、负荷的释放等工作，突出了互补协调、取长补短的优势。在实际的设计中，双亲子结构或是多亲子结构在多层大跨超长混合结构中的距离是比较近的，因此在支点位置的设计上基本保持一致。依照弹性支点的不同形式进行分类，并列式结构在设计上可以分为吊挂式和支撑式这两种并列设计形式，这两种设计形式存在一定的差异，在实际工作中需要仔细辨别。

支撑式并列，主要是指子结构的支点，是由下部支撑的方式提供的，其中多亲子和双亲子结构都是实体刚体，而且与其相连的构建也是实体刚体。根据功能需求和审美目的的不同，可以对子结构之间的关系进行确定，是垂直还是平行。在对力流和形态进行双重考量的基础上，可以通过拱单元体系结构提供多个弹性支点，为其他单元体系结构起到可靠的支撑作用。支撑式并列不仅自身力学指标良好，而且跨越能力优秀，在设计工作中广受青睐。

吊挂式并列在形式上和支撑式并列是相反的，其就是将支撑式并列直接翻转过来进行设计，在供力方式上存在不同，提供弹性支点的子结构不是实体刚体，而是软性实体。悬挂体自身从性质上来说就可以看成是一个单点质量块，并且有一定的尺度结构。因此，绝大部分情况下，就可以将混合吊挂体系作为吊挂式并列结构的一种。和支撑式并列结构相比较，吊挂式并列结构在形式上更加自由，可以实现多种变化，像桁架承载体系、钢拱承载体系、混凝土搭柱承载体系以及钢珠承载体系等。对吊挂式并列而言，其还可以具体细分为斜拉式和悬挂式两种，斜拉式可以进一步分为五种形式。对于多层大跨超长混合建筑结构的设计而言，如此丰富的结构形式，给设计工作提供了的多样化的渠道，能够组合得出多种建筑风格和性能共用。

（二）连接式的结构设计创作手法

多层大跨超长混合建筑结构设计中的连接（Coupling）指的是多亲子结构或双亲子结构在受力情况和基本形态维持不变的情况下，根据各段的力学需求以及受力特点，可以通过不同的连接方式进行设计。比如，在向量作用或者是截面作用下，混合结构体系可以表现出索形态作用、悬臂式特点以及膜形态作用，在此基础上进行混合结构的设计，使得其可以表现出轻质性的特点，并且从中创新出和传统混合结构不一样的新形态。在多样的连接方式中，设计师们青睐的是单侧悬臂式连接和双侧支点式连接这两种主要的连接手段。两种连接的创作手段在连接方式上存在较为显著的差异区别，在实际的设计中，必须清楚认识到两者之间的不同之处，然后在混合结构中体现出具体区别。

单侧悬臂式连接，在混合建筑结构的设计中，可以开辟一条全新的渠道。通过对结构中起作用长度上的各个段落在力学上不同的要求进行比较，不同类型的单侧悬臂式连接体系，在控制力流的作用上存在差异，尤其是合理性与可行性差别较大，必须在设计中予以合理抉择，以此确保在多层大跨混合建筑结构中单侧悬臂式连接体系能够发挥出最大效用。从实际应用的角度来说，在力流的控制上，单侧悬臂式连接体系的控制效果非常巧妙和精准，形式上丰富多样，连接关系处理稳固，使得建筑质量可靠性高。

双侧支点连接在设计中的考虑角度和单侧悬臂式连接存在较大差异，进而在混合建筑结构中所表现出的作用出现不同。从双侧支点连接的发展历史上来说，其起源于悬臂梁模式和连续梁模式之间的格贝梁模式，在混合建筑结构的功能和形态不断发生变化的情况下，双侧支点连接已经成为其中非常普遍的一种设计手段。从整体结构中选择某一段进行承载设计，以满足子结构的支撑需求，这是双侧支点连接体系的最大特点，在不少大型建筑工程中，都使用了这一技术进行混合建筑结构的设计。

三、结语

随着建筑行业的不断发展，多层大跨超长混合建筑结构设计已经成为一项十分重要的工作，其基本流程包括了概念设计、优化系统、方案评估和掌控建造这几个方面。不管是在哪一个设计环节，都需要对并列、连接以及叠合等多种不同的设计手段进行对比考量，选择符合实际工程要求的手段进行混合结构设计，确保混合结构在质量和性能上能够达到基本要求，体现出设计工作的水平。

参考文献：

[1] 薛素铎，李雄彦等.大跨空间结构协同工作问题研究现状及展望[J].工业建筑，2015，01：1-9+22.

[2] 魏强，倪先光等.大跨度体育馆钢-混凝土混合结构设计与分析[J].建筑结构，2014，15：29-35.

作者简介：李东（1985-），男，辽宁葫芦岛绥中县葛家乡人，大专，建筑工程技术。