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穹顶结构的分类


【按照穹顶形状分类

(1)  半球形穹顶
大部分穹顶建筑都使用半球形结构,由中心向四周的半径相等,穹顶表面平滑无起伏变化,弧度有大小之分,但俯视为圆形。

(2)  半椭球型穹顶
半椭球型穹顶是半球形穹顶在直径变化后的演绎,经度或纬度上的直径有长短之分,穹顶表面平滑,无起伏变化,俯视为椭圆型。此类穹顶建筑可有效利用空间,同时赋予一定变化,增加观赏性。

(3)  瓣型穹顶
瓣型穹顶是在总结传统穹顶结构特点的基础上,用CAD技术建构的新型空间网格穹顶结构,其平面虽为圆形,但整个结构曲面形式却呈花瓣状,具有明显的仿生建筑特征。曲面的两个主曲率之积称为曲面在该点的高斯曲率,依照高斯曲率的不同,瓣型穹顶可分为正高斯曲率瓣型穹顶,负高斯曲率瓣型穹顶和零高斯曲率瓣型穹顶。


【按照结构组成分类

(1)  网壳穹顶
网壳穹顶是由杆件按照不同的网格形式和排列方式组成的穹顶,包括肋形穹顶、网格穹顶、板形穹顶、刚结穹顶、层状式穹顶、测地线穹顶等。

(2)  张拉式穹顶
张拉式穹顶是由杆件和预应力的拉索在穹顶层面内相互连接而组成的穹顶,主要为索穹顶。索穹顶结构是由拉索和压杆及膜组成的自应力空间结果体系,具有结构美观、受力合理、自重轻、跨度大等特点,索穹顶结构是唯一在建筑中实现的张拉整体体系,是结构效率极高的全张力体系,适合大跨度建筑,如足球馆、展览厅等,前景广阔。

(3)  气承式穹顶
气承式穹顶之所以自成一类,是因为它不需要骨架支撑,是一种无骨架式穹顶。气承式膜结构传力效率高,因此只需要较低的内气压,但需要室内密闭,这要通过设置空气前室或旋转门来实现。


【按照覆层材料分类

(1)  砖石穹顶
砖石穹顶是穹顶建筑的鼻祖,产生于古希腊,其雏形为公元前14世纪古希腊的王室墓穴,其中最著名的是“阿伽门农墓”,是一个砖石构造的圆顶墓,是迈锡尼文明的标志性建筑之一。此后古罗马人将穹顶应用于万神庙的建造中,构建了第一座举世闻名的穹顶神庙建筑。自此,砖石穹顶多应用于教堂、清真寺等宗教建筑。现代很多混凝土材料穹顶也可以说是由砖石穹顶直接改进演化而来。

(2)  金属穹顶
金属穹顶主要有钢穹顶和铝穹顶。钢材料由于具有重量轻、强度高、延性好、组合后不易坍塌、施工速度快等优点,自19世纪下半叶工业革命以来,迅速而广泛地应用到建筑行业。然而钢材易腐蚀,锈色影响建筑外观,故不如铝穹顶美观。铝化学性质活泼,易形成氧化铝薄膜从而有效抗腐蚀,与穹顶结构相结合后产生很好的视觉效果,更可通过添加锰、镁、硅、锌、铜等合金元素形成重量轻、强度高的铝合金。

(3)  薄膜穹顶
薄膜穹顶以膜材作为覆层,具有耐久、耐火、自洁、透光、隔热的优点。通常由两部分组成:一部分为基材织物,解决膜材的力学特性;外层为涂层,解决膜材物理特性。常用膜材包括:聚脂织物涂敷聚氯乙烯、玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯或有机硅树酯涂层。膜材兼具结构受力与屋盖的双重功能,随着纳米技术的日益发展,薄膜穹顶将会有更加广泛的发展前景。

(4)  玻璃穹顶
玻璃穹顶以使用玻璃为主要覆层,良好的透明度使建筑物白天采光效果极好,晚上建筑物的光线又可通过穹顶向四周散射,形成光球般的标志性建筑。然而玻璃穹顶的承受力有限,光污染严重,私密性较差,使其适用范围变窄。

(5)  木质穹顶
木材是古建筑的主要材料之一,但易燃易腐蚀的致命缺点使很多建筑瑰宝毁于一旦。近代随着木材加工工艺在防火、防腐等方面的进展,木材又重新以清新、淳朴、贴近自然、天然绝缘的优点成为穹顶结构建筑的主要原材料之一。

(本文由筑联网采编,图片均来源于网络,版权归原作者所有,如需转载请与筑联网联系)

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