当代建筑悬挑设计的策略

当代建筑悬挑设计的策略

魏尔豪

广东省建工设计院有限公司广东省广州市510000

摘要：文章以悬挑结构在当代建筑中的应用方向作为立足点，首先详细说明了悬挑结构具有的作用，即形成过渡空间和释放地面空间然后通过理论与实际相结合的方式，以“悬挑结构的营造”为主题，分别从三个方面针对当代建筑具有的特点提出了相应的设计策略，供设计人员参考。

关键词：当代建筑；悬挑；设计策略

引言

无论是在古代还是在当代，悬挑结构在各类建筑设计和建造过程中的出现频率都相对较高，例如剧院跳台、体育场看台、住宅阳台等。现阶段，随着科学技术的发展与完善，悬挑在当代建筑中的应用方向与之前相比有了明显的增加，在创造建筑表现力的过程中，也占据着举足轻重的作用。因此，以当代建筑为出发点对悬挑结构进行研究，具有非常重要的现实意义。

1悬挑结构的作用

1.1形成过渡空间

悬挑结构的应用，不仅为当代建筑提供了大量的开放空间，还为室内空间提供了向外拓展的过渡空间。众所周知，室内空间的特点之一即为封闭性，室外空间则具有高度的开放性，悬挑结构能够避免将竖向支撑向某一侧界面进行设置的特点决定了，在建筑设计过程中合理应用悬挑结构，能够形成兼具开放性与地面、顶盖的过渡空间，真正实现了室内空间与室外空间的融合。

1.2释放地面空间

悬挑结构只需要在建筑结构的某侧设立支承或是支柱，并以此为基础向建筑外部进行延伸，因此，选用悬挑结构对空间进行覆盖，能够在建筑周围形成开放式空间。正是因为悬挑结构具有上述特点，因此，设计人员在对火车站、电影院、体育场等建筑内部挑台进行设计时，往往会将悬挑结构作为首选。对于建筑而言，如果整体或某部分通过支撑的方式被悬挑于基地上空，那么，地面空间就得到了相应的释放，室外活动空间较小、基地面积不足等问题也就迎刃而解。

2悬挑结构的营造

2.1桁架悬挑结构

桁架悬挑结构的特征在于悬臂部分是由桁架结构所组成的。作为在众多结构体系中存在时间较长的一种，使用木材对民居进行构筑的地区，普遍存在大量桁架构筑的屋顶。但是桁架结构在欧洲通常在建筑外墙上作为承重结构而存在。桁架结构是以干阑式结构为基础，通过逐步演变所形成的。干阑式结构稳定性较差，无法完成屋顶的支承工作，因此，桁架结构就对干阑式结构仅有立柱这一不足进行了解决，通过增加斜向和横向支撑的方式，使房屋自身牢固性有了明显的提高，跨度也因此而变得更大。

研究结果表明，早期大部分桁架建筑所应用的主要结构杆件均为木材，不同杆件的连接方式则有两种，分别是木钉和榫卯，而在对不同杆件之间存在的空隙进行填平时，所选用的材料通常由木屑与枯土通过混合的方式所构成，桁架外露于建筑之上，并通过涂刷油漆的方式进行保护。通过对油漆和粉白所在区域进行划分的方式，人们能够对建筑结构进行细致入微的观察。买入十九世纪后，随着工业革命的完成，开始有新兴材料被应用在建筑设计与建造的过程中，桁架结构也由此而得到了长足的发展。在1851年举办的第一届世博会上，伦敦水晶宫（见图1）的出现，从侧面间接证明了对大跨度空间而言，桁架结构具有的优势[1]。

2.2梁板悬挑结构

对于大部分建筑而言，荷载的传递方向通常是楼板——梁——墙（柱）——基础。梁板悬挑结构指的是满足上述要求的建筑中，悬臂部分是由梁、板或是楼板所构成的。由古至今，建筑对上部重量进行承托的方法极多，其中出现频率相对较高的方法是对厚板、挑梁或其他悬臂构件加以应用。对作为静定悬挑构件的梁板来说，其具有的特点决定了建筑上部重量往往被集中于建筑下部仅有的悬挑构件之上，导致该构件承受着极大竖向力的作用，因而结构设计时应对其进行构造方面的加强处理。

梁板悬挑结构在当代建筑中的出现几率与过去相比有了非常明显的增加，无论是公园景观平台、住宅阳台（见图2）还是公共建筑屋顶，都能够发现梁板悬挑结构的身影。在科学技术发展速度极快的当今社会，人们针对悬挑空间提出的要求也更加严格，对大体量梁板悬挑来说，较常使用的悬挑体系为厚板悬挑以及巨型梁悬挑，也就是说通过将建筑主体和所对应悬挑部分进行固结的方式，形成相应的空间整体，保证二者能够协同开展各项工作[2]。对上文所叙述的悬挑体系而言，悬挑部分所对应荷载往往被分散至建筑结构体系的各个部分，这样不仅保证了悬挑结构所具有可靠性的提高，还增加了悬挑结构的长度。

2.3斜拉悬挑结构

构成斜拉悬挑结构的构件包括三部分，分别是塔柱、斜拉索以及刚性结构。一般来说，将出挑部分在塔柱上进行悬挂时所使用的构建即为斜拉索，空间框架、板、梁、空间桁架等均可以作为索段所拉结刚性结构而存在。索段上端通常悬挂于塔柱的顶部，索段下端则固定在所对应刚性结构的主体之上，刚性结构和柔性拉索在工作过程中都可以对自身所具有的结构优势进行最大化发挥。

通过对应用斜拉悬挑的各结构体系进行分析和对比可以发现，由承弯梁体、受拉索和承压支撑体共同构成的结构体系，有以下优点：能够对拉索在抗拉强度方面具有的优势进行充分利用，在减小结构受弯的同时，将其向拉索受拉进行转变，进而实现减轻结构重量、降低梁体高度、节省建造材料等目标。由于构件上部所产生的荷载以及构件自身具有的重量最终都会统一传递给拉索一端支撑体之上，因此，这就要求支撑体必须具备优秀的抗压能力，和斜撑相同，斜拉对力臂剪力和悬臂弯曲运动进行抵抗的形式为三角。

结论

综上所述，通过上文的分析可以看出，悬挑结构在当代建筑设计和建造过程中的出现频率极高，并且发挥了应有的作用。文章主要以桁架、梁板和斜拉这三种常见的悬挑形式为切入点，结合实例对当代建筑设计中悬挑结构的营造工作进行了探究，希望能够在某些方面为设计人员提供帮助，在实现我国建筑行业的快速、稳定发展的基础上，促进社会的进步。

参考文献

[1]朱为亮.高层大悬挑混凝土结构施工方案设计与实施[D].重庆大学,2012.

[2]颜振亚.高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计关键问题[D].南京工业大学,2015.