折板结构与建筑造型探秘

1.折板结构的概念

折板结构是以一定倾斜角度整体相连的一种薄板体系。折板结构通常用钢筋混凝土建造，也可用钢丝网水泥建造。

折板结构、薄壳结构

折板结构由折板和横隔构件组成，如图11-19（a）所示。在波长方向，折板犹如一块折叠起伏的钢筋混凝土连续板，折板的波峰和波谷处刚度大，可视为连续板的各支点，如图11-19（b）所示。在跨度方向，折板如同一根钢筋混凝土梁，如图11-19（c）所示，其强度随折板的矢高而增加。横隔构件的作用是将折板在支座处牢固地结合在一起，如果没有横隔构件，折板会坍塌而破坏。横隔构件可根据建筑造型需要来设计，如钢筋混凝土横隔板、横隔梁等。折板的波长不宜太大，否则板太厚，不经济，一般不应大于12m。

跨度与波长之比大于等于1时，称为长折板，小于1时，称为短折板。为了获得良好的力学性能，长折板的矢高不宜小于跨度的1/15～1/10，短折板的矢高则不宜小于波长的1/10～1/8。

折板结构呈空间受力状态，具有良好的力学性能，结构厚度薄，节省材料，可预制装配，节省模板，构造简单。折板结构可用来建造大跨度屋顶，也可用作外墙。

2.折板结构形式

折板结构按波长数目的不同分为单波和多波折板；按结构跨度的数目不同分为单跨与多跨折板；若按结构断面形式的不同则可分为三角形折板和梯形折板，如图11-19（d）、（e）所示；若按折板的构成情况不同又可分为平行折板和扇形折板，如图11-19（f）、（g）所示。平行折板构造简单，最常用，扇形折板一端的波长较小，另一端的波长较大，呈放射状，多用于梯形平面的建筑。

图11-19　折板结构的组成和形式

（a）折板组成；（b）沿波长方向折板如同一连续板；（c）沿跨度方向折板如同一简支梁；（d）三角形折板；（e）梯形折板；（f）平行折板；（g）扇形折板(www.xing528.com)

3.折板结构的建筑造型

由于折板结构构造简单，又可预制装配施工，故被广泛用于工业与民用建筑，可用于矩形、方形、梯形、多边形、圆形等平面。用折板结构建造的房屋，造型新颖，具有独特的外观。

巴黎联合国教科文组织会议大厅屋顶和外墙以折板结构建造，由于设计师的精心设计，折板形成的大厅顶棚具有强烈的艺术感染力，如图11-20所示。

图11-20　巴黎联合国教科文组织会议大厅

该会议大厅由意大利著名工程师奈尔维设计，大厅平面为梯形，其屋顶沿大厅纵向布置成扇形折板，与同样是折板的前后山墙相交。折板为两跨，分别为40m和27m。两跨交界处用一根大梁加强折板，大梁由6根柱支托。为加强折板，在折板之间加了一层与之相交的肋板，肋板随折板结构的弯矩图上下波动形成一个曲面，使大厅顶棚呈现出结构的韵律感和空间的深度感。

巴西圣保罗会堂是另一个用折板结构建造的著名建筑，扇形折板从会堂中心向四周呈放射状布置成圆形，巧妙地运用切割手法形成一圈三角形的外墙，结构形式与建筑造型完美统一，如图11-21所示。

图11-21　巴西圣保罗会堂

该会堂具有多功能用途，篮球赛可容纳1.8万人，演戏可容纳0.4万人，集会可容纳2万人。主厅呈圆形平面，直径65m，最大视距40m。观众席分为池座、阶梯看台、楼座三部分。屋顶和外墙为钢筋混凝土折板结构，为了采光，在顶部中央设有一天窗。靠近地面部分的折板被斜向切割，形成三角形侧窗，使会堂造型新颖，做到结构与建筑形式完美统一。