3第三章空间与结构2030.docx
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3第三章空间与结构2030
第三章空间与结构
·建筑空间，都是人们凭借着一定的物质材料从自然空间中围隔出来的，但一经围隔之后，这种空间就改变了性质——由原来的自然空间而变为人造空间。
人们围隔空间主要服务于两重目的：
其一，也是最根本的，是为了满足一定的功能使用要求；
其二，还要满足一定的审美要求。
就前一种要求而言，就是要符合于功能的规定性。
具体地讲所围隔的空间必须具有确定的量（大小、容量）、确定的形（形状）和确定的质（能避风雨、御寒暑、具有适当的采光通风条件）；就后一种要求而言，则是要使这种围隔符合于美的法则——具有统一和谐而又富有变化的形式或艺术表现力。
围隔空间是达到上述双重目的所采用的手段。
为了经济有效地达到目的，人们还必须充分地发挥出材料的力学性能；巧妙地把这些材料组合在一起并使之具有合理的荷载传递方式；使整体和各个部分都具备一定的刚性并符合于静力平衡条件。
如果把符合于功能要求的空间称之为适用空间；
把符合于审美要求的空间称之为视觉或意境空间；
把按照材料性能和力学的规律性而围合起来的空间称之为结构空间，这三者由于形成的根据不同，各自所受到的制约条件不同，各自所遵循的法则不同，因而它们并不天然就是吻合一致的。
可是在建筑中这三者却是一身而三任并合而为一的，这就要求建筑师必须把这三者有机地统一为一体。
在古代，功能、美、结构三者之间的矛盾并不突出。
当时的建筑师既是艺术家又是工程师，他们在创作的最初阶段几乎就把这三方面的问题都同时地、综合地加以考虑，反映在作品中三者的关系完全熔铸在一起。
可是到了近代情况就不同了，由于科学技术的进步和发展，工程结构已经形成为一门独立的科学体系，并从建筑学中分离了出来从而形成为相对独立的专业。
和古代建筑师不同，现代的建筑师必须和结构工程师相配台才能最终地确定设计方案，于是正确地处理好上述三者的关系就显得更为重要了。
工程结构，作为一种手段虽然同时服务于功能和审美这双重目的，但是就互相之间的制约关系而言，它和功能的关系显然要紧密得多。
任何一种结构形式都不是凭空出现的，它都是为了适应一定的功能要求而被人们创造出来的，只有当它所围合的空间形式能够适应某种特定的功能要求，它才有存在的价值。
随着功能的发展和变化，它自身也不断地趋于成熟，从而更好地适应于功能的要求。
任何一种结构形式，一但失去了功能价值便失去了存在的意义，这样的结构形式将必然被淘汰。
功能要求是多种多样的，不同的功能要求都需要有相应的结构方法来提供与功能相适应的空间形式。
——例如为适应蜂房式的空间组合形式，可以采用内隔墙承重的梁板式结构；为适应灵活划分空间的要求，可以采用框架承重的结构；为求得巨大的室内空间，则必须采用大跨度结构。
每一种结构形式由于受力情况不同；构件组成方法不同，所形成的空间形式必然是既有其特点又有其局限性。
如果用得其所，将可以避开它的局限性而使之最大限度地适合于功能的要求。
为了做到这一点，从设计一开始就应当把满足功能要求和保证结构的科学性结合在一起而一并地加以研究。
然而，仅仅做到这一点还不够。
我们不应忘记结构还要服务的另外一重目的——满足精神和审美方面的要求。
与功能相比，虽然这方而的要求居于从属地位，但是这个问题却不是可有可无的。
——古代的建筑师在创造结构时从来就是把满足功能要求和满足审美要求联系在一起考虑的。
例如古代罗马建筑所采用的拱券和穹窿结构，不仅覆盖了巨大的空间从而成功地建造了规模巨大的浴场、法庭、斗兽场以适应当时社会的要求，而且还凭借着它创造出光彩夺目的艺术形象。
高直建筑也是这样。
它所采用的尖拱拱肋和飞扶壁结构体系，既满足了教堂建筑的功能要求，又极为成功地发挥了建筑艺术的巨大感染力。
不同的结构形式不仅能适应不同的功能要求，而且也各自具有其独特的表现力。
——如果说西方古典建筑所采用的砖石结构，一般都具有敦实厚重的感觉，那么我国传统建筑所采用的木构架，则易于获得轻巧、空灵、通透的效果。
如果说罗马的拱券、穹窿结构有助于表现宏伟、博大、庄严的气氛，那么高直的尖拱和飞扶壁结构体系，则有助于造成一种高耸、空灵和令人神往的神秘气氛。
近代科学技术的伟大成就为我们提供的手段。
不仅对于满足功能要求要经济、有效并强有力得多，而且其艺术表现力也为我们提供了极其宽广的可能性，巧妙地利用这种可能性必将能创造出丰富多采的建筑艺术形象。
基于这一点，有的建筑师认为：
“每一个时代都是用它当代的技术来创作自己的建筑的。
但是没有任何一个时代拥有过像我们现在在处理建筑上所拥有的这样神奇的技术”。
——“功能·结构与美”埃罗萨里宁（建筑师）第七期
而对这种情况，我们应当怎样对待现代技术?
毫无疑问，我们应当利用它、驾驭它，力求扩大它的表现力并使之为建筑创作服务。
只有这样，才不愧于时代赋予我们这一代建筑师的职责。
在建筑领域中，所谓现代技术所包括的内容是相当广泛的，但是结构在其中却占据着特别突出的地位。
这不仅是由于它在实现对于自然空间围隔中起着决定性的作用，而且还因为它直接地关系到空间的量，形、质等三个方面。
为此，在这一章中将系统地来讨论空间与结构的关系问题。
一，以墙和柱承重的梁板结构体系[图26～31]
以墙和柱承重的粱板结构体系，是一种既古老又年青的结构体系，说它古老是指它具有悠久的历史，早在公元前两千多年的埃及建筑中就已经广泛地采用了这种结构体系；说它年青则是指直到今天人们还利用它来建造建筑。
这种结构体系主要由两类基本构件共同组合而形成空间的。
一类构件是墙柱：
另一类构件是粱板。
前者是形成空间的垂直面；后者是形成空间的水平面。
墙和柱所承受的是垂直的压力；梁和板所承受的是弯曲力。
——古埃及，西亚建筑所采用的石梁板、石墙柱结构；古希腊建筑所采用的木粱、石墙柱结构；近代各种形式的混合结构、大型板材结构、箱形结构等。
凡是利用墙、柱来承担粱、板荷重的一切结构形式都可以归纳在这种结构体系的范围之内。
这种结构体系的最大特点是：
墙体本身既要起到围隔空间的作用，同时又要承担屋面的荷重，把围护结构和承重结构这两重任务合并在一起，一身而二任。
古代埃及、西亚建筑所采用的结构方法，可以说是一种最原始的石粱柱（墙）结构。
我们知道天然石料不仅自重大而且又不可能跨越较大的空间，因而用石梁扳当作屋顶结构，并用墙作为它的支承，势必只能形成一条狭长的空间，这反映在平面上必然会有两条互相平行而又靠得很近的墙。
这种结构方法的局限性十分明显，古埃及、西亚建筑正是由于受到这种结构的限制，因而不可能获得较大的室内空间。
古埃及的神庙建筑，由于祭祀活动的公共性，显然要求有宽大的室内空间，而用墙来支承屋顶结构则不可能获得这样的空间，而对这种情况只好用石柱来支托屋顶结构。
采用这种方法虽然可以扩大室内空问，但是终究由于石梁板的跨度有限，加之石柱本身又十分粗大，结果仍然是柱子林立，而使内部空间局促拥塞。
古希腊神庙的屋顶结构，由于用木梁代替石梁，从而使正殿部分的空间有所扩大，这是因为木材本身的自重较轻而且又适合于承受弯曲力，以它来作梁显然要比石粱可以跨越更大的空问。
与埃及神庙相比，希腊神庙显然要开敞，明快一些，这固然取决于人的主观意图。
但也和各自所采用的结构方法有着一定的联系。
自木粱问世以来，经过了几千年，直到现在人们还在使用它，尽管人们对它的力学性能有了比较深刻的认识，但是就结构形式本身来讲，并没有明显的变化和发展。
例如迄今仍然使用的硬山架檩结构和古代希腊对于木梁的应用并没有什么原则的差别，都没有能够充分地发挥出材料的潜力。
近代钢筋混凝土粱板，是由两种材料组合在一起而共同工作的，由于较充分地发挥了混凝土的抗压能力和钢筋的抗拉能力，因而是一种比较理想的抗弯构件。
和天然的石料、木材不同，钢筋混凝土粱板可以不受长度的限制而做成多跨连续形式的整体构件，这样就可以使弯矩分布比较均匀，从而能够较有效地发挥出材料的潜力：
尽管多跨连续的钢筋混凝土粱板具有整体性强和较好的经济效果，但是这种粱板必须在现场浇制，这不仅需要大量的模板，而且施工速度慢。
为此，当前我国多采用预制钢筋混凝土构件。
有些建筑，由于功能要求有较大的室内空间，为此就需要用梁柱体系来代替内隔墙而承受楼板所传递的荷重，从而形成外墙内柱承重的结构形式。
以墙或柱承重的梁板结构形式虽然历史悠久，但终究因为不能自由灵活地来分隔空间而具有明显的局限性。
这些，都极大地限制了组合的灵活性，致使某些功能要求比较复杂的建筑，不能采用这种结构形式。
为了提高劳动生产率和加快施工速度，近年来又出现了大型板材结构和箱形结构。
这种结构的优越性首先表现在生产的工厂化，其次，由于可以采用机械化的施工方法，还可以大大地加快施工速度。
这两种结构形式尽管具有一定的优点，但是由于把承重结构和围护结构合而为一，特别是由于构件模度加大，因而使空间的组合极不灵活，也不可能获得较大的室内空间，所以这两种结构形式的运用范围也是很有局限的，一般仅适用于功能要求比较确定、房间组成比较简单的住宅建筑。
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*砖墙——螃蟹，框架——骨架
二、框架结构体系[图32-42]
框架结构也是一种古老的结构形式，它的历史一直可以追溯到原始社会，当原始人类由穴居而转入地面居住时。
就逐渐学会了用树干、树枝、兽皮等材料搭成类似于后来北美印地安人式的帐篷，这实际上就是一种原始形式的框架结构。
框架结构的最大特点是把承重的骨架和用来围护或分隔空间的帘幕式的墙面明确地分开，这可能是因为人们在长期的实践中逐渐地认识到有的材料虽然具有良好的力学性能，但却不适宜于用来防风避雨，而另一些材料却正好具有这方面的特长，因而分别选用前一种材料当作承重的骨架，然后再用后一种材料覆盖在骨架上，从而形成一个可供人们栖息的空间。
典型的印第安人式帐篷的骨架是由许多根树干或树枝做成的，树干的下端插入地下。
上端集束在一起，四周覆以兽皮、树皮或人工编织的席子，这样就形成了一个圆椎形的空间。
这种原始形式的帐篷结构极其简单、内部空间狭小局促，人在其中生活会受到很大的局限。
在欧洲逐渐发展起来的半木结构（half-timber），是一种露明的本框架结构、由于构件之间的结构技巧日趋完善，从而可以形成高达数层、并具有相当稳定性的整体木框架结构。
这种结构不仅具有规则的平面形状，而且使立柱、横粱、屋顶结构、斜撑等不同构件明确地区分开来，各自担负着不同的功能，同时又互相连接成为一个整体，另外，按照建筑物的规模，这种结构可以分成若干个开间，每一开间之间设置立柱，门窗等开口可以安放在两根相邻的立柱之间，内部空间随着开同的划分可作灵活的分隔。
由于具有上述优点，欧洲的许多国家，特别是英国，曾广泛地以这种结构方法来建造住宅建筑。
半木结构虽然具有很多优点，但是由于木框架与填充墙之间不可能结合得十分严密，因而它只流行于气候比较温暖的中欧地带。
以后，随着英国殖民主义的发展，这种半木结构设带到北美洲，可能由于存在上述缺点，这种露明的框架就逐渐地被覆盖起来，从而形成为一种殖民地式的建筑风格。
我国古代建筑所运用的木构架也是一种框架结构。
它具有悠久的历史，据估计这种梁架系统的结构早在公元前二世纪至公元二世纪的汉代就已经趋于成熟。
由于梁架承担着屋顶的全部荷重，而墙仅起围护空间的作用，因而可以做到“墙倒屋不塌”。
我国传统木构架构件用榫卯连接，匠师们在长期实践中创造了各种形式的榫卯，并且加工制作十分精密、严谨，从而使整个建筑具有良好的稳定性。
我国古典建筑之所以具有十分独特的形式和风格，这固然和我国古代社会的生活方式、民族文化传统、地理气候条件有着不可分割的联系，但是采用木构架的结构方法对于形式的影响也是一个不容忽视的重要因素。
除木材外，用砖石也可以砌筑成为框架结构的形式，13～15世纪在欧洲风行一时的高直式建筑所采用的正是一种砖石框架结构。
高直式教堂所采用的尖拱拱肋结构，无论从形式或受力状况上看都不同于罗马时代的筒形拱或穹窿。
它的最大特点是把拱而上的荷重分别集中在若干根拱肋上，再通过这些交叉的拱肋把重力汇集于拱的矩形平面的四角，这样就可以通过极细的柱墩把重力传递给地面。
高直式教堂就是以重复运用这种形式的基本空间单元而形成宏大的室内空间的。
在这种结构体系中，为了克服拱肋的水平推力，又分别在建筑物的两侧设置宽大的飞扶壁，这既满足了结构的要求。
又使建筑物的外观显得更加雄伟、高耸，空灵。
由于这种结构体系把屋顶荷重及水平推力分别集中在柱墩和飞扶壁上，反映在平面上则是既无内墙也无外墙，所剩下的仅仅是整齐排列着的柱网和飞扶壁的纵向墙垛，这种平面具有一切框架结构的特点。
此外，为分隔室内外空间，还在相邻的拱架间镶嵌大面积的花棂窗，这将会给室内空间造成一种极其神秘的宗教气氛。
尽管运用砖石框架也可以建造出像高直教堂那样高大、雄伟的建筑。
但是这种结构有整体的刚性很差的弱点。
而这一点对于框架结构来讲则是至关再要的。
正是由于这一点也有人反对把它当作框架结构来看待。
由此可见，结构形式和材料的力学性能之间存在一个适应与否的问题。
在近代钢筋混凝土框架结构中，这个问题反映的更为突出。
钢筋混凝土不仅强度高、防水性能好，既能抗压又能抗拉，而且特别由于它可以整体浇筑，所有的构件之间都可以按刚性结合来考虑，这种材料可以说是一种理想的框架结构材料。
除钢筋混凝土外，钢材也是一种比较理想的框架结构材料。
与钢筋混凝十相比，钢材还具有自重轻和便于连接等优点，但钢材的防火性能差，用钢材做框架还必须用不易燃的材料把它包裹起来，这也会给设计带来许多麻烦。
目前世界各国情况不同，有的主张用钢框架，有的则主张用钢筋混凝土框架我国的情况下讲，由于钢的产量不足、成本较高，一般均采用钢筋混凝上框架。
钢筋混凝土框架结构的荷重分别由板传递给梁，再由粱传递给柱，因此，它的重力传递分别集中在若干个点上。
基于这一点，可以认为框架结构本身并不形成任何空间，而只为形成空间提供一个骨架，这样就可“根据建筑物的功能或美观要求自由灵活地分隔空间。
作为承重结构的框架不起任何围护空间的作用；而围护结构仅起隔声和遮挡视线作用，只要能够满足这些要求，则可以选用最轻，最薄的材料来做内墙或外墙，特别是外墙，通常可以采用大面积的玻璃幕墙来取代厚重的实墙，这样就可以极大地减轻结构的重量。
钢和钢筋混凝土框架结构问世之后，对于建筑的发展起了很大的推动作用，如果说西方古典建筑的辉煌成就是建立在砖石结构的基础之上，中国古典建筑的辉煌成就是建立在木构架的基础之上，那么西方近现代建筑的巨大成就，在很大程度上则是建立在钢或钢筋混凝土框架结构的基础之上。
——法国著名建筑师勒·柯布西耶早在本世纪初就已经预见到这种结构的出现可能会给建筑发展带来巨大而深刻的影响。
他所提出的新建筑五点建议
1、立柱、底层透空；
2、平顶、屋顶花园；
3、骨架结构使内部布局灵活；
4、骨架结构使外形设计自由；
5、水平的带形窗。
深刻地揭示出近代框架结构给予建筑创作所开拓的新的可能性。
回顾半个多世纪以来建筑发展的实践活动，充分证明了他的预见是正确的。
·近代框架结构的应用，不仅改变了传统的设计方法，甚至还改变了人们传统的审美观念。
采用砖石结构的古典建筑，愈是底层荷重愈大，墙也愈实愈厚，由此形成了一条关于稳定的观念——上轻下重、上小下大、上虚下实。
并认为如果违反了这些原则就会使人产生不愉快的感觉，古典建筑立面处理按照台基、墙身、檐部三段论的模式来划分，正是这些原则的反映。
采用框架结构的近现代建筑，由于荷重全部集中在立柱上，底层无须设置厚实的墙壁，而仅仅依靠立柱就可以支托建筑物的全部荷重，因而它可以根本无视这些原则，甚至还可以把这些原则颠倒过来——采用底层透空的处理手法，使建筑物的外形呈上大下小或上实下虚的形式。
·另外，用砖石结构形成的空间，最合逻辑的形式就是由六面体组成的空间——由四面直立的墙支托着顶盖。
建立在砖石结构基础上的西方古典建筑正是以这种方式来形成空间的，因而可以说：
六面体空间形式所反映的正是典型的传统的空间观念。
采用框架结构的近现代建筑，由于荷重的传递完全集中在立柱上，这就为内部空间的自由灵活分隔创造了十分有利的条件，现代西方建筑正是利用这一有利条件，打破了传统六面体空间观念的束缚，以各种方法对空间进行灵活的分隔，不仅适应了复杂多变的近代功能要求，同时还极大地丰富了空间的变化，所谓“流动空间”正是对于传统空间观念的一种突破。
其它如开门、开窗，立面处理等也都因为框架结构的应用而产生极为深刻的变化，这些都在不同程度上改变了传统的审美观念。
三、大跨度结构体系[图43～58]
从迄今还保存着的古希腊宏大的露天剧场遗迹来看，人类大约在两千多年以前，就有扩大室内空间的要求。
如果把古代西亚建筑中已经出现的叠涩穹窿也看成是这种要求的一种反映，那么时间还可以向前推移大约一千年。
古代建筑室内空间的扩大是和拱形结构的演变发展紧密联系着的，从建筑历史发展的观点来看，一切拱形结构——包括各种形式的券、筒形拱、交叉拱、穹窿——的变化和发展，都可以说是人类为了谋求更大室内空间的产物。
从梁到三角券（又称倚石券）可以说是拱形结构漫长发展过程的开始，尽管这种券还保留着很多梁的特征，但是它毕竟向拱形结构迈出了第一步。
只是当出现了由楔形石块砌成的放射券之后，才正式标志着拱形结构已经发展成为一种独立的结构体系。
拱形结构和粱板结构最根本的区别在于这两者受力的情况不同：
梁板结构所承受的是弯曲力；拱形结构所承受的主要是轴向的压力。
在以天然石料作结构材料的古代，以石为粱不可能跨越较大的空间。
拱形结构则不然，由于它不需要用整块石料来制作，而且基本上叉不承受弯曲力，因而，用小块的石料不仅可以砌成很大的拱形结构，并且还可以跨越相当大的空间。
拱形结构在承受荷重后除产生重力外还要产生横向的推力，为保持稳定，这种结构必须要有坚实、宽厚的支座。
例如以筒形拱来形成空间，反映在平面上必须有两条互相平行的厚实的侧墙，拱的跨度愈大，支承它的墙则愈厚，很明显，这必然会影响空间组台的灵活性。
为了克服这种局限，在长期的实践中人们又在单向简形拱的基础上，创造出一种双向交叉的筒形拱。
这种拱承受荷载后重力和水平推力集中于拱的四角，与单向筒形拱相比前者的灵活性要大得多，罗马时代许多著名的建筑如卡瑞卡拉浴场就是用这种形式的拱来形成宏大而又富有变化的室内空间的。
穹窿结构也是一种古老的大跨度结构形式，早在公元前14世纪建造的阿托雷斯宝库所运用的就是一个直径为14.5m的叠涩穹窿。
到了罗马时代，半球形的穹窿结构已被广泛地运用于各种类型的建筑，其中最著名的要算潘泰翁神庙。
神殿的直径为43.3m，其上部覆盖的是一个由混凝土所做成的穹窿结构。
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早期半球形穹窿结构的重力是沿球面四周向下传递的。
这种穹窿只适合于圆形平面的建筑。
随着技术的进步和建造经验不断的积累，不仅结构的厚度逐渐减薄，而且形式上也不限于于必须是一个半球体，可以允许沿半球四周切去若干部分，而使球面上的荷重先传递给四周弓形的拱上，然而再通过角部的柱墩把重力传递至地面。
这种形式的穹窿不仅适合于正方形平面，而且还允许把四周处理成为透空的形式，这就给平面布局和空间组合创造了很大的灵活性。
公元六世纪，穹窿结构又有一个很大的发展：
在某些拜占庭建筑中出现了一种以穹窿结构覆盖方形平面的空间、而用帆拱（pendentive）作为过渡的方法，于是结构的跨度又可以进一步地增大。
著名的圣索菲亚大教堂就是采用这种形式的穹窿结构。
·在大跨度结构中，结构的支承点愈分散，对于平面布局和空间组合的约束性就愈强；反之，结构的支承点愈集中，其灵活性就愈大。
从罗马时代的筒形拱演变成为高直式的尖拱拱肋结构；从半球形的穹窿结构发展成带有帆拱的穹窿结构，都表明由于支承点的相对集中而给空间组合带来极大的灵活性。
古典建筑形式发展到文艺复兴时期已经达到了最高潮，自此之后随着社会生产力的发展某些金属材料如铸铁已开始在建筑中运用。
特别是到了近代，由于铸铁、钢等金属材料在建筑中大量应用，于是就出现了一些新的金属大跨度结构——由铸铁或钢制成的拱或穹窿结构。
由于金属是一种高强度的建筑材料，用它来做拱或穹窿不仅跨度大而且建筑外形轻巧，但却与传统的风格格格不入。
这个时期出现的一些金属拱或穹窿建筑处理上尽管还欠成熟，但是却具有强大的生命力，它预示着建筑技术必将面监一场新的革命，并宣告古典建筑形式的终结。
桁架也是一种大跨度结构。
在古代，虽然也有用木材做成各种形式的构架作为屋顶结构的，但是符合于力学原理的新型桁架的出现却是近代的事。
桁架结构的最大特点是：
把整体受弯转化为局部构件的受压或受拉，从而有效地发挥出材料的潜力并增大结构的跨度。
桁架结构虽然可以跨越较大的空间，但是由于它本身具有一定的高度，而且上弦一般又呈两坡或曲线的形式，所以只适合于当作屋顶结构。
在平面力系结构中，除桁架外还有刚架和拱也是近代建筑所常用的大跨度结构。
刚架结构根据弯矩的分布情况而具有与之相应的外形——弯矩大的部位截面大，弯矩小的部位截面小，这样就充分发挥了材料的潜力。
因此刚架可以跨越较大的空间。
近代的拱和古代的拱在形式上有某些相似之处，但近代的拱所用的材料由钢或钢筋混凝土取代了砖石。
同时，对于拱的受力状况有了更加科学的认识，这主要表现在拱形的设计上力求使之具有合理的外形，从而把拱内的弯矩值降到最小限度，或者完全消除弯曲力。
刚架和拱在覆盖空间的方式上与桁架相似，这里不拟赘述。
所不同的是三者剖面形式各有特点：
桁架的下弦一般保持水平；刚架呈中部高两边低的两坡形，但坡度较平缓；拱呈中部高两边低的曲线形。
在建筑实践中可以分别根据其特点以适应不同的功能要求。
虽然用钢、钢筋混凝土等材料做成的桁架、刚架或拱可以跨越较大的空间，从而解决了大空间建筑的屋顶结构问题，但是这些结构仍存在着很多缺点。
为了改变这种状况，第二次世界大战以后，国外某些建筑师和工程师，从某些自然形态的东西——鸟类的卵、贝壳、果壳……中受到启发，进一步探索新的空间薄壁结构，不仅推动了结构理论的研究，而且促进了材料朝着轻质高强的方向发展，致使结构的跨度愈来愈大，厚度愈来愈薄、自重俞来俞轻、材料的消耗俞来俞少。
在这此空间薄壁结构中，折板和壳应用得最普遍。
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我们知道：
用轻质高强材料做成的结构，若按强度计算，其剖面尺寸可以大大地减小，但是这种结构在荷载的作用下，却容易因变形而失去稳定并最后导至破坏。
壳体结构正是由于具有合理的外形，不仅内部应力分配既合理又均匀，同时又可以保持极好的稳定性，所以壳体结构尽管厚度极小却可以覆盖很大的空间。
壳体结构按其受力情况不同可以分为折板、单曲面壳和双曲面壳等多种类型。
在实际应用中，壳体结构的形式更是丰富多采的。
它既可以单独地使用，又可以组合起来使用；既可以用来覆盖大面积空间，又可以用来覆盖中等面积的空间；既适合于方形、矩形平面要求，又可以适应圆形平面、三角形平面，乃至其它特殊形状平面的要求。
和壳体结构一样，悬索结构也是在第二次世界大战以后逐渐发展起来的一种新型大跨度结构。
由于钢的强度很高，很小的截面就能够承受很大的拉力，因而早在本世纪初就开始用钢索来悬吊屋顶结构。
当时，这种结构还处于幼年时代，悬索在风力的作用下容易产生振动或失稳，一般只用在临时性的建筑中。
二次大战后，一些高强度的新品种钢材相继问世，其强度竟超过普通钢几十倍，但刚度却大体停留在原来的水平上，这就使得满足结构的强度要求与满足结构刚度和稳定性要求之间发生矛盾。
特别是用高强度的钢材来承受压力，若按计算强度其截面可以大大减小，但一经受压则极易产生变形、失稳而遭到破坏。
为了解决这一矛盾，最合逻辑的方法就是以受拉的传力方式来代替受压的传力方式，这样才能有效地发挥材料的强度，悬索结构正是在这种情况下应运而生的。
1952～1953年在美国建造的拉莱城牲畜贸易馆是这种结构运用于永久性建筑的早期实例之一，它的试验成功，使悬索结构的运用得到迅速的发展。
悬索在均布荷载作用下必然下垂而呈悬链曲线的形式，索的两端不仅会产生垂直向下的压力，而且还会产生向内的水平拉力。
单向悬索结构为了支承悬索并保持平衡
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