在重力作用下，万物都有向下坠落的趋势。

与重力的对抗，似乎从未间断……

随着社会发展，人们对城市规划的要求也水涨船高，随着人们文化生活水平的不断提高，审美水准也在不断提升，盒子般的建筑不再适用于当今精神文明高度发展的城市建设，人们往往乐于追求那些打破常规的表现形式，因而“悬空”就成为建筑设计中一种对抗重力、同时也对抗着人们审美疲劳的表现语言。当然，真正意义上的悬空不可能实现，但当一个建筑物看上去“缺少”应有的支撑物而显得“不稳定”时，这时，某种意义上的悬空就得以实现了。

悬挑，正是现代建筑中广受青睐的一种对抗重力的方式。而钢结构本身具备自重轻、强度高、抗拉及抗弯性能好、施工快等独特优点，因此对高层、大跨度中的悬挑，采用钢结构是非常理想的。现实中大量的跨越通过“搁置”实现，但也有很多情况是“悬挑”。钢结构悬挑逐渐成为现代建筑造型的一种主要手段，悬挑结构以其强烈的表现力，对现代建筑的艺术造型产生了巨大影响并赋予了现代建筑简洁、大方又强烈的艺术表现力。

悬挑结构，是指一端支承在竖向支撑构件上，另一端向外延伸挑出支撑构件的结构。图1， A、B、C、D 四个支点中，当至少有一个支点没有构件支撑时，就构成了悬挑，其中①、②、③形成单面出挑，④由于把支承集中于中央，而使所覆盖的空间四面临空，形成四面出挑、形如伞状。

图1 悬挑结构示意图

在建筑设计中，悬挑现象十分常见，纵观古今中外的建筑，悬挑以纷繁多样的形态出现在历史上许多时期，发挥不同的功能和作用。我国古建筑中就有檐口出挑，它采用砖或石料，层层逐渐向外出挑。另外，我国传统木构建筑中常采用“斗拱”方式实现悬挑，最大能实现4~5m的悬挑。建于1936年的流水别墅是一个著名的悬挑建筑实例，呈十字交叉、高低错落的两个阳台悬挑在瀑布之上，成为挑战竖向荷载和倾覆作用的一种有力的表达方式。随着技术日新月异的进步，在当代建筑中悬挑的尺度越来越大，应用的方式也越来越多，在建筑表现力上也发挥着越来越重要的作用。

图2 斗拱

图3 流水别墅

悬挑结构的基本体系主要有板式体系、框架式（梁式）体系、桁架体系、刚架体系、拱式体系、空间体系。悬挑结构实现的方式也是多种多样的，一般分为平面型悬挑结构和空间型悬挑结构，下面主要结合现代建筑中一些常见悬挑情况来谈谈悬挑结构的主要实现方式。

● 悬挑空腹桁架

当整体悬挑跨度在10m以内，同时建筑又对立面要求较高、不允许使用斜杆时，悬挑空腹桁架是一个不错的选择（图4）。

图4 悬挑空腹桁架示意图

珠海横琴梧桐树大厦立面呈树形，每层建筑平面长度均不同且两端悬挑没有柱落地，最大悬挑跨度约11m。这个项目中建筑师强烈要求不能使用斜杆。综合悬挑的跨度及受力情况，按不同的竖向分区采用了分段“悬挑空腹桁架”。悬挑空腹桁架在受力上主要以受弯为主，而且桁架的下部承担较多的荷载，因此其效率相对不高，悬挑的跨度有限（图5、图6）。

图5 珠海横琴梧桐树大厦

图6 空腹桁架局部轴测图

● 悬挑实腹桁架

当悬挑跨度再增大时，就需要采用有斜杆的悬挑实腹桁架了。悬挑实腹桁架的悬挑跨度可达20~30m，同时对桁架的高度也有一定的要求，通常为悬挑跨度的1/5~1/3。考虑到斜杆对建筑功能的影响，可结合设备层进行布置（图7）。

图7 悬挑实腹桁架示意图

中广核大厦北楼是采用平面型悬挑实腹桁架的一个典型案例，北楼地上24层，结构总高度为100m，在10层以上外挑16.5m，悬挑部分总高度近60m。为了抵抗竖向荷载作用下的倾覆，设计师在悬挑部分的下部8层设置了桁架结构，桁架总高度30m，悬挑桁架与框架柱位于同一平面，共4榀。斜杆布置也尽可能考虑减小对建筑功能的影响（图8）。

图8 中广核大厦北楼示意图

● 斜拉索方案

当然，为了减小斜杆对建筑使用的影响，还可以对实腹桁架做一些变通，比如把斜腹杆改成斜拉索，这就是斜拉索方案（图9）。

图9 斜拉索方案示意图

斜拉索通常用于桥梁结构中。深圳万科总部大楼（图10）是采用斜拉索结构的一个典型代表。这一项目中大量引入了斜拉索。项目中落地的均是筒体或结构墙，底层平面距地有 10~15m，在建筑的端部最大有近20m的悬挑。悬挑部分的竖向荷载传至底层平面，再通过预应力斜拉索传递至竖向落地的筒体或结构墙上。由于斜拉索会产生水平力分量，为了保证力的有效传递，该方案对底层楼面的平面内刚度有一定的要求。

图10 深圳万科总部大楼结构方案示意图

由于拉索材料的强度高，相对于钢材来讲，其所需的截面相对较小。同时，拉索还可以通过调节初始张力，主动控制相邻柱的位移及高低错落，改善结构受力。但是，斜拉索的支承楼层也不宜太多，传力路径也要尽可能简洁，不要让索的受力太过于复杂而造成索受力状态难以被准确分析。当然，斜拉索结构的节点构造相对复杂，土建造价也相对较高。

● 悬 挂

前文中，中广核大厦的悬挑桁架是布置在悬挑部分的底部的，当然，我们也可以把悬挑桁架布置在悬挑部分的顶部，此时，就成了悬挂结构。最著名的悬挂结构当属香港汇丰银行大厦，其结构外露，从立面上就可看出力流的传递。整个立面分成5个区段，在每一区段的顶部均设置了两层高的伸臂桁架，用于承受区段内的竖向荷载，伸臂桁架再将受力传至巨型钢立柱上。立柱间跨度为33.6m，两端悬挑10.6m（图11）。另一个典型的悬挂结构是重庆大剧院，与香港汇丰银行的平面型悬挂略有不同，这一项目呈现出一定的空间受力性能，其悬挂结构体系本身是被悬挑出来的（图12）。

图11 香港汇丰银行大厦悬挂结构

图12 重庆大剧院悬挂结构

● 环梁对悬挑能力的提升

世博演艺中心悬挑长度在20m~31m不等，悬挑桁架基本上可以视为平面受力模式。但通过设置悬挑梁端部的环梁，提高空间协调作用以进一步提高悬挑能力。刚接环的存在提高了各悬挑梁的变形协调能力，使得悬挑跨度小的梁能够为悬挑跨度大的梁提供一定的支承。