Tại sao phần lớn các mái nhà triển lãm và cung thể thao lại có hình dạng rất kỳ lạ?

Nhà triển lãm, cung thể thao, nhà hát, rạp chiếu bóng đều là những công trình kiến trúc công cộng cỡ lớn chứa nhiều người xem. Đặc điểm của chúng là khẩu độ không gian rất lớn, nhưng lại không được dùng cột để chống đỡ khoảng không gian bên trong, nhằm tránh cản trở tầm mắt của người xem và ảnh hưởng đến việc thưởng thức nghệ thuật. Đặc biệt là cung thể thao, quy mô người xem thường đạt đến hàng vạn, khẩu độ kiến trúc thường phải dài đến 100 - 200 m. Kết cấu khung nhà thông thường khó đạt được yêu cầu đó. Đồng thời, các kiến trúc công cộng cỡ lớn này cũng thường được xem như công trình có tính biểu tượng trong thiết kế đô thị, nên về phong cách thiết kế, cần tạo hình kiến trúc đặc thù để hấp dẫn mọi người.

Hiện nay, kết cấu kiểu khung lưới và kiểu cáp treo được dùng tương đối nhiều trong các công trình kiến trúc có tính chất vĩnh cửu với khẩu độ lớn.

Kết cấu kiểu khung lưới dùng thép hình như thép góc (thép chữ L) hoặc ống thép, liên kết với nhau thành kết cấu mái nhà khẩu độ lớn dạng ô lưới lập thể. Vì tính năng của ống thép tốt hơn thép góc, nên thường dùng ống thép làm ô lưới, thông qua nhiều phương thức liên kết để tạo thành mái nhà với các hình dạng khác nhau một cách thuận tiện. Khẩu độ thường vào khoảng 100 - 200 m. Đặc biệt, khi xây dựng các kiến trúc hình kết cấu khung lưới, tính ưu việt của nó thể hiện rõ, khó có kết cấu nào khác sánh kịp. Nhà trưng bày của Mỹ trong Hội chợ thế giới ở Montreal, Canađa năm 1967 và nhà chủ đề trong Hội chợ thế giới ở Vancouver, Canađa năm 1986 đều là những kiến trúc hình cầu sử dụng kiến trúc khung lưới mới lạ, đẹp mắt, lắp ráp và tháo dỡ cũng tương đối thuận tiện.

Kiến trúc kiểu cáp treo là một hình thức kết cấu khẩu độ lớn khác. Loại kết cấu mái nhà này ban đầu được gợi ý từ kết cấu cầu cáp treo. Ưu điểm của nó là có thể phát huy tối đa tính ưu việt của vật liệu thép, giảm lượng thép cần dùng. Phương thức cấu tạo của cáp treo thông thường cũng giống như giá thép của cầu cáp treo: giữa hai trục đứng sừng sững, người ta treo dây thép chính, trên dây cáp đó lại treo một nhóm cáp thép dùng để đỡ mái nhà. Phương thức này gần giống như một cái lều bạt; có thể tìm thấy nguồn gốc ban đầu của kiến trúc cáp treo từ các lều lán làm bằng dây thừng, song mây của người nguyên thủy. Sân thi đấu thể thao tổng hợp quốc lập trong nhà, còn gọi là cung thể thao “Cây cam đắng”, ở Tôkyô, Nhật Bản, xây dựng năm 1964, chính là hai kiến trúc cáp treo có tạo hình độc đáo. Nhà chính là nhà bể bơi, cũng có thể dùng cho các môn thi đấu khác, có hơn 16.000 chỗ ngồi. Trên hai dây cáp treo chính to lớn, người ta treo hai nhóm cáp thép để đỡ mái nhà. Nhìn theo mặt phẳng nằm ngang, mái nhà giống như hai mảnh trăng lưỡi liềm đặt lệch nhau; vòng cung lớn dài 240 m, vòng cung nhỏ dài 120 m, chỗ cao nhất cách mặt đất 40,4 m. Nhà đánh bóng rổ nằm ở phía tây nam nhà chính cũng là kết cấu cáp treo nhưng chỉ có một cột ở giữa, mặt phẳng dạng hình tròn; dây cáp trên cột xoay dần, hình thành mái nhà hình xoắn ốc có tạo hình đẹp đẽ.