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1高層建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)想方法

1.1平面設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)構(gòu)想

1）受力特征與平面形式。高層建筑因其特有的受力特征，從結(jié)構(gòu)意義分析其對(duì)平面形式的影響就具有重要意義。高層建筑在水平荷載作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移，其中整體彎曲變形占主導(dǎo)地位，結(jié)構(gòu)整體彎曲變形所引起的側(cè)移，與結(jié)構(gòu)體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關(guān)系，以建造寬度很小的建筑物是不適宜的。因此，在平面上加大建筑的有效寬度，就能在很大程度上減少結(jié)構(gòu)的相對(duì)側(cè)移.所以，從結(jié)構(gòu)受力角度來(lái)講，高層建筑的平面形式最好是簡(jiǎn)單、規(guī)整的。圓柱形建筑由于它垂直于風(fēng)向的表面積最小，其風(fēng)荷載比方柱形建筑可減少20%～40%。平面形式為圓形、橢圓形、正方形、修正三角形、正多邊形等形式的高層建筑，建筑沿縱橫兩個(gè)方向的寬度均較大，有較好的抗側(cè)剛度，受風(fēng)面積也較小，是理想的高層建筑平面類(lèi)型。

2）結(jié)構(gòu)平面布置的合理性。結(jié)構(gòu)中的傳力構(gòu)件在平面中布置，應(yīng)不影響建筑使用功能的基礎(chǔ)上，盡量滿足從力學(xué)角度所提出的要求。從力學(xué)角度出發(fā)，高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻布置，避免由于抗側(cè)力結(jié)構(gòu)分布不均而導(dǎo)致水平荷載作用中心偏離抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度中心而產(chǎn)生扭矩，使抗側(cè)結(jié)構(gòu)處于非常復(fù)雜受力狀態(tài)。

3）結(jié)構(gòu)形式與特點(diǎn)。高層建筑對(duì)內(nèi)部空間的要求，因其使用性質(zhì)和功能不同，建筑平面布置也就隨之變化。小空間平面布置方案僅適用于住宅及旅館；辦公室要求大小空間兼有；餐廳、商場(chǎng)、展覽廳等，則要求有能靈活分隔的大空間；舞廳，宴會(huì)廳和報(bào)告廳等，又要求內(nèi)部無(wú)柱大空間。各種結(jié)構(gòu)體系所能提供內(nèi)部空間是不同的，它反映在建筑中也各具特色。隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，一些較新穎結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)用，為建筑師創(chuàng)造豐富多彩的建筑形體，提供使用上具有更大靈活性的平面空間，滿足各種使用功能要求創(chuàng)造了有利的條件。如巨型結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)等既屬此類(lèi)。

1.2剖面設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)構(gòu)想

剖面構(gòu)思與建筑形式是緊密相連的，而高層建筑的形式與結(jié)構(gòu)體系又是相互制約的，建筑形式的藝術(shù)性必須與結(jié)構(gòu)體系的合理性統(tǒng)一協(xié)調(diào)，才能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的有效性。因此，不僅要很好地考慮和解決結(jié)構(gòu)與建筑功能方面的要求，還必須運(yùn)用邏輯思維與形象思維，充分利用結(jié)構(gòu)中符合力學(xué)規(guī)律和原理的形式來(lái)構(gòu)成不同的空間輪廓與空間韻律。

1）傳力體系豎向設(shè)計(jì)。建筑的空間形態(tài)是由結(jié)構(gòu)傳力體系支撐的。傳力體系的剖面形式，直接反映結(jié)構(gòu)沿豎直方向傳遞荷載的路徑，也關(guān)系到建筑物的使用性能。從高層建筑的受力合理性講，應(yīng)注意控制建筑的高寬比；由于使用上的要求造成剛度變化特別大，或結(jié)構(gòu)布置發(fā)生變化時(shí)，則必須設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層；高層建筑必須有相應(yīng)的錨固深度，此錨固深度可結(jié)合布置設(shè)備用房和地下停車(chē)庫(kù)的需要，作為一層或多層地下空間，這對(duì)降低高層建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。

2）創(chuàng)造優(yōu)良體型。高層建筑由于受水平荷載的影響較大，所以建筑形體應(yīng)力求簡(jiǎn)潔、均衡、穩(wěn)定，并具有極佳力學(xué)效益而不易屈服于側(cè)向力的優(yōu)良體型。上下如一型：板式高層建筑其形狀多為一字形平面，因其面積利用系數(shù)高、造型簡(jiǎn)潔、樸素大方、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、施工方便、造價(jià)也較經(jīng)濟(jì)，廣泛用于辦公樓、旅館與住宅。

3）合理設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。現(xiàn)代高層建筑向著多功能、綜合用途發(fā)展。在同一幢建筑中，可能上部樓層布置住宅、旅館、中部樓層作辦公用房，下部樓層往往是商場(chǎng)、餐飲、文化娛樂(lè)設(shè)施。不同功能用途的樓層對(duì)結(jié)構(gòu)形式提出了不同的要求。上部需要的是多墻體的小開(kāi)間；中部則需小的和中等大小的空間；而下部則要求是盡可能大的、能自由靈活分隔的大空間，柱網(wǎng)要大，墻要盡可能少。

4）增設(shè)加強(qiáng)層。層數(shù)很多、高度很大的建筑，如果靠增大截面尺寸或增設(shè)抗側(cè)力構(gòu)件，必然影響到建筑的使用，這時(shí)就可考慮在一定高度位置設(shè)置加強(qiáng)層。當(dāng)未設(shè)置加強(qiáng)層時(shí)，作為一般高層結(jié)構(gòu)體系，其位移類(lèi)似于懸臂梁，隨高度增加而迅速增大，外荷載產(chǎn)生的傾覆力矩大部分由中央核心剪力墻或筒體承受。在高層建筑中，加強(qiáng)層的設(shè)計(jì)，可結(jié)合設(shè)備層一起考慮。由于設(shè)備層對(duì)采光要求較低，可以不開(kāi)或少開(kāi)窗，并可在不妨礙設(shè)備布置的前提下增設(shè)內(nèi)部支撐，或沿其周邊局部加固，因此設(shè)備層可以成為剛度很大的加強(qiáng)層。

2結(jié)語(yǔ)

在建筑創(chuàng)作中，了解和掌握各種結(jié)構(gòu)體系在空間構(gòu)成中的表現(xiàn)方式以及所能形成的內(nèi)部空間、合理選擇傳力系的方式，對(duì)建筑的使用功能、內(nèi)部空間、外觀造型都有很大的影響。它可以使我們?cè)陬^腦里形成這樣一個(gè)總的概念：既要選擇的傳力體系和方式，對(duì)建筑的使用功能、內(nèi)部空間、外觀造型會(huì)帶來(lái)什么樣的影響，現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)方案會(huì)在各方面如設(shè)計(jì)、施工上遇到什么困難、經(jīng)濟(jì)性如何等。

作者：齊鐵軍單位：龍煤集團(tuán)雞西分子公司