摘要：近年來，隨著建筑技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)建筑物的高度逐漸增高，結(jié)構(gòu)體系逐年翻新，建筑功能與類型也越來越復(fù)雜，然而在建筑物結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)人員忽視了建筑結(jié)構(gòu)選型的重要性，以致某些建筑作品的建筑功能與內(nèi)在結(jié)構(gòu)不和諧，加大了建筑造價(jià)等。本文結(jié)合筆者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)從建筑結(jié)構(gòu)選型的原則、建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系、結(jié)構(gòu)選型方案的選擇等方面談?wù)劷Y(jié)構(gòu)選型在設(shè)計(jì)中的作用。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)選型；建筑設(shè)計(jì)

　　Abstract: In recent years, with the rapid development of architectural technology in our country, the height of the building is higher, the structure system renovation of the year by year, architectural function and type also more and more complicated, however, in the structure engineering design, some design personnel ignore the importance of building structure selection, so that some of the architectural works architecture function and inner structure is harmonious, increase the construction cost, etc. This paper combining the practical experience for many years in the selection of structure from building principle, structure and the architectural design, the relations between structure selection plan of the choice of talk about the structural type in the design of the function.

　　Keywords: building structure; structural type; Architectural design

　　中圖分類號(hào)：TU318           文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A              文章編號(hào)：

　　建筑結(jié)構(gòu)主要是通過一定空間與造型的形成來保證建筑物安全使用，其可以承受認(rèn)為或自然界等各種施加于建筑物上的荷載作用。建筑設(shè)計(jì)中建筑構(gòu)思、整體布局與建筑造型地確立的核心環(huán)節(jié)即為結(jié)構(gòu)造型。一個(gè)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀、建筑功能與內(nèi)在結(jié)構(gòu)和諧統(tǒng)一的建筑作品離不開結(jié)構(gòu)工程師與建筑師地密切配合。結(jié)構(gòu)造型除了整體與各部分結(jié)構(gòu)形式的確定，還包括圍繞建筑功能要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)局部的合理布置和妥善處理，如混合結(jié)構(gòu)的剛度與變形、房屋結(jié)構(gòu)縫的減少、磚石結(jié)構(gòu)的超高等等，然而這些問題又恰恰是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)最多且最難處理的問題。

　　1、建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系

　　建筑結(jié)構(gòu)是建筑技術(shù)的重要組成部分，同時(shí)也是保證房屋安全、保障群眾生命安全的重要手段。建筑結(jié)構(gòu)的形式不僅可以滿足建筑功能的要求，而且還可創(chuàng)造出一個(gè)美觀的建筑。建筑結(jié)構(gòu)是由注冊(cè)結(jié)構(gòu)師完成，而建筑設(shè)計(jì)是由注冊(cè)建筑師完成；前者處于服務(wù)地位，主要用于解決堅(jiān)固問題，而后者處于先行與主導(dǎo)地位，主要用于解決功能、適用、和美觀的問題。但是兩者又必須是相結(jié)合的，因?yàn)橹挥姓嬲�符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的可行性。因此，建筑結(jié)構(gòu)與建筑設(shè)計(jì)即相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特別是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，1）水平荷載為決定因素；2）側(cè)移為控制指標(biāo)；3）軸向變形不容忽視；4）結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　2、結(jié)構(gòu)選型的原則

　　建筑結(jié)構(gòu)選型的內(nèi)容主要分為三點(diǎn)，一是獨(dú)立基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)地合理選擇；二是框架-剪力墻、筒體等豎向承重結(jié)構(gòu)地合理選擇；三是無梁樓蓋、井式樓蓋、雙向板肋形樓蓋、單向板肋形樓蓋等水平承重結(jié)構(gòu)地合理選擇。結(jié)構(gòu)選型是建筑設(shè)計(jì)的空間組合和建筑造型過程中最主要的環(huán)節(jié)，而在結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1）應(yīng)適應(yīng)建筑功能要求。不同類型的建筑有其不同的建筑功能，特別是某些公共建筑，會(huì)有視聽功能要求。比如說體育館，其比賽大廳內(nèi)不可又柱子且結(jié)構(gòu)應(yīng)采用大跨度結(jié)構(gòu)以保證其具備較好的觀看視覺效果；2）應(yīng)滿足建筑造型要求。這個(gè)主要是針對(duì)一些造型復(fù)雜、平面或立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型，其應(yīng)在合理位置按實(shí)際要求設(shè)置防震縫，以形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元；3）應(yīng)使結(jié)構(gòu)自身優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。每個(gè)建筑結(jié)構(gòu)形式都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和不足以及適用范圍，因而，工程師在結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的具體情況；4）要充分考慮材料和施工條件。結(jié)構(gòu)形式與材料和施工技術(shù)有關(guān)，若材料和施工技術(shù)存在不同，建筑結(jié)構(gòu)形式也會(huì)不同。例如鋼結(jié)構(gòu)形式的采用，當(dāng)鋼材供應(yīng)緊缺或鋼材價(jià)格與施工技術(shù)不完善時(shí)工程師就不可選鋼結(jié)構(gòu)；5）應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)要素，盡可能將造價(jià)降低，節(jié)省成本。當(dāng)幾種結(jié)構(gòu)形式同時(shí)滿足建筑設(shè)計(jì)條件時(shí)，為了節(jié)省成本支出，工程師可考慮經(jīng)濟(jì)條件盡量采用能降低工程造價(jià)的結(jié)構(gòu)形式。

　　3、結(jié)構(gòu)選型方案的選擇

　　隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代建筑除了要考慮建筑功能與建筑平面布置、使用空間組合相互間的關(guān)系，還應(yīng)對(duì)建筑功能與建筑體型的關(guān)系、建筑功能與立面的關(guān)系、建筑美感等方面引起更多地關(guān)注，從而向建筑設(shè)計(jì)多樣化邁進(jìn)。因而，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)在不違背相關(guān)規(guī)范條件的情況下，通過試驗(yàn)研究、分析，以及相應(yīng)的、有效的、合理的構(gòu)造上措施地采取，使建筑結(jié)構(gòu)選型能夠最大限度地與建筑設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)、相一致，從而創(chuàng)造一個(gè)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的建筑產(chǎn)品。

　　一般情況下，建筑選型將直接對(duì)建筑體型、空間、立面、平面布置等方面產(chǎn)生影響，而不同的建筑物，都有其不同的建筑功能，都要求不同結(jié)構(gòu)形式與之相適應(yīng)。

　　1.1框架結(jié)構(gòu)體系

　　框架結(jié)構(gòu)體系是由砼、梁、柱組成的方格承重體系，其能同時(shí)承受垂直荷載和水平荷載，這主要是因?yàn)橐话憧蚣芙Y(jié)構(gòu)體系中的梁與抗節(jié)點(diǎn)為剛性連接。由于框架結(jié)構(gòu)體系能設(shè)計(jì)較大空間，比較容易滿足建筑功能要求，因而其被廣泛地應(yīng)用于大型會(huì)議室、大型辦公樓、展覽廳、貿(mào)易廳、大跨度工業(yè)車間以及車站等等。框架結(jié)構(gòu)體系不僅能在非地震區(qū)采用，而且還能在地震區(qū)廣泛采用，那是因?yàn)槠湓趯?duì)立而復(fù)雜的提醒及各種施工方法中都具有較強(qiáng)的適應(yīng)力。框架結(jié)構(gòu)體系在地震區(qū)采用時(shí)，由于框架柱正斷面與側(cè)向剛度相對(duì)較小，使得房屋層間變形和頂點(diǎn)位移在水平荷載的作用下而變大，因而，為了能滿足強(qiáng)度和變形的極限值要求，即有效地抵抗側(cè)向力的作用以及將房屋層間變形和頂點(diǎn)位移減少，工程師可在建筑物層數(shù)較多時(shí)將柱子斷面加大。然而，在建筑物層數(shù)增多時(shí)，僅僅采用鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)的建筑造價(jià)較高，且非常不經(jīng)濟(jì)。

　　1.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成，即由實(shí)體墻或具有小開口的鋼筋砼縱、橫墻所組成，使豎向荷載和水平荷載通過樓板傳至縱橫墻，其既可作為承重結(jié)構(gòu)，又可作為間隔墻。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是為了彌補(bǔ)框架結(jié)構(gòu)體系中抗側(cè)剛度不足的缺點(diǎn)，它是一種多功能高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體系，其墻體具有剛度大、延性好、傳力直接均勻、整體性好等優(yōu)點(diǎn)。剪力墻結(jié)構(gòu)體系能組成小開間，因而主要用于住宅、辦公樓、高層旅館、貿(mào)易中心等建筑。然而，由于剪力墻體系平面被縱、橫墻所分割，且墻體本身又不允許較大的洞口，因而剪力墻結(jié)構(gòu)體系的適應(yīng)能力受到了限制。

　　1.3框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指在框架體系的強(qiáng)度與剛度滿足不了相關(guān)要求（即側(cè)向剛度差）以及剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑功能的發(fā)揮受到影響（即建筑空間使用和平面布局受到約束）時(shí)，將通過建筑平面適當(dāng)位置較大剪力墻的設(shè)置來替代部分框架，其中剪力墻主要用于水平剪力的承載，框架體系主要用于垂直荷載力的承載�？蚣�-剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在純框架的基礎(chǔ)上，通過電梯間、樓梯間和其他有效部位抗側(cè)剛度較大的剪力墻地設(shè)置來承擔(dān)主要的水平力。該體系位移曲線呈彎剪型，且其能建高度要比框架體系高，且對(duì)建筑使用能力強(qiáng)，能保證結(jié)構(gòu)合理。

　　1.4筒體體系

　　筒體體系是指以筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系，可分為單筒體、筒中筒、筒體-框架、多束筒等。筒體體系具有剛度和強(qiáng)度大、抗震能力強(qiáng)、各構(gòu)件受力合理等特點(diǎn)，主要被大跨度、大空間及超高層建筑等采用。

　　4、結(jié)論

　　總之，結(jié)構(gòu)選型是建筑設(shè)計(jì)中重要環(huán)節(jié)，其與建筑設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立但又相互結(jié)合。建筑結(jié)構(gòu)選型一直都受到國(guó)內(nèi)外專家與學(xué)者的關(guān)注，但真正在理論研究及方法應(yīng)用方面還是相當(dāng)不充分。結(jié)構(gòu)選型是一個(gè)復(fù)雜的決策問題，有大量的不確定性，與建筑功能與建筑體型的關(guān)系、建筑功能與立面的關(guān)系、建筑美感等方面都有一定的關(guān)系，且直接對(duì)它們產(chǎn)生影響。因而，注冊(cè)結(jié)構(gòu)式在選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)充分考慮建筑功能、建筑體型、建筑立面與平面等方面，將結(jié)構(gòu)選型與它們緊密地聯(lián)系在一起，即結(jié)構(gòu)選型應(yīng)盡量適應(yīng)建筑功能要求，與建筑平面布局、立面體型密切配合，并應(yīng)對(duì)這些因素進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，最終選擇一個(gè)受力合理、經(jīng)濟(jì)適應(yīng)且施工方便的結(jié)構(gòu)方案。

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