1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及特點(diǎn)

在目前的建筑設(shè)計(jì)，尤其是高層建筑設(shè)計(jì)中，建筑的水平荷載往往在許多影響因素中占據(jù)關(guān)鍵位置。樓房自身重量和建筑所受荷載在軸向受力構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，以及在軸向構(gòu)件中引起的壓力，是與建筑高度的平方成正比。對(duì)高度已經(jīng)確定的建筑來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)軸向荷載的大小一般很難發(fā)生變化，而水平方向上風(fēng)力荷載和地震作用的力的大小往往會(huì)隨高層建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性不同而變化。由此可見(jiàn)，水平荷載對(duì)建筑物的影響必然成為首要考慮的問(wèn)題。同時(shí)，建筑的軸向變形也是一個(gè)需要注意的問(wèn)題。在高層建筑中，軸向力往往很大，能夠給建筑軸向支撐引起較大的軸向變形，從而對(duì)建筑內(nèi)部連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大，連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小。在考慮軸向變形時(shí)，不能簡(jiǎn)單的按一次加載考慮，否則會(huì)出現(xiàn)一些不合理的計(jì)算結(jié)果，還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，還能對(duì)構(gòu)件側(cè)移產(chǎn)生作用，在考慮構(gòu)件豎向變形時(shí)，會(huì)得出質(zhì)量安全出現(xiàn)問(wèn)題的結(jié)果。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，側(cè)移也是一個(gè)重要的控制指標(biāo)。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素

2.1結(jié)構(gòu)選型

建筑物的結(jié)構(gòu)選型，要求建筑物具有足夠的承載力，可承擔(dān)自身重力及輔助建筑重力。而且要具有足夠抵抗水平荷載的強(qiáng)度，使建筑在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在安全的距離內(nèi)?；谏鲜鲈瓌t，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的功能適應(yīng)性、受力合理性、抗災(zāi)減災(zāi)能力、經(jīng)濟(jì)性、施工方便等因素。建筑的功能適應(yīng)性包括使用空間、使用功能等要求，在建筑選型時(shí)應(yīng)首要考慮。選取不同的結(jié)構(gòu)型式，建筑物所能獲得的使用空間大小和高度均不同。各種建筑結(jié)構(gòu)體系有截然不同的受力特征，在抗風(fēng)抗震等各方面各不相同，結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮建筑結(jié)構(gòu)受力合理性。

2.2軸向變形

層數(shù)對(duì)于建筑規(guī)模成本有很大的關(guān)聯(lián)。不過(guò)這種關(guān)聯(lián)性對(duì)于所有的分部項(xiàng)目來(lái)講并不是一樣的。對(duì)于屋蓋來(lái)講，不論是幾層，它們只用這一屋蓋。其并不是隨著層數(shù)變多而導(dǎo)致資金變多。所以，該區(qū)域的成本會(huì)隨著層數(shù)的變多而減少。對(duì)于基礎(chǔ)來(lái)講，所有的層都使用一個(gè)基礎(chǔ)。由于層數(shù)變多，其受力就會(huì)變大，所以要切實(shí)的提升其受力性，雖說(shuō)基礎(chǔ)區(qū)域的成本會(huì)伴隨層數(shù)的增加而變少，不過(guò)其并不是像屋蓋一樣的明顯。對(duì)于墻和柱等，它們會(huì)由于層數(shù)變多，受力性就要隨之提升，此時(shí)期成本也要增加。

和經(jīng)濟(jì)性間的關(guān)聯(lián)。層的高度和建筑體的成本有著非常緊密的關(guān)聯(lián)，由于高度變高了，其總的規(guī)模和柱的規(guī)模就要變多，而且會(huì)提升結(jié)構(gòu)的重量，會(huì)增加基礎(chǔ)等的受力，而且管線也會(huì)變長(zhǎng)。要是降低高度的話，就能夠節(jié)省物質(zhì)，而且對(duì)于抗震來(lái)講也很有益處，能節(jié)省成本。而且，除降低層高可以減少住宅建筑總高度，縮小建筑之間的日照距離，所以降低層高能也取得節(jié)約用地的效果。在相同建筑面積時(shí)，住宅建筑平面形狀不同，住宅的外墻周長(zhǎng)系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長(zhǎng)系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少，并且受力性能好，造價(jià)會(huì)降低?？紤]到住宅的使用功能和方便性，通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

直覺(jué)優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：細(xì)微之處的處理更是不一樣的，此類內(nèi)容經(jīng)由電腦是無(wú)法有效的分辨的，要靠著工作者自己辨別。此項(xiàng)判斷必須在設(shè)計(jì)的常見(jiàn)規(guī)律的指引之下開展，其就是之前講到的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。因此，概念設(shè)計(jì)存在于設(shè)計(jì)師對(duì)多種備選方案進(jìn)行選擇的過(guò)程中。

概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題該項(xiàng)設(shè)計(jì)要分析的內(nèi)容非常多。人們都是希望能夠借助于該項(xiàng)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)在各項(xiàng)力的干擾之下不受到影響，或是把這種影響降到最小。因此，分析如何應(yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對(duì)稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計(jì)則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設(shè)防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構(gòu)件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設(shè)防思想在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)思想。

結(jié)束語(yǔ)

1.引言

美國(guó)著名建筑家路易斯•康認(rèn)為，建筑的創(chuàng)作是從探索某一先于實(shí)體即巴存在的“意志”來(lái)求得先天的型制，建筑師就是把某種意志帶到現(xiàn)實(shí)世界中來(lái)。在這里我們把這個(gè)“意志”引導(dǎo)出來(lái)的“樣式”理解為某一持定場(chǎng)所，按規(guī)定要求和具體的條件，綜合而得出某一有個(gè)性的建筑形態(tài)。臺(tái)階建筑作為眾多建筑形態(tài)之一，不僅它的出眾發(fā)展有賴于生成“土壤”，而且它的設(shè)計(jì)也是錯(cuò)綜復(fù)雜的。諸如，內(nèi)部因素有功能要求、交通組織、結(jié)構(gòu)技術(shù)、屋頂平臺(tái)的設(shè)置等；外部因素有基地狀況、周圍建筑、建筑小氣候等。

2.臺(tái)階建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)

2.1功能要求對(duì)建筑的功能要求，首先反映在設(shè)計(jì)綱領(lǐng)的提出，設(shè)計(jì)綱領(lǐng)對(duì)投資、規(guī)模、面積、層數(shù)、高度、功能組成及各種重要設(shè)備增設(shè)施缽郴侖一些重大原則規(guī)定，但是這些規(guī)定有時(shí)不切實(shí)際，如甲方常常提出“最小的經(jīng)濟(jì)代價(jià)、最大的建筑使用面積”，建筑設(shè)計(jì)人員則會(huì)對(duì)這些沖突性要求作出權(quán)衡和取舍。如江蘇洪澤圖書館的設(shè)計(jì)中，甲方根據(jù)投資擬定1460平方米的建筑面積，而基地周圍的規(guī)劃要求必須達(dá)到5層的高度，即所謂建筑自身的功能容量和城市及環(huán)境容量發(fā)生矛盾之時(shí)，設(shè)計(jì)者采用臺(tái)階建筑造型，不僅恰到好處地滿足了甲方提出的功能要求，又照顧了城市景觀。結(jié)合使用要求，建筑在功能上可分為單一功能型和多功能型，即建筑常以綜合體出現(xiàn)、設(shè)計(jì)時(shí)多把功能雷同的空間，如寫字間、住宅、公寓、旅館客房等，按豎向垂直重疊或依地形重疊；把功能復(fù)眾、大小不一空間，如會(huì)議、餐廚、商場(chǎng)、服務(wù)廳，安排在相應(yīng)層及毗鄰的附屬建筑里，而對(duì)于每個(gè)房間的使用上總要求能有直接活動(dòng)的室外空間。因此，在建筑的形體組合時(shí)，考慮環(huán)境結(jié)構(gòu)而壘疊成臺(tái)階建筑，這些功能要求常是誘發(fā)臺(tái)階建筑產(chǎn)生的主要因素。如韓國(guó)某療養(yǎng)院設(shè)計(jì)把客房、辦公放于條式的建筑中，把人多面積大的餐廳、前廳置于地面層和地下層，該建筑采用臺(tái)階處理手法，集多種功能于一體，條狀的臺(tái)階和南向坡臺(tái)階客觀上減弱了建筑的龐大體量。同樣對(duì)于住宅設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，為適應(yīng)不同家庭的人口結(jié)構(gòu)以及近期遠(yuǎn)期各種需要和變化，常設(shè)計(jì)成多套型、多戶型的建筑，這不僅表現(xiàn)在大范圍的居住區(qū)或小區(qū)群體中，也體現(xiàn)在住宅建筑的單體中。臺(tái)階建筑由于平面上的壘疊和收進(jìn)可設(shè)計(jì)成不同的套型、多種單元的建筑，設(shè)計(jì)靈活性極大。

2.2交通組織臺(tái)階建筑交通組織涉及建筑的規(guī)模和平面布局的方式。作為整體臺(tái)階建筑大多是低層或多層，即使對(duì)于山地建筑也是如此；在平地上建造整體臺(tái)階建筑由于其平臺(tái)進(jìn)深的不同或隔幾層退臺(tái)，加上裙房，基座的因素也常出現(xiàn)整體臺(tái)階建筑。多層或高層整體臺(tái)階建筑，其交通構(gòu)成可分為垂直交通和廊式交通。這些交通部分的設(shè)計(jì)除了滿足人流通暢、聯(lián)系方便外還要考慮緊急情況下的疏散要求。又由于臺(tái)階建筑退臺(tái)的關(guān)系垂直交通和廊式交通布量位置顯得尤為重要，它有與一般建筑不同的特點(diǎn)。（1）直交通與臺(tái)階建筑的結(jié)合方式。垂直交通與臺(tái)階建筑退臺(tái)開始層隔開，以保證較多的房間能有直接的室外臺(tái)階空間，但建筑低層部分疏散距離過(guò)長(zhǎng)。因此，這種結(jié)合方式在低層疏散距離滿足要求，垂直交通進(jìn)行分區(qū)域分段設(shè)置的情況下采用，常用在較長(zhǎng)的條式或單元式住黃巖湖北中新人力資源開發(fā)有限公司湖北武漢430000宅類型的臺(tái)階建筑中。另外，垂直交通與臺(tái)階建筑退臺(tái)開始層相鄰或者垂直交通到達(dá)頂層位于退臺(tái)開始層相鄰的垂直投影位置，以保證臺(tái)階建筑低層的疏散安全距離，并可最大限度地發(fā)揮垂直交通的作用。這種方成統(tǒng)一的臺(tái)階外形效果。另外，垂直交通與臺(tái)階平臺(tái)相結(jié)合，沿臺(tái)階層層跌落或者通為統(tǒng)—的垂直交通再與各層平臺(tái)水平聯(lián)系，這樣可直接進(jìn)出平臺(tái)，進(jìn)行安全疏散。如前述的甲板式臺(tái)階住宅，引伸出許多戶外樓梯而使每家能有一獨(dú)立的地面入門。（2）廊式交通與臺(tái)階建筑的結(jié)合方式。廊式交通市置在單向臺(tái)階建筑的背向或雙面臺(tái)階建筑的中間，但廊式交通需通過(guò)垂直交通來(lái)組織交通。另外，對(duì)于廊式交通與平臺(tái)相結(jié)合，使平臺(tái)既可休息、眺望，又具有交通的功能。

3.臺(tái)階建筑外部設(shè)計(jì)

1民用住宅建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀

首先，國(guó)內(nèi)民用住宅建筑水平不高。在民用住宅建筑施工的過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)資源浪費(fèi)、施工混亂、設(shè)計(jì)不合理等現(xiàn)象。其次，民用住宅的建筑施工管理極其不嚴(yán)格，制度存在很多問(wèn)題。少數(shù)施工單位為了牟取高額的利益常常在施工過(guò)程中以次充好、偷工減料，使得民用住宅建筑的質(zhì)量沒(méi)有保證。所以，在民用住宅建筑的施工過(guò)程中，相關(guān)部門必須對(duì)施工單位進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，強(qiáng)化民用施工管理控制工作，從而確保民用住宅的質(zhì)量。第三，民用住宅建筑能耗大，在目前國(guó)內(nèi)的400多億平方米的既有建筑中，高能耗建筑所占比例高達(dá)99%。與此同時(shí)，在每年新增的住宅面積中又有接近95%的建筑屬于高能耗的建筑，由此可見(jiàn)，中國(guó)建筑是一個(gè)能耗大的行業(yè)。所以，加快建設(shè)省地節(jié)能型的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)國(guó)家的資源合理利用具有十分重要的意義。第四，住宅建筑節(jié)能意識(shí)低，特別是在農(nóng)村。通常情況下，民用住宅建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)提高建筑附加成本，這也就意味著開發(fā)商肯定會(huì)失去一部分利潤(rùn)。因此，多數(shù)開發(fā)商不愿意對(duì)民用住宅進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。中國(guó)的大部分農(nóng)村，農(nóng)家民用住宅缺乏專業(yè)設(shè)計(jì)，房屋大多以滿足基本的居住要求即可，導(dǎo)致能源耗費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。所以，注重農(nóng)村民用住宅的節(jié)能工作對(duì)于整個(gè)國(guó)家的節(jié)能減排都有十分重大的意義。

2民用住宅建筑設(shè)計(jì)具體要求

2.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，節(jié)約型省地、節(jié)能民用住宅建筑結(jié)構(gòu)將會(huì)成為國(guó)內(nèi)未來(lái)建筑設(shè)計(jì)建造的發(fā)展方向。其中，鋼結(jié)構(gòu)在中國(guó)民用住宅建筑的設(shè)計(jì)中扮演著很重要的角色。鋼結(jié)構(gòu)的引入不僅比原有的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更加節(jié)省成本，更重要的是鋼結(jié)構(gòu)擁有良好的隔熱、保溫效果，極大的提高了房屋的舒適程度，也大大改善了建筑效率。工業(yè)化裝飾裝修在鋼結(jié)構(gòu)住宅大規(guī)模引進(jìn)中國(guó)的過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用，是鋼結(jié)構(gòu)建筑強(qiáng)大的技術(shù)后盾。民用住宅建造施工中，如果采用一般的建造方法，就比較難實(shí)現(xiàn)手工裝修與建筑主體間的協(xié)調(diào)。相比于一般民用住宅建筑結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的裝飾工程可以通過(guò)塞木屑、電錘打眼等方式來(lái)確保使用壽命。

2.2超高層、地下多層設(shè)計(jì)隨著建筑水平的不斷提高，城市的發(fā)展已經(jīng)不僅僅只是局限于向城市周邊的橫向拓展。同時(shí)，城市也在向著高空、地下延伸。有限的空間內(nèi)，增加民用住宅建筑的高度是節(jié)約占地面積，適應(yīng)城市人口增加的好辦法。事實(shí)上，高層、超高層建筑不僅能夠解決城市人口劇增的問(wèn)題。高層、超高層建筑本身也具備很多的優(yōu)點(diǎn)：首先，高層建筑由于人均占地面積相對(duì)較少所以相對(duì)于低層建筑而言造價(jià)較低；其次，高層建筑的民用住宅戶型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)更加成熟、更加合理，能夠給入住居民提供比較理想的居住環(huán)境，國(guó)內(nèi)居民都十分愿意接受這個(gè)結(jié)構(gòu)；第三，對(duì)于施工單位而言，高層建筑有效的提高了土地的利用率，降低了用戶的購(gòu)買成本，也為施工單位帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3民用住宅建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

1住宅建筑造型設(shè)計(jì)理念

（1）造型應(yīng)考慮實(shí)用性、功能性和經(jīng)濟(jì)性。

針對(duì)當(dāng)前居住建筑來(lái)說(shuō)，適用、經(jīng)濟(jì)仍然是建筑設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。實(shí)用性、功能性、經(jīng)濟(jì)性在居住建筑設(shè)計(jì)時(shí)必須首先加以關(guān)注。對(duì)造型的實(shí)用性要求，即不能破壞居住建筑內(nèi)部空間的舒適性要求、安全性要求，還要尊重內(nèi)部空間對(duì)外部造型的約束，如進(jìn)深、開間、層高等。對(duì)造型功能性要求，也就是要外部造型設(shè)計(jì)涉及的陽(yáng)臺(tái)、露臺(tái)、窗等均應(yīng)符合住戶使用要求。通過(guò)對(duì)上述住宅建筑造型的要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（2）造型應(yīng)與工程技術(shù)密切配合。

從建筑施工角度考慮，居住建筑造型設(shè)計(jì)與建造的工程技術(shù)具有天然的緊密聯(lián)系。一方面，居住建筑造型應(yīng)充分尊重建筑材料、結(jié)構(gòu)技術(shù)及其本身固有的邏輯性。比如鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)居住建筑的造型可以表現(xiàn)出穩(wěn)重、富有韻律美的氣質(zhì)，而鋼結(jié)構(gòu)居住建筑造型就可以做得較輕盈。國(guó)外還有一些特異體型的居住建筑，由于采用特別的結(jié)構(gòu)形式，表現(xiàn)出極具個(gè)性的美。另一方面．工程技術(shù)應(yīng)與造型處理的要求密切配合、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，尤其是建筑構(gòu)造、節(jié)點(diǎn)大樣的技術(shù)設(shè)計(jì)更應(yīng)詳加斟酌。對(duì)細(xì)部的表達(dá)體現(xiàn)出不同的形式，有的適合不同的結(jié)構(gòu)類型、有的表現(xiàn)不同的建筑風(fēng)格。

（3）從建構(gòu)內(nèi)、外空間界面的角度進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。