城市建筑结构设计

　　摘要： 建筑业是国民经济的重要物质生产部门，它与整个国家经济的发展、人民生活的改善有着密切的关系。在今天，城市建筑以其独特的方式传承着文化，散播着生活的韵味，不断地渗透进人们的日常生活中。同时，随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进设计理论，加强先进技术的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。

　　关键字：建筑结构,建筑美学,设计原则

　　一、 建筑结构分类概述

　　建筑结构是指在建筑物(包括构筑物)中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。狭义的建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

　　(一)建筑结构因所用的建筑材料不同可以分为如下几类：

　　1.混凝土结构：(以混凝土为主要材料的结构)包括：

　　a、钢筋混凝土结构—配置受力的普通钢筋，钢筋网或钢骨架;

　　b、预应力混凝土结构—配置预应力钢筋的混凝土结构;

　　c、素混凝土结构—没有配置受力的钢筋的混凝土结构。

　　2.钢结构：以钢材(钢材、型钢)为主制作的结构

　　3.砌体结构：由块材通过砂浆砌筑而成的结构

　　4、木结构：指全部或大部分用木材制作的结构

　　5、混合结构：由两种及两种以上材料作为重要承重的房屋。

　　(二)根据承重结构类型可分为：

　　1. 框架结构：梁柱刚接而成的受力体系，(钢筋混凝土或者钢材)预制柱、梁、板装配;现浇混凝土柱、梁，预制板;全现浇钢筋混凝土。

　　2.剪力墙结构：利用建筑物的纵向和横向钢筋混凝土作为墙体的主要承重构件，再配以梁板组成的承重结构体系。

　　3、框架—剪力墙结构：框架结构的基础上，沿框架纵、横方向的某些位置，在柱与柱之间设置数道钢筋混凝土墙体作为剪力墙。

　　4.筒体结构：全现浇(大模板、滑模);内外各做成筒，一般内筒为全现浇;外筒(现浇混凝土、钢)做成密柱深梁形成筒体

　　(三) 此外还有一些其他的分类：

　　根据建筑所体现的民族风格，可分为中国式、日本式、意大利式、英吉利式、俄罗斯式、伊斯兰式、印第安式建筑等;

　　根据建筑的时代风格，可分为古希腊式、古罗马式、哥特式、文艺复兴式、巴洛克式、古典主义式、国际式建筑等;

　　根据建筑流派的不同，分类就更复杂了，仅“二战”后，西方就有野性主义、象征主义、历史主义、新古典主义、新方言派、重技派、怪异建筑派、有机建筑派、新自由派、后期现代空间派等。

　　但在通常情况下，人们较多地是根据使用目的的不同而将建筑分为住宅建筑、生产建筑、公共建筑、文化建筑、园林建筑、纪念性建筑、陵寝建筑、宗教建筑等.

　　二、建筑结构美学

　　正如前文中所提到的，建筑物早已不再单单只是遮风挡雨的遮蔽物，在被建设的同时它也被赋予了文化及时代的特征，所以在建筑物的结构设计时不单单要根据每个建筑物的结构要求的不同、功用的不同、地理环境及周边位置的不同，选择合适的建筑材料及施工方法，同时由于结构系统在建筑领域的功能，是不同于土木工程或机械工程等领域上的，他有自身的艺术含义，所以在结构设计时需由建筑美学为出发点，结构系统系辅助达成美学目的的元素，同时兼具力学功用;有许多出色的建筑案例，就是由于力学原理的合谐性，进而导引出建筑设计的概念;所以结合美学与力学，结合观赏与实用，为建筑与结构之共同目标。

　　建筑之美在于其根植于自然环境，又服从于自然环境。多样的建筑形式，各异的建筑风格适宜于不同的自然环境，与风景林木地形溶为一体，形成了各种建筑文化自己的美的语言。不同的地域，不同的自然环境，作为人与自然总结的建筑，向植物一样落地生根。合天时，合地利，适宜于各种地区自然环境的要求，与大自然融为一体。同时建筑之美在于科学技术对艺术和建筑创作的影响，这是20世纪艺术和建筑发展中，最鲜明的有益于以往时代的特征。艺术的作用表现与人与自然，社会的关系，使生活的爆满，从感性上体验自然和人生的韵律和诗意。这时候的建筑界逐渐形成了“反形式美学”“高技美学”“生态美学”和“可维持发展的美学”为代表的新兴建筑美学体系。建筑物与自然的和谐，与城市的发展主题，与城市的历史背景皆有着诸多联系，能够从城市自身出发，发现城市的代表元素，将其与建筑物相结合，则建筑美便自然就会体现出来。

　　三、建筑结构设计原则

　　在以建筑的美学为出发点之后，接下来应该就是在建筑结构设计时要考虑的根本任务了，结构设计的目的是使建筑物安全并能够适应使用的要求，就像人类的发展要与自然及其规律相和谐的原则一样，万事万物都有其自身的原则，当然建筑物的结构设计也不例外的拥有自己的原则：

　　1、刚柔相济

　　有时候觉得建筑物的设计，就好像为人的一声设计蓝图一样，人们在遇到不同的人不同的事情时，需要有能屈能伸的品质，同样合理的建筑结构体系也应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好?刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢?这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的 精确答案。最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的不变追求。

　　2、多道防线

　　安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会自信计算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是不存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，应有第二道、第三道防线来顶住。尽力做到有备无患。

　　3、抓大放小

　　“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢?为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢?这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢?明智之举是要让次要构件先去承担灾难。如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则更大!在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒;而梁 倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待，企图让他们都“坚不可摧”，则可能会造成同时破坏，后果会更糟糕，损失会更大。所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。

　　4、打通关节

　　在结构体系中，所谓关节，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处，是关节。广义上，诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层亦是关节。关节无处不在，因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时，对于单一的构件，力量的传递简明，因而容易控制。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。

　　四、总结

　　房屋建筑结构设计是个系统、全面的工作。以上四项原则是建筑机构设计时首要考虑的前提，只有合理利用力学知识，及自然的规律，根据不同的地理特点，发挥创新能力，以安全建设，合理利用为前提，加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究，不断提高建筑的结构设计水平，才能使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。

　　参考文献：

　　【1】：宗兰、宋群《建筑结构》机械工业出版社2010-08-12;

　　【2】：曾坚《建筑美学》中国建筑工业出版社 2010-2;

　　【3】：罗福午 《建筑结构设计》 清华大学 2006-12-01

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文章名称： 城市建筑结构设计

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