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建筑空間拓展思路探析論文
高層結構不僅要有效地傳遞水平荷載，而且，其頂端的水平位移必須受到控制。這種具有很大剛度的抵抗力水平荷載的結構，在高層建筑中稱(chēng)之為“抗側力結構”。與上述情況不同，對于中跨，大跨和超大跨建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載，主要是屋蓋自重，始終是控制結構設計的主要因素。在中，小跨建筑中，屋蓋的結構類(lèi)型及其形式可以有各種各樣的變化，大跨度屋蓋的結構形式則受到較大的限制，而能覆蓋超大跨建筑的屋蓋結構形式便寥寥無(wú)幾了。
與空間擴展相適應的不同結構體系
從結構的整體受禮特點(diǎn)來(lái)看，在高層建筑中，結構構思必須突出地注意如何解決抵抗水平荷載的問(wèn)題；在大跨建筑中，結構構思則必須著(zhù)重地研究如何克服屋蓋結構中可能產(chǎn)生的巨大彎距，以及由此而帶倆的結構自重等問(wèn)題。為了適應空間擴展由低層到超高層，由小跨到超大跨而帶來(lái)的結構整體受力狀況，受力特點(diǎn)的變化，結構傳力系統不斷地由低級形式向高級形式演進(jìn)，發(fā)展。筒體體系是建筑徹的使用空間向垂直方向擴展后，適應其結構整體受力持點(diǎn)的合乎邏輯發(fā)展的必然結果。外簡(jiǎn)體常由間距1--3米的密排柱和墻梁聯(lián)結組成，而內簡(jiǎn)體則直接利用電梯間、樓梯間、管道豎井或內柱等。簡(jiǎn)體組合形有多種變化。
高層結構的整體受力特點(diǎn)對建筑平面--空間布局的影響
為了有效地解決抵抗水平荷載的問(wèn)題，高層建筑的平面一空間布局應體現以下一些設計原則：
高層建筑的平面安排應有利于抗測力結構的均勻布置，使抗例力結構的剛度中心接近十水平荷載的臺力作用線(xiàn)，或者說(shuō)，力求使建筑平面的剛度中心接近其質(zhì)量中心，以減小水平荷載作用下所人生的扭矩。在一般情況下，風(fēng)力或地震力在建筑物上的分布是比較均勻的，其合力作用線(xiàn)往往在建筑物的中部。如果抗側力結構，如剛性井簡(jiǎn)、剪力墻等分布不均勻，那么，臺力作用中心就會(huì )偏離抗側力結構的剛度中心，而產(chǎn)生扭矩。因此，建筑物就會(huì )繞通過(guò)剛度中心的垂直軸線(xiàn)扭轉，致使抗側力結構處于更復雜的受力狀態(tài)。對于框架——剪力墻體系來(lái)說(shuō)，只有剪力墻的均勻布置，才能避免結構平面內出現剛性部分與柔性部分的顯若差異，才能保證水平荷載按各垂直構件的剛度來(lái)進(jìn)行分配，使剪力墻真正能承受絕大部分的水平行載。由此可見(jiàn)，在高層建筑中，簡(jiǎn)潔而對稱(chēng)的平面設計對于合理布置抗側力結構是比較有利的。北京民族文化宮中部68米高的方形塔樓，結合平面設計呈中心對稱(chēng)和高塔造型堅挺有力的特點(diǎn)，在四個(gè)角上很勻稱(chēng)地布置了L形鋼筋混凝土剛性墻。
出于建筑藝術(shù)方面的原因，高層建筑的平面設計有時(shí)也要突破簡(jiǎn)單規整的幾何形式。賴(lài)特設計的著(zhù)名的普賴(lài)斯塔樓(PriceTower)巧妙地將剛性墻體布置成風(fēng)車(chē)形，使得空間和體形突破了簡(jiǎn)單幾何形式的束縛。建筑師必須掌握按抗側力結構布置的力學(xué)原則與建筑功能要求來(lái)綜合考慮空間組合的基本技巧。
高層建筑的剖面設計應力求簡(jiǎn)化結構的傳力路線(xiàn)，降低建筑物的重心，避免在豎向上抗側力結構的剛度有較大的突變。如何布置太空間廳室是高層建筑剖面設計中的一個(gè)重要問(wèn)題。在高層建筑的底層設置高大的廳室。如宴會(huì )廳、交誼廳、餐廳等，一方面會(huì )使結構傳力復雜，要以斷面尺寸很大的水平構件來(lái)承受上面各層的豎向荷載；另一方面，也會(huì )使建筑物重心上移，對高層結構抗傾覆不利。半層數很高而不宜采用一般框架結構體系時(shí)，底層大空間則又會(huì )與剪力墻、剛件筒體等的布置發(fā)生矛盾。因此，在這種情況下，一般都將大空間作脫開(kāi)處理，使大廳空的結構布置與高層主體相對獨立。運用這種手法可以取得體量對比，輪廓線(xiàn)豐富的建筑藝術(shù)效果。當廳室空間不是很大，而地段用地又緊，作單層脫開(kāi)處理有困難時(shí)，也可以采用框支剪力墻結構(不考慮抗震設防)，即將底層部分做成框架。在高層建筑的項層設置大廳空間，其屋頂的水平承重結構比較容易解決。但當考慮抗震設防要求時(shí)，以不在頂層設置較大廳室而使剪力墻豎向貫通建筑全高為好。
高層建筑的體形設計應力求簡(jiǎn)潔、勻稱(chēng)、平整、穩定，以適應高層結構的整體受力持點(diǎn)。簡(jiǎn)潔的建筑體形可以保證高層結構的組成單一、受力明確，有利于抵抗水平風(fēng)力和地震力。實(shí)踐表明，平面外形復雜，高低懸殊很大或各部分有剛度突變等，都是導致震后開(kāi)裂的因素。出于建筑功能要求或建筑空間體量構圖方面的原因，建筑平面或立面的形狀比較復雜，或結構剛度截然個(gè)同時(shí)，應以抗震縫分成幾個(gè)體形簡(jiǎn)單的獨立單元。高層或超高層建筑的體形應合利于抗側加結構的穩定。為廠(chǎng)增強抗側力結構的穩定性，高層和超高層建筑的體形設計多采用如下手法；使高層或超高層建筑的底部逐漸擴大。一般常結合底層太空間的布置而采用傾斜的框架結構。使高層或超高層建筑的上部逐層或跳層收束。這種收束可以是對稱(chēng)的(如紐約帝國大廈),也可以是不對稱(chēng)的(如芝加哥西爾斯塔樓)。使高層或超高層建筑由下至上逐漸收分。高l00層的芝加哥約翰漢考克大廈明顯地反映丁古埃及建筑那種穩定墩實(shí)的體形待征，它比不收分的矩形柱狀塔樓可以減少10~50%的測移。在現代城市規劃設計理論中，A字形、金字塔形等結構形式，也被利用來(lái)探求各種新型的居住生活單元了。這里，結構的穩定體形是與空間的組織和利用緊密聯(lián)系在一起的。
結語(yǔ)
文章結合筆者實(shí)踐經(jīng)驗，對建筑空間結構的擴展與結構受力之間的關(guān)系進(jìn)行了深入探討，可以預測建筑物的這種空間擴展對現在結構技術(shù)的創(chuàng )造與運用，產(chǎn)生了極其深刻的影響。
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