建筑結(jié)構(gòu)與材料構(gòu)造技術(shù)

建筑結(jié)構(gòu)與材料構(gòu)造技術(shù)——長(zhǎng)江大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院

結(jié)構(gòu)選型概念：根據(jù)建筑概念、形態(tài)意向、規(guī)模、經(jīng)濟(jì)要素等，選擇合適的結(jié)構(gòu)類型系統(tǒng)，以承受荷載，同時(shí)考慮地震等偶然因素，以保持整體剛度和穩(wěn)定性;另一方面，兼顧力與形的關(guān)聯(lián)，將結(jié)構(gòu)中的力都以造型要素體現(xiàn)出來(lái)。結(jié)構(gòu)體系的分類幾何規(guī)律的結(jié)構(gòu)體系用點(diǎn)、線、面、體的構(gòu)成關(guān)系類比這類系統(tǒng)。

非幾何及有機(jī)組織的結(jié)構(gòu)體系從力學(xué)邏輯出發(fā)，分析自然界生物體和非生物體的形態(tài)，可以得到很多啟發(fā)。折成多脊?fàn)畹募?；魚骨架與拱架結(jié)構(gòu)；雞蛋與薄殼結(jié)構(gòu)；蜘蛛網(wǎng)與懸索結(jié)構(gòu)；螞蟻的住處和混凝土住宅；樹(shù)形結(jié)構(gòu)和斗拱等等。結(jié)構(gòu)體系的分類一、建筑模數(shù)

建筑模數(shù)，指建筑生成過(guò)程中所采用的作為單位度量體系的某個(gè)特定數(shù)量以及衍生數(shù)列，它的不斷成倍組合能支配三個(gè)維度上的一切尺寸，使建筑從結(jié)構(gòu)到形式、空間都有特定的數(shù)理規(guī)律可循。（一）柯布西耶關(guān)于模數(shù)制的研究

柯布西耶的模數(shù)制建立在黃金分割的美學(xué)度量、裴波那契數(shù)列和人體比例的基礎(chǔ)上?；揪W(wǎng)格尺寸：1130,700,430mm；按黃金分割點(diǎn)派生后續(xù)尺寸：430+700=1130mm,1130+700=1830mm（二）中國(guó)傳統(tǒng)建筑營(yíng)造中的模數(shù)體系1、以“材”或“斗口”作為基本度量衡

2、以“間”作為平面生成元平面以“間”為單位模數(shù)，形成“柱網(wǎng)”，從而組成建筑單體以及基本院落模數(shù)。（二）中國(guó)傳統(tǒng)建筑營(yíng)造中的模數(shù)體系3、以“步架”為單位等差漸變的“舉高”檁子間的水平距離為“步架”，檁子間的垂直距離叫“舉高”（三）日本傳統(tǒng)建筑營(yíng)造中的模數(shù)體系

通常以大小為6.3尺×3.15尺的“地席”鋪設(shè)成“間”（四）我國(guó)現(xiàn)行建筑模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

基本模數(shù)，用“M”表示1M=100mm；

擴(kuò)大模數(shù)是基本模數(shù)的倍數(shù)，在平面上采用基本模數(shù)的3,6,12,15,30,60倍，豎向上采用的3倍或6倍。

分模數(shù)，為基本模數(shù)的分倍數(shù)，按1/2，1/5,1/10份取用。

模數(shù)數(shù)列二、結(jié)構(gòu)邏輯原則的遵從與突破（一）重力優(yōu)勢(shì)原理

重力統(tǒng)治性原則為建筑學(xué)提供了一個(gè)普遍的思考基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)創(chuàng)作粗略設(shè)限了選型范圍。二、結(jié)構(gòu)邏輯原則的遵從與突破（二）強(qiáng)調(diào)反常規(guī)與動(dòng)勢(shì)的不穩(wěn)造型

建筑創(chuàng)造性要求突破單一的自平衡造型，有意造成夸張不穩(wěn)定的感受。例如：柯布西耶的“新建筑”；萊特的流水別墅；日本茨城縣公園咖啡廳等等。三、結(jié)構(gòu)形式美（一）結(jié)構(gòu)的真實(shí)性體現(xiàn)

史密斯夫婦的粗野主義：建筑的美應(yīng)該以對(duì)結(jié)構(gòu)和材料真實(shí)直率的反映做標(biāo)準(zhǔn)。丹下建三設(shè)計(jì)的日本倉(cāng)敷縣廳舍和廣島紀(jì)念館等有意采用巨大的混凝土梁柱，創(chuàng)造出粗獷厚實(shí)的體塊穿插藝術(shù)。三、結(jié)構(gòu)形式美（二）構(gòu)件律動(dòng)產(chǎn)生節(jié)奏

構(gòu)件規(guī)則反復(fù)地律動(dòng)會(huì)產(chǎn)生有序的節(jié)奏；在一些主要受結(jié)構(gòu)要素支配的空間中，這種關(guān)系有位清晰：美國(guó)科羅拉多州空軍士官學(xué)院教堂；西班牙馬德里機(jī)場(chǎng)；丹麥米得爾法特儲(chǔ)蓄銀行大樓。

三、結(jié)構(gòu)形式美（三）結(jié)構(gòu)彰顯力量美感

結(jié)構(gòu)規(guī)律傳達(dá)的不僅是科技理性，也彰顯與之對(duì)應(yīng)的力量美感：美國(guó)銳步集團(tuán)全球總部；磯崎新設(shè)計(jì)的上海證大喜馬拉雅藝術(shù)中心。

四、結(jié)構(gòu)類型（一）按材料分

木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、磚結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)（二）按縱向或水平尺度特征分

單層和多層建筑：砌體結(jié)構(gòu)

高層建筑：框-剪、框-筒、巨型框架結(jié)構(gòu)

大跨度建筑：特殊水平結(jié)構(gòu)體系，如密肋梁、井字梁、無(wú)梁樓蓋、桁架、折板、拱結(jié)構(gòu)、懸索、網(wǎng)架、筒殼、索網(wǎng)張拉膜充氣結(jié)構(gòu)等

。

四、結(jié)構(gòu)類型1.框架結(jié)構(gòu)

概念：由單一構(gòu)件組成縱向或橫向骨架支撐的結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：框架既負(fù)擔(dān)重力荷載，又負(fù)擔(dān)水平荷載；外圍護(hù)墻體與內(nèi)部隔斷從位置到形態(tài)都十分自由，空間極具靈活性。分類：鋼筋混凝土框架（最常用）、鋼框架、木框架四、結(jié)構(gòu)類型2.框架與剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)的結(jié)合

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)概念：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，是在框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)定一定數(shù)量的橫向和縱向剪力墻所構(gòu)成的雙重受力體系。特點(diǎn)：整個(gè)體系中，框架仍占主體，主要承擔(dān)豎向荷載；剪力墻承擔(dān)絕大部分的水平荷載。剪力墻的布置較為靈活。四、結(jié)構(gòu)類型2.框架與剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)的結(jié)合

框架-筒體結(jié)構(gòu)概念：當(dāng)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻集中在一處并形成筒體時(shí)，稱為框架-筒體結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：與框-剪結(jié)構(gòu)的受力和變性特點(diǎn)相似，因?yàn)橥搀w的存在，其剛度、強(qiáng)度、抗扭性都增強(qiáng)了平面布置可較為靈活，適用于公共建筑、辦公樓和商業(yè)建筑等。四、結(jié)構(gòu)類型3.巨型支撐結(jié)構(gòu)

概念：高層建筑在四角或周邊集中設(shè)置承重框架、桁架或剪力墻，形成筒狀“巨柱”；同時(shí)，每隔若干層設(shè)置整體加勁桁架作為“巨型梁”水平束捆，其間各樓層內(nèi)部只使用小截面次框架。舉例：香港中銀大廈、日本東京世紀(jì)塔四、結(jié)構(gòu)類型4.桁架結(jié)構(gòu)

概念：桁架結(jié)構(gòu)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：由桿件組成、形式多樣化、選型范圍較為廣泛；結(jié)構(gòu)桿件主要承受軸向力，可以較為充分地利用材料的強(qiáng)度；施工方便。四、結(jié)構(gòu)類型5.折板結(jié)構(gòu)

概念：折板結(jié)構(gòu)是由若干狹長(zhǎng)的薄板以一定角度相交連成折線形的空間薄壁體系。特點(diǎn)：一般用于大跨度結(jié)構(gòu)，折板斷面有三角連續(xù)、梯形連續(xù)或矩形連續(xù)彎折，也可采用放射彎折形成集中對(duì)稱形態(tài)。四、結(jié)構(gòu)類型6.拱結(jié)構(gòu)

概念：拱結(jié)構(gòu)是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線或折線形構(gòu)件。拱結(jié)構(gòu)比桁架結(jié)構(gòu)具有更大的力學(xué)優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：拱結(jié)構(gòu)利于曲線造型的二維向度結(jié)構(gòu)類型，其外形飽滿而富有張力。梁，要抵抗彎矩、將水平內(nèi)力傳遞給立柱；拱以水平推力的形式傳遞給兩側(cè)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和基礎(chǔ)。一般拱頂?shù)母叨葹榭缍鹊?/5~1/7.發(fā)展：古羅馬時(shí)期的筒拱構(gòu)架、十字拱、肋架拱--拜占庭人創(chuàng)造帆拱--哥特時(shí)期的尖券--現(xiàn)代拱結(jié)構(gòu)與殼、桁架等形式結(jié)合，塑造豐富多樣的曲線形態(tài)。四、結(jié)構(gòu)類型

四、結(jié)構(gòu)類型7.懸索結(jié)構(gòu)

概念：由柔性受拉索及其邊緣構(gòu)件所形成的承重結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：懸索結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況與拱相反，索沿其切線方向傳遞拉力。具有自重輕、分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用實(shí)例：澳大利亞悉尼圣·查爾斯大橋西班牙畢爾巴鄂地鐵站四、結(jié)構(gòu)類型8.網(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架是一種解決連續(xù)界面支撐的空間結(jié)構(gòu)模式。桿件立體化分布，其內(nèi)力在三維向度中傳遞。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架多與曲面殼體結(jié)合為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。常常以空間曲面網(wǎng)架做肋骨來(lái)支撐筒殼和球殼造型。應(yīng)用實(shí)例：加拿大蒙特利爾世博會(huì)美國(guó)館北京奧運(yùn)會(huì)鳥(niǎo)巢、水