论智能建筑和现代建筑结构技术

摘要：在信息社会时代，由于社会经济的繁荣，科技的突飞猛进，加上文化思想的活跃，促使了建筑功能不断复杂，建筑形式日益丰富。从20世纪90年代后，我们可以从智能建筑、高层建筑、大跨度建筑、生态建筑、仿生建筑等类型中看到新的科学技术所创造的建筑奇迹。

关键词：智能建筑、建筑环境、结构造型、建筑革命。

1智能建筑概念

1.1什么是智能建筑

智能建筑（Intelligent Building, IB）是信息时代的必然产物，是高科技与现代建筑艺术的巧妙集成，也是综合经济实力的象征。1984年1月在美国康狄格州的哈特福德市（Hartford）出现了世界第一座智能建筑，这是一座由旧的金融大楼翻修改造而成的大厦，楼内铺设了大量的通信电缆，增加工程控交机和计算机等办公自动化设备，楼宇内的配电、供水、空调和防火等系统均由计算机控制和管理，因而用户享有电子邮件、文字处理、语音传输、科学计算、信息检索和市场行情资料查询等全方位的服务，为客户创造舒适、方便和安全的环境。

智能建筑的出现引起了人们的关注，世界各国的建筑行业纷纷仿效，尤其是发达国家发展得最快。我国智能建筑的建设起始于20世纪90年代初。着国民经济的发展和科学技术的进步，人们对建筑物的功能要求越来越高，着国民经侪信息化的发展和互联网技术的应用，社会经济的各个环节都受益于信息网络，智能建筑作为信息高速公路上的一个节点，日益受到人们的关注，并在我国快速发展。

我国于2007年7月正式实施的《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006，对智能建筑的定义是“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。”

智能建筑是一个动态发展的概念，着建筑技术的发展，着计算机技术、通信技术和控制技术的发展和相互渗透，智能建筑的内涵和技术内容还将日益丰富并继续发展下去。

1.2智能建筑的技术基础

智能建筑是建筑技术和信息技术的产物，建筑是主体，智能化系统是信息技术在建筑中的应用，目的是赋予建筑“智能”。 建筑智能化系统包括建筑设备管理系统、信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、建筑智能化集成系统。 因此， 智能建筑的技术基础是现代建筑技术、计算机控制技术、计算机网络技术和现代通信技术。

智能建筑以建筑为平台，以建筑设备、设施为对象，以智能化技术为手段，为人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。智能建筑是多学科的交叉和融会，其中包括电气信息学科和土木工程学科的交叉，它涉及建筑、结构、建筑设备以及感测、控制、通信、计算机等专业的知识。

1.3智能建筑的建筑环境

建筑是实施建筑智能化的平台，为了实现智能建筑安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境，智能建筑需要具有一定的建筑环境并设置相应的智能化系统。

从建筑环境的角度着想，智能建筑的设计不仅要考虑建筑物的空间大小、室内布局、预留的容积率等，同时也要考虑适应21世纪绿色和环保的时代主题，实现人与自然和谐可持续发展。另外还要满足智能建筑特殊功能的要求，必须有智能化系统的设环境，比如配线管道（管井）的设置环境、智能化系统主机房的设置环境等等。以及适应智能建筑动态发展的特点，首先要具有足够的应变能力，能够在用户变、使用要求变动、技术升级引起的设备系统变更，乃至建筑内部配置的某些变动，都可以以最便捷的方式将系统调到新的要求上。

2现代建筑结构技术

现代建筑技术包括现代建筑结构技术、现代建筑设备技术、现代建筑材料技术、现代建筑防护技术、现代建筑施工技术，以及绿色建筑和生态建筑技术等。其中现代建筑结构技术是现代建筑技术中的首要和重要的组成部分。这里，我们将主要讨论现代建筑结构技术有关方面的内容。

2.1建筑与结构

从某种角度看，在建筑技术中，“结构”就是建筑还未经修饰的一种构建模式，是一个过程，而“建筑”则是对结构修饰后的结果，是一种状态。

建筑与结构之间是一种骨肉相依的关系，它们共同完成了对居住环境的构建。这种关系是如此紧密，以至于有对方的支持，自己也会失去存在的依据。没有结构，建筑则无法成立；而没有建筑，结构便毫无意义。简单地说，结构是建筑的骨架，对建筑的造型和形式有着重要的影响。

2.2结构造型的概念

从某种意义来说，建筑是一个与人共生的生命体，我们可把建筑中的很多元素类比生命体中的等价物，比如建筑的通风系统对应生物的呼吸系统，建筑的给水排水对应生物的血液循环系统，建筑的控制系统对应生物的神经系统，……等等，并且建筑是一个有思想、有精神的造物，从这个意义上说，建筑就是一个人。

结构则是建筑的骨骼，建筑的造型、空间等内容，都依赖它的骨骼──结构承托着。可以说，没有结构，就有造型，也就没有空间。同，结构也是建筑的语法，也就是说，结构规律是建筑设计中必须遵守的法则。从一般意义上来讲，结构是显示各种不同实体构件之间某种井然有序的有机联系。

事实上，结构有着自身的视觉表现力，它像是雕塑一样动人心弦，但比雕塑更加宏伟震撼。结构是美的。结构的美从宏观上表现为在建筑体形的雕塑似的壮美；在中观上是结构构件与空间处理妥帖对位的表现力；在微观上又可以看到细部节点美的处理。所以，结构的美是有很多层面的。同时，它还是有各种不同的方向的。首先，结构美是一种科学理性的美。“合理的形式就是美的”。结构美所遵从的最基本原则就是力学法则，而力学法则是一种客观的自然规律。除了一种科学的理性美，结构自身还带有一种形式美。在满足科学基本原理的范围内，可以有多种多样的形式造型，并且，形式美并不完全依赖科学的方法，有时候，只要经验满足的，实践允许的，都是可以使用的。

结构是建筑中非常重要的元素，它不仅仅是从技术上对建筑的一种支持，更是因为它与造型的紧密联系而成为建筑艺术中的一个组成部分。

结构造型是把结构设计中与造型相关的内容抽取出来。在建筑设计过程中，把造型与结构放在一起考虑不是机械的拼凑，而是有机的结合。结构的表现就是建筑造型的表现，结构的美就是建筑的美。只有把结构与造型结合起来同时考虑，才是建筑设计的合理方法。结构造型，既要注意力的作用，又不能忽略形式本身的积极作用。

在结构造型中，必须遵循以下三个基本原则：首先是“稳定”，稳定的含义包括平衡和牢固两方面，平衡就是外力和内力的总和达到相互抵消的状态，但是平衡的状态还达不到建筑允许的状态，这种状态是不牢固的，稍有外力就会破坏这种平衡，只有牢固的因素才能限制这种外力对平衡的破坏；在稳定的基础上，表达力量感也是结构造型中的一条重要原则；挑战空间是结构造型中的又一个原则，它和追求稳定、表现力量从不同侧面描述结构造型的目的与意义。

必须指出，在建筑中，灵魂就是空间。建筑需要的不光是外观的形体，更需要的是空间，只有空间才是使用者真正使用建筑的地方。空间也是现代建筑中最具有表现力的设计要点，空间与造型是互为负形的关系，结构造型中调要关注造型，其根本目的是要关注空间。塑造美的结构造型就是为了塑造美的空间，探索新的结构造型就是探索新的空间。

3 20世纪末的建筑革命

20世纪70年代以后世界进入了信息时代，由于新技术革命的出现，世界的工业生产体系发生了重大的变化，在建筑领域中则表现趋向人情化、多样化、分散化、个性化和智能建筑，这种新的趋势己对世界建筑的发展产生了革命性的影响。

人情化主要表现为世界上旧城市与旧街坊的改造日益受到重视，人们保留原有的建筑外观而改造建筑内部环境，以适应现代化生活的要求，反映了先进技术与高度人情化的结合；多样化这一趋势表现为建筑类型、建筑形式与建筑结构正着多样化、不定型化的方向发展；分散化的特点表现为城市人口趋向分散到小城镇与郊区，原有大城市趋向地下发展，与此同时，村庄将逐渐消失，新的小城镇正在大量出现；个性化的趋势明显地反映为不同城市的城市法规和建筑法规可以不同，完全根据当地的环境与具体条件而定，因此，城市规划与建筑设计的灵活性就大了；智能建筑是当今世界建筑的热点，随着社会经济的发展和科学技术的应用，人们对建筑物的功能要求越来越高。由于计算机网络与通信技术的发展与应用极大地推进了人类社会的发展，带来了互联网时代。人们需要网络，因为人们需要信息，人们离不开网络，因为人们离不开信息交。因此，在数字化的信息社会中，智能建筑也之迅速地发展起来。智能建筑的基本功能主要由3大部分组成，分别是楼宇自动化(BA)、通信自动化（CA）和办公自动化（OA）. 智能建筑以建筑为平台, 以建筑设备、设施为对象，以智能化技术为手段，为人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。智能建筑可以是高层建筑或多层建筑的智能大厦，或是建筑小区的智能化──智能小区，也可以是宅居智能化──智能家居等等。

与此同时，高层建筑崛起和形形的大空间建筑大量出现。高层建筑首先是在芝加哥大批出现的，迄今已有一百多年的历史。今天，高层建筑作为城市发展的象征，它成为当代社会最突出的现象之一。它作为城市天空轮廓线的控制点，作为城市发展的新景点，或作为建造业主实力雄厚的象征，得到人们广泛的关注与推崇。在高层建筑结构中，常用的竖向承重结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、筒体结构体系等。而形形的大空间建筑的涌现，主要结构有：钢筋混凝土薄壳结构、折板结构、钢网架结构、钢管结构、悬索结构、张力结构、悬挂结构、活动屋顶、充气结构以及大跨度建筑。

现代社会经济的繁荣，科技的突飞猛进，加上文化思想的活跃，促使了当代建筑功能不断复杂，建筑形式日益丰富。建筑师与理论家们纷纷从不同的角度探讨许多新的建筑课题，在建筑创作实践方面、在建筑思想理论方面、在建筑创作方法方面都取得了一系列的成果，使当代的建筑文化呈显出了历史上从未有过的错综复杂的壮丽画面。这壮丽的画面里编织着高科枝的成就、高度人情化的思想、生态环境意识以及传统统文化与创新思潮等。因此，可以看出，技术、理论、场所、生态等四个方面因素对建筑创作所起的重要作用。

主要参考资料：

（1）李林，智能大厦系统工程，北京：电子工业出版社，1998：1～8。

（2）吴紫标，现代远程教育与智能大厦，现代远距离教育，哈尔滨：黑龙广播电视大学出版，2000.3：8～9。

（3）张建荣，建筑结构选型，北京：中国建筑工业出版社，2011.1：302；306～311。

（4）冯丹阳，建筑构造，北京：中国建筑工业出版社，2011.5:1；5。

(5) 刘先觉, 外国建筑简史, 北京: 中国建筑工业出版社,2010.10:241～257。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。