分析建筑设计中的结构构思研究

摘要：本文就针对建筑设计的结构重要性及结构构思的力学意识

和思路等问题进行了探讨。

关键词：建筑设计 构思研究问题探讨

一建筑结构的重要性

建筑的空间形态是建筑的空间轮廓和空间形状，它能给人们以视觉上的美感。建筑空间艺术不仅是建筑内部功能的外在表现，而且是建筑结构技术的外在表现。结构设计与科学技术有密切的关系，然而却在很大程度上涉及到艺术，关系到人们的感受、情绪、适应性，以及对合宜的结构造型的欣赏。

结构为建筑空间提供有效的骨架和支撑，是建筑空间的物质材料，空间形态反映结构的规律，是结构内在理性和技术美学的外在表现。然而这只是结构作用的一部分，结构还通过对建筑空问的限定和组织，塑造丰富的空间形态，赋予建筑空问以丰富的精神和文化内涵，建筑精神也借助于空问或隐或显的几何形态及其组合的关系来实现，完整地表达了建筑空间的内在含义。结构不仅着支撑建筑空间，而且将其美的形式和内容融人建筑。因此，在建筑设计中，结构构思非常重要。例如：美国明尼苏达州联邦储备银行(见图1)，在建筑物中利用悬索结构，又如香港中国银行(见图2)，为了抵抗风荷载，利用空间桁架结构。同时，两栋建筑都将承重的结构构件暴露出来。支撑和张拉构件组成的结构体系，导致线元素构成的复杂视觉特征。建筑感人的力量正是这技术与艺术、力与美的完美结合。

二结构构思的力学意识

在结构构思中，需要运用基本的力学概念进行简单而有成效的判断，这些力学意识包括：

(1)荷载作用下，结构的传力路线越短，结构的工作效率越高。

(2)结构处于直接受拉或受压比受弯或混合受力，能更好地发挥材料性能。

(3)结构的各部分、各截面受力均匀时，结构的工作效率最高，应尽量使结构承受均匀荷载，使结构空间性、连续性较好。

(4)结构的承载力是强度、刚度和稳定性的综合。

三结构构思的思路

仅仅有以上这些简单的规则，并不等于就掌握了结构设计的有效方法，或就能自动进行结构设计。但有一点我们可以确定：所有荷载都有荷载路径。

结构既然是承担荷载的，就需要清楚每一荷载路径是如何作用，以此指导建筑师做出合理的结构构思。因此，在进行结构构思时，首先应该确定不同荷载组合条件下的传力路径。例如：重力荷载的路径是自上而下的，建筑物的每部分都是由下部结构支撑着，每部分结构都承担上部的全部荷载。风荷载是水平荷载，需要有水平构件传递风荷载到竖向构件。因此，竖向结构及位置就非常重要，设计时尽量保证传力途径畅通，不要被一些非结构要求打断。

除了要给荷载建立结构路径外，还需要构造荷载路径的几何形状。例如，对于大跨的屋盖系统，在竖向荷载下，如果取多跨梁体系，结构的受力情况主要体现为受弯，并且各跨并不完全均匀。当选择桁架体系时，结构受力主要体现为杆件拉或压，各杆受力均匀。所以，桁架体系从受力角度更合理。说明尽管是同样的荷载、同样的荷载路径，不同的荷载路径的形状会影响到建筑设计的诸多方面，包括结构性能、美学和经济学。

结构的形状也会影响到荷载的传递和分配。例如，一个高层建筑结构，在水平和竖向荷载作用下，采用锥形体、上削楔形体或退缩体。楼身向上不断收进与变细，轮廓线接近建筑在水平荷载作用下的应力图形，这样可减轻承受的风力，降低楼体的重心，加强结构的稳定性，受力比较有利。

结构构思就是要有效地选择结构体系，与建筑物的使用要求相协调。首先应对使用空问的性质加以分析：空间的大小、形状、各部分的组成关系，由于使用需要而提出的特殊空间要求等，再从平面形式、剖面形式两个方面综合进行协调，使各空间的要求与其所对应的平、剖面形式相吻合。因此，结构的应用并非仅仅是结构工程师的工作，结构工程师应研究建筑师提出的构思方案，努力保证构思具有必要的安全可行性，并及时反馈信息，使结构方案更趋于合理，创造更加适用、安全、经济、美观的建筑。建筑师也应该了解一定的结构技术原理与知识，了解各类结构的受力特征，以便在建筑创作构思过程中，综合处理好功能、技术、艺术、经济等方面的矛盾。

四结语

在未完成设计之前，没有确定的结构。建筑师需要与结构工程师共同努力，尽量地做更多的构想，为设计提供可能，而结构构思有一定的基本规律和原则，在理解和掌握这些基本规律和原则的同时，了解各种结构体系在空问构成中的表现方式及其所形成的内部空间，使头脑里形成一个总的概念，结构构思中选择传力体系和方式，会很大程度地影响建筑的使用功能、内部空间、外观造型和经济性。建筑师应该认真构思和筛选，多体会和思考，就可以创造出好的结构构思，在力与美之间达到平衡，从而提供出一个最佳的决策方案。

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