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1、补充第三三章 房房屋结构构总体系系分析第一节 把空间间组成的的部件作作为主要要结构分分体系对于一个个复杂的的结构设设计项目目，设计计者不应应让其思思路为结结构的复复杂性所所困惑，在在确定方方案的早早期设计计阶段，设设计者应应冷静地地、全面面地考虑虑设计要要求，根根据已有有的设计计经验，构构思出某某些解决决方案，宜宜粗不宜宜细地将将其构思思通过若若干主要要构件的的作用勾勾画出来来。在方案设设计时，设设计者应应考虑结结构的基基本子结结构，如如恒相传传力的子子结构和和竖向传传力的子子结构。此此时，设设计者必必须非常常清楚地地了解它它们的组组成以及及相互间间的作用用。因为为这样，设设计者才才能掌握握结
2、构体体系的组组成和力力学性态态，从而而形成整整体结构构方案。当设计者者对对结结构组成成的空间间整体和和传力路路线有了了清晰理理解以后后，就可可以进一一步考虑虑子结构构的构成成与传力力问题。此此时设计计者的注注意力就就由空间间的结构构性态转转为力流流传递路路径上的的竖向或或横向子子结构或或主要的的构件的的关注。虽然子结结构或主主要传力力构件的的详图设设计不是是方案设设计阶段段的任务务，但是是在早期期设计阶阶段应对对主要的的竖向或或横向子子结构或或构件进进行初步步估算，以以便得出出可行性性评价和和初步估估算结构构造价。在深化的的详图设设计阶段段，设计计者将对对结构进进行整体体和局部部的详细细分析计
3、计算。同同时根据据计算的的内力，对对结构构构件进行行截面选选型和设设计，此此时设计计者的注注意力已已集中到到具体的的结构构构件上。总总之，随随着结构构的各个个设计阶阶段由浅浅到深，由由整体结结构分析析到子结结构分析析再到构构件分析析，设计计者对结结构的注注意力也也由空间间整体结结构转到到平面结结构，再再转到线线性或非非线性构构件，即即由三维维到二维维到一维维。在方方案设计计阶段，设设计者的的注意力力总是停停留在整整体结构构和子结结构，对对结构的的注意力力总体上上停留在在由空间间到平面面的阶段段。只有有需要验验证方案案可行性性时，才才会对结结构的主主要构件件的截面面进行受受力验算算。以上过程程体
4、现在在以下几几个设计计阶段：（1）方方案设计计阶段：设计者者注意力力集中在在结构的的空间整整体概念念，由整整体建筑筑结构的的三维分分析中得得出整体体结构系系统的承承载能力力。同时时，也得得出整体体结构与与子结构构间的相相互关系系；（2）初初步设计计阶段：设计者者的注意意力转向向结构的的横向和和竖向子子结构体体系，以以便建立立结构主主要构件件相互之之间的关关系以及及共同工工作性态态；（3）详详图设计计阶段：设计者者的注意意力转向向结构的的线性或或非线性性构件设设计以及及制造安安装中的的连接和和结构西西部设计计。在设计的的各个阶阶段中，设设计者对对结构整整体性态态以及整整体结构构与子结结构间的的相
5、互关关系的理理解是十十分重要要的。按阶段进进行设计计是很重重要的，这这可以使使设计者者集中解解决空间间形式方方案中较较为基本本的结构构问题，而而不至于于过早地地把注意意力放在在一些细细节问题题上。这这也可以以使设计计者保证证结构整整体构思思与空间间形式构构思之间间的协调调，使结结构总体体系方案案成为结结构分体体系的相相互关系系、具体体设计等等更加局局部的问问题的基基础。图4-11 把空空间组成成的主要要部件作作为基本本结构分分体系（a）组组合概念念要求从从中央庭庭院到四四个独立立的空间间单元有有敞开入入口；（b）整整体空间间形式方方案的概概念；（cc）总结结构体系系方案要要求四个个独立箱箱形结
6、构构悬臂支承承与四个个抗剪支支柱上；（d）作作为分体体系的箱箱形结构构单元的的相互关关系例如，楼楼盖可以以采用多多种材料料，可以以有很多多种类型型。但在在讨论它它的具体体方案以以前，楼楼盖作为为一个整整体必须须首先能能有效地地成为整整体结构构建筑筑体系的的一部分分。这就就是说，要要认识到到应到从从大处着着眼，才才能使复复杂的设设计问题题得到较较为完善善的解决决。建筑物结结构设计计的整体体方案要要求重视视利用大大空间分分割的、围围护结构构的以及及各种设设备单元元的部件件来作为为基本结结构分体体系的可可能性；应该着着眼于把把外墙、内内墙、屋屋盖、楼楼盖等部部件的使使用功能能确定为为既是空空间分割割
7、的部件件，又是是结构分分体系（照照片4-1，图图4-11）。照片4-1 Millwauukeee市战争争记念馆馆，四边边侧翼东东西向悬悬挑100.522米，南南北向悬悬挑8.7米图4-22 主要要空间单单元的总总体特性性能启示示结构分分体系设设计方案案（a）从从整体上上看，折折板屋面面可设计计成折板板分体系系；（bb）按整整体设计计时，由由腹板和和翼缘组组成的墙墙的刚度度比矩形形增大得得多；（cc）一个个大的设设在中央央的竖向向通道可可以设计计成核心心筒结构构分体系系；（dd）把最最上面的的过道设设计成两两个细长长筒的连连系梁，成成为剪力力墙和巨巨型框架架的组合合体图4-11中描述述了在方方案
8、阶段段可以把把整个建建筑方案案的主要要空间形形式单元元看成总总体结构构体系的的基本单单元。从从整体来来看，图图4-11C和图图4-11d所示示的箱形形主要空空间单元元，为三三唯空间间和二唯唯平面结结构体系系。当从总体体的角度度看折板板屋盖或或折板墙墙（图44-2aa和图44-2bb）时，它它也同样样具有空空间结构构分体系系的特性性。另外外，用整整体方法法也可以以看出，大大的竖向向电梯井井和楼梯梯间可以以作为核核心筒结结构分体体系（图图4-22c）。与与此类似似，有可可能将一一些较小小的竖井井与楼层层空间部部件连接接在一起起成为巨巨型框架架总体系系。甚至至还有可可能利用用过道或或主要的的水平管管
9、道作为为水平连连系构件件，）而而墙体作作为竖向向承重分分体系（图图4-22d）第二节 总体系系分析的的整体与与局部由于复杂杂结构是是由一系系列基本本的子结结构系统统组成，复复杂结构构具有可可分性，基基本的子子结构系系统设计计的好坏坏，直接接影响到到整个结结构设计计的质量量。当把把基本的的结构分分体系看看作是总总体系的的方案组组成部分分时，对对于各个个单独构构件来说说，只是是它们的的平面布布置才对对总的整整体性假假定具有有关键性性的影响响。事实实上，这这个阶段段的主要要问题是是应该怎怎样才能能把空间间形式方方案中的的主要部部件看作作是能起起基本结结构分体体系作用用的。因因此，对对于一个个空间组组
10、成部件件，应该该首先考考虑其在在总体方方案中所所能起到到的结构构作用，其其次，才才是考虑虑各单个个构件的的布置、尺尺寸大小小，或是是确定连连接大样样等具体体方案。图4-11的例子子说明了了这种方方法，一一开始建建筑师可可以把连连接在一一起的四四个主要要空间组组成部件件看作是是悬臂式式的结构构箱型结结构分体体系。然然后，研研究设计计每个箱箱形结构构分体系系的比较较局部的的要求。最最后，当当整个体体系的可可行性确确定之后后，就可可以解决决具体构构件的设设计和构构造问题题了。概概括起来来，这个个方法的的思路是是先确定定一个总总体结构构方案，作作为解决决分体系系设计中中更为局局部性问问题的一一个前提提
11、。重复复一遍，应应当由总总体系的的空间结结构概念念决定有有关细节节的设计计要求，而而不是相相反。在方案阶阶段，试试图将建建筑物作作为一个个整体提提出一个个最佳的的空间方方案和结结构方案案时，整整体思路路的价值值是很显显著的。同同时还要要看到，整整体考虑虑也适用用于单个个分体系系设计。图4-11和图44-2表表明，可可以先假假定分体体系是整整体的，并并按照平平面结构构或空间间结构来来分析它它们的受受力和工工作性能能。然后后，通过过确定其其中主要要部件的的基本内内力和几几何特性性，使整整体假定定具体化化。图44-3说说明了如如何运用用整体方方法分析析一个四四角支承承的折板板屋盖体体系的基基本性能能
12、。图中中的两个个折板方方案，比比较了它它们的整整体与局局部结构构设计的的关系，而而未涉及及具体构构件的性性能说明明。在对基本本部件的的相互关关系进行行这种初初步分析析之后，就就要解决决主要构构件的具具体性能能，而这这些构件件是实现现方案分分析整体体假定所所要求的的。当然然，设计计者对于于结构分分体系在在总的空空间形式式方案中中相互关关系的意意图，将将会影响响他对结结构分体体系的处处理方法法（图44-4）。在总体系系阶段，主主要是判判断和估估计各种种方案中中，满足足空间和和结构要要求的各各分体系系之间是是否能实实现整体体的相互互作用关关系。因因此，为为了达到到最优设设计，需需要在总总体系和和分体
13、系系设计阶阶段有反反馈过程程。在总总体系方方案和分分体系方方案的主主要特性性都经过过优化之之后，设设计者才才能把注注意力转转到具体体的设计计上去。有有时，可可能要求求结构专专业人员员通过详详细的分分析予以以验证、仔仔细推敲敲并找出出基本上上好的总总体方案案。毫无无疑问，即即使在设设计的最最后阶段段，也还还需要在在空间和和实体结结构要求求之间做做进一步步的修改改。但如如果反感感阶段的的构思比比较好，那那么修改改就可能能比较少少。图4-33 两个个折板屋屋盖分体体系方案案的总体体比较图4-55给出了了另外一一个例子子，说明明设计者者是如何何利用整整体方法法对空间间形式方方案的结结构问题题进行分分层
14、次研研究的，这这个空间间形式类类似于迪迪斯尼世世界宾馆馆（照片片4-11）。从从整个建建筑来看看，很显显然，这这种形式式适宜于于用空间间拱作为为总体系系方案。这这种可能能性是存存在的。由由于旅馆馆房间排排列成行行，横向向分割墙墙是连续续的，可可以将墙墙设计成成平面拱拱结构体体系。通通过起隔隔板作用用的楼盖盖与台阶阶形布置置的纵墙墙相互连连接来实实现这些些拱分体体系之间间的结构构连续性性。在考虑结结构分体体系的具具体设计计之前，就就能形成成这种方方案的概概念。这这无需预预想，因因为尽管管拱体系系的设计计有很多多方法，可可以是混混凝土结结构，也也可以是是钢结构构，但不不会改变变整个方方案的适适用性
15、，可可以将其其设计成成带孔的的拱形梁梁，或者者设计成成带洞口口的阶梯梯形桁架架，这时时洞口的的布置可可图4-44 总体体系方案案是选择择屋盖体体系设计计方案的的前提（a）屋屋盖体系系简支在在剪力筒筒结构分分体系上上（着重重于拱的的作用）；（b）屋屋盖和筒筒刚性连连接，形形成整体体框架作作用（着着重于筒筒之间的的抗弯刚刚度）；（c）屋屋盖从核核心剪力力筒向外外悬挑，楼楼盖悬挂挂在屋盖盖边缘（着着重于固固定主要要的拉索索）图4-55 在设设计特殊殊的空间间形式时时，整体体方法是是有用的的以与过道道空间以以及相邻邻的门道道一致。同同样，纵纵向拱也也可以设设计成桁桁架或剪剪力墙。由于有了了整体方方法，
16、不不论是反反感阶段段还是具具体设计计阶段，设设计者的的创造能能力就只只会受到到他们的的想象力力和见识识的限制制。整体方法法也适用用于复杂杂的建筑筑形式，比比较对称称的或者者是单个个形式的的建筑，如如前面所所举的那那些例子子。显然然，在非非对称的的复杂形形式的设设计中，还还需要解解决其它它问题。注注意，即即使是单单个形式式的建筑筑，其内内部也可可能是非非对称的的。基本的整整体方法法应该是是将一个个复杂的的空间形形式划分分成若干干半独立立形式的的比较简简单的组组成部分分。举例例说，图图4-66说明了了如何通通过把一一个体性性复杂的的建筑整整体形式式分解成成若干高高低不同同的、长长短跨度度不同的的或其它它一些简简单的空空间结构构组成部部分，使使一个复复杂形式式的建筑筑得到简简化。由由于水平平力对建建筑物高高低不同同部分所所起的作作用差别别十分大大，因此此
