1高層建筑結(jié)構(gòu)的特性

1．1高層建筑結(jié)構(gòu)的受力分析

因?yàn)楦邔咏ㄖ�物都是由許多構(gòu)件組合而來(lái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一定要把建筑物的重量傳至地面。就受力而言，在豎構(gòu)件中，建筑自重與樓面應(yīng)用荷載所引起的彎距與軸力數(shù)值和高層建筑的高度是正比關(guān)系，但是水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆力距和其在豎構(gòu)件中產(chǎn)生的軸力，和高層建筑高度的平方是正比關(guān)系。就一個(gè)建筑來(lái)說(shuō)，豎向荷載往往不會(huì)出現(xiàn)太大的變化，而地震荷載、風(fēng)荷載等作用的大小會(huì)由于結(jié)構(gòu)動(dòng)力的不同特性而出現(xiàn)一定的變化，進(jìn)而使得建筑出現(xiàn)一定的位移。在高層建筑設(shè)計(jì)中，一定要將位移量限定到一定的范圍之中。

1．2預(yù)防建筑軸向變形與扭轉(zhuǎn)破壞

通常而言，在高層建筑之中，過(guò)大的豎向荷載值會(huì)致使柱中出現(xiàn)較大的軸向變形，進(jìn)而影響到連續(xù)梁彎矩，致使連續(xù)梁中間的支座位置的負(fù)彎矩變小，而跨中正彎矩變大;除此之外，還會(huì)影響到構(gòu)件側(cè)移與剪力，較之于構(gòu)件的豎向變形，可能會(huì)出現(xiàn)不安全的結(jié)果。所謂的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題指的是，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中沒(méi)有做到三心合一，為了使得建筑物因水平荷載作用的影響而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞問(wèn)題得以有效避免，在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)結(jié)構(gòu)形式與平面布局予以合理選擇，使得建筑物能夠保持三心合一。

1．3高層建筑結(jié)構(gòu)要考慮更大的延性設(shè)計(jì)

所謂的結(jié)構(gòu)延性指的是:從相符時(shí)直到最大承載力或者達(dá)到之后承載力并無(wú)明顯下降時(shí)期的變形能力。在對(duì)高層建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，就是運(yùn)用結(jié)構(gòu)的延性來(lái)吸收地震的能力，從而有效避免建筑出現(xiàn)破壞。在地震的作用下，高層建筑往往會(huì)出現(xiàn)更大的變形。為了使得結(jié)構(gòu)在到塑性變形階段后還有較強(qiáng)的變形能力，就需要在構(gòu)造上予以考慮，采取適當(dāng)措施，有效確保結(jié)構(gòu)具備較大的延性。

2高層建筑和結(jié)構(gòu)關(guān)系的理性認(rèn)識(shí)

2．1在高層建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的地位與作用

(1)在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)是其經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的重要基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)式支撐高層建筑、傳遞荷載的骨骼，高層建筑的空間以及造型等，都需要依靠結(jié)構(gòu)承托�？梢哉f(shuō)結(jié)構(gòu)式高層建筑設(shè)計(jì)的重要語(yǔ)法，換言之高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要遵循結(jié)構(gòu)規(guī)律的法則。(2)結(jié)構(gòu)是確保高層建筑功能合理的重要條件。結(jié)構(gòu)不但是空間的重要支撐，可以影響建筑的空間形態(tài)，而且其可以在平面上發(fā)揮引導(dǎo)空間、開放空間、連接空間、延伸空間以及劃分空間的作用，是塑造建筑空間的重要領(lǐng)導(dǎo)者。(3)結(jié)構(gòu)是建筑創(chuàng)造的重要媒介。結(jié)構(gòu)不僅僅是一種技術(shù)，同時(shí)也是一門藝術(shù)，其可以承托造型與空間，還可以變成烘托空間氣氛、豐富空間層次以及美化空間的重要元素。

2．2建筑技術(shù)發(fā)展和高層建筑創(chuàng)作的互動(dòng)關(guān)系

據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，高層建筑創(chuàng)作與結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展之間是互相作用，互為動(dòng)力的。(1)建筑技術(shù)可以有效的推動(dòng)高層建筑創(chuàng)作的進(jìn)步。在高層建筑發(fā)展中，結(jié)構(gòu)技術(shù)本來(lái)就是一個(gè)重要的原動(dòng)力，在一些情況下，結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步能夠直接引發(fā)高層建筑設(shè)計(jì)的革命。同時(shí)，高層建筑也可以通過(guò)結(jié)構(gòu)技術(shù)來(lái)不斷尋找技術(shù)和藝術(shù)的交融之路，尋求結(jié)構(gòu)技術(shù)所帶來(lái)的新的感官刺激，從而將結(jié)構(gòu)對(duì)高層建筑造型以及空間的實(shí)用價(jià)值與藝術(shù)價(jià)值展現(xiàn)出來(lái)。(2)新的高層建筑設(shè)計(jì)也可以推動(dòng)結(jié)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)對(duì)高層建筑發(fā)展歷史的考察，可以發(fā)現(xiàn)高度的追求推動(dòng)了許多新結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)以及新材料的應(yīng)用。

3結(jié)構(gòu)思維指導(dǎo)下的高層建筑設(shè)計(jì)基本原則

3．1確保結(jié)構(gòu)合理性原則

建筑結(jié)構(gòu)的合理性是有效確保建筑結(jié)構(gòu)實(shí)用性、藝術(shù)性以及經(jīng)濟(jì)性的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是運(yùn)用結(jié)構(gòu)思維開展高層建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件。建筑結(jié)構(gòu)是支撐高層建筑的骨骼，因此一定要確保其牢固性，其一定要具備承受各種形式外力的能力，這些外力荷載比如說(shuō):地震荷載、風(fēng)荷載、雪荷載以及高層建筑自重等。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)的合理性的實(shí)現(xiàn)要受到諸多因素的影響，比如說(shuō):技術(shù)可行性、結(jié)構(gòu)耐久性、構(gòu)造處理、材料運(yùn)用以及結(jié)構(gòu)形式等。科學(xué)的結(jié)構(gòu)要具備一些條件:(1)具備完整的結(jié)構(gòu)體系;(2)具備科學(xué)的結(jié)構(gòu)形態(tài);(3)具備科學(xué)的結(jié)構(gòu)布置。建筑結(jié)構(gòu)的合理性可以說(shuō)是一種科學(xué)力的傳遞關(guān)系，其主要表現(xiàn)為應(yīng)力的合理分配、結(jié)構(gòu)的平衡以及結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化等，并應(yīng)該和建筑功能要求與藝術(shù)形式達(dá)到一致。除此之外，結(jié)構(gòu)的合理性還提倡材料的有效性，換言之就是最大限度的發(fā)揮結(jié)構(gòu)材料的效能。

3．2實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性原則

建造高層建筑往往需要耗費(fèi)大量的資源以及勞動(dòng)。在結(jié)構(gòu)思維條件下創(chuàng)造高層建筑的時(shí)候，在使得美學(xué)、功能與力學(xué)的要求得以滿足之后，方案能否付諸于實(shí)施還應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)的因素。建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性具有諸多影響因素，比如說(shuō):結(jié)構(gòu)受力狀況、結(jié)構(gòu)造型、計(jì)算理論以及技術(shù)手段等都會(huì)影響到結(jié)構(gòu)自重、結(jié)構(gòu)斷面尺寸以及材料消耗。實(shí)質(zhì)上，建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性只是相對(duì)來(lái)說(shuō)的，唯有在特定條件下選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)才可以使得結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性得以有效實(shí)現(xiàn)。這就要求高層建筑師與結(jié)構(gòu)師相互合作。

3．3發(fā)揮結(jié)構(gòu)的實(shí)用性原則

據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)擁有較好的組織與空間塑造能力，其可以在平面上開展引導(dǎo)空間、開放空間、連接空間、延伸空間以及劃分空間工作。就本質(zhì)上而言，發(fā)揮結(jié)構(gòu)實(shí)用性主要是為了使得高層建筑與結(jié)構(gòu)功能得以有效實(shí)現(xiàn)，這是符合結(jié)構(gòu)思維的主要任務(wù)的。通常而言，結(jié)構(gòu)的實(shí)用性是通過(guò)核心筒、剪力墻以及柱等結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的。柱通過(guò)不同的排列方式可以對(duì)不同大小、不同功能的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，這是核心筒與剪力墻同樣能夠做到的。剪力墻的開孔方式與開孔率以及柱的間距都會(huì)對(duì)建筑空間的開放程度產(chǎn)生影響，剪力墻與柱的走勢(shì)也往往會(huì)對(duì)建筑空間產(chǎn)生一定的引導(dǎo)作用。

3．4開發(fā)結(jié)構(gòu)藝術(shù)性的原則

在高層建筑設(shè)計(jì)之中運(yùn)用結(jié)構(gòu)思維的主要任務(wù)就是:綜合人文、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)等因素，運(yùn)用形象思維與結(jié)構(gòu)邏輯，給高層建筑賦予優(yōu)美的形式、鮮明的個(gè)性以及深刻的內(nèi)涵。所以，開發(fā)結(jié)構(gòu)的藝術(shù)性是非常重要的。結(jié)構(gòu)的美在微觀上能夠看到西部節(jié)點(diǎn)的精細(xì)化處理;在中觀上表現(xiàn)為空間處理與結(jié)構(gòu)構(gòu)架之間有效結(jié)合;在宏觀上能夠反映出高層建筑的壯美。通常而言，根據(jù)結(jié)構(gòu)的屬性可以將結(jié)構(gòu)美分成三種:(1)科學(xué)理性美;(2)形式美;(3)感覺美。所以，在高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循開發(fā)結(jié)構(gòu)藝術(shù)性的原則。

4高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用結(jié)構(gòu)思維的誤區(qū)

4．1虛假結(jié)構(gòu)

一般而言，結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵和形象要相一致，如果不相一致就證明結(jié)構(gòu)是虛假的，也就是結(jié)構(gòu)一定要發(fā)揮結(jié)構(gòu)的作用，不然不僅會(huì)對(duì)觀者產(chǎn)生誤導(dǎo)，也會(huì)影響到專業(yè)人士。結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠使得建筑的韻律感、虛實(shí)感不斷增強(qiáng)，還會(huì)使得建筑構(gòu)圖更加豐富。當(dāng)前我國(guó)高層建筑設(shè)計(jì)中，有許多建筑物和建筑主體物任何結(jié)構(gòu)聯(lián)系，這些構(gòu)件不但制作較為粗糙，就連從人的一般視點(diǎn)去觀察，也會(huì)發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重的比例失調(diào)問(wèn)題，其不僅沒(méi)有發(fā)揮美化造型的功能，還使得建設(shè)成本大大增加。

4．2忽略經(jīng)濟(jì)性

所謂的經(jīng)濟(jì)性就是指節(jié)約資源，把實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性是高層建筑設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該要求將建筑設(shè)計(jì)做得既實(shí)用又經(jīng)濟(jì)。但現(xiàn)在許多高層建筑為了取得較為震撼的視覺效果，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只追求標(biāo)新立異，忽略結(jié)構(gòu)邏輯，大大增加了建設(shè)的成本。

4．3忽略藝術(shù)性

高層建筑設(shè)計(jì)中，注重設(shè)計(jì)的藝術(shù)性是非常重要的。唯有具有藝術(shù)性的高層建筑，才能夠使得人們?cè)趯徝郎袭a(chǎn)生共鳴。但是，現(xiàn)在許多高層建筑設(shè)計(jì)單單追求結(jié)構(gòu)體系自身的造型能力，往往忽視了構(gòu)件尺度、構(gòu)件間連接方式以及構(gòu)建形式等，使得高層建筑設(shè)計(jì)較為粗糙，缺乏藝術(shù)性。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)構(gòu)思維的應(yīng)用對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的合理性與科學(xué)性具有非常重要的影響。但是，現(xiàn)在結(jié)構(gòu)思維在高層建筑設(shè)計(jì)中仍然存在一些誤區(qū)，這就需要相關(guān)人士予以相應(yīng)的探討與研究，采取適當(dāng)?shù)拇胧�，使得結(jié)構(gòu)思維在高層建筑設(shè)計(jì)中切實(shí)發(fā)揮積極作用。