探究建筑結(jié)構(gòu)體及其相關(guān)空間

白體勇

摘要：建筑設(shè)計的風潮從過分追求現(xiàn)代思潮向理性過度的階段已經(jīng)完成，國內(nèi)在研究結(jié)構(gòu)理論的層面還沒有真正達到藝術(shù)層面，建筑作為房屋所應考慮的基本合理性還沒有成為討論重點。架構(gòu)體是構(gòu)成建筑的基本物質(zhì)要素之一，是建筑的基本骨架。本文主要是對架構(gòu)體的合理性進行了初步探討，提出結(jié)構(gòu)體主要包括覆蓋空間和內(nèi)含空間兩種形式，建筑設(shè)計要符合安全原則、使用原則和建造原則，并在此基礎(chǔ)上提出結(jié)構(gòu)內(nèi)空間合理性應用的方法，旨在為建筑和結(jié)構(gòu)的互相結(jié)合提供一些可供參考的新思路。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)體;內(nèi)含空間;合理性;合理性應用

結(jié)構(gòu)具體到建筑的物質(zhì)實體來說就相當于建筑的結(jié)構(gòu)體，本文主要研究的是如何保證建筑的結(jié)構(gòu)體符合自身結(jié)構(gòu)要求，并且和建筑設(shè)計達到高度統(tǒng)一與和諧，提高建筑的合理性。研究的范圍主要集中結(jié)構(gòu)內(nèi)含空間的合理利用，通過深入的理性認識和研究，升華結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)思，將結(jié)構(gòu)促進建筑的作用發(fā)揮到最大。本文主要用到類型分析和結(jié)構(gòu)合理性分析兩種方法，通過對空心柱、空心板、空心三維結(jié)構(gòu)和空心單元體四種方法的比較，找到結(jié)構(gòu)體如何通過自身和建筑建設(shè)安全需求進行整改的方法，以達到最優(yōu)化的結(jié)果。

1 結(jié)構(gòu)體在建筑中作用

結(jié)構(gòu)體表示的是符合結(jié)構(gòu)的物質(zhì)實體，在建筑設(shè)計中有使建筑合理和提高建筑構(gòu)思藝術(shù)性兩種效果。結(jié)構(gòu)體之所以是建筑創(chuàng)作的基礎(chǔ)是因為結(jié)構(gòu)體既存在于自然中有又存在于建筑中，建筑需要在結(jié)構(gòu)體給定的框架之上才能更合理。藝術(shù)性在于建筑設(shè)計受到建筑功能建造、經(jīng)濟和藝術(shù)諸多方面的影響，所以內(nèi)部空間設(shè)計還要平衡各方因素，在建筑合理基礎(chǔ)上充分發(fā)揮各自特點，使得建筑設(shè)計具有美妙的平衡感。

2 結(jié)構(gòu)空間

建筑中傳統(tǒng)對結(jié)構(gòu)空間的定義是結(jié)構(gòu)體圍合限定的空間，我們將此定義精確界定，即最常見的結(jié)構(gòu)空間叫做“覆蓋空間”。覆蓋空間是結(jié)構(gòu)體下側(cè)邊緣線連線與其在基準面上的水平投影一起形成的封閉體量，是和建筑空間最為密切的，也是大多數(shù)情況下建筑師最需要得到的空間。“內(nèi)含空間”是處于結(jié)構(gòu)體內(nèi)部與覆蓋空間相對的另一種結(jié)構(gòu)空間，內(nèi)含空間的出現(xiàn)是因為建筑的尺度在不斷變大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸達到一定限制后將原本的實心結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)傳遞路徑變化成空心結(jié)構(gòu)構(gòu)件更符合建筑需要。

3 結(jié)構(gòu)體的合理性原則

3.1 安全性原則

安全性原則是指結(jié)構(gòu)體自身要滿足力學客觀規(guī)律，首先是要滿足安全性原則，保證使用者的人身安全，所以安全性原則也成為建筑師在學習建筑力學這門學科基礎(chǔ)上進一步需要掌握的普遍規(guī)律。實驗證明結(jié)構(gòu)構(gòu)件在受拉情況下可以最充分發(fā)揮力學性能，使得材料的使用效果達到最佳，但是受壓情況下則次之，受彎矩的性能是最差的。所以在實際設(shè)計時要注意使更多結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到拉力和壓力作用，避免承受彎矩。結(jié)構(gòu)體的連續(xù)性還體現(xiàn)在是結(jié)構(gòu)構(gòu)件交接處變成漸變的體形上，通過改變節(jié)點形狀可以形成平滑過渡，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)傳遞交界處突然轉(zhuǎn)變方向或者達到邊界造成的阻滯和應力集中的現(xiàn)象。

3.2 使用性原則

使用性原則主要從兩方面考慮，一是建筑空間中的每個空間要符合功能的要求，二是考慮到空間形狀對功能使用產(chǎn)生的影響。所以對于一個單個房間而言，要達到功能發(fā)揮最大化，就要確定合適的尺寸、合適的形狀和合適的表面。對于房間組成的建筑來說，要處理好房間和房間的關(guān)系，保證空間之間相互連通，形成一個完整的建筑物。總體而言就是要達到結(jié)構(gòu)空間盡量和建筑單一空間或者單一空間的組合整體相一致，功能要有擴充的可能性，并且不能對建筑使用造成消極影響。

3.3 建造性原則

結(jié)構(gòu)構(gòu)件標準化是要保證有限的結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸類型保證組合的多樣性，加大模板的使用效率，降低建筑施工成本，提高施工質(zhì)量。標準化方法有三種，一是加大每個構(gòu)建單元的尺寸，減少不同構(gòu)件互相連接，減少工作量，創(chuàng)造接縫少、整體性能良好的建筑。二是減少構(gòu)建尺寸，利用小構(gòu)件的靈活性滿足標準化與定制化的平衡。三是考慮預留操作空間，為建筑工作者提供操作空間。

4 內(nèi)含空間合理性利用的方法

4.1 空心柱方法

空心柱操作方法本質(zhì)上是一種平面操作方法，內(nèi)部空間功能組織也比較靈活。例如空心柱內(nèi)含空間可以和建筑配合，屈靈頓泳池利用空心柱設(shè)計方法使得內(nèi)部容納更為私密的功能，入口設(shè)計成迷路樣式也十分巧妙。卒姆托在瓦爾斯溫泉浴場使用空心柱單元容納不同種類小浴室，將每個獨立空間都賦予了不同風格和樣式。空心柱內(nèi)含空間合理利用可以給每個獨立的空間提供更良好的空間質(zhì)量，從而獲得更好的體驗。

4.2 空心板方法

空心板本質(zhì)上是一種剖面操作，空心板設(shè)計采用需要解決兩大問題，一是空心板梁構(gòu)件如何設(shè)計才能讓整個內(nèi)含空間能夠承擔橫向物質(zhì)輸送的功能，二是梁構(gòu)件如何設(shè)計才能保證內(nèi)含空間和覆蓋空間的結(jié)合能適合建筑設(shè)計的構(gòu)思，達到使用上的和諧。內(nèi)含空間要想承擔物質(zhì)橫向輸送，就意味著結(jié)構(gòu)空間和建筑空間能達到高度契合，通過吊頂空間輸送物質(zhì)。保證梁的質(zhì)量分布優(yōu)化，利用空洞讓內(nèi)含空間得以橫向互相貫通。

4.3 空間三維結(jié)構(gòu)方法

空間三維結(jié)構(gòu)方法是空心柱方法和空心板方法的綜合利用，此辦法產(chǎn)生于三維化、空間化的結(jié)構(gòu)體，所以利用此方法設(shè)置內(nèi)含空間最重要的是要根據(jù)結(jié)構(gòu)體自身的空間和受力特性構(gòu)造。內(nèi)含空間設(shè)置有兩種方法，一是按照實際需要將不同的構(gòu)建設(shè)置出內(nèi)含空間，主要是看傳遞荷載方面作用不同、荷載方式以及構(gòu)建種類不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。二是創(chuàng)造內(nèi)含空間同時保證三維結(jié)構(gòu)是完整一體的，要通過力學相關(guān)知識，加上精密計算解決效能問題，為內(nèi)含空間建造提供更大便利。

4.4 空心單元體的方法

空間單元體方法主要應對單元式這種特殊的結(jié)構(gòu)體形式，突出特點是覆蓋空間和建筑相統(tǒng)一的單元式布局，最關(guān)鍵的問題是內(nèi)含空間和結(jié)構(gòu)體單元布局之間關(guān)系。內(nèi)含空間設(shè)置主要有兩種方法，一是單個單元體內(nèi)部設(shè)置內(nèi)含空間，這樣可以保證單個單元體性能最優(yōu)化，組合可以更加靈活，而且能向外界打開。二是在兩個結(jié)構(gòu)體單元之間設(shè)置內(nèi)含空間，這樣可以得到一個完整單純的空間構(gòu)思。結(jié)構(gòu)體單元的合理組織能使內(nèi)含空間效能發(fā)揮到最大，也能更完善利用自然資源，例如金貝爾美術(shù)館內(nèi)含空間設(shè)計就完美體現(xiàn)了這一點。

5 結(jié)語：

綜上所述，在我國建筑歷史逐漸回歸理性之后，對結(jié)構(gòu)體內(nèi)含空間的研究也逐漸達到高潮。設(shè)計工作者要充分認識到結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對建筑設(shè)計的影響，結(jié)構(gòu)體同時具備力學屬性和建筑屬性，所以安全原則、使用原則和建造原則需要嚴格遵守，同時作為全面評價建筑合理性的基石，在方案設(shè)計階段要做到三個原則最優(yōu)化，才能達到結(jié)構(gòu)體合理性的狀態(tài)。深入研究結(jié)構(gòu)體內(nèi)含空間，將覆蓋空間和內(nèi)含空間綜合考慮并有效組織利用，這樣形成的結(jié)構(gòu)體才能達到最大合理性狀態(tài)。研究在類型總結(jié)和案例分析兩方面都要深入，全面滿足結(jié)構(gòu)合理性，建筑創(chuàng)作就是要將建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計達到完美契合。

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