建筑艺术与结构形式

建筑艺术与结构形式（精选11篇）

建筑艺术与结构形式 篇1

前言

建筑从产生之日起就是技术与艺术的统一体。建筑的造型应该也必须是结构形态的真实反映。传统的建筑模式, 无论从西方古典建筑, 还是中国的古典建筑, 其产生和演变都离不开结构技术的主线。在近现代建筑的形成和发展过程中, 结构的发展更起到了极大的促进作用。技术进步不仅直接作用于建筑本身, 而且对建筑审美观也起到了很大影响, 人们开始有意识地运用结构技术来构筑建筑形态, 将技术美学体现在设计构思中, 从而形成全新的建筑形式。

结构应该成为建筑形象表达的一种手段。但是, 对于如何较好地运用这一表现手段, 尚有许多规律性的东西值得我们去总结和反省, 在此基础上, 才能形成比较完整和可行的设计方法。

在建筑设计中, 选择结构形式不仅是结构工程师的工作, 也是建筑师的职责, 现代建筑的特点是建筑艺术与建筑技术的高度统一。建筑师只有对各种结构形式的基本力学特征和适用范围有深入的了解才能自由地进行创作, 把结构形式与建筑造型融为一体 (如图1) 。

1 拱结构及其

1.1 拱的受力特点、优缺点和适用范围

拱是古代大跨度建筑的主要结构形式。由于拱呈曲面形状, 在外力作用下, 拱内的弯矩值可以降低到最小限度, 主要内力变为铀向压力, 且应力分布均匀, 能充分利用材料的强度, 比同样跨度的梁结构断面小, 故拱能跨越较大的空间。但是拱结构在承受荷载后将产生横向推力, 为了保持结构的稳定性, 必须设置宽厚坚固的拱脚支座抵抗横推力。常见的方式是在拱的两侧作两道厚墙来支承拱, 墙厚随拱跨增大而加厚。很明显, 这会使建筑的平面空间组合受到约束。拱的内力主要是轴向压力, 结构材料应选用抗压性能好的材料。古代建筑的拱主要采用砖石材料, 近代建筑中, 多采用钢筋混凝土拱, 有的采用钢衍架拱, 跨度可达百米以上。拱结构所形成的巨大空间, 常常用来建造商场、展览馆、体育馆、散装货仓等建筑。

1.2 拱结构的建筑造型

拱结构的造型主要取决于矢高大小和平横拱推力的方式。拱的矢高对建筑的外部轮廓形象影响最大。矢高小的拱, 外形起伏变化小, 呈扁平状, 结构占用的空间小, 但水平推力和拱身轴力都偏大。而矢高大的拱, 外形起伏变化强烈, 产生的水平推力和轴向力都较小, 但拱身材料耗费量多, 拱下形成的内部空间大, 拱曲面坡度很陡, 当采用油毡屋面时, 容易出现沥青流淌和油毡滑移现象。所以矢高大小应综合考虑建筑的外观造型要求、结构受力的合理性、材料消耗量、屋面防水构造等多种因素。通常拱屋顶的矢高为拱跨的1/7-1/5, 最小不小于1/10。采用油毡屋面时, 矢高不应大于1/8, 混凝土自防水屋面的矢高一般取1/6。

如前所述, 拱是一种有水平推力的结构, 解决水平推力的方式不同, 建筑的外形也显然不一样, 通常有以下几种处理方式。

1.2.1 由拉杆承受拱推力的建筑造型

在拱脚支座处设水平拉杆来抵消拱推力是最常见的方法, 其优点是支承拱的侧墙 (或柱) 不承受拱推力, 大大简化了支座的受力状况, 可使拱身和桩断面减小。根据使用功能和造型要求, 可以处理成单跨、多跨、高低跨, 平面布局灵活, 形式多样。

1.2.2 由框架结构承受拱推力的建筑造型

在拱的两侧设置框架来抵抗水平推力是又一种常见的处理方式。但框架应具有足够的刚度, 拱脚与框架连接要防止发生水平位移或倾斜。根据建筑使用功能和造型要求, 框架之间可以布置单跨或多跨。

2 刚架结构及其建筑造型

2.1 受力特点、优缺点和适用范围

刚架是横梁和柱以整体连接方式构成的一种门形结构。由于梁和柱是刚性结点, 在竖向荷载作用下柱对梁有约束作用, 因而能减少梁的跨中弯矩;同样, 在水平荷载作用下, 梁对柱也有约束作用, 能减少柱内的弯矩。刚架结构比屋架和柱组成的排架结构轻巧, 可以节省钢材和水泥。由于大多数刚架的横梁是向上倾斜的, 不但受力合理, 且结构下部的空间增大, 对某些要求高大空间的建筑特别有利。同时, 倾斜的横梁使建筑的屋顶形成折线形, 建筑外轮廓富有变化。由于刚架结构受力合理, 轻巧美观, 能跨越较大的跨度, 制作又很方便, 因而应用非常广泛。一般用于体育馆、礼党、食堂、菜市场等大空间的民用建筑, 也可用于工业建筑, 但刚架结构的刚度较差, 当吊车起重量超过100k N时不宜采用。

2.2 刚架结构的形式

刚架按结构组成和构造方式的不同, 分为三铰刚架、两铰刚架, 无铰刚架, 无铰刚架和两铰刚架是超静定结构, 结构刚度较大, 但当地基条件较差, 发生不均匀沉降时, 结构将产生附加内力。三铰刚架则属于静定结构, 在地基产生不均匀沉降时, 结构不会引起附加内力。但其刚度不如前两种好。一般来说, 三铰刚架多用于跨度较小的建筑, 两铰和无铰刚架可用于跨度较大的建筑。

2.3 钢架结构的建筑造型

刚架结构常用钢筋混凝土建造, 为了节约材料和减轻结构自重, 通常将刚架做成变断面形式, 柱梁相交处弯别最大, 断面增大, 铰接点处弯矩为零, 断面最小, 所以刚架的支柱断面呈上大下小。根据建筑造型需要, 立柱可作成里直外斜, 或外直里斜。刚架多采用预制装配, 构件呈Y形和r形, 用这些构件可组成单跨、多跨、高低跨、悬挑跨等各式各样的建筑外形。

3 桁架结构及其建筑造型

桁架是由杆件组成的一种格构式结构体系。杆件与杆件的结合假定为铰结, 所以在外力作用下, 杆件内力为轴向力 (拉力或压力) , 而且分布均匀, 故桁架结构比梁结构受力合理。桁架的杆件内力是轴向力, 而梁的内力主要是弯矩, 且分布不均匀, 梁的断面大小常以最大弯短处的断面尺寸为整个梁的断面大小, 因此梁的材料强度未得到充分利用。桁架内力分布均匀。材料强度能充分利用, 减少材料耗虽和结构自重, 使结构跨度增大。所以桁架结构是大跨度建筑常用的一种结构形式, 主要用于体育馆、影剧院、展览馆、食堂、菜市场、商场等公共建筑。为了使桁架的规格统一, 有利于工业化施工, 建筑的平面形式宜采用矩形或方形。

4 结论

通过对大跨度建筑造型与结构形态的关系进行简要分析, 我们得出以下结论:

4.1 从近年来发达国家大跨度建筑的结构形式来看, 以平面结构进行组合的方式占有较大比重。因为平面结构受力关系清楚, 通过适当的变形和组合, 很容易与建筑造型相吻合, 便于操作。还有, 平面结构本身又多采用空间桁架形式。即结构的空间作用是集中体现在局部而不是整天。

4.2 由于新型材料和新型结构的更新速度较以往明显加快, 一种结构技术可能尚未达到完全成熟, 就可能趋于淘汰。人们对结构形式的新颖性要比结构的其它方面更感兴趣, 造型的独特和多变是对建筑的必然要求, 这样, 结构形态设计对于结构创新具有更加积极的作用。

参考文献

[1]代富红, 杜佳.大跨度建筑方案创作中的结构表现手法研究[J].山西建筑, 2011年24期.[1]代富红, 杜佳.大跨度建筑方案创作中的结构表现手法研究[J].山西建筑, 2011年24期.

[2]周景辉.浅谈大空间、大跨度建筑火灾的灭火救援[J].中国西部科技, 2011年23期.[2]周景辉.浅谈大空间、大跨度建筑火灾的灭火救援[J].中国西部科技, 2011年23期.

建筑艺术与结构形式 篇2

本卷共分为2大题50小题，作答时间为180分钟，总分100分，60分及格。

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有 1 个事最符合题意）

1、2、下列哪一种情况是属于复杂高层建筑

A．结构平面凹进一侧的尺寸大于相应投影方向总尺寸的30% B．混凝土简体结构

C．楼层的侧向刚度小于相邻上一层的70% D．多塔楼结构

3、裱糊工程施工的环境温度不应低于：(2001，44)A．0℃ B．5℃ C．-5℃ D．10℃

4、联合试运转费应计入下列哪项费用中(2003，3)A．设备安装费 B．建筑安装工程费 C．生产准备费

D．工程建设其他费用

5、有耐磨性要求的混凝土，应优先选用下列何种水泥？（）A.硅酸盐水泥 B.火山灰水泥 C.粉煤灰水泥 D.硫铝酸盐水泥

6、建筑物外堵外侧有保温隔热层的，如何计算建筑面积(2007，19)A．按建筑物外墙结构面外边线计算 B．按建筑物外墙结构的中线计算 C．按建筑物保温隔热层外边线计算 D．按建筑物外墙装饰面外边线计算

7、各类隔墙安装应满足有关建筑技术要求，下列哪一项不属于满足范围之内（）A.稳定、抗震 B.保温

C.防空气渗透 D.防火、防潮

8、施工缝一般应留在构件，______部位。A．受压最小 B．受剪最小 C．受弯最小 D．受扭最小 9、1/500丘陵地(2°～6°)地形图上，等高线所采用的基本等高距是__m。A．2 B．1 C．0.5 D．5

10、下列传热体，哪个是以导热为主 A．钢筋混凝土的墙体 B．加气混凝土的墙体 C．有空气间层的墙体 D．空心砌块砌筑的墙体

11、普通砖砌筑前,一定要进行浇水湿润,其目的是____ A：把砖冲洗干净

B：保证砌砖时,砌筑砂浆的稠度 C：增加砂浆对砖的胶结力 D：减小砌筑砂浆的用水量

12、混凝土保护层的作用哪一项是不对的__ A．防火 B．防锈

C．增加粘结力 D．便于装修

13、以下论述中，哪项完全符合《荷载规范》Ⅰ．人防所受的爆炸力是可变荷载Ⅱ．土压力是永久荷载Ⅲ．楼梯均布活荷载是永久荷载Ⅳ．直升机停机坪上直升机的等效荷载是可变荷载 A．Ⅰ、Ⅱ B．Ⅱ、Ⅲ C．Ⅰ、Ⅳ D．Ⅱ、Ⅳ

14、对地板进行保温处理时，下面哪一种处理比较合理__ A．整个地板的保温层应该厚度相同 B．沿地板的周边做局部保温

C．地板中心部分的保温层应该比其他地方加厚 D．更换地板的面层材料

15、下列内场面装饰材料每平方米综合单价最低的是：(2005，12)A．装饰壁布

B．弹性丙烯酸涂料 C．绒面软包 D．防霉涂料

16、由唐至清斗拱的尺度、疏密程度的变化是__。A．由大到小到密 B．由大到小到疏 C．由小到大到疏 D．由小到大到密

17、工程造价计价具有哪些特点______。①单件性②大额性③组合性④兼容性⑤多次性 A．①②③ B．②③④ C．②③⑤ D．①②⑤

18、雅典卫城中采用了女像柱廊的是哪座建筑__ A．帕提农神庙 B．伊瑞克提翁神庙 C．卫城山门 D．胜利神庙

19、铝合金门窗与墙体的连接应为弹性连接，下面理由正确的是（）①建筑物在一般振动、沉降变形时不致损坏门窗②建筑物受热胀冷缩变形时，不致损坏门窗③让门窗框不直接与混凝土、水泥砂浆接触，以免碱腐蚀④便于施工与维修 A.①②③ B.②③ C.②④ D.① 20、建设工程竣工验收后，应在多长时间内向城乡规划主管部门报送有关竣工验收资料[2011，79)A．1个月 B．3个月 C．半年 D．1年

21、下列混凝土构件的轴线位置允许偏差，哪个是不符合规范规定的(2003，32)A．独立基础20mm B．柱8mm C．剪力墙5mm D．梁8mm

22、预应力后张法的灌浆中，下列哪条是不正确的(2000，35)A．预应力筋张拉后，孔道应及时灌浆，在灌浆中应快速进行 B．灌浆所用普通硅酸盐水泥的强度等级不应低于32．5级 C．对孔隙大的孔道亦可用水泥砂浆

D．灌浆所用的水泥浆或水泥砂浆强度均不应小于30N／mm2

23、下列费用中__项应计入设备购置费。A．采购及运输费 B．调试费 C．安装费

D．设备安装、保险费

24、超过出让合同约定的动工开发日期满一年而未动工开发的，可以征收相当于土地使用权出让金的百分之多少以下的土地闲置费(2010，82)A．10％ B．20％ C．25％ D．30％

25、给水管出口高出用水设备溢流水位的最小空气间隙，不得小于配水出口处给水管管径的__倍。A．2 B．2．5 C．3 D．3．5

二、多项选择题（共25 题，每题2分，每题的备选项中，有 2 个或 2 个以上符合题意，至少有1 个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、有抗渗要求的混凝土养护时间不得少于__。A．7d B．14d C．10d D．28d

2、下面的材料中，哪些是均匀扩散反射材料__ A．粉刷 B．油漆表面 C．玻璃镜

D．粗糙金属表面

3、山坡地分全阳坡、半阳坡及背阳坡（见题1图），半阳坡是指（）。A．西化、东北 B．东、西

C．西南、东南 D．南、北

4、建设项目总概算包括单项工程综合概算、工程建设其他费用概算，还有下列哪些费用组成(2001，4)A．预备费、投资方向调节税、建设期贷款利息 B．现场经费、财务费；保险费

C．预备费、投资方向调节税、生产期贷款利息 D．人工费、材料费、施工机械费

5、冬季墙交角处内表面温度比主体表面温度低，其原因为____ A：交角处材料的导热系数较大 B：交角处的总热阻较小

C：交角处外表面的散热面积大于内表面的吸热面积 D：交角处外表面的散热面积小于内表面的吸热面积

6、根据《抗震规范》，进行结构构件截面抗震验算时，计算地震作用应采用下列哪一种地震的地面水平运动加速度 A．设防烈度

B．高于设防烈度的预估的罕遇地震 C．低于设防烈度的多遇地震 D．比设防烈度高一度的地震

7、施工合同的组成文件中，结合项目特点针对通用条款内容进行补充或修正，使之与通用条款共同构成对某一方面问题内容完备约定的文件是（）。A．协议书 B．专用条款 C．标准条款 D．质量保修书

8、关于铝合金门窗的横向和竖向组合，下列措施中哪一项是错误的（）A.应采用套插，搭接形成曲面组合 B.搭接长度宜为10mm C.搭接处用密封膏密封

D.在保证质量的前提下，可采用平面同平面组合

9、在罗马大斗兽场的立面处理中，下部三层采用了不同的柱式构图，由下向上依次为__ A．多立克、塔司干、爱奥尼 B．塔司干、爱奥尼、科林斯 C．爱奥尼、科林斯、塔司干 D．科林斯、爱奥尼、塔司于

10、__不是后现代主义作品。A．波特兰市政中心大楼 B．西格拉姆大厦 C．西点办公大楼

D．美国电报与电话公司大楼

11、有关材料表面对太阳辐射吸收系数，下列哪一种最大__ A．青灰色水泥墙面 B．白色大理石墙面 C．红砖墒面

D．灰色水刷石墙面

12、设计单位必须严格按国家有关环境保护规定做好各项工作，以下哪项是错误的______。

A．承担或参与建设项目的环境影响评价

B．接受设计任务书后，按环境影响报告书(表)及其审批意见所确定的各种措施开展初步设计，认真编制环境保护篇(章)C．严格执行“三同时”制度，做倒防治污染及其他公害的设施与主体工程同，时设计 D．未经有关部门批准环境影响报告书(表)的建设项目，必须经市(县)长特批后才可进行设计

13、土建工程概、预算的编制方法一般是______。A．套用技术经济指标 B．套用投资估算指标

C．计算人工、材料用量，配上工料单价，计算各项费用 D．计算工程量、套用定额单价，计算各项费用

14、在正常环境下，人身电击安全交流电压限值为多少伏? A：50V B：36V C：24V D：75V

15、有冻胀环境和条件的地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用的材料为：(2005，25)A．标准砖 B．多孔砖 C．石材

D．实心混凝土砌块

16、建筑工程基础埋置深度为15m时,防水混凝土的抗渗等级应采用下____ A：P6 B：P8 C：P10 D：P12

17、项目敏感性分析中选择敏感性因素的主要条件是______。A．变化幅度最小 B．风险系数最大

C．敏感度系数(变化率)最大 D．敏感度系数(变化率)最小

18、下列烟囱中哪一种造价(元／座)最低(2006，14)A．砖混结构30m高 B．砖混结构50m高

C．钢筋混凝土结构30m高 D．钢筋混凝土结构50m高

19、经一级注册建筑师考试合格，取得考试资格证书者，不得有下列何种行为(2000，68)A．可执行注册建筑师业务 B．可从事建筑装修设计 C．可从事规划设计 D．可从事古建筑设计 20、《招投标法》规定，投标文件（）的投标人应确定为中标人。A．满足招标文件中规定的各项综合评价标准的最低要求 B．最大限度地满足招标文件中规定的各项综合评价标准 C．满足招标文件各项要求，并且报价最低

D．满足招标文件各项要求，并且经评审的价格最低 E．满足招标文件各项要求，并且经评审价格最高

21、下列__垫层不应小于60mm。A．砂垫层 B．砂石垫层 C．混凝土垫层 D．矿渣垫层22、23、相同规格的铸铁散热器，下列哪种组合最有利于每片散热器的散热能力 A．每组片数＜6片 B．每组片数：6～10片 C．每组片数：11～20片 D．每组片数＞20片

24、建筑物高度与建筑物后面的漩涡区深度的关系为____ A：漩涡区深度不随建筑物高度变化 B：呈相同变化 C：呈相反变化 D：无规则变化

建筑艺术与结构形式 篇3

【关键词】建筑；结构技术；建筑形式

随着社会的发展进步建筑的形式也发生巨大的变化，当一座新建筑穿着华丽的外衣展现在世人的面前，我们驻足、流连于建筑形式美给我的心灵的印记，世人对于建筑的评价往往局限于外在的形式美，当建筑师苦苦的求索寻找新的美学形式但仍然黔驴技穷时，我们的设计者应该静下心来思考一下，建筑的形式美源自于什么？我认为形式美的源泉是功能的需求、结构的技术。所以功能、技术与艺术作为建筑的三要素是辩证统一的，建筑象人体一样是作为一个系统而存在的，它是系统的整体的而非孤立的局部的。当下业者对于形式美的理解是由偏颇的，在这种设计思想的指导下，也必然会阻碍建筑的发展和进步。

1.原始社会的建筑

原始社会的住屋形式是巢居、穴居、以及在北美的印第安人的帐篷屋，是人类基本生活的需求。原始人使用木材生土当地的建筑材料建造窝棚。

2.奴隶社会的建筑

奴隶社会随着人们征服自然和改造自然的能力的增强建筑的类型建筑的规模以及建筑的形式出现巨大的变化。在古代的埃及人们利用石材建造神庙和陵墓，建筑的结构形式是梁柱体系，古希腊同样继承埃及的梁柱体系，同时由于地域文化的发展演变希腊人将梁柱发展成具有美的形式，出现古典的三柱式，以及女像柱，两者的形式不同但结构的核心是一致的以石材作为基本材料的梁柱体系。由于石材本身的力学性能是抗压能力强于抗弯的能力。所以我们看到埃及、希腊的古建筑的柱距是如此的小，建筑空间也是狭小的。建筑作为单体强调的是外部空间或者建筑的内部狭小空间的神秘化。在希腊建筑往往是作为雕塑来处理的。在古罗马文化时期，随着领地的不断扩张各种文化的融合和碰撞罗马人用自己的聪明才智创造了新的结构形式拱券结构。罗马人利用混凝土这种新建筑材料创造一种新筒形拱形工交叉拱、十字拱解决了大跨度屋盖的结构形式，继而获得了连续的复合的建筑空间。建筑也就成为了真正的意义的建筑，正是在古罗马时代新型建筑材料的出现推动了新的结构形式的产生进而获得新的较大的人类活动的室内空间。

3.中世纪的建筑

欧洲的中世纪是神学统治的社会，建筑的类型以教堂为主，高耸的教堂留给我们更多神性的表达，建筑风格更趋于美观，由其是以哥特时期的建筑最为典型高耸的向上建筑风格直指上苍表达着与神的交流与对白。形式的表达继而带来的神性化的想象赋予了哥特建筑的神性的神秘感。我们剖开哥特建筑的形式寻找带来这种形式美的根源在于中世纪结构技术的发展，在中世纪时期继承了罗马的十字拱的技术，在此基础上将罗马的十字拱发展成为四分类骨拱，同时将单圆心的拱变成双圆心的拱形成了框架式的双圆心的尖拱，同时拱顶所产生的侧推力由新力学构件飞扶壁传到外侧的横墙上，这样整个结构体系就变成了框架整个的受力过程屋顶的荷载传递给尖的肋骨拱——柱子（竖向的力）——基础——地基完成，而拱所产生的水平向的推力传到侧墙——传到基础——地基。这时配合肋骨拱柱子也形成了束柱的形式，摆脱了古典的柱式，达到中世纪哥特式教堂的结构与形式的完美结合。

4.资本萌芽与绝对君权时期的建筑

在这段历史时期主要包含文艺复兴建筑，法国古典主义建筑巴洛克建筑在这段历史时期建筑的结构形式并没有较大的改变，设计师在考古等领域的发展的带动下形成了对古典文化建筑的热衷与模仿，创造了具有特设的文艺复兴建筑，法国古典主义建筑巴洛克建筑从早期的对古典建筑的模仿，创新到晚期的巴洛克建筑的推器繁琐变形，反映出形式主义的已经走入到了末端，设计师不顾及形式美的产生的动力在于结构技术的变化，这个时期的人们试图创造出新的形式无奈由于结构的不改变所以形式的变化是表面的是化妆术，不会出现脱胎换骨的变化。

伴随着1860年英国资产阶级革命的产生，建筑界又出现了前所未有的变化，这种变化时由于新的建筑材料的出现，也就是伴随着机械化时代工业发展提供的大量的人工材料。由质地纯正的、经实验鉴定的、用一定原材料生产的人工材料代替质地混杂的、不可靠的材料，例如，型钢和更加新的钢筋混凝土都是计算的纯粹结果，它们精确地、充分地利用材料。由此带来了建筑形式的新变化，体现到了大框架的建筑上面。伴随着新材料，考虑到墙和窗子的构造，最终的结果是一米厚墙上的天然优质石头被轻质的煤渣空心薄墙壁等取代。钢和钢筋混凝土对机械化时代现代建筑的发展有着极重要的影响，钢结构的材料和结构特性与木结构颇多相通之处，而混凝土却与此不同，其构件在连接（浇筑）之后，融为一体，是化学式的连接。钢构件通常也非常适于线性地使用和表现“线的构成”。除了钢和钢筋混凝土材料以外，合成树脂、塑料、金属等作为基本材料与由玻璃纤维等作为增强剂制成的复合建筑材料在机械化时代也日渐普遍，而且其性能也越来越好，用这些材料制成的型材、线材等工业组合建筑制品，也能给人以超越技术美而升华为科学美的审美感受。

5.现代建筑形式的迅猛发展

数字化信息时代的建筑材料将变得日益复杂，集成技术用于建筑材料是数字化信息时代材料科学发展的基本趋势，纳米技术也为材料的集成化提供了技术基础。但是，到目前为止，这种集成化的材料还没有发展成熟，准确的说现在这种材料是以“构件系统”的方式表现的。

现代建筑的经典作品中，不少也是新科技、新材料的使用产生的建筑形式美，采用玻璃墙的西柏林新国家美术馆，从建筑平面和立面上来看都具有浓厚的古典庙堂的气氛，但是与帕提农神庙等古典庙堂截然不同的是它所使用的材料——钢材而非石料，于是建筑以相似的形式给人以完全不同的审美感受。采用光电幕墙技术的英国利物浦基础物理研究院、德国哈姆尔城市大厦满足了恶劣天气对幕墙的所有要求，也满足建筑的物理需求，比如阻燃、保暖、隔热等，而且可以把光能转换成电能。光电幕墙加装了光电模板后，可代替抛光的自然建材，并且在光电幕墙的生产、使用直至报废都可以实现对环境的无污染。光电板成分中没有有毒物质，不会在建筑物起火时出现任何诸如释放有毒气体等危险。而采用气凝胶玻璃板的巴伐利亚的建筑事务所可以使日光均匀分布于更大进深的室内，而且有效地避免了眩光。

6.结论

浅析大跨度建筑结构形式与设计 篇4

1 网架结构的设计特点

网架结构是一种使用比较普遍的建筑结构, 这种结构通过较高强度的建筑材料, 以及较为合理的网格结构形式, 便于进行工业化生产。

1.1 网架结构的主要组成形式

1.1.1 平面桁架系组成的网架结构。

主要有:两向正交正放网架、两向斜交斜放网架、两向正交斜放网架、三向网架等型式。

1.1.2 四角锥体组成的网架结构。

主要有:正放四角锥网架、斜放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架、星型四角锥网架、单向折线型网架等型式。

1.2 网架结构的主要特点

网架结构的使用比较普遍, 其结构因为设计的合理性具有诸多优点。网架结构的杆件和节点结构比较简单, 便于进行生产, 因此生产成本较低, 具有较高的性价比。还由于网状结构的传力方式简单直接, 在新型材料的支持下具有较好的抗震性。在具体安装时网架结构因为其结构的简单性, 在布置时比较灵活, 因此适用于吊顶、安装管道和设备的操作。网架结构的建筑造型简洁、美观、流畅, 具有很高的审美价值。

2 网壳结构的形式与特点

曲面形网格结构称为网壳结构, 有单层网壳和双层网壳之分。网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。

2.1 网壳结构的形式

主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。

2.2 网壳结构主要特点

网壳结构具有十分符合受力原理的外形设计, 使其在厚度不高的情况下依然会有很强的承受能力, 所以不会发生由于承受能力不高导致的建筑变形现象, 具有很高的建筑稳定性。因此在网壳结构里往往使用质量较轻, 但强度较高的建筑材料。网壳结构用较少的建筑材料可以覆盖较大的建筑面积, 在建筑空间的的利用上比较充分, 同时较为充足的释放了对材料的使用潜力, 对材料的消耗量很低, 因此具有较高的性价比。而壳体结构的造型设计因为其结构特点往往比较具有未来的科技感, 整体显得舒展流畅。

3 膜结构的形式与特点

薄膜结构也被称作织物结构, 这是因为其结构材料的特性比较独特所致。薄膜结构的材料轻巧柔软, 质地优良, 对材料的要求量较低, 建造速度比较快, 某些情况下应用为应急建筑。在上世纪中期开始使用并逐渐发展起来。薄膜结构利用膜内的气压对建筑产生支撑性效果, 使得整个建筑具有较强张力, 增加了建筑的稳定性, 和网壳结构一样可以覆盖较大的建筑空间, 可分篷帐薄膜建筑和充气薄膜建筑两类。

3.1 膜结构按其支承方式的不同, 一般包括:

在跨度较大的情况下, 可以采取气承式结构, 也就是直接在建筑物的内部空间中, 注入相应的空气, 一般情况下, 屋面所表现出的拱度都较低, 这是为了能够使得气压减少。而在大跨度的情况下, 白呢可以直接在建筑的对角位置上, 布置上相应的交叉钢索, 如此一来, 便能够起到良好的膜面加劲效果。但是对于气胀式的空间膜结构来说, 则是直接制造成周围完全密封形式的圆形双层结构, 在充气之后, 能够形成相应的飞碟状;或将膜材作成半圆形圆筒, 充气后如同半个轮胎, 以此为单元组合成各种屋盖。该膜结构主要用在跨度较小的临时性建筑上。

悬挂膜结构-一般采用独立的桅杆或拱作为支承结构将钢索与膜材悬挂起来, 然后利用钢索向膜面施加张力将其绷紧, 这样就形成了具有一定刚度的屋盖。

骨架支撑膜结构-这是以钢骨架代替了空气膜结构中的空气作为膜的支撑结构, 骨架可按建筑要求选用拱、网壳之类的结构, 然后在骨架上敷设膜材并绷紧, 适用于平面为方形、圆形或矩形的建筑物。

3.2

膜结构主要特点自重轻、跨度大;建筑造型自由丰富;施工方便;具有良好的经济性和较高的安全性;透光性和自结性好;耐久性较差。

4 悬索结构的形式与特点

4.1 悬索结构形式

悬索结构按索的布置方向和层数分为:单向单层悬索结构;辐射式单层悬索结构;双向单层悬索结构;单向双层预应力悬索结构;辐射式预应力悬索结构;双向双层预应力悬索结构;预应力索网结构等。

4.2 悬索结构的特点

悬索结构的受力特点是仅通过索的轴向拉伸来抵抗外荷载的作用, 结构中不出现弯距和剪力效应, 可充分利用钢材的强度;悬索结构形式多样, 布置灵活, 并能适应多种建筑平面;由于钢索的自重很小, 屋盖结构较轻, 安装不需要大型起重设备, 但悬索结构的分析设计理论与常规结构相比, 比较复杂, 限制了它的广泛应用。

5 薄壳结构的结构设计特点

建筑工程中的壳体结构多属薄壳结构 (学术上把满足t/R≤1/20的壳体定义为薄壳) 。

5.1 薄壳建筑的建造形式

薄壳结构按曲面形成可分为旋转壳与移动壳;按建造材料分为钢筋混凝土薄壳、砖薄壳、钢薄壳和复合材料薄壳等。

5.2 薄壳建筑的建造特点

薄壳结构是目前较为流行的结构之一。壳体结构往往能以较小的厚度经受较大的负荷。而且由于壳体结构本身较为合理的形状, 用较少的材料就能实现建筑对于强度的要求, 因此最大限度的使用了材料的潜能, 具有良好的经济性。而壳体结构最终的造型往往前卫而又流畅, 具有较高的审美价值, 因此是目前较为流行的建筑结构之一, 也是前卫潮流的象征。

6 结论

综上所述, 大跨度建筑是现代建筑最高水平的标志, 大跨度建筑的设计在复杂中包涵着简单合理的科学原则, 与其他建筑相比具有超前性和科学性。同时在大跨度建筑中充分蕴含了现代审美内涵, 表现了现代社会人们在建筑上对于美的追求。此了解大跨度建筑, 并让我国的大跨度建筑跻身世界前列是非常必要的。本文对大跨度建筑的各种设计结构一一作了解释, 以供同行借鉴。

参考文献

[1]蓝天.空间钢结构的应用与发展[J].建筑结构学报, 2012 (4) .

[2]沈世钊.大跨空间结构的发展——回顾与展望[J].土木工程学报, 2013 (3) .

考试形式与试卷结构 篇5

闭卷、笔试。试卷满分150分。考试时间150分钟。

二、试卷结构

全卷约23个小题。

1.试卷内容、题量及其赋分情况如下：

语言文字运用，约7题，约24分

文学常识，约1题，约3分

古代诗文阅读，约7题，约34分

现代文阅读，约7题，约29分

写作，1题，60分

2.试题类型及其赋分比例如下：

[单项选择题多项选择题]选择题，约24%

[古文翻译题古文断句题填空题简答题写作题]非选择题，约76%

3.试卷难度控制：

试题按难度系数（以下简称难度）分为容易题、中等难度题和难题。难度在0.70以上（含0.70）的试题为容易题，难度在0.40～0.70的试题为中等难度题，难度在0.40以下（不含0.40）的为难题。试卷由容易题、中等难度题和难题组成，三种难度的试题应控制合适的分值比例，试卷总体难度适中。

附录：

一、2013年高考命题使用工具书

二、古诗文背诵篇目

三、名著阅读目录

附录一

2013年高考命题使用工具书

《辞海》（上海辞书出版社）

《辞源》（商务印书馆）

《古代汉语词典》（商务印书馆）

《现代汉语词典》（商务印书馆第6版）

《中国成语大辞典》（上海辞书出版社）

附录二

古诗文背诵篇目

（一）《义务教育语文课程标准》中7～9年级推荐的篇目

1.《论语》十则 《论语》

＊2.鱼我所欲也孟 子

3.生于忧患，死于安乐孟 子

4.曹刿论战左 传

5.邹忌讽齐王纳谏战国策

＊6.出师表诸葛亮

＊7.桃花源记陶渊明

8.三峡郦道元

9.杂说（四）韩 愈

10.陋室铭刘禹锡

11.小石潭记 柳宗元

12.岳阳楼记 范仲淹

＊13.醉翁亭记欧阳修

14.爱莲说周敦颐

15.记承天寺夜游苏 轼

16.送东阳马生序（节选）宋 濂

17.关雎（关关雎鸠）《诗经》

18.蒹葭（蒹葭苍苍）《诗经》

19.观沧海（东临碣石）曹 操

20.饮酒（结庐在人境）陶渊明

21.送杜少府之任蜀州王 勃

22.次北固山下王 湾

＊23.使至塞上王 维

24.闻王昌龄左迁龙标遥有此寄李 白

25.行路难（金樽清酒斗十千）李 白

26.望岳杜 甫

27.春望杜 甫

28.茅屋为秋风所破歌杜 甫

29.白雪歌送武判官归京岑 参

30.早春呈水部张十八员外韩 愈

31.酬乐天扬州初逢席上见赠刘禹锡

32.观刈麦白居易

33.钱塘湖春行白居易

34.雁门太守行李 贺

35.赤壁杜 牧

36.泊秦淮杜 牧

37.夜雨寄北李商隐

38.无题（相见时难别亦难）李商隐

39.相见欢（无言独上西楼）李 煜

40.渔家傲（塞上秋来风景异）范仲淹

41.浣溪沙（一曲新词酒一杯）晏 殊

42.登飞来峰王安石

43.江城子（老夫聊发少年狂）苏 轼

＊44.水调歌头（明月几时有）苏 轼

45.游西山村陆 游

46.破阵子（醉里挑灯看剑）辛弃疾

47.过零丁洋文天祥

48.天净沙·秋思（枯藤老树昏鸦）马致远

49.山坡羊·潼关怀古（峰峦如聚）张养浩

50.己亥杂诗（浩荡离愁白日斜）龚自珍

（二）《普通高中语文课程标准（实验）》中建议的诵读篇目

＊1.劝学（君子曰：学不可以已……用心躁也）

荀子

＊2.逍遥游（北冥有鱼……圣人无名）庄 子

＊3.师说韩 愈

＊4.阿房宫赋杜 牧

＊5.赤壁赋苏 轼

＊6.氓《诗经》

＊7.离骚（长太息以掩涕兮……岂余心之可惩）

屈 原

＊8.蜀道难李 白

＊9.登高杜 甫

＊10.琵琶行白居易

＊11.锦瑟李商隐

＊12.虞美人（春花秋月何时了）李 煜

＊13.念奴娇（大江东去）苏 轼

＊14.永遇乐（千古江山）辛弃疾

（三）《普通高中课程标准实验教科书语文》（必修）1至5册规定的背诵篇目

＊1.涉江采芙蓉《古诗十九首》

＊2.短歌行曹 操

＊3.归园田居（其一） 陶渊明

＊4.秋兴八首（其一）杜 甫

＊5.咏怀古迹（其三）杜 甫

＊6.寡人之于国也 《孟子》

＊7.过秦论（及至始皇……仁义不施而攻守之势异也） 贾 谊

＊8.水龙吟·登建康赏心亭辛弃疾

＊9.醉花阴（薄雾浓云愁永昼）李清照

＊10.声声慢（寻寻觅觅）李清照

＊11.归去来兮辞 陶渊明

＊12.滕王阁序（时维九月……声断衡阳之浦）王 勃

＊13.陈情表 李 密

（四）选修《中国古代诗歌散文欣赏》中规定的背诵篇目

＊1.拟行路难（其四）鲍 照

＊2.夜归鹿门歌 孟浩然

＊3.梦游天姥吟留别 李 白

＊4.登岳阳楼 杜 甫

＊5.菩萨蛮（其二）（人人尽说江南好）韦 庄

＊6.李凭箜篌引 李 贺

＊7.苏幕遮（燎沉香，消溽暑） 周邦彦

附录三

名著阅读目录

（一）《普通高中语文课程标准（实验）》推荐的课外读物

1.《孟子》

2.《庄子》

＊3.《呐喊》鲁 迅

4.《边城》 沈从文

5.《复活》 列夫·托尔斯泰

6.《老人与海》 海明威

7.莫泊桑短篇小说

8.泰戈尔诗

9.《西厢记》 王实甫

＊10.《雷雨》 曹 禺

11.《茶馆》 老 舍

（二）《普通高中课程标准实验教科书·语文》（必修）1至5册“名著导读”

＊1.《论语》

2.《大卫·科波菲尔》

3.《家》

4.《巴黎圣母院》

＊5.《红楼梦》

6.《高老头》

＊7.《哈姆莱特》

8.《三国演义》

9.《堂吉诃德》

【注】附录二和附录三中加*号的列入2013年度考试范围。

浅谈房屋建筑的结构形式 篇6

房屋建筑是我们生活居住的场所,林立的高楼大厦也是城市的象征,然而,众多的人为因素或者自然灾害导致的房屋倒塌事故不能不让我们讨论其内在的因素,究竟是什么决定着房屋的坚实度、耐久性和它抵抗地震灾害的能力,影响它们的因素很多,除人为造成的质量因素以外,更为主要的是房屋本身的结构形式起着决定性的作用。

我们居住的房屋从外形高度上看有低层、多层、中高层、高层、超高层建筑,形式多种多样,而不同的房屋建筑采用的结构形式也不尽相同,不同的结构形式又有着不同的特点和功能,那房屋建筑有哪些结构形式,不同的结构形式又有着什么样的特性。

我们的房屋建筑如果从使用的材料上分可分为:砖混结构、钢筋混凝土结构(以下简称“钢筋混凝土”结构)和钢结构;如果从结构形式上分又可分为:砖混结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构;在不同的房屋建筑上它们得到了不同的应用。

1砖混结构

砖混结构就是由粘土砖做承重墙,并配有钢筋混凝土楼板、圈梁、构造柱等共同组成房屋结构的一种形式。它一般适用于低层和多层建筑,在我国,高层建筑出现以前,这种建筑是民用建筑的主要形式。这种结构的特点是:由粘土实心砖墙做承重构件,而圈梁和构造柱不承重,只起抗震作用,在强震来袭的时候,它们可以起到骨架的作用支撑房屋的主架不倒,给人以逃生的余地。由于建筑高度不大,一般在20 m内,这种结构在设计时主要考虑的是竖向荷载,而水平风荷载可基本忽略不计。

砖混结构又有两种形式:预制装配式和现浇整体式。

预制装配式是我国在20世纪90年代以前民用建筑多采用的结构形式,它的楼板主要是用一块块预应力多孔板(通常说的预制板)拼装在一起的,这种结构最大的缺点是抗震性差,在大震来袭时,楼板的整体稳定性差,拼装在一起的预制板极易脱落,从我国多次大地震现场可以看出大部分倒塌的房屋都是这种预制板式的旧式楼房,造成的伤亡率也最大。

现浇整体式,它与预制装配式相比所不同的就是它的每层楼板是整体浇筑在一起的,地震时楼板不会像预制板那样一块块掉下来,整体稳定性提高了,因而抗震性也得到了极大的提高,地震时人们逃生的可能性也就大得多了。20世纪90年代中后期所建造的多层民用建筑就全部改用现浇整体式了。

2钢筋混凝土结构

1)框架结构与框架—剪力墙结构。

这两种结构都是钢筋混凝土结构中的两种形式,主要用于多层与中高层,一般高度20层以下的建筑,它主要由钢筋混凝土框架梁、板、柱来承担竖向重力荷载,除剪力墙以外的墙体采用重量轻的空心砖或砌块,只起填充与分隔的作用,而不像砖混结构主要靠墙体承重。随着建筑层数的增加,高度的增大,其所受的水平风荷载会逐渐加大,这时有必要在设计时考虑水平荷载的效应,因此将某些墙体变为剪力墙用来抵抗水平风荷载就是框架—剪力墙结构,它是在框架结构的基础上增加剪力墙的综合形式,剪力墙就是钢筋混凝土浇筑成的整体墙,其强度、刚度都足以抵抗外来的水平推力,同时也提高了房屋的整体稳定性。

2)剪力墙结构。

有了前面所说的框架—剪力墙结构就不难理解剪力墙结构的特性了,剪力墙结构可以说是一种比框架—剪力墙结构更为强大的一种结构形式,随着楼层的增多,建筑高度的增加使建筑物的长细比效应显著,其所受的水平荷载可能超过了自重荷载,因此推出全剪力墙结构用来抵抗建筑所承受的水平风荷载,我们居住的高层建筑,从20层～50层以上,高度100米～200多米多采用这种结构形式,其结构的强度、刚度、稳定性也是比较高的。剪力墙结构同样也是钢筋混凝土结构的一种形式,组成建筑主体的依然是钢筋混凝土材料,说到这里我们就可以看出框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构它们都属于钢筋混凝土结构的形式,建筑业发展至今,钢筋混凝土材料的结构也有了巨大的发展与更新,理论上钢筋混凝土结构的建筑可以建造100层,400 m以上的高度,但由于本身材质的限制,钢筋混凝土材料毕竟有自重大等缺点,事实上世界上最高的钢筋混凝土结构建筑只盖到了70层,再高的建筑就采用我们下面将要说的钢结构了。

3钢结构

钢结构是全部由型钢梁、柱构成主架的一种结构形式,相比钢筋混凝土结构而言,它的优点不言而喻——轻质而高强,因此为大多数超高层建筑所采用的结构形式,也是世界上70层以上的建筑所采用的结构形式,它的优点除了轻质高强以外还有杆栏特有的韧性,使其结构的塑性即变形能力增加,这在长细比很大的建筑中能更好的抵抗水平风荷载效应,同时其抗震性也得到了提高,能在地震当中有效的吸收地震荷载,这些是自重大、刚度大的钢筋混凝土结构所达不到的,因此钢结构在一些有特殊抗震要求的建筑中也得到了应用。比如日本是一个多地震国家,他们国家的房屋很多都建成了钢结构的建筑。但是,钢结构也有其最大的缺点——不耐高温,这也是钢材本身的特性——高温软化所决定的,所以,钢结构房屋的防火要求大大增加,这必然导致投资的增加。

我们可以回忆2001年发生的9·11事件,那两座矗立于纽约的世贸中西大楼倒塌的那一幕,飞机撞向的是大楼上不到1/3的地方,但为什么大楼最终却一节一节全部倒塌了。世贸大楼共110层,高度400多米,是当时世界上最高的建筑之一,它的主体采用的正是钢结构,当飞机撞过大楼以后,飞机燃油和大楼内部线路爆炸引起楼内大火,时间一长,主架的钢结构因不耐高温而变软,所以最终一节节的连根倒掉了。如果世贸大楼是钢筋混凝土结构的话或许不会这么快倒塌,也不会塌的这么彻底了。但这并不能否认钢结构在建筑体中的优越性,它应该说是比钢筋混凝土结构更加优越的一种结构形式,它的轻质高强和韧性以及整体稳定性在抗水平风荷载和抗震效应中发挥的淋漓尽致,虽然有不耐高温的缺点,但火灾是可以通过有效措施来防止的。总而言之,钢结构还是一种很优越的结构形式。

值得说明的是钢结构建筑往往采用筒体结构作为它的结构形式,通常用于超高层建筑中,一般是以电梯井道作内筒,外围墙体作外筒的一种结构形式,是有利于超高层建筑强度、刚度、整体稳定性的一种结构形式。另外筒中筒与成束筒结构是筒体结构的一种延伸。

总之,砖混结构、钢筋混凝土结构(包括:框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构)、钢结构(筒体结构)构成我们房屋建筑的主要形式,它们在不同的建筑中发挥着不同的特性。应该说钢筋混凝土结构是比砖混结构更为强大而坚固的一种结构形式,只是出于经济的考虑,低层与多层建筑采用砖混结构形式,而钢结构是比钢筋混凝土结构更为优越的结构形式,同样出于费用和经济的考虑,钢结构往往被用于超高层或更具抗震要求的建筑。

在我们的平时生活中人们关注的往往只是一座楼房的外表与造型,除了专业人士以外很少有人提及房屋内在的结构形式,而房屋建筑的结构形式却决定着房屋本身的坚实与抗震能力,这对我们的人身安全同样有着重大而深远的意义。

参考文献

建筑艺术与结构形式 篇7

本文从结构形式角度出发, 通过对大学校门各种建筑结构形式优缺点分析及它的校门文化艺术表达研究, 说明什么风格及种类的校门应选择何种结构形式, 其表达的校门文化艺术效果和局限性在哪里, 以供设计者能更好地选择造型表达其文化艺术内涵。

一、钢筋混凝土结构

(一) 框架结构

框架是由梁和柱连接组成框架共同抵抗荷载的承重体系结构 (图1) 。由于混凝土在半流质状态下浇筑而成, 因此混凝土可以浇筑成任意形状和造型, 对于设计师设计的各种优美造型及文化内涵, 利用框架结构都能完美传达。同时这种结构适用于较大跨度的建筑物。因此, 框架结构被广泛运用于校门设计与建造中。采用现浇混凝土框架时, 结构的整体性和刚度较好, 设计处理好也能达到较好的抗震效果。但框架结构也存在一些缺点, 由于钢筋混凝土施工属于湿作业, 工序多, 浪费人力, 施工受季节、环境影响较大。

(二) 剪力墙结构

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来承担各类荷载引起内力的承重体系结构, 抗震性能优于钢筋混凝土结构 (图2) 。

剪力墙结构利用间隔墙位置来布置竖向构件, 基本上不与建筑使用功能发生矛盾, 墙的数量能灵活布置, 可选择的方案较多并简单, 因此其造型多样, 文化艺术效果可通过多种不同的方案加以表达。然而剪力墙间距有一定限制, 建筑平面布置不灵活, 不适合要求大空间的公共建筑, 加上结构自重较大, 灵活性差, 故适用于跨度比较小的校门。一般老校区的校门由于过去设计的跨度不大, 而往往采取剪力墙结构, 而现代新建造的校门跨度规划很大, 仅仅利用剪力墙结构并不能满足大跨度校门的设计要求, 因此对于现代大跨度校门, 很少纯粹采用这种形式的结构。

(三) 框架-剪力墙结构

框架-剪力墙结构是框架和剪力墙两种结构体系的结合, 是在框架中布置一定数量的剪力墙, 构成灵活自由的使用空间, 形成新的受力形式以满足不同建筑功能要求的承重体系 (图3) 。由于吸取了框架和剪力墙两种结构的长处, 它不仅具有良好的抗震和抗侧力性能, 而且此种结构形式能够为建筑平面布置提供较大的使用空间, 形成各种校门的造型, 完美表达其设计意图及文化意境。因此, 现代高校大门广泛采用这种结构。

二、钢结构

(一) 型钢结构

由型钢和钢板通过焊接、螺栓连接或铆接而制成的工程结构。“钢结构工程是以钢材制作为主的结构, 是主要的建筑结构类型之一”[2]。钢结构是现代大学校门中较普通的结构形式之一 (图4) 。

钢结构在使用、设计、施工及综合经济方面由于造价低, 可随时移动而具有优势。钢结构建筑比传统建筑能更好地满足建筑上大开间灵活分隔的要求, 节能效果好, 具有优良的抗震抗风性能, 大大提高了建筑物的安全可靠性。型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强, 环保效果好, 真正做到绿色无污染, 符合可持续发展的要求。其缺点是耐火性和耐腐性较差。

钢结构与混凝土结构相比, 钢结构可利用的建筑材料更丰富, 不但有常规的角钢、槽钢、钢管可运用, 还有梯形的工字钢等可用作特殊的构造, 使校门造型更加灵活多变。同时由于钢结构截面强度高于混凝土截面强度, 钢结构能塑造出更加纤细精细、出奇的造型, 因此, 钢结构的校门施工更加简便且造型更优美。

(二) 网架结构

由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。网架结构具有空间受力、重量轻、刚度大、工业化程度高、抗震性和稳定性好、外形美观的特点。缺点是汇交于节点上的杆件数量较多, 制作安装较平面结构复杂。网架结构根据外形不同, 可分板型网架结构、壳型网架结构。

网架结构适用于建造跨度更大的校门, 并且能制造出混凝土结构无法塑造出来的超大壳型结构。网架结构的校门具有金属质感和曲线美, 不但显得宏伟壮观, 而且具有强烈的现代美 (图5) 。在校门建设资金相对宽裕的前提下, 利用网架结构能塑造出相对于混凝土结构功能更齐全且造型更加宏伟美观的校门。

三、幕墙结构

(一) 玻璃幕墙

是指由支承结构体系与玻璃组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。

玻璃幕墙是当代的一种新型墙体, 它赋予建筑的最大优点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来, 建筑物从不同角度呈现出不同的色调, 随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。但玻璃幕墙也存在着一些局限性, 例如光污染、能耗较大等问题。此外, 玻璃幕墙光洁透明的天生丽质并不耐污染, 且清洗费用昂贵。由于玻璃幕墙外形美观且极具现代感, 现在也被各大院校广泛运用于高校大门的设计之中。玻璃幕墙分为以下几种类型:

1. 明框幕墙

明框玻璃幕墙是金属框架构件显露在外表面的玻璃幕墙 (图6) 。

2. 隐框幕墙

隐框玻璃幕墙的金属框隐蔽在玻璃的背面, 室外看不见金属框 (图7) 。隐框玻璃幕墙又可分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙两种, 半隐框玻璃幕墙可以是横明竖隐, 也可以是竖明横隐。

3. 点式玻璃幕墙

点式玻璃幕墙是指采用不锈钢爪件穿过玻璃上预钻的孔得以可靠固定玻璃幕墙 (图8) , 其特点是施工比较方便, 而且很美观, 比玻璃幕墙的造价要稍微低一些, 不需要用结构作为承载基础进行连接。

(二) 铝塑板幕墙

铝塑板幕墙是指使用到铝塑板材料作为主装饰材料的幕墙 (图9) 。

因为铝板单块面积大, 可塑性强, 制造工艺精良, 表面金属质感的观感较有特点, 极具现代感, 颜色品种选择也比较多, 铝塑复合板幕墙较易清理, 故能较好地体现设计者的设计意念, 这是设计人员愿意采用铝塑复合板幕墙的第二个原因。但铝塑板幕墙也存在一些缺点, 铝塑板结构由于不具备良好的导电性能, 避雷性能差, 而且复合板强度不高, 防火、耐候、耐久、抗老化等性能较差, 在燃烧时或高温、甚至在阳光暴晒下会释放出对人体健康有害的毒气。

铝塑板幕墙相对玻璃幕墙的透明通透而言, 色彩更加鲜艳且丰富多彩, 在需要设计色彩鲜艳的校门时, 铝塑板幕墙是最佳选择。

(三) 石材幕墙

是指板材为建筑石板的建筑幕墙 (图10) 。

当前所谓的石材幕墙, 真正意义上属于干挂石材饰面, 也可以称之为利用连接件将饰面石材安装在建筑物表面的一种新型施工工艺。它既可以不受施工环境控制, 减少湿作业, 提高施工效率, 又具有装饰效果好、减轻建筑物自重, 克服了水泥砂浆粘结剂对石材渗透的弊病等优点, 而且石材幕墙坚硬永久、高贵典雅, 耐冻性好, 抗压强度高。缺点是石材幕墙防火性能很差, 挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高, 使钢材软化, 失去强度。石材幕墙中挂件在整个石材幕墙的质量与安全问题中挂件是最关键的配件之一, 这种结构对配件的质量和要求很高, 容易成为石材幕墙安全的隐患。

石材幕墙是天然材质, 色泽光亮晶莹, 气质高贵典雅, 用石材幕墙做校门外观, 也能产生质朴高贵的感觉, 但由于石材幕墙施工相对玻璃幕墙复杂, 因此用石材幕墙做校门比较少见。

四、膜结构

“膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式, 是由多种高强薄膜材料及加强构件通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状作为覆盖结构, 并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式”[3,4]。其中用于校门的主要为张拉膜结构, 即通过柱及钢架支承或钢索张拉成型的结构, 其造型非常优美灵活。它用高强度柔性薄膜材料经受其它材料的拉压作用而形成的稳定曲面, 能承受一定外荷载的空间结构形式 (图11) 。

膜结构校门让人感觉新颖且富有想象力, 体现了结构构件清晰受力之美。膜结构根据材料不同又具有一定的透光率, 在阳光的照射下, 由膜覆盖的校门内部充满自然漫射光, 无强反差的着光面与阴影的区分, 校门内的空间视觉环境开阔和谐。夜晚, 灯光透过屋盖的膜照亮夜空, 校门的体型显现出梦幻般的效果。由于膜结构的轻巧, 在创造别致的造型外, 建造的校门可拥有较大的跨度和空间, 提供防风雨, 防日晒等人工环境, 成为现代化高校大门的标志。另外, 由于膜结构具有良好的自洁效果, 保证了校门的使用寿命。目前, 膜结构校门在国内还应用较少, 但根据膜结构的众多优点和发展趋势, 膜结构完全可以成为高校大门未来建设结构的主要形式。

“每个校门都有它特殊的表达方式, 而不同时间及空间的变化, 其文化也会不断充实更新, 文化的传承方式及其手法也要随之改变[5]。”如今的建筑结构和建筑技术迅速发展, 校门建筑设计只有与新的结构技术相适应, 同时选择适合自己的结构形式, 才能建造出具有文化艺术内涵、时代气息的现代高校大门。仅靠贵重的建筑装饰材料的堆砌, 而失去对结构美及赋予其中的文化内涵的追求, 生搬硬套, 只能创造出空洞的形式。因此, 校门设计选定合适的结构形式并弄清它要表达的文化艺术效果, 是设计者不可回避的问题, 也是能否创造出具有不同风格、不同文化艺术个性校门的关键。

参考文献

[1]郝春辉.浅谈建筑艺术与结构形式[J].开发与建设, 2010 (10) :37-38.

[2]张毅刚.建筑索结构的类型及其应用[J].施工技术, 2010 (8) :8-12.

[3]张俊才, 张春玉.前景广阔的膜结构与膜材料[J].建筑技术与应用, 2003 (3) :3-4.

[4]陈必峰, 欧阳红玉.建筑艺术—膜结构建筑山西建筑[J].2004 (15) :7-8.

大跨度建筑结构形态的形式美探析 篇8

关键词：尺度,韵律,几何学

随着科技的不断发展, 建筑行业也得到了突破性的发展。就当今世界的建筑业来说, 大跨度建筑和高层建筑的发展在一定程度上代表了世界建筑类型发展的两大主要趋势。究其原因, 主要在于大跨度的公共建筑始终是社会活动的一个很重要的中心。现如今的大跨度建筑发展已迈入了一个崭新的阶段, 在结构形式方面不断推陈出新, 同时大跨度建筑物在空间形态方面也更具时代感, 进而打破了以前以立方体为主的简单组合, 取而代之的是外形简洁自由的曲面围合和跨越。

大跨度建筑结构形态的形式美是由于许多要素共同决定的, 比如:大跨度建筑物本身的比例、尺度、韵律、形体、个性造型、对比、色彩、几何学等, 上述要素都是我们必须考虑的, 只有灵活的结合这些要素, 才能更好的展现大跨度建筑结构形态的形式美。

1 比例与尺度

在建筑行业中所谓的“比例”, 大体上可以包含两个方面的概念: (1) 整体或细部的长、宽、高之间的大小关系; (2) 整体与局部或局部与局部之间的大小关系。法国建筑师布隆代尔就曾说过:“美产生于度量与比例”, 在他得眼中任何一个建筑物的设计完成都需要经过一系列的度量、计算和反复考虑各种比例关系, 建筑上“设计的比例”不仅仅是一个技术性的问题, 还是一个形式美的问题。

在设计比例时需要考虑的要素有如下一些: (1) 客观要求, 指的是设计对象本身的一些功能、技术、结构形式等标准对比例的要求; (2) 主观要求, 指的是设计者想通过这个设计表达的设计主题、艺术上的追求、或者是风格方面的要求等; (3) 文化环境方面的要求, 指的是:由于种族、文化圈子、时代等的不同, 导致人们在匀称的看法、比例的标准等方面不同。

所谓建筑物的“尺度”一方面指的是其整体和某部分细部与人们所习见的某些建筑细部之间的关系;另一方面指的是以一定的尺寸与被赋予定性的好的比例相联系的测定标准, 大体上可以分为三种: (1) 自然尺度, 其可以在一定程度上体现观者正常的存在; (2) 超人尺度, 其主要是强调建筑的高大与雄伟, 进而使得人们感到渺小, 其表现的形式在于简洁的形和巨大的尺寸; (3) 亲切尺度, 其主要是指心理尺度比较小。

2 个性的造型

结构的形式是对于展现该结构的形式美是十分重要的, 毋庸置疑的是, 结构形态构思拒绝平庸的结构造型, 同时也反对把结构的选型作为最终形式生成的主要手段, 而是应该让设计者尽最大的努力去创造新的结构体系。创造一个新的结构体系在某种程度上说是比较困难的, 如果一个设计者不能创造新的体系, 那么他至少要去发掘已有体系的新的造型潜力。结构造型个性是评判一个结构形态设计方案优秀还是平庸的重要的依据。

3 连续与渐变

对于一个比较理想的大跨度建筑, 其应该结合好连续与渐变。结构形态的连续性与渐变性在一定程度上是受到力学作用的结果。相关技术人员提出的理论是:连续和渐变不仅可以提高结构本身的整体刚度, 让受力构件的内力得到合理的分配;同时其还可以充分发挥构件的承载能力。在建筑空间造型中之所以要充分利用和发挥连续与渐变带来的效果, 究其原因在于连续性和渐变性往往与结构给人的稳定、轻巧、流畅等感受联系在一起。

4 韵律

在艺术中, 韵律其实是一种属性, 一种将物体的诸元素成系列重复出现属性, 这些元素之间不是独立的, 它们的关系是认知与被认知的关系。如果将韵律应用在建筑中, 它的重复性主要是由建筑设计所引起的, 实质上指的是由视觉可见元素的不断重复, 比如:光线和阴影, 不同的色彩、立柱等等。对于建筑本身而言, 其美感主要是依靠这些韵律关系的协调性、简洁性以及力度感来取得的。

在大跨度建筑结构形态的设计中, 构件的排列组合应该是具有一定规律性的, 这样才可以让人们觉得该结构是比较简化的, 其在受力方面也是合理的, 更重要的是可以在一定程度上减少工期, 降低工程费用。对于建筑结构而言, 单元有规律性的重复出现也会使得结构本身具有比较强烈的韵律感。

5 不规则形构思

随着科技的不断发展, 在建筑业领域中, 计算机辅助设计和计算机辅助制造技术也得到了十分广泛的应用, 进而扩展了建筑形式的自由, 在这个过程中产生了一种新的建筑形式, 即非线性的建筑形式。对于这些非线性的建筑形式, 如果其仅仅是利用传统结构方式支撑的表皮, 或者其没有一定的协调形式和结构的内在规律, 那么这种形式便只是以往建筑风格的更迭而已。随着我国建筑师在观念上的不断更新, 他们在建筑工程中开始逐渐的应用一些折叠、编织、混沌等哲学概念, 以便更好的展示建筑结构的形式美。

6 几何学

几何学在结构形态领域中的定义是:确定在力的改向中具有独特及有益特性的线、面、体, 建筑结构设计中的基准在于它们的形状。“几何学”之所以可以用于塑造具体的空间环境、建筑物及其结构形式, 主要在于其不仅是关于轨迹在空间中的正确定位, 还是关于平面和空间形体与各种形象的合乎规律性的理论。

在大跨度建筑物中只有合理的运用几何学才能实现和确认物质对象、空间形体等设想的形态概念;同时也只有这样才能使这些形态概念彼此之间得以沟通、校核以及最后的实施。几何学的系统化可以使建筑的结构形态显露出富有诗意的潜力。

就几何学而言, 其大体上具备如下三个重要的功能: (1) 画法几何学作为一种工具和媒介, 可以使得设计成果更加显而易见; (2) 结构形态几何学可以作为一种产生结构构想之形态原型及体系的类型; (3) 人们为了更好的探讨空间及其规律, 而形成了线、面、体的几何学。

7 结构形态的力感与运动感

力作为一种联系结构和形态的媒介, 美可以被看作是视觉上的力感, 结构形态可以让人们感受到一定的力感。在大跨度结构中, 可以用结构形态的运动感来创造一定的视觉效果, 工程中的具体的表现手法大体上可以分为:构件彼此之间的交叉与重复, 结构本身的一定倾斜、起伏等。

8 结语

大跨度建筑是一种综合创造力的体现, 其涉及到的方面包括该建筑的功能、技术、艺术等诸方面因素, 所以在大跨度建筑的过程中需要综合处理各种信息, 以便能动地运用结构形态手段去创造动人的建筑视觉形象, 让人们更好的感受结构形态的形式美。

参考文献

[1]胡望社, 闻栋.建筑视觉造型元素设计创意——材质的表现与创意[J].四川建筑科学研究, 2008 (1) .

建筑艺术与结构形式 篇9

这种变化对小城市的影响尤为突出, 对于体量较小的城市而言, 它的人口密度相对较低, 城市的体量不大, 城市的发展是相对集中的, 没有那么多的区域划分和相对复杂的功能区划, 由于这些一系列的自身条件, 使得这种小城市的发展会有一定的局限性和单一性, 公共资源的分配是相对简单的, 这就造成在基础设施的建设上会显得比较薄弱。 而由于人口的数量和规模上的劣势, 人们在住房上的需求量也相对较少。

这就要求在一些建筑的设计阶段就要充分结合这类城市的基本特征和发挥这类城市的本身特点来进行顶层设计。 而要把握住这类城市的特性, 就要对设计作品的整体宏观性上进行把握:

1要对建筑的使用功能进行充分了解, 以便选择更为合理的结构形式

当建筑专业处在进行项目方案设计阶段的时候, 结构专业就要主动介入, 因为建筑的每一个使用功能都会决定着结构工程师所要选择的结构形式, 而结构形式的选择就是一个项目具体化的关键一步。 以我所居住的六度区城市为例, 住宅类建筑主要以多层和80米以下的高层为主, 多层结构中多采用多层砖砌体房屋和底部框架- 抗震墙砌体房屋两种形式, 而高层结构中多会采用框架结构, 剪力墙结构和部分框支抗震墙结构。

多层结构多以构造措施来实现其结构的抗震性能要求, 而多层结构在六度区的小城市的应用又是非常的普遍, 所以在这些地区, 多层结构的成本控制的方法就相对单一些, 地上部分主要以构造柱的多少来影响其整个经济因素。 而地下部分由于地质条件的不同就会有所区别。

底部框架- 抗震墙砌体房屋这种多层结构型式, 虽然解决了多层建筑底层大开间的实际使用问题, 但是单从它的受力性能上考虑个人认为并不适合在地震区使用, 材料性能和抗震理论对这类结构的解释和理解都不是很明确, 理论依据上也很少能从资料上查到。 对于十到十一层的小高层住宅, 短肢剪力墙是不错的选择, 既能满足住宅的使用功能要求, 又能适度的减少剪力墙墙肢的长度, 节省混凝土和钢筋的用量, 如果在布置上再规则一些, 优化的初步结果就会很明显。

2充分了解本地区的地震设防类别及对规范的熟知程度, 以便在规范的允许范围内对结构进行优化设计

对于这类小城市而言, 投资者的投资规模相对来说不是很大, 一个单体超过10万平方米的更是少见, 这是基于城市的消费主体和经济状况来决定的。 所以在结构设计阶段就需要设计人员对本地区的消费人群和经济情况有一个初步的了解, 因为这类地区的消费人群对价格因素是最敏感的。 而结构设计时的优化设计就是一个前期控制成本的最有效的因素。

结构类型的选择决定了主体结构的主要成本来源, 而正确的结构类型的选择会使成本降低大概6%左右。 对于一般结构工程师来说, 在做结构建模设计时, 第一想到的应该是安全性和适用性, 很少会把经济因素直接引入到整个结构设计的全过程中, 他们会直接在建筑图上进行结构布置, 以满足建筑的使用性和舒适性, 而在这个阶段中, 会有一部分结构工程师会遵从如何布置简单如何做的行为方式。

从事结构设计的人员可能都知道, 结构布置越简单、受力方式越明确, 对结构的安全性上越会有保障, 这样也是对设计者的自我保护。 然而当我们把侧重点都放在了这些地方的时候, 我们也就忽略了整个结构优化的经济性, 而正是这个经济性的因素会将部分成本传导到销售终端。 这就会出现我们时常听到购买者抱怨“ 房子挺好就是太贵了”。

3着重理解规范中的表述及用词

结构设计规范是结构设计者的设计依据, 它约束着结构设计师对建筑物或者构筑物在设计时的技术要求。 但是设计规范却并不是束缚设计师的作品表现力的紧箍咒。 尤其是对处于抗震设防烈度是六度的小城市而言, 规范对各个结构类型所表述的文字和语句都有很大的个人理解空间, 而这个理解空间也正是需要设计师自己去充分的发掘和总结, 在总结和理解的过程中适时调整着结构模型, 从而达到结构优化设计的目的。

即使同为六度设防也要结合城市的实际地理位置和地震加速度来正确判断各结构形式所需要的构造措施。 构造措施对于一个建筑物的结构来说至关重要, 它是一种对结构受力的概念理解, 因为在很多时候, 计算机模拟的地震状态往往和实际是有一定差距的, 这就要求设计师在对自己的作品进行设计的时候要时刻把握着概念设计的要领。 而各个部位的构造措施也是影响经济指标的一个因素。 符合规范的最低要求却又不过多的增加不必要的构造, 这也是一种设计手段。

4正确的荷载输入方式和材料强度的恰当选择

荷载的输入是对结构承载力的直接影响, 抗震概念的引入对荷载的要求也并不单单表现在承载力方面, 所以在进行荷载输入时, 精确的计算荷载数值是必不可少的, 但是在线荷和面荷的等效转换时, 就会无形中放大或缩小荷载对结构某个部位的影响, 这就需要设计者通过自己的判断和以往的经验来进行调整。

材料对于整个结构而言, 并不是强度越高其结构安全性和承载力就越强。 一味的追求高强材料也是在无形的增加经济成本, 性能越高, 经济代价越大, 但是却不一定能在实践中发挥出它的全部性能甚至少部分性能。 含钢量是我们判断经济成本就简单的计算方法, 也是最直观的数据, 所以设计者需要从多个方面的选择和计算中调整出一个较优的方案。

综上所述, 设计并不单纯的是将建筑的意图变为现实, 而是要在实现目的的基础上把握外在环境和内在环境的影响, 从何实现一个相对较平衡的“ 结合体”。 不同的设计人员对结构概念、规范等都有着个人的不同理解, 相互之间的沟通交流学习, 也是保证建筑结构在安全的基础下获得良好经济效益的基础。 优化设计后的成本节约已经成为设计行业里的一项重要的竞争手段, 也是对设计者技术水平的一种更高要求。

摘要：本文是作者结合多年设计经验以及目前市场对住宅建筑结构设计的成本优化设计要求, 从而阐述的一些个人的想法和处理方法。

关键词：结构设计,优化设计,成本控制,概念设计

参考文献

[1]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑, 2008.

[2]中国中小城市发展报告[J].社会科学文献, 2012.

[3]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].北京:中国建筑工业出版社2013.

服装陈列艺术的形式与美感 篇10

本文正是基于此对服装陈列艺术的形式与美感进行论文的论述，以便让人们对于服装陈列艺术的形式与美感有更多了解，不断促进和推动服装业的发展。

服装陈列的形式

“形式”在现代汉语词典里的意思是指事物的结构和形状，而在设计学中，形式则往往指用来表达某种设计理念和逻辑思维而采取的方法和手段。对于服装陈列设计来说，这种形式更是的种展现风格的体现，其主要的目的是凸显服装设计的审美功能与实用价值。

现代社会随着人们物质水平的提高，在消费观念上也在发生着各种巨变。人们在购物，尤其服装的选择上不在将其仅仅当做一个保暖的衣物，更是的是将当做一种视觉享受和购物享受的体验，为此这就要求服装陈列师在展示服装特色的情况下，要注意服装成列的视觉美，以便更好的吸引消费者的眼球，引导服装消费。而有技巧的服装陈列可以弥补服装设计中美感与形式上不足，为此服装设计也逐步从技术性向艺术性转变，服装陈列的形式也开始多样化开来。

例如德国和瑞士在服装的陈列上更注意产品的线条与细节的搭配；意大利、法国更为注重色彩的鲜艳的靓丽与创新，不太注重细节呈现；英国、美国比较务实，注重事物的陈列价值；中国则喜欢采用喜庆的陈列方式，而日本的服装陈列比较多元化，更注重服装细腻与品位。

不同服装在审美上也有差异，有的色彩艳丽，有的面料柔和，有的款式独特。在保证陈列相对自主的情况下，要考虑各种服装的各种形式美，要通过艺术的编排与造型对服装进行巧妙的陈列与布局，以便达到种完美的整体艺术效果，更好赋予服装高雅的品质，最大程度的展现出服装之美，激发消费者购买的欲望。

不同形式产生不同美感

不同形式的服装陈列会产生不同的美感，这是因为美感是审美主体对客观存在之美的一个能动的反映，也是我们每个人都可以感知和体验的种最基本、最大化的心理现象，为此审美主体在审美客体的刺激下会产生一种愉悦的情感心理，并伴随感知、想象、理解的多种心理功能的一种协调，而这种审美主体从审美客体中所得到的精神的满足和愉悦是三言两语难以描述的。

因此我们在具体的服装陈列中，必须要考虑可以影响服装美感的因素，例如服装的色彩学、服装的结构性服装的心理学，当然还有加强对于空间构学、光学等知识的学习。与此同时还有结合形式美的法则进行服装的成列，如统一、均衡、对称、对比、韵律、比例等。这样才可以把不同服装的个性和美感用不同的形式展现出来。在形式上也可以根据服装的产品、定位，通过不同的主题、季节、特写来确立总的表现形式。然后在决定服装的陈列的细节，如正挂、侧拄、迭放以及模特服装的搭配的手法。诸上不同形式的组合最终都会影响服装整体美感的体现，也正是有了种类不同组合，才使得服装拥有更为丰富的语言，以便打动消费者的心。

服装陈列艺术中形式与美感的关系

在服装陈列设计中，形式是为了表现服装的美感，通过艺术性的展示来体现服装的实用性、审美性，甚至是趣味性，这也服装陈列的真正价值与目的所在。一个好的服陈列形式不仅可以最大化的表达服装的美感，而且可以对这种美感进行升华。一组看似很平常的服装系列，经过服装陈列师的精心构造常常会呈现出令人意想不到的效果，这种吸引人们眼球的服装陈列形式使得原本普通的服装也变得熠熠生辉起来，而这种独特的服装陈列和美华的购物环境明显可以促动人们的服装消费。随着“体验经济”、“情感经济”的不断兴起，人们在购物上不仅仅是追求理性化的经济交易，很多时候是种闲暇时的消遣。在一些购物场所里，各种形式的服装陈列代表着不同的风格，或简约，或恢弘，或奢华都给一种意犹未尽的享受，在这种购物氛围的装点下，购物显然是种别于日常生活的种体验与享受。

基于当前不断变迁的消费观，这对于服装的陈列的形式提出了更高的要求，不仅服装的购物环境要得体，而且服装美的展示上也要不断加强艺术化。这不单纯是指要把服装的特点要通过某种艺术化的形式展现出来，也要求整个服装的陈列要为艺术化的服装服务，通过合理的空间布局、色彩搭配和灯光的运用彰显服装的内涵。

在这里需要特别指出的是，无论服装陈列的形式所体现的美感和艺术化发展到什么程度，其都不能偏离陈列的目的，其是为表现服装内涵、内容服务的，其独特的外在陈列形式是为了最终达成销售，促进消费。服装艺术形式的陈列是让人们在享受美的视觉情趣的同时，对服装本身产生兴趣，激发消费潜力，最终实现服装的实用价值和人文价值选购。

建筑艺术与结构形式 篇11

组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体, 并能共同工作的构件。组合结构体系也将成为继传统的四大结构体系 (钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和砌体结构) 以后的第五大结构体系。因此, 对组合结构有一个基本的了解是必不可少的。而钢与混凝土组合结构是目前建筑业应用最为广泛的组合结构, 在此, 笔者对钢与混凝土组合结构做一个简单的介绍, 了解其不同的结构形式以及特点。

钢与混凝土组合结构的主要类型包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构、方钢管混凝土结构以及钢与混凝土组合剪力墙结构等等。

1 压型钢板与混凝土组合板

1.1 组合板的概念

压型钢板是将厚度为0.7~2 mm的薄钢板压制成带凹凸肋及各种槽纹的波形板, 在压型钢板上浇筑混凝土, 使其与压型钢板组合在一起, 整体共同工作, 形成组合板, 见图1。

1.2 组合板的特点及应用范围

组合板的特点是受压性能好, 刚度大的混凝土主要分布在受压区, 受拉区由压型钢板承受, 使不同性质的材料发挥出其各自的性能, 受力合理。同时, 由于压型钢板的工厂化, 减少了模板钢筋的制作、安装工作, 使得组合板的施工速度快, 加快了施工进度, 从而得到建设者的特别青睐。组合板可以用作楼面板、屋面板与工业厂房中的操作平台板等, 目前已广泛应用于高层、超高层建筑当中。

1.3 组合板的计算理论简介

组合板的计算是按照施工和使用两个阶段来设计计算的。在施工阶段, 压型钢板作为浇筑混凝土的底模, 进行承载力计算和挠度计算, 采用的是弹性设计方法, 不考虑混凝土的抗弯刚度, 荷载的取值采用标准值;其中, 承载力能力计算只需正截面满足要求, 在变形计算中, 对于不满足变形要求的组合板, 应采取加临时支撑等措施来减小该阶段压型钢板的变形。

在使用阶段, 混凝土达到设计强度, 应按照组合结构来计算, 采用的是塑性设计方法, 截面刚度采用换算截面法, 荷载取值应改为采用设计值;组合板的承载力计算包括正截面受弯计算、斜截面受剪计算及交界面的纵向水平剪切粘结计算, 另外需要注意的是, 使用阶段的变形计算应考虑两阶段的变形效应之和。

2 组合梁

2.1 组合梁的概念及组成

型钢作为梁的腹板、混凝土作为梁的翼缘组合在一起, 共同工作构成T型或倒L型组合梁。混凝土与型钢之间用剪切连接件可靠连接。组合梁主要由钢梁、混凝土翼缘板和剪切连接件, 一般还会设置板托, 可以增大截面。钢材会采用槽钢型 (见图2) 、工字钢和蜂窝型 (见图3) 。

2.2 组合梁的特点及应用范围

同组合板, 组合梁的受力合理, 能充分发挥其受压性能的特点, 而且下面的钢梁在混凝土的约束下, 避免了钢梁受压时发生整体和局部屈曲的特点;另外, 施工时可省去模板, 提高了施工速度;由于组合梁相对于钢筋混凝土重量轻, 这对地震区建筑具有重要意义, 也是其突出特点。综合上述几点优点, 组合梁被广泛应用于桥梁、工业房屋与高层、超高层民用建筑中。

2.3 组合梁的计算理论简介

组合梁截面的承载力计算理论有两种, 一种是弹性理论法, 一种是考虑截面塑性发展的塑性计算理论。这两种理论的应用范围也略有差别, 且在挠度计算时均应采用弹性理论方法。另外, 组合梁的计算也应按二阶段受力进行计算。按弹性理论计算时, 首先应确定组合梁截面特征, 计算有效宽度、惯性矩和弹性抵抗矩;这部分计算比较复杂, 在整个计算过程中具有很重要的作用。接下来的计算就相对简单, 施工阶段按照钢结构理论进行, 包括受弯、受剪承载力计算, 在使用阶段, 则按照组合结构计算, 也包括受弯、受剪承载力计算, 但是要注意有时需要考虑长期荷载作用, 故要考虑混凝土徐变的影响。

一般情况下, 当钢梁截面属于纤细截面, 是按弹性理论计算, 而当其属于密实截面时, 由于不至于板件局部屈曲而影响承载力, 可以按照塑性理论设计。其中组合梁截面特征计算和施工阶段计算都同弹性理论设计, 在使用阶段, 进行正截面受弯、斜截面受剪承载力计算时, 则不同于弹性理论, 相比较而言应该简单点。

组合梁还包括剪切件、托板等部分, 这些计算也有多种设计法。另外, 对部分组合梁还需进行稳定性计算和变形计算, 这些都需要满足要求, 所以对于组合梁的计算内容很多, 需要考虑完整。

3 型钢混凝土结构

3.1 概念

在混凝土中配置型钢或以配型钢为主的结构称为型钢混凝土结构。这种结构同钢筋混凝土结构相比, 不在配置钢筋及箍筋, 同组合板、组合梁相比, 它可以作柱, 又可以作梁, 也可以作墙与筒体, 应用范围更为广泛。不同形式配钢的混凝土柱见图4。

3.2 结构特点及应用范围

由于在混凝土中配置了整体的型钢骨架, 因此其强度、刚度、延性大大提高, 显著改善了结构的抗震性能, 也减小了构件的截面面积, 增大了建筑层高和建筑使用面积。还有, 由于型钢被混凝土包裹, 避免了钢结构的防火、防腐蚀性能差的缺点, 同时克服了钢结构容易失稳的弱点。另外, 型钢混凝土结构的工厂化程度高, 钢结构可以当做模板使用, 因此大大方便了施工, 加快了施工进度。

型钢混凝土结构根据其配置的型钢不同分为两大类, 配角钢骨架的空腹型钢混凝土结构, 由于强度、刚度、延性均较差, 一般用于中小型建筑, 对于配置实腹钢的型钢混凝土结构, 则适用于大型、高层、超高层、大跨、重载的建筑, 尤其是地震区的建筑物。

3.3 型钢混凝土结构的计算理论简介

型钢混凝土构件中, 型钢与混凝土的粘结力较小, 滑移较大, 对强度、变形及裂缝均有影响, 不可忽略, 尤其是在配置实腹钢的型钢混凝土结构计算时, 应当考虑粘结滑移的影响。由于粘结滑移的影响, 对配置实腹钢的型钢混凝土构件而言, 平截面假定已经不再成立, 但是进行梁柱正截面承载力能力计算时, 可以采用修正的平截面假定与减小了的混凝土极限压应变来考虑粘结滑移的影响, 这样使计算大为简化。首先来说明梁的两种类型的计算理论。配置实腹钢的型钢混凝土梁正截面受弯计算时根据中和轴位置不同, 分为三种情况, 因此计算时应先由x值判断属于何种情况, 然后按照相应的应力图形进行计算。配置角钢骨架的空腹式型钢混凝土梁, 本身具有较大的强度与刚度, 并对核心混凝土约束较好, 相比于钢筋混凝土结构, 强度、刚度及延性有显著的改善;在强度计算时, 可以通过试验用一强度提高系数来考虑正截面承载能力的提高, 这样计算比较简单实用;其次, 型钢混凝土梁柱剪切性能受诸多因素影响, 其中剪跨比与轴压比的影响明显。剪切破坏主要有三种破坏形态, 由于粘结滑移的影响, 容易发生剪切粘结破坏。通过试验, 在三种破坏形态中剪切强度较低的破坏形态作为梁柱剪切强度的计算依据而得出型钢混凝土梁柱斜截面剪切承载能力计算公式;再者, 由于偏心距是影响型钢混凝土柱的强度的主要因素, 有大偏心和小偏心受压, 按照这两种破坏形态各自的应力图得出型钢混凝土柱正截面承载能力的计算公式。节点时连接框架梁柱的关键部位, 受力复杂, 应当十分重视节点的计算和构造, 尤其是地震区的建筑物。

4 钢管混凝土结构

4.1 概念

在型钢混凝土结构、配螺旋箍筋的混凝土结构及钢管结构的基础上出现与发展了钢管混凝土结构, 在钢管中浇灌混凝土形成的一种结构。根据形状可以分为圆形、方形、矩形和多边形。

4.2 特点及应用范围

相对于钢筋混凝土柱柱子截面较小, 扩大了使用空间, 减轻了自重, 降低了地基基础的造价, 经济效果显著, 作为受压构件, 其承载力可以达到钢管和混凝土单独承载之和的1.7~2.0倍;其次, 钢管混凝土柱具有良好的塑性和抗震性能, 因为该柱在循环荷载作用下的滞回曲线饱满, 具有良好的吸能能力;再者, 钢管混凝土柱制作简单, 施工便捷, 可大大缩短工期;还有耐火性能的优越性也是其重要的特点。

钢管混凝土结构除用于多高层民用建筑、公共建筑和工业厂房以及桥梁中外, 也经常用于各种设备支架、塔架、通廊与贮仓支柱等各种构筑物中。

4.3 设计理论和分析方法

钢管混凝土柱主要用作受压构件, 我们需要了解下圆形和矩形钢管混凝土柱的轴心受力性能、纯弯性能、压弯性能的设计方法。目前, 关于钢管混凝土柱的行业规程有三部:《钢管混凝土结构设计与施工规程》《钢-混凝土组合结构设计规程》和《矩形混凝土柱结构技术规程》, 每个规程都详细介绍了计算方法。

圆形钢管混凝土柱的受压性能优于矩形钢管混凝土柱, 承载力提高更多, 经济性更好, 故建筑师更愿意采用矩形钢管混凝土柱。

至于节点的设计, 分为工业厂房中格构式钢管混凝土柱柱端节点、上下柱段变截面节点、柱脚节点的设计和构造要求, 高层建筑中园钢管混凝土梁柱刚接节点、铰接节点和柱子对接接头的设计和构造要求, 以及矩形钢管柱与钢梁和现浇钢筋混凝土梁连接的形式、构造要求等。

参考文献

[1]赵鸿铁.组合结构设计原理[M].北京:高等教育出版社, 2005.

[2]聂建国, 樊健生.广义组合结构及其发展展望[J].建筑结构学报, 2006, 27 (6) .

[3]马欣伯.两边连接钢板剪力墙及组合剪力墙抗震性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2009.

[4]卢孝哲.薄壁钢与混凝土组合结构研究现状[J].工程建设与设计, 2008, 56 (3) .