探究建筑结构体及其相关空间

白体勇

摘要：建筑设计的风潮从过分追求现代思潮向理性过度的阶段已经完成，国内在研究结构理论的层面还没有真正达到艺术层面，建筑作为房屋所应考虑的基本合理性还没有成为讨论重点。架构体是构成建筑的基本物质要素之一，是建筑的基本骨架。本文主要是对架构体的合理性进行了初步探讨，提出结构体主要包括覆盖空间和内含空间两种形式，建筑设计要符合安全原则、使用原则和建造原则，并在此基础上提出结构内空间合理性应用的方法，旨在为建筑和结构的互相结合提供一些可供参考的新思路。

关键词：建筑结构体;内含空间;合理性;合理性应用

结构具体到建筑的物质实体来说就相当于建筑的结构体，本文主要研究的是如何保证建筑的结构体符合自身结构要求，并且和建筑设计达到高度统一与和谐，提高建筑的合理性。研究的范围主要集中结构内含空间的合理利用，通过深入的理性认识和研究，升华结构设计的构思，将结构促进建筑的作用发挥到最大。本文主要用到类型分析和结构合理性分析两种方法，通过对空心柱、空心板、空心三维结构和空心单元体四种方法的比较，找到结构体如何通过自身和建筑建设安全需求进行整改的方法，以达到最优化的结果。

1 结构体在建筑中作用

结构体表示的是符合结构的物质实体，在建筑设计中有使建筑合理和提高建筑构思艺术性两种效果。结构体之所以是建筑创作的基础是因为结构体既存在于自然中有又存在于建筑中，建筑需要在结构体给定的框架之上才能更合理。艺术性在于建筑设计受到建筑功能建造、经济和艺术诸多方面的影响，所以内部空间设计还要平衡各方因素，在建筑合理基础上充分发挥各自特点，使得建筑设计具有美妙的平衡感。

2 结构空间

建筑中传统对结构空间的定义是结构体围合限定的空间，我们将此定义精确界定，即最常见的结构空间叫做“覆盖空间”。覆盖空间是结构体下侧边缘线连线与其在基准面上的水平投影一起形成的封闭体量，是和建筑空间最为密切的，也是大多数情况下建筑师最需要得到的空间。“内含空间”是处于结构体内部与覆盖空间相对的另一种结构空间，内含空间的出现是因为建筑的尺度在不断变大，结构构件的尺寸达到一定限制后将原本的实心结构构件根据传递路径变化成空心结构构件更符合建筑需要。

3 结构体的合理性原则

3.1 安全性原则

安全性原则是指结构体自身要满足力学客观规律，首先是要满足安全性原则，保证使用者的人身安全，所以安全性原则也成为建筑师在学习建筑力学这门学科基础上进一步需要掌握的普遍规律。实验证明结构构件在受拉情况下可以最充分发挥力学性能，使得材料的使用效果达到最佳，但是受压情况下则次之，受弯矩的性能是最差的。所以在实际设计时要注意使更多结构构件受到拉力和压力作用，避免承受弯矩。结构体的连续性还体现在是结构构件交接处变成渐变的体形上，通过改变节点形状可以形成平滑过渡，避免出现结构传递交界处突然转变方向或者达到边界造成的阻滞和应力集中的现象。

3.2 使用性原则

使用性原则主要从两方面考虑，一是建筑空间中的每个空间要符合功能的要求，二是考虑到空间形状对功能使用产生的影响。所以对于一个单个房间而言，要达到功能发挥最大化，就要确定合适的尺寸、合适的形状和合适的表面。对于房间组成的建筑来说，要处理好房间和房间的关系，保证空间之间相互连通，形成一个完整的建筑物。总体而言就是要达到结构空间尽量和建筑单一空间或者单一空间的组合整体相一致，功能要有扩充的可能性，并且不能对建筑使用造成消极影响。

3.3 建造性原则

结构构件标准化是要保证有限的结构构件尺寸类型保证组合的多样性，加大模板的使用效率，降低建筑施工成本，提高施工质量。标准化方法有三种，一是加大每个构建单元的尺寸，减少不同构件互相连接，减少工作量，创造接缝少、整体性能良好的建筑。二是减少构建尺寸，利用小构件的灵活性满足标准化与定制化的平衡。三是考虑预留操作空间，为建筑工作者提供操作空间。

4 内含空间合理性利用的方法

4.1 空心柱方法

空心柱操作方法本质上是一种平面操作方法，内部空间功能组织也比较灵活。例如空心柱内含空间可以和建筑配合，屈灵顿泳池利用空心柱设计方法使得内部容纳更为私密的功能，入口设计成迷路样式也十分巧妙。卒姆托在瓦尔斯温泉浴场使用空心柱单元容纳不同种类小浴室，将每个独立空间都赋予了不同风格和样式。空心柱内含空间合理利用可以给每个独立的空间提供更良好的空间质量，从而获得更好的体验。

4.2 空心板方法

空心板本质上是一种剖面操作，空心板设计采用需要解决两大问题，一是空心板梁构件如何设计才能让整个内含空间能够承担横向物质输送的功能，二是梁构件如何设计才能保证内含空间和覆盖空间的结合能适合建筑设计的构思，达到使用上的和谐。内含空间要想承担物质横向输送，就意味着结构空间和建筑空间能达到高度契合，通过吊顶空间输送物质。保证梁的质量分布优化，利用空洞让内含空间得以横向互相贯通。

4.3 空间三维结构方法

空间三维结构方法是空心柱方法和空心板方法的综合利用，此办法产生于三维化、空间化的结构体，所以利用此方法设置内含空间最重要的是要根据结构体自身的空间和受力特性构造。内含空间设置有两种方法，一是按照实际需要将不同的构建设置出内含空间，主要是看传递荷载方面作用不同、荷载方式以及构建种类不同的结构构件。二是创造内含空间同时保证三维结构是完整一体的，要通过力学相关知识，加上精密计算解决效能问题，为内含空间建造提供更大便利。

4.4 空心单元体的方法

空间单元体方法主要应对单元式这种特殊的结构体形式，突出特点是覆盖空间和建筑相统一的单元式布局，最关键的问题是内含空间和结构体单元布局之间关系。内含空间设置主要有两种方法，一是单个单元体内部设置内含空间，这样可以保证单个单元体性能最优化，组合可以更加灵活，而且能向外界打开。二是在两个结构体单元之间设置内含空间，这样可以得到一个完整单纯的空间构思。结构体单元的合理组织能使内含空间效能发挥到最大，也能更完善利用自然资源，例如金贝尔美术馆内含空间设计就完美体现了这一点。

5 结语：

综上所述，在我国建筑历史逐渐回归理性之后，对结构体内含空间的研究也逐渐达到高潮。设计工作者要充分认识到结构设计的合理性对建筑设计的影响，结构体同时具备力学属性和建筑属性，所以安全原则、使用原则和建造原则需要严格遵守，同时作为全面评价建筑合理性的基石，在方案设計阶段要做到三个原则最优化，才能达到结构体合理性的状态。深入研究结构体内含空间，将覆盖空间和内含空间综合考虑并有效组织利用，这样形成的结构体才能达到最大合理性状态。研究在类型总结和案例分析两方面都要深入，全面满足结构合理性，建筑创作就是要将建筑设计和结构设计达到完美契合。

参考文献：

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