目录 前言 I 第1章建筑结构概念设计概述 1 1.1建筑结构的作用 1 1.2结构概念设计的概念 1 1.3概念设计在建设过程中的地位 2 1.4建筑结构的基本构件类型 5 1.4.1基本构件的类型 5 1.4.2各种构件之间的区别与联系 10 1.5建筑结构的几个基本概念 14 1.5.1荷载和作用… 14 1.5.2结构失效和材料，结构受力和荷 16 1.5.3结构的可靠度和设计方法 17 1.5.4结构的三个基本分体系 19 1.5.5 关于地基的基本概念 20 1.5.6 梁、板设计中的几个基本概念 22 1.5.7 梁、拱和索 25 1.5.8 梁柱框架 28 1.5.9 平面桁架（含空腹桁架）和空间网架 29 1.5.10 从对比中认识壳体结构 32 1.5.11 折板结构和幕结构 35 1.5.12 帐篷、网索和充气结构 37 1.5.13 结构受力、变形的相对性 39 1.5.14结构构件的弯曲变形示意图 40 1.5.15 预应力和预应力结构 42 1.5.16结构抗设计的基本概念 44 1.5.17从总体概念上考虑结构设计 46 1.5.18对标准、规范、规程应有的知识 49 1.6结构概念设计的原则 50 第2章托罗哈结构概念设计作品案例 54 2.1关于E.托罗哈的评价 54
V建筑结构概念设计及案例 2.2运动场旁有轨电车站 56 2.3圆形手术教室 58 2.4 阿尔捷希拉集贸市场 60 2.5 阿罗丝渡槽 64 2.6半英里长的渡槽方案 68 2.7 考特温多斯飞机棚 70 2.8 马德里赛马场观众台 72 2.9拉斯考茨足球运动场观众台 79 2.10雷索莱多斯回力球场 83 2.11托雷琼和巴拉加飞机棚 88 2.12埃斯拉拱桥 92 2.13建筑结构小品 98 2.13.1蒂拉斯房屋工程 98 2.13.2马德里某蓄水池 103 第3章高层建筑结构概念和结构设计案例 105 3.1 高层建筑的定义和高层建筑的结构体系 105 3.1.1高层建筑的定义 105 3.1.2高层建筑的结构体系 105 3.2高层建筑结构受力概念 109 3.2.1高层建筑结构受力特征 109 3.2.2从对比中认识高层建筑结构 110 3.2.3高层建筑的风荷载 112 3.2.4高层建筑承受的地震作用 113 3.2.5高层建筑结构中的传力路线 114 3.2.6弯曲度指数和剪切刚度指数的概念 116 3.3 知名高层建筑结构设计案例 120 3.3.1香港中国银行 120 3.3.2香港汇丰银行 124 3.3.3 世界贸易中心和西尔斯大厦 127 3.3.4 帝国大厦和约翰·汉考克中心 133 3.3.5 塔拉纳特提出的高效能高层建筑结构概念 136 3.3.6 拟建超高层建筑——米格林-拜尔特大厦的结构概念设计 139 3.3.7 地王商业大厦和金茂大厦 141 3.3.8 核心筒外伸桁架结构体系概念及其概念设计案例 145 3.3.9错列架结构体系的概念及其概念设计案例 148 3.3.10 有转换层的结构概念设计案例 151
第1章建筑结构概念设计概述 V 第4章其他建筑结构概念设计案例 154 4.1一般肋形楼盖结构 154 4.1.1楼盖结构在建筑结构中的地位 154 4.1.2肋形楼盖构件的主要参数估计 155 4.1.3一般钢筋混凝土肋形楼盖案例 158 4.1.4扁梁楼盖案例 160 4.2盒子结构 164 4.2.1盒子结构概述 164 4.2.2盒子结构案例 165 4.3穹顶结构 170 4.3.1穹顶结构概述 170 4.3.2古近代弯顶结构案例 171 4.3.3现代穹顶结构案例 176 4.4拱结构 181 4.4.1拱结构特点 181 4.4.2拱结构案例 182 4.5悬索结构 190 4.5.1悬索结构特点 190 4.5.2悬索结构案例 191 4.6网架结构 203 4.6.1网架结构特点 203 4.6.2网架结构案例 205 4.7T.亨特结构概念设计案例(草图) 215 4.7.1东英格兰大学塞恩斯伯里中心 215 4.7.2布里斯托尔演奏中心 220 4.7.3结构小品两例 224 第5章课程作业案例 227 5.1本案例工程概况和结构特点 227 5.2本案例概念设计的任务 230 5.3教学组织及要求 231 5.4方案比较及方案的确定 231 参考文献 239 --
第1章建筑结构概念设计概述 1.1建筑结构的作用 从分子到宇宙，结构无所不在。建筑物自然也有结构，它将建筑物的各部分有地组成一个完整的 整体，称之为建筑结构。 建筑结构的作用，首先表现为形成人类活动所需要的、功能良好和舒适美观的空间。它既有物质方 面的需要（如它的空间尺度、功能需求和通道联系），又有精神方面的需要（如它的文化内涵、新颗形 式和高雅表现)，这是建筑结构的根本自的和出发点。 建筑结构的作用，其次表现为能够抵御自然的和人为的作用力（前者如地球引力、风力、气温变化 和地惩作用等，后者如振动、燥炸等)，能使建筑物耐久使用，并在突发偶然事件时，保持整体稳定， 这是建筑结构之所以存在的根本原因。 建筑结构的作用，第三表现为充分发挥所采用材料的效能。建筑结构都是应用石、砖、混凝土、钢 材、木材乃至合金材料、化学合成材料等在土层或岩层上建造的。材料所需的资金占建筑工程投资的大 部分。材料是建造结构的根本物质条件。“有效地利用材料、尽可能地节约材料”往往是建筑结构设计 的重要指标 此外，建筑结构必须适应当时当地的环境，并与施工方法有机结合，因为任何建筑工程都受到当时 当地政治、经济、杜会、文化、科技、法规等因素的制约，任何建筑结构都是靠合理的施工技术来实现 的。因此，优秀的建筑结构应具有以下特点： (1》在应用上，要满是空间和功能的需求： (2)在安全上，要符合承载和耐久的需要： (3)在技术上，要体现科技和工程的新发展 (4)在造型上，要与建筑艺术融为一体； (5)在建造上，要合理用材并与施工实际相结合。 1.2结构概念设计的概念 建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计，以功能优越、造型美观、技术先 进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的慨念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设 计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合
2 建筑结构概念设计及案例 在建筑工程的概念设计里，婴求在环境的布局和治理、建筑的空间和形式、结构的体系和材料、构 筑的方法和效花之间协调·致，做到“功能、结构、美观、建造”的统一。 结构景念设计的前提，是对地区规划和自然环境、建筑意图和使用功能需要的理解，以及对资金状 况、材料来源和建造条件的了解。 结构概念设计的成果，是确定结构的总体方案（指主要承重体系）、相应的分结构体系（指屋楼盖、 基础等)以及它们间的关系（含主要连接方法）。 结构概念设计的主要手段，是对力学概念、材料性能、结构体系和建造技术的娴熟运用，同时还要 有审美的眼光、工程的意识和丰富的实践经验。在结构概念设计过程中，要进行整体的考忠，全面的比 较，快速的估算，综合的评价和果断的选择。 结构概念设计所需的时间，既可能在短期内完成，也可能要经历一个反复比较的进程，甚至要进行 些模拟试验；它们都要摆脱设计作品的-·般化。 结构概念设计的目的，是在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案，使今后的 设计、施工和使用都能够微到“又好、又快、又省”。 做好结构概念设计的思维方式和传统相比，要有以下转变： (1)从习惯于纵向思维（从结构的方案、体系、布置、计算、构造到施工图》转变为兼注意横向思 维（规划、建筑、结构、设备、施工的结合）； (2)从习惯于重视设计规范，转变为更重视实践（工程经验积累和多观察工程实际现象）； (3)从习惯于重祝理论分析，转变为兼重视综合考虑（人.财、物、时间、空间…）： (4)从习惯于追求“绝对地确定”，转变为注意“相对地比较”（在比较中求相对地好、快、省）： (5)从习惯于标准、定型、传统，转变为改革、更新、创造 总之，要做到构思有新意，做法有创新，尽可能采用新技术，为新的实践提供新思路。 做好结构概念设计要处理好各种参与者的关系，重视和尊重业主代表、建筑和设备主持人、施工人 员的要求、思路、观点和意见，因为他们的根本出发点与结构是致的，他们与结构间的矛盾可以在互 相了解、相互协商、相互探讨中得到统一。 如果说在结构设计中选好设计程序称为用好“软件(sofware)”,运用计算机进行计算和绘图称 为使用“硬件(hardware)”；挪么，做好结构概念设计应称为有了“慧件(wiseware.)”"。在一项工程设 计中，有一个好的意件似平比正确地用好软件、硬件更为重要。做好慨念设计是设计者应该具备的能 力，也是他们具有高素质和高修养的表现：而对于学习者来说，则是高境界的学习阶段，是培养创新思 维和创造能力的组成部分。 1.3概念设计在建设过程中的地位 我国现行建筑工程建设的程序如图1-1所示。初步设计以前的“设计构思”，以及在综合地合理处 理规划、建筑、结构、设备、能工诸方面关系后所形成的“总体设计方案”，是概念设计的成果。它为 完成初步设计文件提供了正确的概念和思路。因而可以认为，概念设计既是设计的灵魂，也是整个建设 过程中的灵魂