4.公共建筑的技术经济问题分析

公共建筑的技术经济问题分析

建筑是艺术与技术相结合的产物，技术是建筑的构思、理念转变为现实的重要手段，建筑技术涵盖的范围很广，包括结构、消防、设备、施工等诸多方面的因素，其中结构与建筑设计的关系最为密切。人们建造房屋使用各种材料，并巧妙地将这些材料组合在一起，充分发挥出材料的力学性能，使之具有合理的荷载传递方式，整体与各个部分都具有一定的刚性并符合静力平衡条件，这就形成了建筑的空间结构。

人们创造建筑空间有着双重的目的，首先也是最根本的是要满足一定的使用功能要求，其次还要满足一定的审美要求。然而要想达到上述两方面的目的就必须依靠一定的技术手段。同样，结构型式的选择不仅要受功能要求的影响，同时还要服从审美的要求。一个好的结构方案应该是满足使用功能的同时，还应具有一定的艺术感染力。而且不同的结构形式各自具有其独特的表现力。

建筑的空间结构就是诸多手段的主体。

满足建筑美的要求：

空间美——正空间和负空间的合理化

比例美——黄金比例分隔

建筑技术精美——结构、材质

我们通常将符合功能要求的空间称之为适用空间，将符合审美要求的空间称之为视觉空间，将符合材料性能和力学规律的空间称之为结构空间。

三者由于形成的根据不同，各自受到的条件制约和所遵循的法则也不同，但在建筑中它们是合而为一的。我们从事建筑设计就是要将三者统一为一个整体。

结构作为实现建筑功能和审美要求的技术手段，要受到它们的制约。就互相之间的关系而言，结构与功能之间通常更为紧密一些。然而结构并不是一个完全消极被动的因素，相反对建筑空间形式具有很强的反作用。恰当地运用合理的结构形式往往会对空间的功能和美观起到很大的促进作用。

任何一种结构形式都不是凭空出现的，都是为了适应一定的功能要求而被人们创造出来的.

在古代由于技术条件的限制不可能创造较大的室内空间，然而社会的进步使得人们要求更为复杂灵活的空间组织形式，于是在传统砖石结构的基础上逐步出现了拱形结构、穹隆结构，进而发展到钢筋混凝土结构、网架、悬索、壳体等空间结构，使人们从空间的束缚中解脱出来，满足了自由灵活分隔空间的要求。

例：框架结构体系—框架结构体系具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构。同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期。

墙柱承重的梁板结构—这是一种古老的结构体系，公元前两千多年的古埃及建筑中就已被广泛使用，一直到今天世界各地的人们依然在使用这种结构来建造房屋。承重墙结构体系的特点是：墙体本身是围护结构同时又是承重结构。由于这种结构体系无法自由灵活地分隔空间，不能适应较复杂的功能，一般用于功能较为单一固定房间组成相对简单的建筑，如住宅、宿舍等。

大跨度结构体系—空间规模扩大化

悬挑结构体系—满足一定的功能要求，实现空间的丰富性

二、结构的空间形式与种类

如前所述，建筑结构体系不仅对空间的围合、分隔及限定起着决定的作用，而且直接关系到空间的量、形、质等三方面的因素。下面我们将分类讨论不同类型的结构形式所对应的空间特

点。

现代建筑的结构体系可分为平面结构体系和空间结构体系两大类。

（一）平面结构体系

1 ．承重墙（柱）结构

承重墙（柱）、梁、板等结构构件组成的结构体系。这是一种古老的结构体系，公元前两千多年的古埃及建筑中就已被广泛使用，一直到今天世界各地的人们依然在使用这种结构来建造房屋。承重墙结构体系的特点是：墙体本身是围护结构同时又是承重结构。由于这种结构体系无法自由灵活地分隔空间，不能适应较复杂的功能，一般用于功能较为单一固定房间组成相对简单的建筑，如住宅、宿舍等。

2. 框架结构

框架结构是由梁和柱形成受力结构骨架的结构体系。其最大的特点是承重的骨架与分隔、围护的墙体明确地分开，充分发挥各自材料的力学和物理特性，同时使内部空间的划分变得自由灵活。

框架结构本身无法形成完整的空间，而是为建筑空间提供一个骨架。由于它的力学特性，人们得以摆脱厚重墙体的束缚，

根据功能和美观要求自由灵活地分隔空间，从而打破了传统六面体的空间概念，极大地丰富了空间的变化，这不仅适应了现代建筑复杂多变的功能要求，而且也使人们传统的审美观念发生了变化，创造出了“底层透空”“流动空间”等典型的现代建筑空间形式。

随着高层建筑特别是超高层建筑的发展，单独的框架结构已无法满足刚度和稳定性的要求，于是在此基础上出现了剪力墙结构和筒体结构。剪力墙结构使建筑物抗水平荷载能力大大提高，但其内部空间却会受到结构要求的限制而失去部分灵活性，筒体结构使用刚度极大的内筒来抵抗侧向荷载，并在内核中设置电梯、楼梯、管道井等辅助设施，从而使平面布局具有极大的灵活性。有些超高层建筑甚至把外墙也设计成筒，形成筒中筒结构。

3 ．桁架结构

桁架是人们为得到较大的跨度而创造的一种结构形式，它的最大特点是把整体受弯转化为局部构件受压或受拉，从而有效地发挥材料的受力性能，增加了结构的跨度。然而桁架本身具有一定的空间高度，而且上弦一般呈两坡或曲线的形式，所以只适合于当作屋顶结构，多用于厂房、仓库等。

4 ．拱形结构

拱形结构在人类建筑发展史上起到了及其重要的作用。历史上以拱形结构创造出的建筑艺术精品不胜枚举。拱形结构包括拱券、筒形拱、交叉拱和穹隆，它的受力特点是在竖向荷载的作用下产生向外的水平推力。材料主要受轴向的压力而基本不承受弯矩，因此可以跨越相当大的空间。同时利用不同的拱形单元可以组合成较为丰富的建筑空间。

现代建筑中拱型结构的材料大都使用钢或钢筋混凝土，拱的线形也趋于合理，多用于大跨度建筑，如体育馆、大礼堂、飞机库等。

5 ．刚架结构

刚架结构是由水平或带坡度的横梁与柱由刚性节点连接而成的拱体或门式结构。刚架结构根据受力弯矩的分布情况而具有与之相应的外形。弯矩大的部位截面大，弯矩小的部位截面小，这样就充分发挥了材料的潜力，因此刚架可以跨越较大的空间。刚架适合矩形平面，常用于厂房或单层、多层中型体育建筑，如体操馆、羽毛球馆等。