1.1　建筑结构概念和设计要求

基本概念

建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成的用来承受各种荷载作用，以起骨架支撑作用的空间受力体系。

建筑结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其他专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构工程师从建筑及其他专业图纸中所提炼简化出来的结构元素，包括墙、柱、梁、板、楼梯、基础等，如图1-1所示。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。

各结构元素的主要作用如下。

墙体：墙体是建筑物的承重和围护构件。

柱：在框架承重结构中，柱是主要的竖向承重构件。

梁：由支座支承，主要承受弯矩和剪力。

板：主要用来承受垂直于板面的荷载，厚度远小于平面尺度。

楼梯：楼房建筑的垂直通道设施，供人们平时上下和紧急疏散时使用。

基础：建筑最下部的承重构件，承担建筑的全部荷载，并下传给地基。

课堂讲解课时：1课时

1.1.1　设计理论

建筑结构的主要分类如下。

1.砖混结构

砖混结构是指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或者砌块砌筑，横向承重的梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。也就是说，砖混结构是以小部分钢筋混凝土及大部分砖墙承重的结构，如图1-2所示。

砖混结构适合开间进深较小、房间面积小、多层（4-7层）或低层（1-3层）的建筑，承重墙体不能改动。

2.框架结构

框架结构是指由梁和柱以钢接或者铰接相连接构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载，如图1-3所示。采用框架结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。

框架结构可以建造较大的室内空间，房间分隔灵活，便于使用：工艺布置灵活性大，便于设备布置；抗震性能优越，具有较好的结构延性等优点。

3.剪力墙结构

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承受各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构，如图1-4所示。

剪力墙的主要作用是承受竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）。剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，其缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。

4.框架—剪力墙结构

框架—剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时剪力墙能保证结构有足够大的刚度，如图1-5所示。

框剪结构是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以，它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。

5.简体结构

简体结构由框架—剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。简体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的简体，如图1-6所示。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。

6.钢结构

钢结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。

钢结构的特点是强度高、自重轻、刚度大，故对于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属于理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定：材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短，其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等，如图1-7所示。

1.1.2　课堂讲解

1.建筑设计指南

设计者在对建筑物主要内容的安排有个大概的布局设想以后，首先要考虑和处理建筑物与城市规划的关系，其中包括建筑物和周围环境的关系，建筑物对城市交通或城市其他功能的关系等。这个工作阶段，通常称作初步方案阶段。

通过这一阶段的工作，建筑师可以同建筑物使用者和规划部门充分交换意见，最后使自己所设计的建筑物取得规划部门的同意，成为城市有机整体的组成部分。对于不太复杂的工程，这一阶段可以省略，把有关工作并入初步设计阶段。

技术设计阶段是设计过程中的一个关键性阶段，也是整个设计构思基本成型的阶段。初步设计中首先要考虑建筑物内部各种使用功能的合理布置。要根据不同的性质和用途合理安排，各得其所。这不仅出于功能上的考虑，同时也要从艺术效果的角度来设计。

当考虑上述布局时，另一个重要的问题是建筑物各部分相互间的交通联系。交通贵在便捷，要尽可能缩短交通路线的长度，这不仅为节省通道面积，提高经济效益，而且可使房屋内部使用者来往方便，省时、省力。

由于人们在建筑物内是循着交通路线往来的，建筑的艺术形象又是循着交通路线逐一展现的，所以，交通路线的巧妙设计还影响建筑物的艺术观感。

与使用功能布局同时考虑的，还有不同大小、不同高低空间的合理安排。这不只为了节省面积、节省体积，也为了内部空间取得良好的艺术效果。考虑艺术效果时，通常不但要与实用性相结合，而且还应该和结构的合理性相统一。至于建筑物形式，通常是上述许多内容合乎逻辑安排的结果，虽然有它本身的美学法则，但应与建筑物内容形成一个有机的统一体。脱离内容的外形美，是经不起时间考验的；而扎根于建筑物内在因素的外形美，是内在美、内在哲理的自然表露，是经得起时间考验的美。

技术设计的内容包括：整个建筑物和各个局部的具体做法，各部分确切的尺寸关系，内外装修的设计，结构方案的计算和具体内容，各种构造和用料的确定和计算，各种设备系统的设计，技术工种之间各种矛盾的合理解决，设计预算的编制等。

这些工作都应在有关各技术工种共同商议下进行，并应相互认可。技术设计的着眼点，除体现初步设计的整体意图外，还要考虑施工的方便易行，以省事、省时、省钱的办法求取最好的使用效果和艺术效果。对于不太复杂的工程，技术设计阶段可以省略，把这个阶段的一部分工作纳入初步设计阶段，另一部分工作则留待施工图设计阶段进行。

施工图和详图主要是通过图纸把设计者的意图和全部的设计结果表达出来，作为工人施工制作的依据，这是设计工作和施工工作的桥梁。施工图和详图不仅要解决各个细部的构造方式和具体做法，还要从艺术上处理细部与整体的相互关系。包括思路上、逻辑上的统一性，造型上、风格上、比例和尺度上的协调等，细部设计的水平常常在很大程度上影响着整个建筑的艺术水平。

对每一个具体建筑物来说，上述各种因素的组合和构成，又各不相同。如果设计者能够认真体察客观实际，综合各种条件，善于利用有利方面，避免不利方面，那么所设计的每一个建筑物就不仅能取得最好的效果，而且会显示出各自的特色，会形成各自特色的建筑风格，避免千篇一律。

当前，计算机的使用越来越广泛，计算机辅助建筑设计正促使建筑设计这门科学技术开始向新的领域发展。建筑设计的“方法论”已成为一门新学科，研究建筑设计中错综复杂的各种矛盾和问题的规律，研究它们之间的逻辑关系和程序关系，从而建立某种数学模式或图像模式，利用计算机帮助设计者省时省力地正确解决极为复杂的问题，并替代人力完成设计工作中繁重的计算工作和绘图工作。这个新的发展方向虽处于开始阶段，但它的发展必将为建筑设计工作开辟崭新的局面。

2.建筑设计规范

建筑设计规范是由政府或立法机关颁布的，对新建建筑物设计所做的最低限度技术要求的规定，是建筑法规体系的组成部分。各国以前制定的建筑设计规范属于“指令型”规范，即在各有关条款中做出明确、具体的技术规定。

建筑设计规范的内容和体例一般分行政实施部分和技术要求部分。行政实施部分规定建筑主管部门的职权，建筑设计审查和施工、使用许可证的颁发，争议、上诉和仲裁等内容。有些国家的大城市还制定了与建筑设计规范平行的火警区域规范和分区规范。

建筑设计规范在一些国家由政府主管部门组织专家编制，由政府审查批准后公布；有些国家则由学术团体或民间组织编写出“示范本”，由中央或地方立法机关颁布专门法令。美国有四种建筑设计规范的“示范本”，由各州或大城市的立法机关选择采用。建筑设计规范制定公布后，由执行机构监督实施，这项工作在许多国家由城市建设主管部门负责，设置专门人员按规范审查施工图，对不符合要求的设计责成设计人修改，然后颁发施工许可证。

在建筑物的建筑设计和使用过程中，主管部门可按照建筑规范要求，检查房主是否正确使用和维护房屋。但主管部门的权力以建筑设计规范规定的为限，不得额外对设计、施工或使用者进行干预。设计、施工、使用者有权对主管部门的决定提出申诉，通过仲裁机关做出裁决。

建筑设计的全部数据均可传给结构设计、设备设计及概预算，可大大简化数据的输入。首先，建筑的柱网、轴线及柱、墙、门窗布置可形成结构布置的各层构架，其次，建筑设计提供的材料、作法、填充墙等信息又可生成

结构分析所需的荷载信息。建筑设计的数据还可传给设备设计用于生成条件图和进行各种设备的计算。概预算工程量统计的数据也可由APM软件读取。这一点方便了设计单位中各个专业的密切配合。

工程设计人员都希望用计算机将建筑设计与结构设计、设备设计及概预算联系起来，做到各个部分的数据信息共享，并且希望这些建筑设计软件在同样的图形支撑环境下工作，便于操作及相互配合。PKPM系列CAD建筑设计软件，就具备这个特点，是国内率先推出的集建筑、结构、设备、概预算等于一体的建筑工程集成化CAD建筑设计软件。PKPM系列建筑、结构、设备、概预算等建筑设计规范软件都是采用同样的图形平台和数据结构，熟悉了其中一种建筑设计软件，其他软件就很容易掌握。