建筑结构概念设计及案例 [ConCeptual Design and Case Study of Building Structure] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《建筑结构概念设计及案例》提出建筑结构概念设计的概念、原则和思路，并介绍相关案例。“概念”部分说明结构概念设计的地位和作用、基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念。“原则”部分说明结构概念设计的经验认识、基本要领和基本方法。“案例”部分同通过介绍国内外一些著名建筑结构工程和著名结构工程师的做的结构方案和结构设计要点，探讨他们怎亲将一些结构概念运用到设计中。
　　《建筑结构概念设计及案例》是在总结清华大学土木系“建筑结构概念设计课”的教学成果基础上编写的。书中不但有理论论述和大量案例介绍，更有明确的针对性，即针对当前土木工程专业和建筑工程专业学生缺乏工程意识以及结构设计人员做方案能力不强的现象而写作的。
　　《建筑结构概念设计及案例》既可以作为高等学校土木工程专业和建筑工程专业的教科书或参考书，也是结构设计人员，科研人员、大中专院校教师学生有价值的参考资料。

内页插图

目录

前言
第1章 建筑结构概念设计概述
1．1 建筑结构的作用
1．2 结构概念设计的概念
1．3 概念设计在建设过程中的地位
1．4 建筑结构的基本构件类型
1．4．1 基本构件的类型
1．4．2 各种构件之间的区别与联系
1．5 建筑结构的几个基本概念
1．5．1 荷载和作用
1．5．2 结构失效和材料，结构受力和荷载
1．5．3 结构的可靠度和设计方法
1．5．4 结构的三个基本分体系
1．5．5 关于地基的基本概念
1．5．6 梁、板设计中的几个基本概念
1．5．7 梁、拱和索
1．5．8 梁柱框架
1．5．9 平面桁架（含空腹桁架）和空间网架
1．5．10 从对比中认识壳体结构
1．5．11 折板结构和幕结构
1．5．12 帐篷、网索和充气结构
1．5．13 结构受力、变形的相对性
1．5．14 结构构件的弯曲变形示意图
1．5．15 预应力和预应力结构
1．5．16 结构抗震设计的基本概念
1．5．17 从总体概念上考虑结构设计
1．5．18 对标准、规范、规程应有的知识
1．6 结构概念设计的原则

第2章 托罗哈结构概念设计作品案例
2．1 关于E．托罗哈的评价
2．2 运动场旁有轨电车站
2．3 圆形手术教室
2．4 阿尔捷希拉集贸市场
2．5 阿罗丝渡槽
2．6 半英里长的渡槽方案
2．7 考特温多斯飞机棚
2．8 马德里赛马场观众台
2．9 拉斯考茨足球运动场观众台
2．10 雷索莱多斯回力球场
2．11 托雷不琼和巴拉加飞机棚
2．12 埃斯拉拱桥
2．13 建筑结构小品
2．13．1 考蒂拉莱斯房屋工程
2．13．2 马德里某蓄水池

第3章 高层建筑结构概念和结构设计案例
3．1 高层建筑的定义和高层建筑的结构体系
3．1．1 高层建筑的定义
3．1．2 高层建筑的结构体系
3．2 高层建筑的结构受力概念
3．2．1 高层建筑结构受力特征
3．2．2 从对比中论文吭层建筑结构
3．2．3 高层建筑的风荷载
3．2．4 高层建筑承受的地震作用
3．2．5 高层建筑结构中的传力路线
3．2．6 弯曲刚度指数和剪切刚度指数的概念
3．3 知名高层建筑结构设计案例
3．3．1 香港中国银行
3．3．2 香港汇丰银行
3．3．3 世界贸易中心和西尔斯大厦
3．3．4 帝国大厦和约翰·汉考克中心
3．3．5 塔拉纳特提出的高效能高层建筑结构概念
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
3．3．7 地王商业大厦和金茂大厦
3．3．8 核心筒外伸桁架结构体系概念及其概念设计案例
3．3．9 错列桁架结构体系的概念及其概念设计案例
3．3．10 有转换层的结构概念设计案例

第4章 其他建筑结构概念设计案例
4．1 一般肋形楼盖结构
4．1．1 楼盖结构在建筑结构中的地位
4．1．2 肋形楼盖构件的主要参数估计
4．1．3 一般钢筋混凝土肋形楼盖案例
4．1．4 扁梁楼盖案例
4．2 盒子结构
4．2．1 盒子结构概述
4．2．2 盒子结构案例
4．3 穹顶结构
4．3．1 穹顶结构概述
4．3．2 古近代穹顶结构案例
4．3．3 现代穹顶结构案例
4．4 拱结构
4．4．1 拱结构特点
4．4．2 拱结构案例
4．5 悬索结构
4．5．1 悬索结构特点
4．5．2 悬索结构案例
4．6 网架结构
4．6．1 网架结构特点
4．6．2 网架结构案例
4．7 T．亨特结构概念设计案例（草图）
4．7．1 东英格兰大学塞恩斯伯里中心
4．7．2 布里斯托尔演奏中心
4．7．3 结构小品两例

第5章 课程作业案例
5．1 本案例工程概况和结构特点
5．2 本案例概念设计的任务
5．3 教学组织及要求
5．4 方案比较及方案的确定
参考文献

前言/序言

　　全球飞速发展的工程技术，使我们深刻地认识到培养具有创新能力人才的必然性，也使我们清醒地感受到当前高等院校土木工程专业教学内容改革的迫切需要。从以往我国工业与民用建筑专业所培养的人才来看，他们具有一定的理论水平，但实际应用能力较差；他们可以运用设计和施工规范做好具体工作，但做设计和施工方案的能力较弱；他们能够配合建筑设计意图布置结构系统，但独立创新的工程意识颇低。这些不足，与以往教学中缺乏设计能力的训练以及理论教学脱离工程实际有关。作为高等工程教育工作者，我们一直片面以为学生在校掌握好基本理论知识最为重要，课程设计教学环节不过是让学生经历一个应用所学理论知识去处理工程中常规做法的一个训练过程而已，有创新意识的设计能力培养可以在毕业后到实践中去自行摸索（何况教师自己也不善于做结构方案，而且以往也没有培养学生创新设计能力这方面的要求）。殊不知，高等学校素质教育的重点就是培养学生的创新和实践能力。若要达到这个目标，在工科教育中设计能力的训练正是在掌握理论知识以外的一个重要的教学环节，这一点已被当前国际高等工程教育界人士所重视，并且已经具有共识。美国工程教育界甚至提出“大学本科工程教育计划的重组，应把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在首位……”的论点，值得我们重视。
　　建筑结构的概念设计是建筑工程中结构设计的灵魂，应该在当前土木建筑工程专业教学环节中加以反映。这样才既能建立工程教育中“分析与综合”、“纵向思维与横向思维”、“追求确定与调和折衷”并重的工程范式，对探索改革工程教育的教学模式有利，又能考验学生对所学理论知识的理解和应用，锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发他们建立工程意识和培养创新精神。而且这也是当前高等工程教育中进行教学内容和方式改革，提高受教育者学识、能力和素质的一条通道。
　　本书提出建筑结构概念设计的概念、原则并介绍一些工程案例。“概念”部分介绍结构概念设计的地位作用、基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念。“原则”部分介绍结构概念设计的经验认识、基本要领、基本方法。“案例”部分则通过介绍一些著名建筑结构工程和著名结构工程师所做的结构方案和结构设计要点，探讨他们怎样将一些结构概念运用到设计中的。希望本书能成为本专业教师改革课程设计教学的促媒，能给本专业学生学会怎样做结构方案以启发，能对从事设计和施工工作的工程师起到启示作用。
　　本书第1章为“建筑结构概念设计概述”，重点叙述结构概念设计的概念、原则和结构设计中常用的几个基本概念，由罗福午撰写；第2章为“托罗哈结构概念设计作品案例”，它们是结构概念设计的范例，由罗福午编译并作提示；第3章叙述高层建筑结构的概念并介绍国内外若干著名高层建筑的结构方案和结构设计要点，其中有些选自美国知名高层建筑结构专家塔纳拉特的著作《高层建筑钢混凝土组合结构设计》（第2版，罗福午等译，中国建筑工业出版社出版），由罗福午编写；第4章介绍国内外其他知名建筑工程的结构概念方案和结构设计要点，由张惠英、罗福午、杨军编写；第5章为清华大学学生作业案例，由杨军编写。
　　在清华大学土木系开设的“结构概念设计课”受到了学生们的广泛好评，课程也被评为清华大学首批“百门精品课”。但由于我们对建筑结构概念设计的理解还不够透彻，开设这门课程的时间不长，积累的工程和教学实践经验不多，再加上编写本书的时间较短，书中一定有不少缺点乃至错误，请读者提出批评指正，以便再版时更正。

《建筑结构：从概念到实践的探索》 本书旨在为读者提供一个深入理解建筑结构设计基本原理、发展脉络以及前沿趋势的全面视角。它并非仅仅罗列技术规范或工程实例，而是着重于解构结构设计的核心理念，揭示其在建筑艺术与科学融合过程中扮演的关键角色，并引导读者进行富有创造性与前瞻性的结构思考。 第一部分：结构设计的哲学与演进 结构之形，建筑之魂： 我们将首先探讨结构设计在建筑创作中的根本地位。结构并非仅仅是承载功能的工具，更是建筑形式、空间体验乃至于文化表达的重要载体。从古埃及的巨石神庙到现代的轻盈飞跨，结构的力量和逻辑无时无刻不在塑造着人类的居住与活动空间。我们将追溯结构思维的哲学根源，理解人类如何从模仿自然形态，到运用数学与物理原理，再到如今拥抱材料科学与智能化技术，逐步拓展结构设计的边界。 历史的长河，结构的足迹： 本部分将以时间为线索，梳理建筑结构技术的发展史。从石造拱券的力学突破，到木框架体系的精巧运用，再到钢筋混凝土和钢结构的革新，每一个里程碑式的进步都深刻影响了建筑的形态和尺度。我们会重点关注那些因结构创新而诞生的经典建筑，分析其结构体系如何服务于建筑师的宏大愿景，以及工程师的智慧如何将看似不可能的设计变为现实。我们会探讨不同历史时期所面临的材料限制、技术水平和社会需求，以及它们如何塑造了当时的结构美学和工程实践。 经典与传承： 深入分析若干具有里程碑意义的结构体系，例如哥特式教堂的飞扶壁与拱券的精妙配合，19世纪末20世纪初摩天大楼的钢框架结构，以及20世纪中期以来的预应力混凝土技术。这些经典案例不仅展示了力学原理的应用，更体现了设计师在挑战极限时的创新精神和对结构效率与美感的极致追求。我们将剖析其结构体系的优势、局限性以及对后世结构发展的启示。 第二部分：结构设计的核心原理与方法 力学基础的直观理解： 本部分将以通俗易懂的方式，介绍建筑结构设计所依赖的核心力学原理。我们将避免枯燥的公式推导，而是侧重于概念的阐释和直观的演示。例如，如何理解力的传递路径、荷载的分布与效应、材料的强度与变形特性。我们会运用图示、类比甚至简单的物理实验原理，帮助读者建立对静力学、材料力学基本概念的清晰认知，为进一步的结构分析打下坚实基础。 荷载与内力：建筑的无形负担： 深入剖析作用在建筑上的各种荷载，包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载等，并解释它们如何通过结构体系传递，最终转化为内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）。我们将探讨不同荷载组合对结构行为的影响，以及如何通过合理的结构选型来抵抗这些荷载。 稳定性与变形：看不见的风险与考量： 除了承载力，结构的稳定性（抗倾覆、抗失稳）和变形控制（沉降、挠度）同样至关重要。本部分将详细介绍这些概念，分析可能导致结构失稳的因素，以及如何通过结构设计和构造措施来保证结构的整体稳定性和使用过程中的舒适度。 结构体系的类型与选择： 探讨各种常见的结构体系，如梁板体系、框架体系、剪力墙体系、网架、索膜结构等。我们将分析不同体系的适用范围、优点、缺点，以及它们在不同建筑类型和场地条件下的选择依据。读者将了解到，结构体系的选择是建筑设计前期阶段的一个关键决策，它将深刻影响建筑的功能、美学和经济性。 材料的力量与潜能： 细致探讨建筑结构常用的材料，如混凝土、钢材、木材、砖石以及新兴的复合材料。我们将分析各种材料的力学性能、耐久性、可塑性、经济性以及环境影响，并介绍如何根据设计要求和具体条件，最优化地选择和组合使用这些材料。 设计方法论的演进：从经验到计算，再到模拟： 回顾结构设计方法的发展历程，从早期的经验法则和类比法，到基于理论计算的分析方法，再到如今广泛应用的计算机辅助工程（CAE）和数值模拟技术。我们将介绍有限元分析（FEA）等现代分析工具的基本原理，以及它们如何帮助工程师进行更精确、更高效的结构设计。 第三部分：结构设计的实践与创新 结构设计流程的解析： 详细阐述一个完整的结构设计项目所经历的关键阶段，从初步构思、方案比选、荷载分析、内力计算、构件设计、节点构造，到施工图深化、施工配合和后期监测。我们将强调结构工程师在建筑设计团队中的角色，以及如何与其他专业（建筑、机电、景观等）进行有效沟通与协作。 从概念到落地：结构设计的挑战与权衡： 深入探讨在实际工程中，结构设计所面临的各种挑战，包括场地条件限制、特殊荷载作用、复杂空间形态、经济成本约束、施工技术可行性以及可持续性要求。我们将通过案例分析，展示设计师如何在这些相互制约的因素中寻找最佳的平衡点，将创新的结构概念转化为安全、可靠且经济的工程实践。 节点设计：结构的“关节”之美： 节点是结构体系中最为关键的连接部分，其设计直接关系到结构的整体性能和可靠性。本部分将重点分析不同结构体系中常见的节点形式，探讨节点设计的原则、方法以及其对结构整体稳定性和延性的影响。我们将欣赏那些在节点设计中体现出的精巧与智慧。 高性能与新材料的应用： 关注结构设计在追求更高性能方面的探索，例如高强度材料、自愈合混凝土、纤维增强聚合物（FRP）等新型材料的应用。我们将探讨这些新材料如何为结构设计带来新的可能性，克服传统材料的局限性，实现更轻盈、更坚固、更耐久的建筑结构。 智能化与参数化设计：未来趋势的展望： 探讨建筑结构设计在智能化和参数化方法方面的最新进展。我们将介绍参数化设计工具如何赋能复杂形态结构的生成与优化，以及人工智能（AI）在结构荷载预测、性能评估和故障诊断等方面的潜在应用。本部分将引导读者思考未来建筑结构设计的发展方向。 可持续性与绿色结构： 强调结构设计在可持续发展中的责任。我们将探讨如何通过优化结构体系、选择环保材料、提高材料利用率、延长建筑寿命以及考虑结构的拆卸与回收，来实现建筑结构的绿色化。 第四部分：案例研究与启发 不同尺度与功能的结构探索： 本部分将精选一系列具有代表性的建筑结构案例，涵盖从小型公共建筑到超高层建筑、从桥梁隧道到体育场馆等不同尺度和功能。这些案例将不仅仅是简单的图文展示，而是深入剖析其独特的结构体系、关键的设计决策、面临的挑战以及最终的解决方案。 创新结构形式的解读： 重点分析那些因大胆创新而闻名的结构，例如空间桁架、巨型结构、悬索结构、折叠板结构等。我们将剥离其表面的视觉冲击，深入探究其背后的力学原理和设计逻辑。 与建筑师的协同： 探讨结构工程师如何与建筑师紧密合作，将建筑的艺术构想转化为可实施的结构方案。我们将分析一些成功的合作案例，展示结构设计如何反哺甚至激发建筑的创意。 应对复杂条件的智慧： 关注在极端环境、特殊地质条件或历史遗迹保护等复杂条件下进行的结构设计。这些案例将展示工程师如何在严苛的限制下，运用智慧和创造力，实现安全可靠的结构解决方案。 结构设计中的伦理与责任： 在案例分析中，我们会适时地提及结构设计的伦理问题，例如安全责任、成本控制、环境影响等，引导读者形成负责任的设计观。 本书力求通过理论与实践的结合，历史与未来的展望，系统地展现建筑结构设计的魅力与挑战。它将成为建筑师、结构工程师、相关专业学生以及对建筑结构设计感兴趣的读者，一本不可多得的参考读物。我们希望通过本书，读者能够跳出对结构“技术性”的刻板印象，而能够将其视为一项融合了科学、艺术与工程智慧的创造性活动，并在未来的设计实践中，能够更加自信地驾驭结构的力量，创造出更加安全、高效、美观且富有意义的建筑空间。