建筑结构思维

写在前面的话

21世纪已走过20多年的历程，人类社会可持续发展的战略目标，越来越严峻地面临着气候变暖、环境恶化、能源危机，以及频繁发生的疫情与天灾等的挑战与威胁。在危难重重的这种情势下，“和谐共生，绿色为先”已成为建筑科学与艺术领域诸多岗位必须担当的历史使命。作为中国第四代已进入高龄建筑师队伍中的一员，我一直想着要为这个新时代的“建筑实践”做点什么有益的事，其中我便想到了，要完善和充实2006年出版的《结构构思论——现代建筑创作结构运用的思路与技巧》一书。

这是因为有两个重要原因：首先是值得我这样去做。邹德侬教授说“这本书理论成熟，干货也多。”马国馨老总说：“这一研究成果，对于建筑师从事创作来说，自然是有用的工具……对结构设计师来说，这本书也是极有价值的，同样值得一读。”另一个原因是，对这本书追本溯源，应回到1965年，在徐中导师指导下我完成了研究生毕业论文——《在建筑设计中正确对待与运用结构》，因此，这本书是自己走上职业建筑师之路以后，在长期设计实践与理论研究中，沿着建筑前辈徐中先生指出的方向，持续探索不断深化的结果，今天再续前缘，自然就是乐见其成的事了。

这次主要涉及三个方面的调整与充实：

全书的主题及其各章论述，均从“结构构思”转向了“结构思维”。新书名《建筑结构思维》去掉了“论”字，也去掉了原书名《结构构思论》后面很长文字的副标题。这样更改书名并加以简练表达的用意，一是为了避免“构思”概念对“结构运用”的思路可
能产生的一些“局限性”影响；二是要凸显“建筑结构思维”内涵的工程性质及其逻辑严谨的特点。这样的改动，既一目了然、通俗易懂，又体现了结构思维的活力超出了原“结构构思”范围的意思。正是这个原因，作者没有受“结构构思”概念的束缚，而是把眼光投向了结构广泛运用的方式与方法，并由此完成了新增加的第8部分主题的七点论述。

作为建筑骨骼系统的结构，工程量和投资巨大、耗费资源种类繁多、全程排放居建筑工程之首。因而，结构设计如何排除当下建筑领域形式主义、唯美主义及主观主义的各种干扰，切实跟进建筑创作的绿色革新步伐，这是我们所必须正视的重大建筑课题。作者从我国绿色建筑设计实践摸索到基本经验出发，坚持规避靠增加土建造价和设备投资实现节能减排的做法，为此，在新版中特意增加了第8部分专题论述——普适性绿色建筑设计结构思维路径。这是作者遵循普适性绿色建筑设计基本策略，通过国内外不同类型、规模与形式的建筑案例，包括从作者创作实践中选出的代表作品，系统地分析和总结出了普适性绿色建筑设计结构思维的七条基本路径。毫无疑义，这个理论课题的正式提出与初步探析，将进一步推进我们在普适性绿色建筑实践中，开展“材料、技术、结构”三合一的综合性、务实性、与创造性相结合的化运用。

本书保留了《结构构思论——现代建筑创作结构运用的思路与技巧》一书的“序言”和“前言”部分。从附在“导论”后面的插图系列来说，为了看上去清晰明了，同时为了吸取典型案例，作者有选择性地做了个别调整和更换。此外，新增加的第8部分共七节，其插图采用彩色图片，与书中作者手绘黑白插图画面形成了鲜明而生动的对照，这也是为了读者对这本兼具“理论书”与“工具书”意义的新著产生收藏兴趣着想的。

令作者十分欣慰的是，以持续扩充新内容面貌出现的《建筑结构思维》，将惠及广大读者。在本书的扩充策划与书名变更的酝酿过程中，得到了马国馨院士的宝贵指点，和出版社的鼎力支持，在此谨致衷心感谢。

作者 布正伟

2022.11.25夜.于北京

本书紧密联系国内外现代建筑创作和工程实践，系统深入地探讨了现代建筑创作结构思维的意义、原理、思路、手法等内容。全书共分八个部分：建筑结构思维是综合创造力的展现，建筑结构思维与合用空间的创造，建筑结构思维与视觉空间的创造，建筑结构思维与经济价值的创造，建筑结构思维的想象力与意图表达，建筑结构运用中的建筑美学问题，各类建筑结构形式工作原理要点，以及普适性绿色建筑设计结构思维路径。全书配有内容丰富的作者手绘插图和案例实景照片，可供建筑师、结构工程师和高等院校建筑学专业、土木工程专业师生学习、阅读，也是主管城乡建设或主管建筑创作的人员提高自身业务水平和建筑文化素养的良好读物。就该著作内容丰实、图文并茂、版式鲜活的特点，及其所反映的系统性、知识性与趣味性而言，还具有“一书多用”的收藏意义。

写在前面的话
序言 知行博涉历苦甘
前言
导论 进入21世纪的建筑创作与结构运用
1 建筑结构思维是综合创造力的展现
一、结构在建筑中的作用：双重空间中的结构
二、结构思维的特殊意义：对建筑骨骼的摹想
三、结构思维的中心问题：综合处理各种信息
四、结构思维的力学判断：结构传力普遍规律
五、结构思维的展开进程：逐步形成结构方案
（一）从总体关系上把握结构方案的初步形成
（二）从局部关系上解决结构方案的具体问题
六、结构思维的应变方式：思维序列的灵活性
七、结构思维的敏感能力：思路与手法的统一
2 建筑结构思维与合用空间的创造　
一、建筑物的使用空间与结构的覆盖空间
（一）利用不同体形的平面结构，构成与使用空间相适应的顶界面或侧界面
（二）将覆盖大空间的单一结构，化为体量较小的连续重复的组合结构
（三）选择其平面、剖面与建筑物使用空间相适应的各种新结构形式
（四）利用组合灵活的混成结构，以适应建筑物使用空间的平面与剖面形式
（五）通过平面结构与空间结构的组合，与大小使用空间的归并相适应
二、建筑物的使用要求与结构的合理几何体形
（一）采光、照明与结构的合理几何体形
（二）通风、排气与结构的合理几何体形
（三）音响与结构的合理几何体形
（四）开启面与结构的合理几何体形
（五）排水与结构的合理几何体形
三、建筑物的空间组合与结构的静力平衡系统
（一）单一式大空间与屋盖结构的静力平衡系统
（二）复合式大空间与屋盖结构的静力平衡系统
（三）并列式大空间与屋盖结构的静力平衡系统
（四）单元式大空间与屋盖结构的静力平衡系统
（五）自由式大空间与屋盖结构的静力平衡系统
（六）开放空间与悬挑结构的静力平衡系统
四、建筑物的空间扩展与结构的整体受力特点
（一）空间扩展所带来的结构整体受力状况的变化
（二）与空间扩展相适应的不同结构体系
（三）高层结构的整体受力特点对建筑平面—空间布局的影响
（四）大跨结构的整体受力特点对建筑平面—空间布局的影响
五、建筑物的空间扩展与结构传力的定向控制
（一）水平承重结构受力性能的改进与空间扩展
（二）悬挑结构受力性能的改进与空间扩展
（三）空间结构受力性能的改进与空间扩展
3 建筑结构思维与视觉空间的创造　
一、结构构成与空间限定
（一）利用结构构成的空间界面以丰富空间轮廓
（二）利用结构构成的空间界面以强调空间动势
（三）利用结构构成的空间界面以组织特有的空间韵律
二、结构线网与空间调度
（一）在结构线网中分割空间
（二）向结构线网外延伸空间
（三）在结构线网上开放空间
三、结构形式与空间造型
（一）结构的形式美与空间造型
（二）结构形式的特征与建筑形象的个性
（三）结构的技巧性与结构外露的艺术处理
（四）悬挑结构与现代建筑的艺术造型
（五）V形支撑结构与现代建筑的艺术造型
（六）高技术结构与现代建筑的艺术造型
4 建筑结构思维与经济价值的创造　
一、结构线网的布置与建筑平面布局
二、结构传力的全过程与建筑剖面设计
三、结构传力系统的组织与不同结构部位的用材
（一）受压构件与受拉构件的材料结构组合
（二）受压构件与受弯构件的材料结构组合
（三）受拉构件与受弯构件的材料结构组合
四、结构的经济尺寸范围与结构的合理几何形状
五、结构方案的创造性与结构工程的具体实施
5 建筑结构思维的想象力与意图表达
一、结构思维的想象力
（一）结构思维的诱发联想
（二）结构思维的科学设想
二、结构思维的意图表达
（一）结构思维的各种草图表达
（二）通过平面图表达结构思维的基本意图
（三）通过剖面图表达结构思维的基本意图
（四）通过图解表达结构思维的基本意图
（五）以表现结构为主的透视图画法
（六）以表现结构为主的模型制作
6 建筑结构运用中的建筑美学问题　
一、凸显结构作用的建筑思潮的兴起
二、现代主义建筑运动的重要组成部分
三、“结构合理”与建筑形象的美
四、“表现结构”与建筑艺术表现
五、“虚假结构”与建筑艺术处理
7 各类建筑结构形式工作原理要点　
一、平面结构系统
（一）承重墙与支柱
（二）梁与桁架
（三）拱
（四）刚架
二、空间结构系统
（一）折板
（二）薄壳
（三）网架
（四）悬索
（五）膜结构
（六）充气结构
（七）盒子结构
（八）索杆结构
8 普适性绿色建筑设计结构思维路径
一、力求减少结构围合之中的“无用空间”
二、让结构为“气候设计”创造良好条件
三、立足“在地建造”优化结构应变样态
四、统筹考虑建筑结构资源“可再生利用”
五、在利旧出新中发挥原结构的利好作用
六、充分利用轻结构在施工中的独特优势
七、开创综合性节能减排的结构组建方式
结束语
参考文献
后记

本书紧密联系国内外现代建筑创作和工程实践，系统深入地探讨了现代建筑创作结构思维的意义、原理、思路、手法等内容。全书共分八个部分：建筑结构思维是综合创造力的展现，建筑结构思维与合用空间的创造，建筑结构思维与视觉空间的创造，建筑结构思维与经济价值的创造，建筑结构思维的想象力与意图表达，建筑结构运用中的建筑美学问题，各类建筑结构形式工作原理要点，以及普适性绿色建筑设计结构思维路径。全书配有内容丰富的作者手绘插图和案例实景照片，可供建筑师、结构工程师和高等院校建筑学专业、土木工程专业师生学习、阅读，也是主管城乡建设或主管建筑创作的人员提高自身业务水平和建筑文化素养的良好读物。就该著作内容丰实、图文并茂、版式鲜活的特点，及其所反映的系统性、知识性与趣味性而言，还具有“一书多用”的收藏意义。