空间格构结构的布置原则

3.1.1　空间格构结构的布置原则

空间格构结构的布置应根据建筑外形、结构平面形状、跨度、支承条件、荷载形式以及结构的力学性能等要求综合确定。通常，建筑外形、结构平面形状对结构的布置和结构的选型起主要的作用，有时，甚至起决定性的作用。结构的布置和结构的选型有非常密切的关系，如果存在某种基本结构体系适于建筑外形和平面形状，那么，选择恰当型式的基本结构也就完成了结构的布置，然而在很多情况下是需要寻找一个与建筑平面和外形相一致或接近的几何，接着，通过变换或集成来构造具有相同几何的结构体系。此外，跨度和支承条件的影响事实上也体现于平面和外形。

空间格构结构的布置应传力路线明确，且综合考虑格构结构与下部支承结构的相互影响。对于由不同类型结构组成的复杂集成结构体系应明确各类结构之间的支承关系及力的传递路线和方式。

空间格构结构的构件布置和约束条件必须保证结构体系的几何稳定，不应出现结构的几何可变或瞬变，不应发生刚体平动或转动。对经有限刚体位移后生成的结构体系，应进行机构位移分析及在机构位移的运动过程中结构的部分可能产生的弹性或弹塑性的应力分析。

空间格构结构的支承条件和支承结构的刚度是应分析设计确定，尤其应当同时考虑支承结构的实际构造所能提供的约束刚度和对结构的影响。对多层格构结构宜选用合理的结构支承面，尽可能避免将支座位于不同的支承面。

空间格构结构在设计时应考虑下部支承结构对被支承的结构产生的弹性特性和惯性特性。

对索结构和张力集成体系，宜设计成自平衡体系，以确保预应力水平和减少索结构体系支承结构体系的水平作用力。

索结构和张力集成体系设计时，应布置设计相应可靠的稳定体系，以保证索结构体系在任意荷载工况下均不发生结构松弛。索结构中的稳定结构系统可以是柔性体系，也可以是刚性体系。索结构和张力集成体系的设计关键在于形状设计，曲线或曲面中应避免扁平域。设计预应力时尽可能使理论分析与实际的预应力导入过程和方法相一致。

索结构的布置应综合考虑索结构对下部支承结构的影响及下部支承结构对上部索结构的影响。索结构和张力集成体系设计时，应考虑其支承结构在索未参与工作时的安全，以保证在索尚未形成结构之前的安装阶段支承结构具有独立工作的能力，在替换索时支承结构仍具有独立工作的能力。

结构布置应该与结构体系的选择可能采用的节点、可能采用的杆件截面类型同时综合考虑，虽然结构布置首先要符合结构的平面或曲面的几何外形，因为结构几何外形很大程度上决定了结构的性能，同时也相当程度上决定了力的传递路线，结构的性能和力的传递路线也一定程度上对于选择结构类型有影响，进而对杆件截面类型和节点形式选择也有影响，所以结构布置是一个综合性的推敲过程，同时也需要借助分析结果修整结构布置。在这个过程中切忌分别考虑以上各类问题，即在结构布置时不考虑杆件布置也不考虑杆件截面类型和节点。如果不是同时综合考虑上述各种因素，很可能产生的是一个结构效率不高的结构，或者成为一个“病态”的结构。结构布置时力的传递路线设计尤为重要，结构宜设计成一个应力回路的系统，如果在结构系统中极大部分水平力能够自平衡，这可避免非常棘手的水平力问题。同时，宜使作用在结构上的荷载以轴向力的形式传递，尽可能减少弯矩。

结构布置是根据结构学的原则和原理进行的。虽然，结构布置后应符合或接近建筑外形。建筑外形可以是一个几何体或是几何体中截取的一部分或是几何单元体的组合，应当贴着几何体的面或沿着几何单元体的棱布置杆件。如果建筑几何外形和拓扑与结构的传力路线相悖，那么很难布置成一个合理的结构了。