基本结构体系的变换

2.7.2　基本结构体系的变换

如前所述，由于建筑的功能要求，建筑师的创意对结构的形状要求也越来越高，但结构造型不仅仅单纯是一个几何问题，它还必须遵循力学原理和构造原则，以及考虑建造技术和造价的限制，虽然可以顺着建筑师所构思的建筑形状来布置结构，但是往往更多的却是从已经非常成熟的各类基本结构体系中加以变换，使之形似建筑创意，由此做到无型便是型，至少在目前对基本结构的变换来进行造型还是主要的方法和途径。

通过部分或全部变换基本结构后就会产生一个具有新的拓扑及外形的结构，这种变换是一种造型的方法，也是一种结构设计。当然，绝大多数的结构变换在于几何变换，例如最简单的一种变换即将球面网壳变换成椭球面网壳，或将球面网壳变换成锥面网壳或旋转形双曲抛物面网壳。其实，这些结构的拓扑是相同的，只不过对几何外形作了变换以使其形状满足建筑功能及造型的要求。由于现代建筑师在设计时并不完全出于建筑功能的要求，基于他们的创意，这些创意有的是基于几何图形的变换，而有的创意是完全脱离几何关系，这一类的造型过程就较复杂和困难。

图2.7.35显示了建筑师对某结构建筑外形的造型的创意过程。

图2.7.35（c）为该结构建筑外形的正立面及其平面，（d）为该结构建筑外形的侧立面及其平面。建筑师起初作一个圆，圆心离地面的高度为建筑物中心高度，从圆上取与水平面倾斜某角度的一根直径，直径与圆周的交点即建筑物的前后檐口，然后以这根直径为椭圆长轴作一个椭圆，如图2.7.35（a）。定建筑横向宽度，作一小圆，这样一个椭球的长轴中轴短轴齐备，如图2.7.35（b）。绕倾斜的长轴旋转成为椭球，取椭球的上半球冠作为建筑物屋面的几何，大圆小圆的下部圆弧作为建筑物围护结构的几何曲线，形成了建筑物的外形，如图2.7.35（c）、（d）。

图2.7.35　某建筑造型的创意过程

图2.7.37为交叉格构拱，该交叉格构拱是从图2.7.36所示的柱面空间桁架经过一系列变换而得来的，其变换过程详见图2.7.37中的（a）、（b）、（c）、（d）、（e）、（f）的变换。

图2.7.36　柱面空间桁架

图2.7.37　交叉格构拱

图2.7.38是某学校体育馆的屋盖结构，图2.7.38（a）显示了该屋盖结构的平面，由于该平面接近于三角形，因此选用了三向桁架作为其主要承重结构体系，但其平面及空间都根据建筑要求加以变换，图2.7.38（b）为该屋盖结构的前视图，图2.7.38（c）为该屋盖结构的侧视图，图2.7.38（d）为该屋盖结构的透视图。

图2.7.38　某学校体育馆

基本结构的几何变换在实际工程中比比皆是，除以上所举外，柱面网架可看作为平板型网架的变换，折板也可视为平板结构或球面结构的变换，因此在结构造型过程中能洞察基本结构与所欲设计的结构之间的关系，那就可通过一系列的变换达到造型变化的目的。

基本结构的变换是指对结构自身的变换，是结构造型的最基本的方法，此外，结构的集成也是造型的常用方法。