建筑结构体系之演化特征初探_苏朝浩
建筑结构优化设计与创新研究
建筑结构优化设计与创新研究摘要：建筑结构优化设计与创新研究是建筑领域的重要课题，随着科技的不断进步和社会的发展，人们对建筑的要求越来越高。
优化设计能够最大限度地提高建筑的性能，使其更加安全、坚固、节能和美观。
同时，创新研究可以推动建筑行业的发展，引入前沿的科技和理念，为人们创造更好的居住和工作环境。
基于此，本篇文章对建筑结构优化设计与创新进行研究，以供参考。
关键词：建筑结构；优化设计；创新引言建筑结构优化设计与创新研究是当前建筑领域的热点话题。
随着科技和工程技术的不断发展，建筑结构设计也经历了许多变革和创新。
优化设计可以提高建筑的性能，并降低成本，对于可持续发展和环境保护也起着关键作用。
本文将探讨建筑结构优化设计与创新研究的重要性、挑战以及未来的发展方向。
1建筑结构特点1.1承载性建筑结构必须能够承受各种荷载（如重力荷载、风荷载、地震荷载等）的作用，保证建筑的稳定性和安全性。
1.2刚度和柔度建筑结构可以具有不同的刚度和柔度，以满足不同的设计要求。
刚度较高的结构可提供更好的抗震能力和承载能力，柔度较大的结构则能更好地适应地下水位变化等自然条件。
1.3空间形态建筑结构可以赋予建筑物独特的空间形态，例如拱形结构、悬挑结构、网壳结构等，不仅美观而且具有功能性。
1.4材料选择建筑结构的材料选择可以根据设计需求和经济性来确定，常见的结构材料包括钢结构、混凝土结构、木结构等，每种材料都有其特定的性能和优势。
1.5施工技术建筑结构需要考虑施工过程中的可行性和效率，施工技术的选择和应用将直接影响到结构的实施和性能。
2建筑结构优化设计策略2.1轻量化设计采用合理的结构形式来减少结构的材料使用量。
例如，使用桁架结构或薄壳结构可以达到相同承载能力的情况下，较小的材料消耗。
此外，采用空间悬索结构和结构集成设计等创新形式也可以实现轻量化效果。
通过优化结构的截面形态和尺寸，降低结构材料的使用量。
例如，在梁和柱的设计中，可以通过合理选择截面形状、减小截面尺寸等方式来降低结构的自重，同时保持足够的强度和稳定性。
建筑结构发展历程
建筑结构发展历程从古代到现代，建筑结构的发展经历了漫长的历程。
在这个过程中，人类不断探索和创新，逐渐发展出各种不同类型的建筑结构。
本文将从古代建筑结构、中世纪建筑结构、现代建筑结构三个方面来探讨建筑结构的发展历程。
古代建筑结构在古代，人们建造的建筑多数采用自然材料，如石头、木材和土壤等。
这些材料在当时具有足够的力量和耐久性，形成了独特的建筑结构。
例如，埃及金字塔是古代建筑结构中的杰作，它采用巨大的石头积木堆砌而成，通过金字塔形状的稳定性来支撑整个建筑。
另一个著名的古代建筑结构是古希腊的柱廊，它采用了现在广泛应用的柱子支撑的结构形式。
这种结构以其简洁、优雅的设计风格而闻名，成为欧洲建筑的重要组成部分。
中世纪建筑结构进入中世纪，建筑结构开始朝着更加复杂的方向发展。
由于基督教在欧洲的传播，大教堂开始兴起，而这些大型建筑需要更加坚固和复杂的结构来支撑。
拱形和穹顶成为中世纪建筑结构的主要特点。
拱形结构通过圆形弧线的力学原理来分散重力，使得建筑能够更好地承受重量。
而穹顶结构则通过假想的球面来分散荷载，在没有任何支撑的情况下完成建筑。
在中世纪晚期，哥特式建筑出现，它采用更加复杂的弓形拱和窗户结构，使得建筑更加精细、华丽。
这种建筑类型在欧洲广泛流传，并影响了后来的建筑风格。
现代建筑结构随着科学技术的进步和工程建筑学的发展，现代建筑结构变得越来越复杂和多样化。
钢材、混凝土等新材料的出现，使得建筑的跨度和高度能够大幅度增加。
现代建筑中的钢结构和悬挂式结构成为了主要的设计手段。
另外，现代建筑中的创新设计也开始注重可持续发展和环保理念。
例如，绿色建筑在现代得到了广泛的应用，通过设计生态友好的建筑结构，实现节能和环保的目标。
总结建筑结构的发展历程经过了漫长的岁月，从古代的石头和木材结构，到中世纪的拱形和穹顶结构，再到现代的钢结构和悬挂式结构，每个时期的建筑结构都有着其独特的特点。
随着科技的不断进步，未来的建筑结构也将持续创新和发展，为人类创造更加美丽和宜居的建筑环境。
古代木构建筑的特征与详部演变ppt
通过数字化技术，实现古代木构建筑的虚拟修复和展示 ，再现古代建筑的原貌和历史风貌，为学术研究、文化 交流和公众教育提供有力支持。
数字化保护策略
研究数字化技术在古代木构建筑保护中的应用策略，包 括数字化保存、数据共享、虚拟展示等方面，推动传统 建筑文化的传承与发展。
未来发展的趋势与挑战
在历史上的意义
政治和社会
古代木构建筑在政治和社会上具有重要意义，如宫殿、庙宇、园林等木构建筑，体现了封 建社会的政治、宗教和文化特点。
经济和贸易
古代木构建筑对于经济和贸易的发展也有影响，如古代城市的规划和建设，以及商业和手 工业的发展都与木构建筑密切相关。
文化和艺术
古代木构建筑是中华民族文化和艺术的瑰宝，其建造和发展见证了中国古代文化和艺术的 发展历程，为后世提供了珍贵的历史和文化信息。
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对现代建筑的启示
保护和传承
古代木构建筑的保护和传承对于现代建筑具有重要的启示作用，我们应该重 视传统建筑的保护和传承，以保持文化的多样性和历史的价值。
创新和发展
古代木构建筑的创新和发展对于现代建筑也有启示作用，我们应该在传统的 基础上进行创新和发展，以适应现代社会的需求和变化。
05
古代木构建筑的实例分析
实例三：福建土楼
建造年代
建筑规模
建筑风格
木构特点
福建土楼是福建省的传统民居建 筑，建造年代可以追溯到唐朝。
福建土楼大小不一，形状各异， 有方形、圆形、八角形等。其中 以圆形土楼最为独特。
福建土楼的建筑风格独特，墙体 采用生土夯筑而成，屋顶采用石 板或瓦片覆盖。整个建筑注重防 御性和居住功能的结合。
榫卯连接
02
建筑结构优化设计的形式演化与创新
建筑结构优化设计的形式演化与创新近年来，建筑结构优化设计正日益被重视。
在建筑设计领域，结构优化设计的形式演化与创新不仅能够有效提高建筑物的耐久性和稳定性，更能突破传统的设计模式，创造出独具特色的建筑。
一、传统结构优化设计的演化传统的建筑结构优化设计主要依靠经验和人工智能辅助。
设计师基于经验和专业知识进行结构的计算和改进。
这种设计方式具有一定的局限性，容易受到人为限制，且缺乏创新。
随着计算机技术的迅速发展，结构优化设计逐渐融入了计算机辅助设计（CAD）和有限元分析（FEA）技术。
计算机辅助的结构优化设计通过数值分析和模拟，能够更精确地优化和确定建筑结构的形态和尺寸。
这种新型的设计方式为建筑结构的优化和创新提供了更大的空间。
二、形式演化与创新的推动者1. 材料创新材料技术的进步对建筑结构的形式演化与创新起到了至关重要的推动作用。
在传统的建筑设计中，钢筋混凝土是主要材料。
但随着新材料的涌现，如高强度钢材、玻璃纤维增强复合材料等，建筑师和结构工程师能够更加灵活地运用这些材料，创造出各种形态丰富、结构独特的建筑。
2. 数字化设计技术数字化设计技术的发展也大大推动了建筑结构优化设计的形式演化与创新。
通过三维建模软件和虚拟现实技术，设计师能够更加直观地感知建筑结构的形态和空间，探索设计的可能性，并通过模拟和实验快速优化和改进设计。
三、建筑结构优化设计的创新研究方法1. 多目标优化设计传统的建筑结构优化设计往往只关注一个主要指标，如强度或刚度。
然而，建筑结构在不同条件下需满足多个性能要求，如安全性、经济性、可持续性等。
因此，多目标优化设计成为一种重要的研究方法。
通过建立合适的数学模型和算法，设计师能够找到多个设计方案中的最优解，实现多个目标的平衡。
2. 自适应优化算法自适应优化算法是一种基于进化和遗传原理的优化方法。
这种算法模拟自然界的进化机制，通过不断优胜劣汰的过程，自动生成适应性更强的设计方案。
自适应优化算法能够快速搜索并找到全局最优解，帮助设计师进行更好的建筑结构优化设计。
钢筋混凝土框架结构的体系形式演化与优化设计
钢筋混凝土框架结构的体系形式演化与优化设计钢筋混凝土框架结构是目前世界上使用最为广泛的建筑结构形式之一，其具有良好的抗震性能、耐久性和可靠性，被广泛应用于高层建筑、工业厂房和大跨度结构等领域。
在钢筋混凝土框架结构的设计中，体系形式的选择和优化设计是关键步骤，旨在提高结构的整体性能，并满足特定的设计要求。
钢筋混凝土框架结构的体系形式演化与优化设计的目的是通过合理的结构配置和优化设计，提高结构的刚度、强度和稳定性，最大程度地降低结构的自重和材料消耗。
一般而言，体系形式包括单排和双排结构、梁柱与面板比例、柱短柱和长柱等。
以下是钢筋混凝土框架结构的体系形式演化与优化设计的几个关键要点。
首先，体系形式的演化通常从经验积累中得出。
随着时间的推移，钢筋混凝土结构的体系形式逐渐演化，并从过去的经验中吸取教训和经验教训。
例如，过去常见的双涡梁框架结构在地震中表现出不足之处，引发了工程界的关注和讨论。
随着研究的深入和设计的发展，越来越多的框架结构采用了单涡梁或单环梁等优化形式，以改善地震响应和结构性能。
因此，体系形式的演化是建立在经验基础上的，同时也受到新材料、新技术和新认识的影响。
其次，体系形式的优化设计需要考虑结构的受力特点和方案的经济性。
在进行体系形式的优化设计时，需要考虑结构面临的负荷和荷载，并根据不同的使用要求选择合适的设计方案。
例如，在高层建筑设计中，需要考虑结构的垂直和水平荷载，以及地震和风荷载等。
优化设计的目标是在满足结构刚度和强度的前提下，尽量减小结构的自重和材料消耗。
一般而言，通过改变梁柱剪力比、调整柱短柱与长柱、改变柱径与柱高比等方法，可以实现结构体系的优化设计。
此外，体系形式的演化与优化设计还需要考虑施工的可行性和经济性。
结构的施工难度和成本是设计中必须考虑的因素。
一些结构形式可能在理论上是可行的，但在实际施工中可能存在困难或高成本。
因此，在进行体系形式的演化与优化设计时，施工的可行性和经济性也是需要综合考虑的。
建筑结构设计中的概念设计及结构措施_2
建筑结构设计中的概念设计及结构措施发布时间：2021-06-09T05:12:15.594Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年6期作者：柴兵强[导读] 建筑结构的设计直接决定了建筑工程的安全性和可靠性，在建筑结构设计中运用概念设计，可以保证结构设计的科学性、可行性和合理性，有效保证建设项目的质量。
建筑工程结构设计工作面临的不确定因素较多，稍有不慎就很容易出现结构隐患问题，严重时甚至会引发安全事故。
为防止上述问题的发生，在设计过程中设计人员应将结构概念与结构措施相结合，确保建筑结构主体的经济性与安全性。
中核第四研究设计工程有限公司河北石家庄 050021摘要：建筑结构的设计直接决定了建筑工程的安全性和可靠性，在建筑结构设计中运用概念设计，可以保证结构设计的科学性、可行性和合理性，有效保证建设项目的质量。
建筑工程结构设计工作面临的不确定因素较多，稍有不慎就很容易出现结构隐患问题，严重时甚至会引发安全事故。
为防止上述问题的发生，在设计过程中设计人员应将结构概念与结构措施相结合，确保建筑结构主体的经济性与安全性。
关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施引言近年来，随着中国建筑业的不断创新和进步，我国所进行建设的建筑项目的数量和范围都得到了迅猛增长，这使得对于建筑的结构设计提出了新的要求。
概念设计在建筑结构设计中的应用可以准确把握结构设计的方向，深化加强工程主体构造、抗震设计以及结构强度效果，确保建设项目的可靠性和稳定性，实现中国建筑业的可持续发展。
1建筑结构设计中概念设计的重要性 1.1创新建筑结构设计方式在进行建筑结构设计的过程当中，不能够仅仅通过短短的简单设计完成。
进行建筑结构设计，需要相关的建筑设计工程师通过自身进行大量的实践所获得的经验，对建筑结构设计的方案进行逐步设计、完善以及调整。
而概念设计对于建筑结构设计最为重要的是，通过引用概念设计能够将该建筑结构设计的相似的工程项目进行总结，然后根据所总结出的优点，再对建筑结构设计进行全新的设计，很好地避免以往在建筑结构设计过程当中的弊端，让建筑结构设计方案能够更科学合理地进行。
浅谈高层建筑的结构体系分析
浅谈高层建筑的结构体系分析发表时间：2019-09-21T16:29:11.423Z 来源：《基层建设》2019年第19期作者：祝善鑫[导读] 摘要：近年来，由于建筑功能和城市规划的需要，加之建设用地的紧张，高层建筑的层数在不断增多。
身份证号：37068319880318XXXX摘要：近年来，由于建筑功能和城市规划的需要，加之建设用地的紧张，高层建筑的层数在不断增多。
另一方面，层数日渐增多的高层公共建筑为满足不同用户的需要和适应现代社会高效率、快节奏的要求，而发展为高层综合大厦。
本文结合实践经验，对高层建筑设计中几个值得重视的问题进行了研究，以更好的指导高层建筑结构设计。
关键词：高层建筑；结构设计1高层结构分析设计特点1.1水平荷载成为决定因素。
一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比；另一方面，对某一定高度的楼房来讲，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值则随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2轴向变形不容忽视。
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值对下料长度进行调整。
另外，会对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标。
与较低的楼房不同结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
2高层建筑的结构体系分析2.1框架一剪力墙体系。
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，因而便形成了框架一剪力墙体系。
新型建筑结构体系的开拓与发展3篇
新型建筑结构体系的开拓与发展3篇新型建筑结构体系的开拓与发展1随着科学技术的飞速发展，人们的生活方式也变得越来越多元化和个性化。
建筑行业也不例外，建筑师们在传统建筑结构体系的基础上，不断探索新型建筑结构体系的可能性，为人类建造出更加美观、环保、舒适的建筑，为人类的城市化进程提供更大的便利。
新型建筑结构体系，不仅应当具备传统建筑结构体系所必须的功能，如承重和稳定性等，更应该注重实现绿色环保、节能降耗、舒适健康等指标，满足城市发展下的个性化和多元化需求。
首先，新型建筑结构体系应该实现绿色环保。
在由建筑所铸造的高碳排放的世界环境危机下，新型建筑结构体系应该做到材料的绿色可持续使用，能够最大程度地达到资源的循环利用，减少建筑垃圾对环境的污染。
再者，建筑结构体系应该具有降低碳排放、减少能源消耗等优点，实现能源的节约与环保的发展。
其次，新型建筑结构体系应该注重节能降耗。
自然资源是非常宝贵的，因此为了实现节能降耗，建筑师们应该考虑新型建筑结构体系的内部结构设计。
结构设计应该保证建筑物在任何环境下都能达到较低的能耗标准，提高建筑的使用寿命和舒适度。
例如，在建筑热力学上的设计应该遵循适宜温度、适宜透风以及利用有利形势，使室内外的温度差最小。
同时，在建筑材料的选择上也应该注重低耗能、耐腐蚀、易保存的特性，建筑结构体系应该尽可能做到安全、经济、方便、搭建迅速。
最后，新型建筑结构体系应该考虑舒适健康。
建筑结构体系不仅应该考虑到功能和稳定性，更应该为使用者提供一个优良的舒适空间。
因此，建筑师们在设计新型建筑结构体系的时候应该采用更人性化的设计理念，其中包括安全、方便、舒适、环保、美观等多种要素。
同时，建筑结构体系应该重视建筑的“微气候环境”设计，为建筑使用者提供良好的居住、工作等环境，减少各种不良影响。
总之，新型建筑结构体系的开拓与发展是城市化进程不可分割的组成部分。
新型建筑结构体系应该注重绿色环保、节能降耗、舒适健康等指标，努力为人类提供美丽、健康、舒适的各种建筑物。
探析装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势_1
探析装配式建筑结构体系设计要点及其发展趋势发布时间：2022-09-20T01:05:41.589Z 来源：《建筑创作》2022年第4期2月作者：吴学乾1韩康2[导读] 装配式建筑是指将传统施工方式中的大量现场作业转移到工厂，在工厂内加工制造建筑所需的构件和配件，然后运输到施工现场，通过可靠的连接在现场组装安装的建筑。
吴学乾1韩康2天津市天友建筑设计股份有限公司天津 300384摘要：装配式建筑是指将传统施工方式中的大量现场作业转移到工厂，在工厂内加工制造建筑所需的构件和配件，然后运输到施工现场，通过可靠的连接在现场组装安装的建筑。
其中，做好定制工作是确保装配式建筑构件符合规定标准的基础，也是决定所有建筑工程质量的关键点。
关键词：装配式建筑结构体系；设计要点；发展趋势引言目前，建设项目涉及的项目越来越多，存在的各种问题逐渐凸显，如能源消耗过大、各种材料浪费、环境污染等。
间接证明了传统的施工工艺已经与建筑业不断扩大的市场需求脱节。
因此，必须寻求能耗更低、施工效率更高、无环境污染、与现代建筑业发展需求相匹配的技术手段，以提高建筑工程的质量和效率。
装配式建筑是这一背景下的重要产品，具有广阔的发展前景。
为了有效提高建筑施工质量，全面分析装配式建筑的设计和应用具有重要的现实意义。
1装配式建筑的优势分析首先是施工效率的优势。
与传统施工工艺相比，装配式建筑根据施工图纸提前准备建筑构件，具有较强的灵活性，参建单位可以将不同的建筑构件交给不同的厂家进行生产，可以在生产完成之后，立即送往施工现场进行装配，这极大地节省了时间，提升了效率。
其次，对建筑质量的提升也有很大的帮助。
正是因为建筑构件大多是不同厂家生产的，给了施工单位更多的选择。
为了保住订单，厂商只能精心打磨元器件，保证元器件的质量，以此来维护自己的品牌形象，获得更多的订单。
此外，在预制构件到达施工现场之后，对构件进行装配也十分轻松，这给施工人员留下了更多观察和思考的时间，可以充分地对建筑缺陷进行弥补，从而提升建筑质量。
建筑结构形式的演化与建筑风格的形成
建筑结构形式的演化与建筑风格的形成建筑是人类文明的重要组成部分，是人类智慧和技术的结晶。
建筑的结构形式和风格的演化与发展与人类社会的发展紧密相关。
本文将从建筑结构形式的演化和建筑风格的形成两个方面进行论述。
一、建筑结构形式的演化人类最早的住所是洞穴，而建筑结构形式重要的里程碑是支持屋顶的发明。
古代人类开始使用木材、石材、砖石等材料搭建简易的结构，发明了梁、柱、墙等构件，形成了基本的建筑结构形式。
随着技术的发展和经济条件的改善，人们开始使用更为复杂的结构形式，如拱、穹、悬挑等，以增加建筑的稳定性和美观程度。
在古代，希腊、罗马等文明非常重视建筑结构的发展，推动了建筑结构形式的多样化。
古希腊人发明了方形立柱，创造了令人惊叹的多柱式建筑，如帕台农神庙。
罗马人则进一步发展了拱，创造了拱桥、圆形拱顶、穹顶等重要的结构形式，使得建筑能够更好地承受重压。
随后，中世纪的哥特式建筑运用了石构造技术，将力量引导到尖顶或薄石墙上，形成了高耸、细长的建筑风格。
而文艺复兴时期，人们对古希腊和罗马的建筑形式进行了研究和借鉴，恢复了古代建筑的柱式和拱形结构。
二、建筑风格的形成建筑风格是一种在特定历史和地域条件下形成的，具有特色和共同特征的建筑形式。
建筑风格的形成与建筑结构形式的多样化和发展密切相关。
每个时期的建筑风格都可以反映出当时的社会文化、经济状况和技术水平。
例如，古希腊的多柱式建筑代表了希腊人民在民主制度下的追求和自由精神。
而罗马的拱形建筑则彰显了罗马帝国的权威和力量。
中世纪的哥特式建筑代表了基督教宗教信仰的力量和氛围，建筑如大教堂高耸入云，以尖顶和复杂的雕花装饰为特征。
而文艺复兴时期的建筑则回归了古典建筑的原始形式，强调对古希腊和罗马建筑的模仿和再创造。
近代的建筑风格，如现代主义和后现代主义，更加注重建筑与社会、环境的关系，追求简洁、功能性和可持续性。
例如，勒·柯布西耶的建筑注重与自然环境的融合，利用现代材料和技术创造出独特的建筑形式。
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设计研究 RESEARCHES IN DESIGN2010.6 ARCHITECTURAL JOURNAL106从系统科学的角度讲，建筑结构是一个由各种构成元素有机地连接在一起的体系，这些构成元素包括了结构构件、节点以及它们的集合；结构体系中的组织结构是系统诸元素之间相互关系、相互作用的总和，它构成了系统内部相对稳定的组织形式，或称“模式”(Pattern)、“构型”(Configuration)。
因此，建筑结构是内在的约束机制与外在特定的物质形式的有机结合体。
物质形式包括了结构材料与结构形态，约束机制包括了构型与力流[1]，于是，从完整概念意义上对结构的理解应该是包括结构材料、结构形态、构型、力流四个因素的综合体，而且具有时间与空间的双重属性(图1)。
1 结构层次化、有序化系统科学家西蒙(H. A. Simon)认为：“自然界之所以在层次中被组织起来，那是因为对于任何系统，甚至是中度复杂的系统，层级结构提供了最可行的形式。
”[2]建筑结构属于人工系统，在自然的人工化过程中，自然界中普遍存在的“分层次构成”的进化规律通过人这一中介的观念形态，移植到人工产品——结构体系当中(图2)。
随着建筑结构在空间维度上的扩展，一方面，结构体系在各种外力作用下其反应(应力与应变)随之变化；另一方面，结构体系的内力分布与传递路径将更为复杂。
结构体系内力分布与传递路径的复杂性提高导致了系统分析与有效控制的难题，客观上需要有一个便于理解的清晰秩序出现：结构构件分门别类，各属于若干承前启后的相对独立的层次子系统，力流的传递路径可以在其层次构成建筑结构体系之演化特征初探苏朝浩 郑少鹏摘要/从系统科学的角度分析了结构体系的元素构成；并从动态发展的观点出发，探析了结构体系演化的存在方式与运作原理、环境激励与适应性、行为中介的思维模式以及内部关系变化等规律。
关键词/结构体系 系统科学 约束机制 涨落A B S T R A C T / T h i s p a p e r m a k e s a n a l y s i sof the elemental composition of structural system based on system science. In dynamic view, it explores the existence mode and the performance principle of structural system e v o l u t i o n , t h e e x t e r n a l s t i m u l a t i o n a n d adaptability, the changes of internal relation and the pattern of human thinking, etc.KEY WORDS/ structural system, systemscience, mechanism of constraint, fl uctuation之间清晰地反映出来并得到便捷、有效的控制。
结构层次化概念，首先表现为主次构成关系，主结构由各次一级的子结构构成，子结构再由下一级的结构构成，依此类推。
其次，结构层次化的概念表现为力流组织的秩序，了解力流在各层次结构中传递与分布从而为科学控制每个结构环节提供依据。
第三，结构层次是一个相对的概念，整体结构与局部结构都具有层次延伸的可能性，而力流的组织也是有分有合。
系统控制论科学家奥林(Arvid Aulin)将系统层级理论总结为必要的层级定律(Law of Requisite Hierarchy)：“调节与控制能力的缺乏，可在一定程度上用增加组织层级来补偿。
”[3]2 结构体系趋向理性构型技术有两个来源：经验和科学，来自这两种知识的技术分别称为经验技术与科学技术[4]。
以经验为基础的结构技术是对自然现象的某种形式的模仿或类比。
譬如，作者单位：华南理工大学建筑设计研究院 亚热带建筑科学国家重点实验室(广州，510641)收稿日期：2010-04-121 结构体系构成分析107ARCHITECTURAL JOURNAL 2010.6 建筑学报古埃及的柱式以大树的树干为原型，古希腊、古罗马的柱式都沿袭了这种原型模仿的技术风格，乃至中世纪的哥特式建筑，高耸的柱子与尖拱结构仿佛是茂密的森林，正如黑格尔所描述：“看到那些牢固的从力学上看是符合目的的柱子以及摆在上面的圆顶，至少就会想起树林所形成的拱顶[5]……”科学结构技术是对结构现象的抽象从而形成“理性构型”，通过假设、建模、推理、验证等科学过程发明创造出来的；一旦理性构型建立起来，便可以通过理论的推导进而产生进一步的理性构型。
科学理论本质上是人的创新思维的结果，而人的创新思维是没有限度的，因而在科学理论基础上诞生的结构技术代表着结构进化的方向，它主导着设计者的思维方式。
3 结构体系协同的适应性变异哈肯(H. Haken)说：“如果一个体系在获得空间的、时间的或功能的结构过程中没有外界的特定干涉，我们便说该体系是自组织的。
”[6]结构体系具有一般自组织系统的属性：首先，它是一个有组织的系统，以有秩序的方式、相对稳定的结构功能模式存在；其次，在其发展过程中，有序度随着时间的推移而递增；第三，它的发展过程是在建筑功能、空间、形式、艺术、文化等系统环境因素的刺激下完成的，并不由“控制者”决定。
建筑物系统自组织演化过程中，结构构件作为一个子系统起到了关键的协同作用，结构形态在结构构件协同于建筑系统其他元素中通过变异而获得适应性。
3.1 响应于适用空间的变异从物理意义上说，地球上令空间成立的根本是“结构”[7]，结构在维系建筑系统物质形态的同时，其结构形态与建筑适用空间1)存在着普遍的相干性。
基于整体性功能目标的实现需要，相干性的消除持续地刺激着结构体系的自组织演化，而表现在现时的人为的结构设计行为便是对某种固有构型的解构与重组。
在某种意义上说，框架结构的出现是高层建筑空间适用性需求的结果，墙体分解为点阵布置的框架柱使空间获得了自由度；随着高度的增加，框架与剪力墙的重组成为必要，一刚一柔的复合方式在力学机制上解除了框架的横向力束缚作用；这种适应性变异，还可以衍生出悬挂结构、撑系框架2)(墙体变异为竖向的桁架)、巨型框架、巨型桁架结构等结构形态[8]。
3.2 响应于视觉空间的变异表层结构 (Surface Structure)[9]作为视觉空间的界面，其点、线、面、体构成的结构形态也就成为建筑审美的素材，视觉空间对于结构形态的审美诉求也就刺激着固有构型的变异，使得结构形态在反映力学秩序的同时也遵循了另一种秩序：形式美，从而促使技术法则与艺术法则取得形态上的统一。
4 力与形、力与构的关系主导演化过程从不同的中介行为方式看，尽管建筑师偏好于形态的操作，而结构工程师则专注于构型的调度；然而这两种方式都可能引发结构体系内部力流的变化；换句话说，无论是着眼于形态抑或构型，都必须将力流的变化紧密考虑在内，否2 结构体系层次性实例分析3 力与形的关系调度产生结构形态：索形与拱形的叠加设计研究 RESEARCHES IN DESIGN2010.6 ARCHITECTURAL JOURNAL108则结构将可能在力学逻辑上沦为失效。
从这个角度上讲，由于空间适应性需要而引发的形态或构型的演化，在结构体系内部则是转化为“力与形(力流与形态)”、“力与构(力流与构型)”的关系调度。
4.1 力与形的关系力流具有大小与方向，因而具有抽象的、内在的几何形式，这也就说明了力的客观实在性对于形态具有先决作用—形态是用以承载力流的物质方式；相反，形态对力流具有反作用，形态的变换可以引导与组织力流，从而优化力学性能与空间适应性。
结构在外力作用下所产生的内力分布情况可通过量化的图形进行直观反映，在建筑尺度下，这些反映各种内力方式的图形描绘成为了可生成结构形态的客观依据，这就将不可见的内力几何性与可见的结构几何性联系起来。
根据结构体系在不同的布置方式下所具有的客观内力分布，将结构形态构成与内力图的调度有机地结合起来，便可创造出新的结构形态以满足空间适应性(图3)。
4.2 力与构的关系结构，本质上是一种力的组织机制，通过构型而建构；相反，若要使得这种已经建立起来的稳定牢固的结构在动态环境中具有更好的适应性，那么，构型就必须具有一定的自由性。
构型，即相对固定的、抽象化的力流组织方式，构型或模式对于力的组织具有实效性，构型一旦确定，力流方式也就被确定。
相反，力流并不必然地依赖于同一抽象化构型，力的传递与组织，对于构型自身形式的选择具有相对自由性。
结构通过一系列固有构型的变异以达到力学机制的分解、转变与创新；这里包含了旧结构的解构与新结构的建构两个过程。
结构构型通常由抽象为线的构件单元通过空间几何关系而建构整体力学逻辑，那么新的力学逻辑也就可通过构件单元的刚度、受力、层次构成、平衡模式的重新调度得以生成(图4)，从中选取具有适应性的结构构型并验证其科学合理性。
5 结语结构自18世纪中叶真正诞生并走向自治以来3)，专业化的纵深发展促使建筑与结构的专业分工与“分家”，与此同时结构也逐渐淡出了建筑师的视野。
然而，从回归建筑的基本(坚固、实用、美观)出发，建筑师的哲学思辨及建筑创作行为，不仅应从还原的经典科学视角深入透彻，而且必须从系统协同层面上综合考量。
把结构与建筑、技术与艺术的不同层面的问题进行整合研究，突破专业与学派的约束，无论从开拓学术研究空间或是促使建筑创作的理性回归，都具有现实而深远的意义。
■4 力与构的关系调度产生结构形态：平面平衡关系向空间平衡关系调度注释1) 彭一刚先生将建筑空间分类为符合于功能要求的适用空间和符合审美要求的视觉空间，参见：彭一刚．建筑空间组合论[M]．北京：中国建筑工业出版社，1992. 而布正伟先生则把此两类空间命名为“合用空间”与“视觉空间”，参见：布正伟．结构构思论—现代建筑创作结构运用的思路与技巧[M]．北京：机械工业出版社，2006．2) 撑系框架也称支撑框架，系常规框架结构加上斜撑构成具有更良好的抗侧移刚度的结构体系。
3) 1747年在巴黎建立了第一所土木工程学校(通常称为桥梁公路学校)以及1748年在瑞士的梅济耶尔建立了一所军事工程学校，从而建立了独立于建筑艺术学院的土木与军事工程学的教育机构。
这也说明了结构作为一个独立的专业与学科开始从传统的建筑学领域中分离开来并走向了自治。
参见：David P. Billington. The Tower and the Bridge: The New Art of Structural Engineering[M]. New Jersey: Princeton University Press, 1985.参考文献[1] (德)海诺·恩格尔．结构体系与建筑造型[M]．林昌明， 罗时玮 译．天津：天津大学出版社，2002.[2] Herbert A. Simon. The Organization of Complex System in Howard Patter(ed) H i e r a r c h y T h e o r y [M ]. N e w Y o r k : Briziller. 1973.[3] Arvid Aulim. Cybernetic Laws of Social Progress[M]. Oxford : Pergamon. 1982.[4] 钱兆华．技术的两个来源及其启示[J]．科学技术与辩证法．2007(4)：68-71．[5] (德)黑格尔．美学(第三卷，上册)[M]．朱光潜 译．北京：商务印书馆，1997．[6] H. Haken. Information and Self-organization[M]. Springer-Verlag, 1988.[7] (日)斋藤公男． 空间结构的发展与展望—空间结构设计的过去·现在·未来[M]．季小莲,等 译．北京：中国建筑工业出版社，2006．[8] (美)W．舒勒尔． 建筑结构设计(下册) [M]．罗福午，等 译．北京：清华大学出版社，2006．[9] Andrew W. Charleson. Structure as Architecture: A Source Book for Architects and Structural Engineers[M]. Architectural Press, 2005.图片来源图4：a ),b )-刘锡良编著．现代空间结构[M ]．天津：天津大学出版社，2003.。