影響柱選型的因素

大跨屋蓋支撐柱形式的確定需要同時(shí)考慮它的受力需求和效果表達(dá)這二個(gè)功能，柱形的選擇主要受三

個(gè)因素的影響，一是屋蓋形態(tài)對柱受力的需求，二是下部主體結(jié)構(gòu)對柱的制約和要求，三是建筑師對柱表

達(dá)作用的期望。

屋蓋形態(tài)的需求

屋蓋的形態(tài)往往揭示了其自然的傳力途徑，進(jìn)而也暗示了理想的設(shè)柱位置，不同位置柱的受力狀

態(tài)也隨之被確定，然后就可以根據(jù)受力的需求選擇與之適應(yīng)的柱形式。

比如一個(gè)連續(xù)波浪形態(tài)的屋面，將每一個(gè)波峰視作一個(gè)拱形，那波谷就是理想設(shè)柱的位置。如果各個(gè)

拱形的尺度相當(dāng)，則中間各拱的推力基本平衡，可以采用抗側(cè)剛度不大的一端鉸接的一字柱；當(dāng)各拱的跨

度差異較大時(shí)以及邊柱位置，則需要采用抗側(cè)剛度更大的分叉柱或體量很大的一字柱。

如果屋面是平緩的形態(tài)，重力荷載下屋面基本是受彎的狀態(tài)，普通的一字柱就可以勝任，如采用各類

分叉柱則是為了減小屋蓋跨度或者展示柱自身的建筑效果。

對于各類單元式的屋面，穩(wěn)定狀態(tài)的柱，比如下端剛接的一字或樹狀柱、塔型的組合柱，都有機(jī)會(huì)讓

各單元獨(dú)自站立；自身狀態(tài)不穩(wěn)定的柱，比如下端鉸接的一字或分叉柱，則匹配單元間相互倚靠形態(tài)單元。

下部結(jié)構(gòu)制約條件

下部結(jié)構(gòu)對柱選型的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

首先是柱平面位置：由于建筑功能布置和下部結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)的限制，對屋蓋而言理想的柱位并不一定能在

下部實(shí)現(xiàn)，從而會(huì)導(dǎo)致實(shí)際能設(shè)的柱位可能改變屋蓋的理想受力狀態(tài)，進(jìn)而改變原本柱的受力需求。這對

于原本可以利用屋面形態(tài)實(shí)現(xiàn)軸向受力的屋蓋影響較大，而對于原本就是平緩的以受彎為主的屋蓋影響較

小。

其次是柱長度：由于下部結(jié)構(gòu)上層樓面所在標(biāo)高的不同，會(huì)使得支承屋蓋柱的長度不同進(jìn)而導(dǎo)致抗

側(cè)剛度存在差異，特別是像航站樓這樣存在眾多樓層缺失和通高空間的建筑，這一剛度差異有時(shí)會(huì)非常巨

大。在地震和風(fēng)作用下，哪些特別短的柱子會(huì)分擔(dān)特別大的水平力，進(jìn)而導(dǎo)致過大的截面需求乃至無法實(shí)

現(xiàn)，此時(shí)需要通過調(diào)整柱的約束方式甚至形態(tài)來減弱那些短柱的剛度以使水平力的分擔(dān)更為均勻，比如將

懸臂柱改為下端鉸接柱乃至搖擺柱。

 建筑表達(dá)期望

柱的選型還取決于建筑師想多大程度上對柱進(jìn)行表達(dá)。當(dāng)屋蓋結(jié)構(gòu)本身已經(jīng)有很強(qiáng)的建筑表現(xiàn)力時(shí)，

柱往往需要簡化避免對屋蓋的干擾，或者采用形式上與屋蓋邏輯一脈相承的柱形；而當(dāng)屋蓋完全被吊頂遮

擋較為內(nèi)斂時(shí)，柱被作為表達(dá)重點(diǎn)的機(jī)會(huì)就會(huì)上升，此時(shí)形象上表現(xiàn)力較強(qiáng)的分叉柱、組合柱使用的必要

性上升。搖擺柱也是一種表現(xiàn)力很強(qiáng)的柱形，由于其沒有抗側(cè)剛度，通常需要大大加強(qiáng)其他柱的抗側(cè)剛度

來補(bǔ)償搖擺柱的剛度缺失，同時(shí)提高屋蓋面內(nèi)剛度保證抗側(cè)體系的有效發(fā)揮作用。通過柱的節(jié)點(diǎn)表達(dá)建筑的精致品質(zhì)也是一種有效的結(jié)構(gòu)表達(dá)方式，各種類型的組合柱，特別是帶有鉸接節(jié)點(diǎn)的組合柱，此時(shí)有大的用武之地。