影響柱選型的因素

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

個因素的影響，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。

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

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，都有機會讓

各單元獨自站立；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

下部實現(xiàn)，從而會導(dǎo)致實際能設(shè)的柱位可能改變屋蓋的理想受力狀態(tài)，進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，會使得支承屋蓋柱的長度不同進而導(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，這一剛度差異有時會非常巨

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

現(xiàn)，此時需要通過調(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。

 建筑表達期望

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

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，柱被作為表達重點的機會就會上升，此時形象上表現(xiàn)力較強的分叉柱、組合柱使用的必要

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

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