高层建筑结构设计的周易原理

高层建筑结构设计的周易原理 来源：考试大2011年6月6日【考试大：助你考试通关,掌握未来】
《周易.系辞》曰：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦定吉凶，吉凶生大业”。这一八卦生成理论建立至今已有三千年以上，如今仍在为人们描述人间万象。本文将利用这一理论来解构高层建筑结构（混凝土结构）体系和基本设计原理。
两仪，即太极的阴、阳两仪（用“－”代表阳爻，用“--”代表阴爻）。浩瀚宇宙间的一切事物和现象都包含着阴和阳的两面。它们之间既互相对立斗争又相互依存，这是物质世界的一般律，也是事物产生与毁灭的根由所在。天地之道，以阴阳二气造化万物。天地、日月、雄雌、刚柔、动静、显敛，万事万物，莫不分阴阳，莫不合阴阳之理。在高层建筑结构设计理论中，“抗侧力构件”演化出了“柔性构件”和“刚性构件”。“柔性构件”抗侧刚度小，是阴性的，其极端代表为柱构件（截面高宽比小于3）；而“刚性构件”抗侧刚度大，是阳性的，其极端代表为剪力墙构件（截面高宽比大于8）。柱和墙共生于“抗侧力构件”，二者也没有绝对的分界线，这和太极图中阴阳两仪共生、相互转化的道理是一致的。
八卦，代表八种自然界的基本物象：乾为天，兑为泽，离为火，震为雷，巽为风，坎为水，艮为山，坤为地。而现代高层建筑结构设计理论更将这八种物象演绎得淋漓尽致，精彩绝伦！
接下来是艮卦，下面两根阴爻，上面一根阳爻，即下、中位的阴爻决定了该卦的属性仍是阴性（注意：在八卦的三根爻中，越往下的爻位越能反映该卦的本质属性。例如树木从下往上长，例如火苗从下往上烧），表示柔性结构中带一点刚性，这就是所谓的“带部分剪力墙的框架结构”。这种结构的柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用，抗震等级应按框架结构确定。根据剪力墙的数量，最大适用高度可比框架结构适当增加。
接下来是巽卦，下面一根阴爻，上面两根阳爻。这两根阳爻表示结构的刚性更强，结构的绝大部分抗侧构件已经进入一般剪力墙（截面高厚比大于8）阶段，但该卦的下位为阴爻，结构的整体基调是偏柔（弱刚）性的。而从爻位上看，阴爻在下位，柔性部位很可能出现在结构的底部区域。这种“下柔上刚”的结构便是所谓的“部分框支剪力墙”结构。对于部分框支剪力墙，转换层的下部楼层由于设置大空间的要求，其部分竖向抗侧力构件不连续，侧向刚度会产生突变，一般比转换层上部楼层的刚度小，设计时应采取措施减少转换层上、下楼层结构侧向刚度及承载力的变化，以保证满足抗风、抗震设计的要求。
接下来是离卦，下面一根阳爻，中间一根阴爻，上面一根阳爻。这表示结构的所有抗侧构件都已经转化为一般剪力墙（截面高厚比大于8），已完全进入刚性很强的阶段。阳爻主下、上位，当位；阴爻主中位，当位，这表示该结构抗震性能十分合理，属于典型的刚性结构，而这种结构形式正是所谓的“全落地剪力墙结构”。全落地剪力墙结构是由纵向和横向钢筋混凝土墙所组成，竖向荷载、风荷载及地震作用均由墙体承受。剪力墙自下而上连续布置，可避免刚度突变。卦象中的一根阴爻表示在剪力墙结构中，剪力墙侧向刚度不宜过大，剪力墙间距不宜太密，宜采用大开间布置，这样可以做到既受力合理又节约材料。
最后是乾卦，三根阳爻，刚强无比。毫无疑问，该卦代表了迄今高层建筑结构中刚度最大结构形式之一的筒中筒结构。筒中筒结构的内筒通常为钢筋混凝土剪力墙，外筒为“深梁密柱”形式的框筒。由于这种结构相当于内外两个筒体在各个楼层位置设一道隔板形成，其空间刚度相当大，在超高层建筑中，是一种非常理想的抗侧力结构体系。
最后，“八卦定吉凶，吉凶生大业”这几个字很好理解：如果我们结构工程师真正理解掌握了这八种典型结构的设计原理和设计方法，必定能在事业上趋吉避凶，顺风顺水，建功立业！
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