专利名称：斜向缓冲空间单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑物，主要是利用斜向的结构构件来构筑多种形式的缓冲空间单元。支撑体系是现代高层建筑或超高层建筑优先采用的抗侧向力结构形式，但通常都是在同一位置采用单根构件，而本发明中的斜向缓冲空间单元将单一构件变成斜向的人可进入使用的立体结构，并通过对这一立体结构的分隔，使其具备了缓冲空间单元的特征。斜向缓冲空间单元是根据缓冲空间理论与建筑结构中的支撑体系相结合所形成的一种运用技术。它克服了支撑体系对室内视线的干扰，并且利用缓冲空间单元的外观可变的特性，使建筑外观按照建筑师的愿望而变化。斜向缓冲空间单元还有许多变化与运用，并且可以在各种建筑中使用，它还可用于布设共同管线等用途。
背景技术：
1.在本人第一件在先申请并已获中国发明公开的“建筑物的缓冲空间单元”(CN1381660A)中，公开了用上下缓冲空间组成单元，并应用在建筑物上的方法。其主要基本特征是采光阳台(多功能室)向外突出增加了阳台的受光面，并论述了缓冲空间单元的思想及观点。同时也说明了缓冲空间单元的结构可以采用多种形式。
2.而本人的第二件在先申请“建筑物的缓冲空间构造”(申请号为02145361)中，提出了缓冲空间理论及其体系，阐述了缓冲空间的形式可以有多种多样的变化，并指出了没有突出采光阳台也是缓冲空间单元的一种形式。在理论中还提到了缓冲空间构造可以将自身的结构、功能、外形三者分离与重组。强化缓冲空间单元的结构功能，并与空间功能不同位的思想，就是将该理论在本发明中的具体运用。
3.在本人的第三件在先申请“交叉缓冲空间单元”(申请号为03114745)中，是在上述二件申请中的单元形式与理论基础上，发明了上下空间变化时的一种缓冲空间单元形式，其形状像剪刀一样交叉。
4.在本人的第四件在先申请“缓冲空间单元建筑的标准化建造方法”(申请号为03114746)中，提出了用标准化建造方法来实施各种缓冲空间技术，同样也适合于本发明技术的运用。在该申请中还提出了附加活动空间的单元形式。
5.在本人的第五件在先申请“错位缓冲空间单元”(申请号为03115770)中，通过对上述各种由上下空间组成的缓冲空间单元的分析，错位缓冲空间单元与上述四项缓冲空间单元形式互为补充，成为一个整体。
6.在本人的第六件在先申请“带翼缓冲空间单元”(申请号为03115771)中，公开了用附加结构来加强缓冲空间单元，可作为建筑物施工时“脚手架”，从而可形成一个良好的内部施工环境。这是一种涉及结构的缓冲空间单元形式，本发明是另一种通过加强缓冲空间单元结构，使建筑物能够获得斜向支撑的效果。
在本说明书中通常将缓冲空间单元作为各种形式的缓冲空间单元的总称，为方便起见也称为单元式缓冲空间，或者简称为单元。
发明内容
由于斜向缓冲空间单元可以有多种形式，在具体使用中也会有其自身的特点与要求，下面将结合附图加以说明。
缓冲空间单元的基本特征是由上下二个缓冲空间组成一个单元。这二个为同一个室内空间服务的缓冲空间之间的关系，可以用前五个在先申请中的各种缓冲空间单元形式来全部覆盖，它们在具体的形式、性能与应用上是有所区别的。但在总体形式上，可以用图1来概括，任意形状的上空间1与任意形状的下空间2组合，并与室内空间3相接。同时，上下空间都是可供人进入使用的；并且上下二个空间中必定有一个是多功能采光室，该室为室内空间提供阳光(通常还包括室内的通风)。
图2是图1的立剖面示意图，缓冲空间单元的整体8，是由上空间1和下空间2叠加而成，楼板5将上下空间分开，它们与室内空间3相交于位置4，该单元总高度为H。
图3表示缓冲空间单元8被楼板5或复合板分割成多个可供人进入使用的空间6，则空间3就成为内部共享空间。但与通常的内部共享空间不同的是，室内空间3是通过缓冲空间单元8来采光、通风的，因此空间6中必定有一个或多个空间是作为采光室、通风用的。当可供人使用的空间只有二个时，就是图2的形式。在此还可定义高度小到人不能进入使用的空间为夹层空间；在缓冲空间区域8内以其他方式产生的人不可进入的空间为小空间。
图4、图5和图6表示，缓冲空间8中的上下空间所组成的高度与室内空间3高度H可以是不相同的，因此就产生大、小或相等九种不同的组合情况。
图7、图8和图9表示，二层的室内空间与缓冲空间单元也有九种位置变化关系。并且，其室内中间楼板7的位置可以不同于缓冲空间内楼板5的位置，若计算中间层位置关系则不止九种。由于室内空间是通过缓冲空间来采光、通风的，当确实必须将户内完全分割成上下二层时，也就是中间楼板7，可以采用透光或导光材料作楼板，使光线可上下穿过。此外，可用缓冲空间单元中的夹层空间及小空间将室外光导入，或用夹层空间及小空间通风并可对空气调节。
图10、图11和图12表示，各种缓冲空间单元8在平面上与室内空间也有九种位置关系。图中W为开间尺寸，也可以是一户的面宽。
当一户为二层时，如图13所示，可将室内楼板7去除一部分形成室内空间3；也可以加设隔墙9形成一个通风、采光的宽槽或井；或者可采用加大的楼梯井10来实现。这几种方法可独立或组合使用。
图14表示，按照缓冲空间理论，将图2中缓冲空间单元8分为三个部分，即中间主体12、外立面或外观变化的空间(可以为虚空间)13，以及与内部的主体结构的连接区间11。图15是图14的平面示意图，由梁、柱及板14构成的连接区间11，就是本人在先提出的带翼缓冲空间单元的形式。
图16是用一个立方体来代表以上的各种缓冲空间单元，15是其外立面。
在图17中假设一幢建筑物是由多个立方体左右并设上下叠置所组成的(至少建筑物周边的缓冲空间区域内是如此)，为增强建筑物抵抗侧向力的能力，还设置了斜向支撑构件16。若去除其中一部分立方体，如图18所示，就形成了台阶19的形状。以缓冲空间单元的外立面15为标准，可以从图16中分离出4种基本的缓冲空间单元的组合形式(见图19)。它们是垂直叠加的缓冲空间单元17、左右并列的缓冲空间单元20、斜向相接的缓冲空间单元18和台阶形状的缓冲空间单元19。
通常带翼缓冲空间单元主要是对垂直叠加的各种单缓冲空间单元17，通过附加加强结构构件的形式，使这些形式的缓冲空间单元得到了进一步的改进，同时也扩大了缓冲空间单元应用范围。
本发明主要是将各种缓冲空间单元形式排列成斜向相接的形状18。其主要目的就是用缓冲空间单元组合的方式来代替图17中的斜向支撑构件16，也可以说，用斜向支撑构件16作为缓冲空间单元的结构构件，或者有斜向构件穿过缓冲空间单元。
可以概括地说，缓冲空间单元与斜向构件密切相关，但这一概念同样适用于台阶形状的缓冲空间单元19。可进一步定义斜向构件的水平投影方向与建筑外墙轴线平行，这就是斜向缓冲空间单元的基本特征。
图20是一圆柱形建筑的平面示意图，而图21是其外立观示意图。在这二个图中，缓冲空间单元21分布在建筑的四周，每户在周边被隔墙23分隔成二个开间22，加上上下空间，每户的外立面15占据四块外表面。该建筑还具有如下特征平面中心为共享空间，并有开放的楼梯与环形走廊24，它们都被包围在建筑内部的主要结构核心筒25中，如果共享空间中的建筑尺寸设计较大时，还可考虑将电梯布置在中间，并可采用透明的观光电梯形式；将缓冲空间单元的下层进行错位27，就是错位缓冲空间单元的形式之一。
如果斜向支撑结构16是按立面结构的对角线设置，一种已知的做法是，将该支撑结构经过的立面空间做成封闭的墙面26。当然，在圆形结构中，支撑结构变成了弧形结构构件，其能否起到传递建筑的侧向力就显得比较复杂。
常见的采用支撑结构的建筑物形式通常是多边形，图22是一正方形建筑立体示意图，与图17有相似之处。但是如果采用斜向缓冲空间单元18来代替支撑结构16，由于相邻两个外立面对称性，两边斜向缓冲空间单元18最终会发生相交28。在这个相交处不一定要构成缓冲空间单元的形式，而且根据缓冲空间单元应该是与室内空间连通的这一特征，就需要与周边分享室内空间，在此不再多言。
从示意图23中可以看出支撑结构16通常是在缓冲空间单元中的中间主体12，以及外立面或外观变化的空间(可以为虚空间)13，这二个区域穿过。同时，由于斜向支撑结构总是要穿过单元的，因此如果斜向结构16与单元外立面的对角线平等时，斜向结构经过单元总是在一个相对固定的区域30(见图24)。斜向结构经过单元总是在一个相对固定的区域30(见图24)。
图25表示，按照现有的结构设计观点，支撑结构16的倾斜度31最好是45度，因此支撑结构经过单元的位置与单元的高宽比例相关。在图26、图27、图28中假定单元的高度为5米，上下层平分高度各为2.5米；单元的宽度为4.2米；并且支撑结构只有单根时，可以找到合适的位置，使上、下空间都能开设进入空间的门32。
这样在外观上，支撑结构可以被单元的外观替代。就室内空间来说，斜向结构有一半被做进了墙里或被装饰淡化了。并且，还可利用斜向结构作为上下楼梯的斜梁。
由于现有的支撑结构有多种方法，并且只是简单的一根构件，以上内容看起来是将简单问题复杂化了。但是，还可以进一步复杂化，如果有多根斜向结构将如何处理？并且多根斜结构会有怎样的特点与效果呢？通常采用某一结构形式与结构构件，是根据特定位置的需要，但是要达到这一目的的途径有许多种，最终不仅是简单的经济问题，而是看是所选择的结构体系与构件能否带来更多的性能与特点。
如果二根或多根斜向构件在同一立面内，其可能的情况也可以用图26、图27、图28说明，如果是图26的情况，则无问题；图27的情况，可以认为是互相紧靠着的一根；而图28的情况，上、下空间要开设进入空间的门32就有困难。
我们知道斜向构件是人为加上的，可以将二根或多根斜构件不放在同一立面内(如图29)，这样还是可以做到上、下空间都能分别开设进入空间的门32，此时将其余的斜向构件放在单元空间的外侧，就可以保证内部空间的可使用性。
以上只是规定斜向构件为45度的情况，当斜向构件大于45度时，关于设门的问题，难度就会下降。如果斜度小于45度，图28的情况，设门难度就加大。图30表示，建筑的外立面全部是用平行的斜向构件和竖向构件组成。将其中的一个网格放大如图31、图32所示，在图31中，将棱形立面从内部改成矩形，会造成面积缩小，留出小块面积33；而图32是从外部构成矩形。如果我们设定斜向构件是一层空间的立面对角线，如图33所示，这样做的好处是斜向构件经过单元空间的位置被固定下来，这样就使上下空间仍然可以开设进入单元空间的门32。图34为具有四根斜向构件的立体示意图。图35为图33的组合图，有部分斜向构件会同时经过上下二个缓冲空间单元中的各自相邻一层或部分的缓冲空间34。
以上主要讨论如何将斜向构件淡化，以及利用单元的外观与建筑外立面的其它部分保持一致。此外，还可以利用斜向构件的结构作用，并突出斜向的效果。例如将斜向缓冲空间单元主体突出在建筑表面之外；同时也可用多根斜向构件作为单元的主体结构。
在图36中，用一对斜向构件与单元的楼板或墙可以产生四条交点的连线35，由于单元是外露的，可以在外部对斜向构件进行加强36，还可以用第二对斜向构件共同作为单元的主体结构构件。从图37中可以看出，围绕斜向构件，墙、板与斜向构件构成了多个三角体37，起到了结构加强作用，因此，结构是稳定的，并且一对斜向构件完全可以承受构件经过的所有单元的全部荷载。
图38是多个图36的串联图，在此用了三根斜向构件，使突出的结构有更多的安全，增加的斜向构件38放在单元的外侧效果会更好。此外，如果用钢或钢筋混凝土将单元的墙、板做成二组折板结构39(见图39)，并用斜向构件作为主要结构，由于斜向构件受单元荷载影响，会发生下垂变形，但这种变形是曲线形状，会使斜向构件伸长，因此，总体上斜向构件中承受的内力是拉力。所有的力最终都传到图22矩形平面四个角中的点位28，从平面图40上看就是四角的立柱40，斜向缓冲空间单元41将平面围住。
图41表示斜向缓冲空间单元的另一种用途，作为管道的汇总管，其中层来的排水管42与单元内的斜向总管43，在单元内汇合。同样也可以向上供水，或向下供水。至于供电、电讯等管线更容易在单元内汇总。
将上下空间的缓冲空间单元垂直一分为二44(见图42)，并组合成图43，用斜向构件16组成一个斜向的穿通的通道45，通道最多遮挡单元的四分之三外表面。图44是与通道45相关的空间轴测图，它也可以用二块连续的折板39组合而成。在该通道空间内可布置各种管线，也便于维修。还可以作为逃生的公共通道，设置楼梯46(见图45)，并错开布置47。楼梯也可以改为滑坡，可加快速度。
对图35和图44的进一步认识是，斜向缓冲空间单元还可以用多组左右并列的缓冲空间单元20错位组合而成(见图46)；或者用多组垂直叠加的缓冲空间单元17错位组合而成(见图47)。它们还具有其他方面的特性，如承重等。图49是用斜向缓冲空间单元来承受上层建筑的荷载，它也可以用图46和图47的形式来构成建筑的主体结构。
事实上，以上所述的斜向缓冲空间单元不突出建筑外立面也是可行的；还可以相反地运用，就是将斜向构件经过的空间不封闭，没有单元。
从以上所说明的内容可以总结出斜向构件是可以按单元的对角线设置，或者通过有选择的设计，使斜向构件不影响或少影响单元的其他性能。也就是说斜向构件可以构成单元；再进一步斜向构件可以是多根的；而且斜向构件可以作为所经过的单元的承重结构的主要构件；还可以布置管线或设置通道等性能。
本发明与在先第一、第二个申请的关系在于，本发明是将这二个申请中的技术特征及原理的具体运用，是一个细化的过程。就具体的技术内容而言，是与台阶缓冲空间单元申请是一个互为补充与完整的过程。因此，就要求本技术不能仅仅是将现有技术简单地组合到原来的技术中，其中必然包含了对这些技术的改进，同时也决定了本发明是在已有的技术框架内，进行应用层次上的技术改进。
但需要指出的是，细化的过程也必然是固定不变的过程，例如每个细化方案中的空间分隔应该是固定的，因为采用可活动的空间分隔其形态必然是临时的，这又将回到原来的技术范畴之内(例如去除斜向构件，就是普通的缓冲空间单元)。同时还要认识到由于使用要求的千差万别，不可能存在唯一最佳的方案，在具体选用时应加以区别对待。
此外对本人的在先申请中已经提出的技术，如创业大楼、中间体、缓冲空间单元建筑的标准化建造方法、网络化管理等方面，在本发明中视为继承并加以组合运用而不再重复说明，直到有新的内容对先前的内容修改为止。同样，与本申请同日或以后申请的与单元式缓冲空间有关的申请，相同的内容不再详细地说明。
有益效果所谓斜向，就是不包括垂直与水平的任意方向。本发明与台阶缓冲空间单元都是利用或产生斜向结构，其区别特征并不完全在于斜向结构经过单元的方向，在形式上后者包含前者，前者是后者中的一种具有特殊功能的形式。从数量上区分，在同一斜向结构中，至少要有二个单元才能构成台阶建筑，而斜向缓冲空间单元只需有一个单元就可以。
支撑体系是现代高层建筑或超高层建筑优先采用的抗侧向力结构形式，但是支撑体系通常会对室内视线产生干扰，建筑的外观也较呆板。斜向缓冲空间单元利用空间的形式将斜向构件淡化，并且利用自身的外观可变性，使建筑物外观可以按照建筑师的愿望而变化。同时，由于斜向构件的出现，使缓冲空间单元还有许多新的变化与运用，例如可用于布设管线等。
本发明的斜向缓冲空间单元可以用在各种建筑中，特别是在高层建筑上的使用。并且由于斜向构件是在单元的内部，一方面由于室内装饰的需要，被保护起来，另一方面，结构保养、替换等维护工作也容易进行。
本说明中的大部分
均在发明内容，在此不再重复。图48、图49是斜向缓冲空间单元的二种运用形式。
实施方案斜向缓冲空间单元作为建筑的一部分，它除了可使建筑抵抗侧向力外，更可以利用斜向结构构件对建筑有利而无害这一特性运用于各种建筑中。但不可能都做出实施方案来证明，并且在前面发明内容中所说明内容并无特殊的技术，全都是运用的现有技术。在此仅对建筑的外观与建筑的艺术这二个概念，阐述斜向缓冲空间单元的作用。
由于斜向缓冲空间单元的自身空间形状的变化就会形成建筑外观的变化，当缓冲空间单元的外观是不规则的任意形状时，这种变化就更加明显。但这种变化是依附于建筑结构的小范围变化，是低成本的变化，是可普遍使用的变化。而缓冲空间理论之一是，缓冲空间自身可以有任意的形状。本发明是这一理论的实践与延伸，并且当这种变化具备可艺术性时，就是一种可大众化的建筑艺术方法。
另一方面，关于建筑的艺术形式及特征，是建筑理论界广泛讨论的话题。有人认为建筑没有艺术，建筑只与技术有关，谈论建筑的艺术就是将建筑引向死路；有人认为建筑的艺术只能在少数的建筑及形式中才能实现，这种“高雅”的艺术精品是无法大众化的；也有人认为建筑艺术只能是几何构图式的艺术“表达”形式，而不能产生绘画艺术中的“表现”形式；也有人将涂在建筑表面上的无序的色彩称之为建筑的艺术；有人提出建筑的艺术需要时间积累，建筑要带有政治、文化色彩才能具有艺术价值(如名人故居等)；还有人提出建筑的地方艺术、民族艺术、环境艺术，等等。
这些都是从不同角度来谈论建筑的艺术，但恰恰却是没有从建筑自身的根本特性去挖掘其艺术的成份。缓冲空间及缓冲空间理论是从一个全新的视角来研究建筑的本质特性。而各种缓冲空间单元形式只是其中的特殊形式。
大多数人都会认同建筑是一门关于空间的技术这一概念，但建筑的空间不论是在建筑的内部空间，还是在建筑的外部空间都是千变万化的，从整体的角度来寻找建筑的特征是建筑自古以来在理论、教育与实践中的普遍模式。但是这种方法却容易因习惯与方向的局限，不能全面而完整地抓住建筑的基本的使用特征。
因为在建筑内部通常绝不会是单一的空间(否则就不存在内部的变化与差异)，而让人可进入使用与生活的空间往往需要许多的内部空间分隔，用各个小空间来分别满足人们的不同需要，这是现代人类文明的基本特征，也是建筑必须具备的基本特征。
本人创立的缓冲空间单元形式，就是要抓住建筑的基本特征，并加以运用。在此结合图21简单阐述斜向缓冲空间单元如何与建筑的艺术实现相联系。图中斜向构件16呈盘旋上升之势，不难使人联想到中国传统文化中的“龙”文化。如果将斜向构件16经过的建筑表面做成缓冲空间单元的形式，并运用单元的外观可变的特性，可以形成“龙身”的形态。首先，它对建筑整体结构无大的损害；其次，不会对建筑内部的使用产生较大的影响。如果这样还不够，还可以在其内部布置各种管线的总管、设置疏散通道等空间功能。
在城市中用多幢建筑形成群龙飞舞的建筑形象，总比现有的建筑形象要好些。
但这只是技术上的可行性，在艺术上，我们都知道龙的变化形式数不胜数。在建筑中，可以运用金属幕墙材料作为“龙”的鳞片；用镀膜或贴膜玻璃让“龙”体在夜晚发出亮光；可以让“龙”忽隐忽现；还可以将建筑外表面的其他部位装饰成镜面、云彩，等等。此外，“龙”头怎样处理、如何做“龙”点睛、“龙”尾又在那里，等等。无不体现出对建筑艺术的渴望，以及建筑艺术施展的广阔天地。
这时，还可以抛开缓冲空间单元的存在，譬如单元必须有采光室的要求，去大胆地追求建筑的艺术。“龙”只是艺术中的一种。
在此借用C.亚利山大的话作为本说明书的结尾(赵冰译，建筑的永恒之道，知识产权出版社，2002年)。
——建筑或城市只有踏上永恒之道，才会生机勃勃。
——为了探求永恒之道，我们首先必须认识无名特质。
——为达到无名特质，我们必须建立一种有活力的模式语言作为大门。
——旦我们建立了大门，我们便可以通过它进入到永恒之道的实践。
——然而，永恒之道并未完结，直到我们把大门抛在身后，它才彻底地产生无名特质。
也许斜向缓冲空间单元就是一个建筑艺术的大门。
权利要求
1.建筑物的斜向缓冲空间单元，它是由二个以上各种形式的缓冲空间单元用斜向结构构件串联组合而成的，而所述的各种缓冲空间单元是由上下二个缓冲空间叠加所组成，并且可供同一室内空间或用户中的人进入使用，其特征在于缓冲空间中有斜向的结构构件，其水平投影方向与建筑外墙轴线平行。
2.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于在上下二个空间中只有一个空间用于采光室。
3.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于斜向的结构构件有多根组成。
4.根据权利要求1和3所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于斜向的结构构件为本单元的主体结构构件。
5.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于沿着斜向结构构件敷设区域总管，如上、下水管道，电力、电讯电缆及可燃气体管道等。
6.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于利用斜向结构作为室内小楼梯的结构构件。
7.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于利用斜向构件组成的空间用于疏散通道，斜向缓冲空间单元中的一层或其中的部分被占用。
8.根据权利要求5和7所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于区域总管和疏散通道合在一起，并设有通风孔及专用的管道沟。
9.根据权利要求5和7所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于通道采用斜坡、梯级或斜坡与梯级相结合的地面。
10.根据权利要求1所述的建筑物的斜向缓冲空间单元，其特征在于利用斜向构件组成的、用于疏散通道的空间，分别占用了上下二个斜向缓冲空间单元中的各自相邻一层或部分的缓冲空间。
全文摘要
本发明涉及建筑物，主要是利用斜向的结构构件来构筑多种形式的缓冲空间单元。支撑体系是现代高层建筑或超高层建筑优先采用的抗侧向力结构形式，但通常都是在同一位置采用单根构件，而本发明中的斜向缓冲空间单元将单一构件变成斜向的人可进入使用的立体结构，并通过对这一立体结构的分隔，使其具备了缓冲空间单元的一些基本特征。斜向缓冲空间单元是根据缓冲空间理论与建筑结构中的支撑体系相结合所形成的一种运用技术。它克服了支撑体系对室内视线的干扰，并且利用缓冲空间单元的外观可变的特性，使建筑外观按照建筑师的愿望而变化。斜向缓冲空间单元还有许多变化与运用，并且可以在各种建筑中使用，它还可用于布设共同管线等用途。
文档编号E04H1/00GK1488831SQ0311595
公开日2004年4月14日 申请日期2003年3月24日 优先权日2003年3月24日
发明者徐永生 申请人:徐永生