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Front. Struct. Civ. Eng.2019，13（3）：716 – 724
https://doi.org/10.1007/s11709-018-0508-0
几何特征在建筑结构相互作用中的作用：伊朗古代建筑的一些案例研究
Maryam ZANDIYEHVAKILI a *，Isa HOJAT b，Mehdi MAHMUDI a
a伊斯法罕艺术大学建筑与城市发展学院，伊朗伊斯法罕
b德黑兰大学美术学院建筑学院，伊朗德黑兰
*通讯作者，电子邮件：maryam.zandiyehvakili@gmail.com
copy;高等教育出版社和德国Springer-Verlag GmbH，Springer Nature 2018的一部分
摘要 这项研究旨在加强结构和建筑形式之间的相互作用。从定性的角度来看，这项工作发现了伊朗古代建筑在建筑-结构相互作用方面一些成功运用的几何特征。我们为这一评估定义了四个定性标准，即建造能力、成本效益、结构参与满足建筑形式的视觉和功能语义需求。为此，调查了两个案例研究，包括伊斯法罕的贾姆清真寺和索尔塔尼耶建筑。本研究的结果不仅有助于设计人员通过将非承重构件与结构的一般形式相适应来设计高效的结构，而且有助于满足结构中的统一性或完美主义等概念。
关键词 建筑-结构互动，几何特征，结构，建筑形式，伊朗古代建筑
引言
在伊朗古代建筑中，所有设计阶段都考虑了几何特征，包括原始概念，空间组成，甚至建筑物的细节。在这种体系结构中，几何图形创造出和谐，透明，有序，平衡和美观。但是，由于其概念方面，它更为重要。几何形状是一种工具，人类大脑可以借此了解生物的秩序和和谐，从而实现宇宙中所有元素的维度[1]。伊朗古代建筑的几何特征在各个方面都可以观察到，包括平面和立面的和谐（平衡和对称），比例，二维和三维图案的几何图案，使用特定的数字和尺寸以及调制[2]。 ]。
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文章历史记录：2018年2月15日收到; 2018年4月5日接受 |
的一些建筑形式，其响应向其中已经由许多研究者[3调查了美学，功能和概念的需求出现- 13]。Lurzadeh [9]和Buzurgmihri和Mehrpooya [10]讨论了伊朗伊斯兰建筑中的几何图案。Pirnia [12]和Abolqasemi [14]研究了比例性，而Al-Buzjani [11]和Kashani [13]研究几何图形。
在文献中没有系统地研究建筑-结构相互作用（ASI）。关于ASI某些方面的工作很少。Hejazi [15]表明，伊斯法罕建筑中的圆顶结构设计是基于对结构行为的考虑。Zia-Abadi [16]描述了各种类型的 “ Karbandi ”结构，并分析了它们在建筑物中的结构作用，而Safaeipour等人则对此进行了分析。[17]研究了“ Patkaneacute; ”的结构作用在某些建筑物中。这些作品分别分析了建筑物的建筑和结构方面。然而，本研究打算同时考虑这两个方面，并研究它们之间的相互作用。我们专注的建筑形式和结构的稳定性对几何特征，其链接和统一网络ND它们又是怎样被用来实现成功ASI？
在大多数古老的地标性伊朗建筑中，通常都可以观察到结构的建筑形式与其稳定性之间的统一。我们选择伊斯法罕的Jameacute;清真寺和Soltaniyeh建筑物作为伊朗历史和建筑遗产的两个重要样本。ICHHTO [18]和Galdari [19]发布了有关伊斯法罕Jameacute;清真寺的全面数据和信息。对于Soltaniyeh建筑物，也有一些图片显示了施工步骤[20]，可用于分析该建筑物中几何形状与结构之间的关系。
本文的其余部分安排如下：在第2节和第3节中，分别介绍了基本概念和方法。第4节和第5节分别包含案例研究和结论。
基本概念和定义
几何形状是德音响定义为维度的研究和它们在物体[21]中存在的形状的特征。在这项研究中，几何学被认为是形状的特征和值之间的关系（比例），拟合在一起的方式（几何图案）以及空间与建筑之间的空间通信。可以从建筑形式和结构属性两个方面来观察和研究几何在两种情况下的应用。
根据教皇[22]的说法，伊斯法罕的Jameacute;清真寺是伊朗最美丽的建筑之一，在美学，几何学和力学的各个方面都很有趣。圆顶结构的实现具有优雅而精确的几何形状，“ Shabestans ”拱形建筑中的各种建造方法，砖砌中的各种几何图案以及穆加纳斯建造的各种方法，使其成为伊朗古代建筑的地标遗产。Soltaniyeh纪念碑也有一个特定的c平面图和剖面图中的几何形状。在研究中选择Soltaniyeh建筑物的原因包括存在八个具有特殊功能的尖塔，这些尖塔在屋顶上，内部巨大而高大的拱门，使用门廊等多功能元素，在砖砌中使用各种几何图案。
格鲁特[23] DE音响奈德的建筑形式作为明显的表现和由视觉元素的组合建筑工作的物理整体。在这项研究中，形式被视为具有空间属性的建筑的一组视觉元素，而结构是指建筑物所有承重部分的总和。换言之，该结构是德音响定义为一个建筑，确保其物理稳定性和强度的部件。
交互是在两个或多个实体，对象，现象或过程之间发生的动作。交互性原则指出，实体的行为不仅是根据其计划和意图进行的，而且还应考虑可能的计划和其他事物的反应。因此，建筑结构性相互作用可德音响考虑到形式和结构的同时形成，同时考虑到彼此的需求和功能。换句话说，建筑物的形式不仅提供了建筑需求，而且还促进了其结构稳定性。另一方面，该结构除了提供建筑物的可持续性外，还将在提高建筑形式的美观度方面发挥重要作用。因此，在理想情况下，由于建筑形式和结构被设计用于唯一目的，因此不可能在结构和形式之间进行区分。
方法论
在建筑物形式和结构相互作用的建筑物中，后者有助于提供前者。从这个角度来看，我们将结构分为以下几类：
- 该结构是“主要”结构，并且在视觉形式上清晰可见；
- 结构是“隐藏的”，并与表单间接链接；
- 的结构是“兼容” ，是和谐的形式的空间组成和FUL音响LLS建筑需要（即，社会方面，性能，美容，和语义需要）。
ASI实际上是双边关系。一方面涉及结构的实现，以实现建筑形式的需求，在本研究中，建筑形式的需求被认为是美观，功能和语义要求。在ASI的另一面是FUL建筑形式参与网络的结构需要在这个研究是便于施工和成本参数llment。综上所述，我们去科幻NE以下四个标准来评估ASI：
- 建筑形式如何促进结构施工？
- 建筑形式如何解决结构成本问题？
- 如何结构参与FUL网络连接灌装形式的视觉要求？
- 如何结构参与FUL网络连接灌装形式的功能和语义要求是什么？
案例研究
在下面的章节中，我们分析的德方面我们的两个案例研究网络定义的标准。
4.1建筑形式如何促进施工任务？
该标准将是SATIS音响ED如果建筑形式的非结构元件在它们支持在空间结构框架这样的方式被组织。通过这种方式，它们显示了结构的明显表示，并激发了稳定感[24]。了解建筑形式内结构的行为也是此标准中的关键因素。因此，即使结构组件在模板中不可见，它们的存在也是明智的，并且可以更好地理解建筑物中的结构功能。
古代伊朗建筑师了解作用在建筑物上的力量。他们可以精确地识别出建筑物各个部分的比例和尺寸[14]。在他们的工作，参数，如选择天花板的 S型，检测的力路径中的，与天然材料的使用量，有建筑形式[14]上的决定性作用。我们将在以下各节中讨论这些参数。
4.1.1天花板的形状和承重元件在模板中的位置
伊斯法罕的Jameacute;Mosque清真寺的圆顶是其建筑形式中最突出的元素，除了提供建筑需求（包括功能，含义和美感）外，还具有特殊的结构解决方案来覆盖大开口并将荷载传递到地面。南部的圆顶是“ Tarkin圆顶” ，交叉点是“ Karbandi ” 。根据图1，它由八个拱形梁组成，这些拱形梁在中心点（即径向交叉点）相互切开。在北部圆顶上，看不到“塔金斯”的骨架。这个圆顶的内壳与装饰音响VE-星形的空间形式“Karbandi ” [25]。根据图2，垂直完整性，支持组件，拐角的形状和拱的类型 S中的圆顶的曲线表明可持续性在圆顶房屋的形式感。除圆顶外，伊斯法罕的Jameacute;清真寺还拥有完整的拱形结构，每个开口因其尺寸，外观，建造技术和结构体系而具有不同而特定的特征[16]。在清真寺小号拱形天花板，所述结构的存在可直接在内部看到。例如，在清真寺北部门廊的穹顶中，名为“ Ahang ”，在其上携带尖拱的推力门廊的两侧大桥墩的存在，给出CON感音响置信有关结构的强度。在清真寺的冬天“ Shabestan ”的“四部分拱顶”中，结构元素显然表现出其加劲性能。圆顶屋和“ Shabestan ”中的柱子是清真寺形式的其他结构元素。南部圆顶屋中的四边形柱子和北部圆顶屋中的立方墩，以及带有立方顶峰的圆柱柱在这些空间中占据着主导地位。
图1伊斯法罕Jameacute;清真寺的南部圆顶，塔金圆顶[18]
图2伊斯法罕Jameacute;清真寺的北穹顶[18]
在Soltaniyeh圆顶中，砖形梁在两个壳体之间具有不同的形状，形成了该结构的主要结构。砖拱的模块化系统是两个壳体之间的尖拱形式，非常类似于框架。圆顶的保护层连接到该系统[26]。由于圆顶屋中沉重的码头和八个高拱顶，因此结构稳定的感觉非常可行。由于这些拱顶的，压力负荷施加在连接固定的和分离的点。根据图3，由尖塔和圆顶屋周围的门廊产生的压缩力将推力保持在壁厚的中央三分之一内。
4.1.2在创建形式和结构时的比例，调制，简单的几何形状和对称性
1）比例
某些比例的应用主要体现在伊朗古代建筑中，例如
图3 Soltaniyeh，负载路径
“黄金比例” ，根号二和根号三和1.118。这些比例的应用导致整个结构更好的稳定性和建筑形式的确定[27]。
在伊斯法罕（Isfahan）的贾梅清真寺（Jameacute;Mosque）中，在泰姬陵（Taj-al-Molk）穹顶几何形状中使用黄金比例与该穹顶的适当结构行为有关[28]。如图4所示，Taj-al-Molk穹顶的几何分析表明，建筑师在考虑黄金比例的情况下选择了五边形设计。金比例是在上浆的结构中，各部件可检测诸如圆顶的前端，从所述基部的整个过渡区域的高度到圆顶，八角拱“小号尖端，所述下主拱”小号尖端，下拱的高度和窗户的高度[28]。
图4贾梅清真寺北穹顶的黄金配给量[27]
- 调制
在伊朗古代建筑中，可以通过使用源自人体尺寸的传统测量单位（例如“ Gaz ”和“ Girih ” ）来组织建筑物的形状和空间。他们导致了与所有尺寸相匹配的“ Peymun ”或模块的形成[27]。在出现“ Peymun ”导致建筑师小号CON音响置信关于建筑物[20]的刚度。在伊斯法罕（Isfahan）的Jameacute;清真寺，“ Peymun ”可以观察到以“ Shabestans ”中由四个支柱组成的重复方形或矩形模块的形式观察到的。如图5所示，所有模块的屋顶均为拱形。在Taj-alMolk圆顶房屋的计划中，人们可以识别9平方米的方格网[29]。
图5 贾梅清真寺北穹顶的调制[29]
- 对称性
在伊朗古代建筑中，对称性在结构元素的组织中的应用在理解结构的行为，确保其稳定性以及同时形成形式和结构方面起着重要作用。在圆顶建筑周围有尖塔，门廊，圆柱和沉重的码头的情况下，也可以看到Soltaniyeh建筑物中对称的使用。它们相对于圆顶屋对称以承受推力。八个尖塔屋顶上的存在是该发挥显的因素之一连接在静稳着的作用和转移的推力[22]。
- 基本几何形状
在伊朗古代建筑中，广泛使用了基本的几何形状（例如三角形，圆形和正方形），从而简化了设计并使其强度可靠。Soltaniyeh大楼的三个主要空间是圆顶房屋“ Torbatkhaneh ”和“ Sardabeh ” 。根据图6，这些空间具有简单的八边形和
图6 Soltaniyeh建筑物中的简单几何形状
矩形形式，它们有圆顶和穹顶天花板。伊朗古代建筑中大量使用了包括“ Panj-o-Haft ” ，“ Chamaneh ” ，三叶形，“ Biz ” ，“ Bastu ”和“ Sarvak ”弧在内的承重拱门[30]。这些拱门最多可覆盖16个“ Gaz ”，并且可以承受载荷。如图7所示，在Soltaniyeh大楼中，主要拱门是“ Chamaneh ” ，它不仅可以承受负载，而且还创造了一种所谓的 “ Sabuee ”圆顶。该“ Chamaneh ”牌坊是美丽的，最简单的承载拱。在这种拱形结构中，高度与跨度之比为3/4，因此它具有很高的高度，并具有相当大的承载能力。门廊的拱门也称为“ Panj-o-Haft ” 。该拱的高度小于其跨度的一半。
图7 Soltaniyeh圆顶中的“ Chamaneh ”拱
4.2 在FUL结构参与网络的形式的视觉需求llment
通过满足其要求，结构可以与建筑形式保持一致。应用装饰是结构元素和装饰元素相互作用
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