专利名称：龙骨建筑及其方法
技术领域：
本发明涉及垂直曲面建筑及其方法，称之为龙骨建筑及其方法，属建筑领域。龙骨建筑的概念类似于飞机、轮船中用龙骨构造曲面外壳的原理，建筑中的龙骨就是各开间轴线上所有结构总和，所不同的是，建筑中的各层楼面与龙骨相交后直接形成了可供人使用的室内建筑空间。龙骨建筑采用钢材或钢筋混凝土材料建造，其特征在于，龙骨为弯曲的条状并总是垂直设置，而相邻龙骨的轴线可以平行或相交。只要保持适当的开间距离、在一定的层高范围以及同层的进深在合理的尺寸内时，就可以在龙骨之间形成可供人正常使用的空间。运用龙骨建筑方法，只需确定龙骨的形状及它们的摆放位置，就可以使建筑的外观呈现出千姿百态的造型。
背景技术：
一、建筑实例双曲拱桥是人们所熟悉的构筑物，由于其作用是形成上下交叉且互不干扰的交通，所以它的拱形高度总是小于其跨度的，更不会考虑在拱形体内形成一些可供人使用的建筑空间。中世纪的建筑中有许多圆形拱顶，但它们只是用于建筑造型与装饰，在这些用材料构成的圆形拱顶周边，没有可供人使用的建筑空间。中国客家圆形土楼，是将连续的建筑围成一个大圆环，它们既是内部广场空间的城墙，又是可使用的建筑物，但它们的高度受材料及技术的限制而不会很高。悉尼歌剧院的曲面外壳给人以美感，其曲面是由预制构件组合而成，并在曲面中形成了一些空间，但这些空间仍然不是供人进入其中使用的。
本发明的龙骨建筑还具有倾斜的外观效果，但它与意大利比萨斜塔完全不同。虽然马德里的“欧洲大门”——双斜塔楼，在倾斜的建筑外观中产生了可以供人使用的建筑空间，但它们的造型并不是曲面形的。在建筑尺度上，马德里的一对斜塔楼均为30多层，建筑高度为107米，建筑相对倾斜，倾角达14度，即屋顶中心投影离开首层地坪中心26米。美国1967年建成的杰斐逊纪念拱，是呈抛物线的钢结构拱，其跨度和高度均为190多米，拱形体内有电梯沿弧形路线将游客送到能同时容纳200人的顶部。这就预示了在相同尺度范围内，本发明的龙骨建筑，在技术上是可行的。
人造的曲面构筑物还有许多，但建筑师们往往会将曲面与薄壳建筑形式联系起来，其结构只被看作为建筑物的屋顶，而屋顶在高层建筑的结构中往往不是主要部分，在本发明中曲面不仅是建筑的屋顶，也是建筑物的主要立面。从曲面建筑的外观效果上看，由于许多曲面形壳体建筑都普遍受到了人们的欢迎，因而也是一种容易被人们接受的建筑形式。但同时，曲面建筑还存在着技术与使用上的难点。
在技术上，由于曲面建筑通常为高层建筑，因而在钢材及钢筋混凝土材料出现并广泛使用以前是不可能建造的；其次，曲面建筑的上部结构重心，偏离了底层平面的形心，因而需要在结构上进行额外的处理，这通常被认为是不经济的；第三，现有的结构设计理论与结构设计规范缺少这方面的内容和研究，尤其是受风力和地震的影响情况，因而希望建筑的外形垂直、简单；第四，各种原因导致了垂直曲面建筑的设计方法还停留在作为建筑作品的专项设计，不能达到像普通住宅那样大批量标准化设计。本发明将在结构选型上加以阐述曲面建筑的技术可行性，进而构成本发明的核心内容。
二、相关专利在建筑使用方面，由于人们对建筑内部空间的如何分隔与使用，还没有形成统一的观点，因而无法确定最佳的建筑平面布置形式。在本人已获得国家专利公开的八个发明申请中，公开了一类可灵活分隔内部建筑空间的方法，这些发明是公开号为CN1381660A的《建筑物的缓冲空间单元》、公开号为CN1415829A的《建筑物的缓冲空间构造》、公开号为CN1447000A的《缓冲空间单元建筑的标准化建造方法》、公开号为CN1447001的《台阶缓冲空间单元》、公开号为CN1424478A的《交叉缓冲空间单元》、公开号为CN1488831A的《斜向缓冲空间单元》、公开号为CN14900483A的《错位缓冲空间单元》、和公开号为CN1490484A的《带翼缓冲空间单元》。
上述公开的各种缓冲空间单元形式，其方法是在建筑物的主要立面的缓冲空间或区域内，合理地集中了人们使用过程中所需要的各种辅助空间，从而使建筑的内部空间可以用简单的方式进行分隔。在本发明中，各种缓冲空间单元的位置就在建筑曲面处，建筑的内部空间可以简化到由开间上的龙骨与水平楼面所构成的条状空间体。缓冲空间单元是一种上下二层空间组合的形式，需要相应的建筑内部空间的配合。例如，将层高设为6米，楼面的结构厚度为0.5～1米，但净高不小于5米，楼板的设计荷载为二层活载加一层轻质楼面的重量，这样楼面的允许荷载可达到每平方米500公斤以上，不仅可以自由分隔平面，还可以自由分隔成上下二层空间，而且楼层之间的隔音效果更好，其用途将更加广泛。
缓冲空间单元技术在本发明中运用，可以有效简化和解决大进深建筑的平面布置问题，而且建筑进深在本发明的建筑中也是关键的指标之一，有关缓冲空间单元的内容此处不再描述。可以说，本发明是最能体现各种缓冲空间单元作用的建筑形式，但同时本发明也包含了将各种缓冲空间单元的思想用于非缓冲空间单元的建筑中，如普通楼面结构、标准的楼层高度等建筑。
三、建筑思想由黄运升翻译的意大利建筑师奈尔维(Pier Luigi Nervi)所著的《建筑的艺术与技术》一书(中国建筑工业出版社，1981年)，阐述了奈尔维本人用现代技术创造建筑艺术的思想，他对钢筋混凝土结构的认识与运用，无疑是该领域的先锋和巨匠。他所设计的佛罗伦萨市体育场(1928年)和巴黎联合国教科文组织总部(1952年)，也都可以看成是本发明的龙骨建筑前身。
奈尔维的最佳经济结构思想，以及公共建筑与居住建筑分离的观点，在现代建筑中都得到了充分的体现，但同时，这些思想也忽略了不同的建筑思想或观点，例如，公共建筑与居住建筑的结合，以及安全建筑的问题。
事实上，历史上的优秀居住建筑大都变成了公共建筑，如皇宫、教堂和大型别墅，公共建筑的价值不仅仅是内部空间，而且更为重要的是公共建筑所产生的外部空间价值。但是，将居住功能从公共建筑中分离出来后，那么在经济结构的引导下必然会产生许多奈尔维所不愿看到的呆板建筑，因为这些纯粹居住的建筑不可能以外部空间作为设计的重点。
另一方面，最佳经济结构对大型公共建筑的安全留下了隐患，因为它要求建筑的整个结构不能有多余部分，反过来任何一个构件的缺损或破坏都有可能导致对整个建筑的破坏。因此，现代建筑设计中对安全系数的提高是无可指责的，那么安全系数提高所产生的结构投资是否能转化为不呆板的建筑形式呢？将这两方面结合起来再返回到奈尔维的技术中，就可以构成本发明所需要的技术思想，复杂的横剖面——弯曲的龙骨及其建筑。虽然本人的思想形成并非从此书悟出，但结果恰好形成对照，在此作为背景技术指出。
四、设计方法1.基本原理。在现代建筑中，坐标轴网起到了至关重要的作用，轴网的外观为平面网格，实际上是由多条轴线按一定规律排列所形成的，所谓轴线就是指定位轴线，是设计中建筑物各组成部分定位的依据，绘制墙体、楼梯、门窗等均以定位轴线为基准，以确定它们在平面上位置与尺寸。通常有直线轴网、弧线轴网和圆形轴网。
确定建筑物的轴网是设计的第一步，也是建筑物产生的第一步，在这种设计方法的指引下，建筑师养成了良好的看图习惯——从平面图中想象建筑的整体形象，而各层平面的相互关系却被简化成极少内容的轴号上。因此，这种习惯也会将一些事物忽略了，那就是上下层关系的表达，虽然设计中还有立面图和立剖面图可作为补充，但立面图或立剖面图在建筑中的作用是被低估了，为此本人提出了龙骨建筑设计法。
2.设计方法。建筑设计主要是结构设计，在飞机与轮船的结构设计中，采用不同形状的龙骨组合以形成它们外形与结构的方法，可以说已有很长的历史了。建筑中的龙骨就是各开间轴线上所有结构总和，所不同的是，建筑中的各层楼面与龙骨相交后直接形成了可供人使用的室内建筑空间。但这种描述，有可能将现有的各种建筑都包括进去，因为现有的各种建筑也是有立面图的，然而，如果建筑中的立面为弯曲时，现有的平面设计方法就难以表达。
现代大型体育场的看台与雨蓬是由一些沿建筑横剖面布置的支架结构组合而成，可以将它们理解为本发明中的建筑龙骨。人们只需在总平面图上标出支架的轴线位置，然后设计出一个支架的剖面图，就可以将整个建筑物表达清楚。因此，用设计龙骨的方法来构成建筑的想法是可行的，但体育场各支架间的空间利用却与本发明存在着明显的区别。
用立面图或立剖面图是可以设计建筑物。例如，将立面图或立剖面图放在轴线位置上，不仅可以看出建筑的外观形象，也很容易想象出相邻轴线所能产生的建筑空间，但是它们的缺点是不能对细节加以精确描述，尤其是平面复杂的建筑。也就是说，立面图或立剖面图有利于建筑外观的造型设计，而平面图则是对建筑细节的精确描述，实际上就整体与细节的问题。
要推翻以平面图为主的设计体系是不可能的，但它是一种立足于细节的设计方法；而用立面图或立剖面图进行建筑的整体设计，却是直观有效的，因此这是两种不同的设计思想。这就是本发明的立足点，即先用立面图或立剖面图设计构思建筑，然后用平面图完成细节。作为说明，在此公开一种采用自由轴线设计板式建筑的方法，本人将其称之为龙骨建筑及其方法，用它很容易快速形成许多至今未曾看到过的建筑物形式。
3.一般设计步骤第一步，设计龙骨形状。最简单的方法只需一条任意的曲线按照特定的形式就可以生成龙骨形状。如两条相同且水平平行的曲线就可以构成龙骨形状。
第二步，设计建筑物底层平面的轴线位置。相邻两条轴线的关系只有平行或相交两种情况，它们将决定龙骨的摆放位置，但相邻轴线上的龙骨不要错位太大。
第三步，将龙骨放到轴线上。可以只用一种龙骨，也可以用多种不同的龙骨，这时就可以初步看到建筑的外观形象了，如果在各龙骨之外蒙上外表面，就可以基本看到龙骨建筑的初步三维立体外形(见图3a图3b)。
第四步，截取各层平面尺寸。以各楼层的设计高度，作为截取平面尺寸的依据，这可以借助电脑来完成，从而形成一整套用各楼层面组成的建筑形象(见3c)。
第五步，完善平面设计。就是采用局部突出或收进等方法，对轴线之间的建筑结构、空间、外观进行调整与局部变化，并根据场地条件及结构上的需要合理地设置三缝。
第六步，生成建筑。将调整后的平面转化为立体的层，并将各层叠加在一起，就形成了真实的基本建筑外观(见图13a)。最终的外观可能会由于后期的装饰而改变。
第七步，补全龙骨结构。将第一步产生的龙骨形状放入第六步的结果中，根据各龙骨的实际需要从形式上补全，然后设计龙骨的具体结构细节。
第八步，考虑建筑的安全与稳定。要从整体上考虑建筑的安全与稳定，采取一些可行的结构措施，使建筑具备多种稳定结构，形成具有多种结构的安全结构体系。
第九步，对整体建筑进行检验。可采取模型试验、理论验算、电脑三维模拟等方法进行第三方验证，以确保设计质量与建筑的安全可靠。虽然单一建筑的成本较高，但可以将龙骨结构进行换算后重复利用于不同的建筑中，最终的设计成本将会不断下降。
4.设计要点(1)一般龙骨选用条状曲面作为立剖面，其特征为各层的进深基本相似，这样就可以形成板状的龙骨建筑，除非有必要，曲面一般取简单的形式，因为后期还可以个别修改。
(2)轴线布置要有不平行的变化，但又要有一定规律，这样可以产生有韵味的建筑形体，最好的办法是形成一组单元，然后重复组合。
(3)采用单一龙骨可以简化设计，或者在此基础上再改变成不同的龙骨；(4)如果开间过于宽大，在后期结构设计时，可根据需要加入一些辅助结构进行调整；(5)最后生成的龙骨与开始设计时的龙骨是有所变化的，因此需要对最终的龙骨进行检查和调整。
(6)由于程序上是从整体到局部，为简化过程，只考虑以灵活通用的局部建筑空间作为设计依据，而不是以确定的平面布置作为设计依据。
(7)大空间灵活布置的建筑方法有许多，如大进深、大开间平面，如框架结构等，而本人已获公开的各种缓冲空间单元，可以从结构、使用、装饰、施工等多方面实现立体化的通用建筑空间。
(8)借助计算机辅助设计时，具体步骤的顺序是可以改变的。例如，从资料库中调用某一龙骨修改后成为新建筑的基本结构；又如，在已经完成的龙骨建筑中，重新对曲线进行修改，然后让计算机按刚才采用的步骤自动全面更新。
发明内容
从上述分析中可见，现有的各种曲面薄壳结构并不适用于本发明的龙骨建筑，因此关键在于产生一种适合于高层建筑的龙骨形状与结构，并且重点在于结构的选型上，而不是具体结构的设计与计算。
为此，本发明的主要目的在于1.一种龙骨建筑及其方法，包括基础、龙骨、外立面、楼地面等部分，它是以多个龙骨为主，按一定方法构成的可供人进入使用的建筑，其特征在于(1)龙骨建筑为多层以上建筑物，并至少有二个连续的开间或不少于三条开间轴线；(2)龙骨是由钢材或钢筋混凝土等结构构件所组成，并用一条建筑轴线定位的具有一定厚度的垂直平面结构，通常以底层地面为各龙骨的统一基准面，而开间轴线确定了龙骨的位置与方向；(3)龙骨是整个建筑结构体系中基本的承重和抗弯结构体，它是建筑横向结构体系中，在某一开间轴线位置上的相关结构总和；(4)龙骨在各楼层标高的水平长度为开间的全部或部分进深，其范围在5至25米之间；(5)龙骨在立面的水平方向非直线地向一侧弯曲，顶部至少有一层建筑楼面的垂直投影在底层地面之外，或者与其它某个楼面的垂直投影没有重叠；(6)龙骨结构所包围的面积占整个立面的绝大部分，外部其它立面只占少量面积；(7)多个龙骨与各层楼面形成了许多个建筑内部空间，其中绝大多数空间在尺度上是可以供人生活、学习和工作的。
2.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，为了使龙骨建筑能够更好地满足在建造、结构、使用及装饰上的各种需要，可采用与各种缓冲空间单元相关运用的设计，其特征在于(1)楼层高度为去除楼面平均设计厚度后的净高在4.8至6米之间；(2)楼面设计荷载不小于每平方米500KG，或者是二层普通活荷载加一层轻结构夹层的重量；(3)在采用各种缓冲空间单元的建筑部位，在外立面近半高位置，设置采光平台或多功能采光室；(4)在采光平台或多功能采光室的下面或上面为厨房、卫生间走廊等辅助空间。
3.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，设置楼梯间和电梯设备，其特征在于(1)选择轴线平行或较平行的开间作为上下交通的楼梯间；(2)采用不到建筑顶部的垂直电梯或沿曲线上升可到达顶层的电梯。
4.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，在连续开间较多时设置三缝，其特征在于(1)选择包括楼梯间及电梯间在内的平行或较为平行的开间作为三缝的位置；(2)三缝设置在开间的中间，形成由两边悬挑而合成的开间；(3)在三缝的两侧梁、楼板、墙等水平结构的相互接近处，嵌入叠层橡胶减震，以及防止建筑纵向移位。
5.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，用多种方法降低建筑重量、增强龙骨结构、保持建筑稳定和安全，其特征在于(1)在建筑上部及龙骨的外部面积采用高强度轻型建筑材料；(2)利用龙骨的形状保持建筑的稳定；(3)利用在龙骨内增加柱、增加可调应力的钢索来增强龙骨结构、保持建筑稳定；(4)将龙骨增厚，包括在开间之间增加局部结构，或者将龙骨空心化，成为筒结构；(5)利用外部独立柱、钢索等外部结构分解上部建筑的重量，保持建筑稳定；(6)从侧面或顶部与其它建筑相互依靠，保持建筑稳定。
6.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，将建筑分解成几种单元体再进行组合的方法，其特征在于(1)各单元体相互接触的面为形状或基本尺寸相同的龙骨；(2)在单元体组合之后，根据场地等实际情况，重新调整三缝或建筑分离的位置；
7.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，用低层建筑与龙骨建筑围成一圈，其特征在于(1)形成一个上部不完全封闭的内部庭院；(2)将庭院用于演出、展览、比赛等用途。
8.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，利用组合建筑的方法形成内部中央广场，其特征在于(1)用二排组合龙骨建筑形成中央广场；或者，(2)用二栋相同的龙骨建筑对接成拱形，在建筑之间形成中央广场；或者，(3)用各种单元体龙骨建筑组合成环形，形成内部广场。
9.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，利用相互依靠的方法在顶部形成能够使其它建筑保持平稳能力，其特征在于(1)将二栋及二栋以上的龙骨建筑通过顶部接触同一中心物体并使其保持稳定；(2)该中心物体为建筑、柱、空中平台或其它构筑物；(3)其它建筑借助中心物体保持稳定。
10.基于目的1所述的龙骨建筑及其方法，利用电子计算机及公共操作软件平台进行三维设计，其特征在于(1)建立各种龙骨建筑的设计数据资料库；(2)龙骨建筑的设计步骤；(3)采用直观的图形操作介面。
如果将上述各项进行组合，可以派生出许多更为具体的目的。
有益效果建筑的动态平衡在现代高层建筑中，只要受到风力、热胀冷缩等作用，就不可避免地产生弯矩，建筑只能通过位移来产生相反的弯矩，从而保持力矩的平衡与建筑的稳定，但这种力矩与位移是非线性关系，随着力矩的等量增加，产生位移则呈减少趋势。
在本发明的龙骨建筑中，由于顶层已经偏向一方，只是在内部预应力结构或外部支撑结构的抵抗下才保持稳定，也就是说，在建筑的顶部已经形成了一对相反的应力，例如由偏心重力所产生的弯矩和预应力产生的相反弯矩。此时，由风力、热胀冷缩等作用所产生的新弯矩，就必须在已有的基础上进行叠加。存在三种叠加情况，一是方向不相干，结果与普通建筑情况相同；二是方向相反，弯矩就会减小，建筑更加稳定和安全，三是方向相同，需要更多的相反弯矩。在后二种情况中，新生弯矩与原弯矩的比例关系非常重要，如果相等或接近，那么新的位移变化就比与没有原弯矩时的变化小，同时位移的频率也会降低。因此，龙骨建筑具有较好的动态平衡性能。
建筑的空间效果每个建筑物都会同时创造出内外二部分的空间效果，通常人们对建筑的外部空间总是抱欢迎的态度。但是在大量的建筑占居了城市空间之后人们发现，许多建筑占领外部空间的目的只是利用而不是付出，它们只是依靠局部变化但整体却是千篇一律的柱、板形体，使城市缺乏生动感。本发明龙骨建筑的出现，使那些只有在一些特殊公共建筑中才会出现的曲面形建筑，能够进入到包括集合住宅在内的更加广泛的应用领域中，它们的新颖外部空间效果将融入人们的生活中。
此外，在目前的房地产开发中，虽然各种单体建筑设计得非常美观，但建筑之间却缺少相互呼应，显得非常孤单。由于龙骨建筑偏向一方，因此具有明显的空间指向性，通过多个建筑的排列组合，能够产生更加明确的广场空间，并产生相互关联的群体建筑艺术。
可建超高层建筑由于超高层建筑的主要困难在于如何控制建筑顶部的移动，这是由于建筑通常只能依靠地基保持底层固定不动，因此，越是高的建筑，稳定性就越差。增加建筑平面尺寸，可以使建筑变粗，从而提高稳定性，但这种方法需要很大的基础，同时，中间位置的平面由于缺少自然通风和采光，使用价值不高。
如果利用本发明的龙骨建筑，就可以在建筑的中部或以上位置保持稳定，而建筑的本身重量依然靠自身结构从上垂直向下传递。也就是将超高层建筑的固定点从地面移到龙骨建筑的顶部位置，从而减少了超高层建筑实际可自由移动的高度。实际上，这种方法是一个由多栋独立建筑组成的建筑群，只是在外观上由于曲面的方向性容易造成整体感的错觉，同时，通过龙骨建筑提高了建筑群的有效使用面积，而且由于基础是分开独立的，可以极大地降低基础的施工难度，降低施工成本。
龙骨建筑的经济问题表面上看，低密度的龙骨建筑是一种资源浪费，但如果从城市整体的角度看，高密度建筑实际上就是对社会资源的占用，因为它需要更多的市政配套资源。龙骨建筑是通过密集资本营造使用空间，同时又运用技术来创造更加明确的公共空间——广场。这样可以建立起一种让少数人使用建筑、大多数人感受建筑的现代城市形象和市场经济模式。
建筑经济问题不仅仅是本身的静态的可行性问题，也是社会的动态的发展问题。在信息传播高度发达的现代社会中，城市形象与商业机会的关系更加密切，而建筑则是城市形象中的重要内容，以形体语言为主的龙骨建筑，加上局部的形式表现，为城市构筑了新颖、有特色的形象，因而具有潜在的经济价值。
龙骨建筑的意义实用性的龙骨建筑是一种创新的建筑形式，也是目前还未被人们充分认识和开发的建筑领域。龙骨建筑的意义在于，它与现在大量产生的建筑形式有着根本上的区别。它改变了现有建筑在向上发展空间时，只是一味地占领和使用空间，使城市空间变得拥挤，使原有的地平线消失等问题。通过垂直弯曲的形体变化，不仅限制了过高的建筑容积与密度，而且通过阶梯状的逐层变化，使地面与建筑的关系更加明确与融洽。
用龙骨建筑所构成的城镇，往往具有强烈的山体形态，我们可以联想到中国的延安窑洞的建筑形式，但它又是前后贯穿的建筑，从而可以在城市发展的同时，将平原变成有序的“山脉”，因此更具有人类改造山河的气势与追求完美的艺术体现。这其中也蕴含了人类的其它方面各种智慧与技术的结晶，同时，它将也是一种新的社会文化的开始。
在新的建筑形态中，有序而相互的联系，使城市的形态能够真正地凝固起来，从而使人类最大的物质需要变得相对稳定，进而促使人们更加关注在城市中的精神需要。古罗马时代已经有了拱形建筑，到了欧洲文艺复兴时期拱形被大量用在建筑的各个方面，如果将龙骨看成是半个拱形，那么龙骨建筑就是拱形建筑的又一次延续，对于即将来临的新文化，本人称之为新文艺复兴运动。
图1为一种双曲面体；图2为一种双曲面建筑示意图；图3中的各图为用轴网布置龙骨及形成楼面示意图。
图4为基本龙骨示意图；图5为几种平面龙骨示意图。
图6为图5中的几种龙骨的立体化透视图。
图7为采用缓冲空间单元的局部建筑示意图；图8为楼梯及电梯间示意图；图9为在楼梯、电梯间所在的开间设置三缝示意图。
图10为龙骨结构示意图；图11为龙骨与楼面空间的关系示意图。
图12为几种庭院建筑示意图；图13一些龙骨建筑的形式。
图14为几种用组合建筑形成广场的示意图。
图15为超高层建筑示意图。
图16为几种龙骨建筑单元示意图；图17为采用龙骨建筑单元形成的几种群体建筑示意图。
图中1为龙骨的底线；2为向外突出的外曲线；3为向内收进的内曲线；4为总高度；5为龙骨的跨度；6为龙骨的垂直分界线；7为龙骨的顶部厚度；8为内部面积；9为外部面积。
10为龙骨，11为平行直线轴网的轴线，12为不平行弧线轴网的轴线交点。
20为垂直配筋或结构件，21为各层楼面梁，22为曲线配筋或结构件，23为楼层高度之间的联系梁，24表示沿受拉方向增加配筋或结构件，25表示加强不开洞曲线方向的结构强度，26在剪力墙中开洞，27为龙骨上所有荷载的合力。
28为桁架，29为短肢深梁，30为深梁。
40为加强柱，41、42分别为上、下可调预应力的钢管内钢索。
50为前垂直立面，51为平台，52为后垂直立面，53为有效进深放大的内部空间，54为有效进深缩小的内部空间。
60为楼梯间的其它平面，61为双跑楼梯间，62为具有核心筒作用的垂直电梯井，63为楼梯平台，64为直跑梯，65为小的共享空间，66表示开间的宽度大于双跑梯的宽度，67表示将电梯及楼梯设置在开间相同的一侧。
70为上部外走廊，71表示不规则的台阶外观，72为被直跑梯超出的龙骨外曲线段，73为曲线上长的电梯，74电梯上升的曲线，75为下部外走廊，76为转角梯级，77表示前后贯通的平面，78为电梯、楼梯一侧的墙面。
80为三缝断开的楼梯平台和平面，81为三缝断开的墙面，82为电梯开门的墙面。
90、91、92、93为龙骨结构上的几个关键位置，94为用短柱压到曲线配筋或结构件上的点，95为用拉杆或钢索将楼面悬挂在曲线配筋或结构件上，97为受拉为主的曲线配筋或结构件，98为受压为主的曲线配筋或结构件；99为可开洞的龙骨位置。
100为龙骨平衡所需要的水平力与方向；101为自由的龙骨间立面外观；102为龙骨之间的直线或立面。
实施方案下面首先结合
与实施方式有关的细节，然后举例说明几种可具体实施的龙骨建筑。
细节部分一、龙骨建筑的基本形式图1表示用相同的侧面或截面形状，按扇形排列后形成的垂直与水平都呈曲线的双曲面体。而图2表示一种具有与图1双曲面体相同外形的建筑。双曲面体描述的是一个实体，而相应的建筑则不是实体，它是用一些扇形平面和多个弯曲的立面组合后，形成内部有许多有规律但大小不同的可使用建筑空间、而外形类似于双曲面体的建筑物。在实际的建筑物中，平面或立面并非严格地限制为只能用几何学中的扇形平面及相同的立面形状。它们可以有多种变化，例如平面为不规则的弯曲平面，立面为不同形状的弯曲立面也能构成双曲面体，顶部也可以不是集中的一点。
在这里，按一定规律排列的多个侧面或截面形状是关键，它可以确定各平面的形状，因此本人称之为龙骨。虽然各层平面的大小及特征位置都会发生变化，但龙骨在垂直方向是有规律的——始终垂直，因此，只需在龙骨的共同底部用平行的直线轴网及不平行的弧线轴网后，就可以将龙骨定位。图3a表示了这种方法，图中，10为龙骨，11为平行直线轴网的轴线，12为不平行弧线轴网的轴线，图3b是用曲面将图3a的龙骨包围，然后用不同高度的水平线标在龙骨的表面，图3c是将图3b的表面水平线连接成不同的楼面。
二、龙骨建筑的分类为使龙骨建筑的形式容易分别，可按照龙骨形状及其排列方式的不同作为基本分类方式，此外，在开间较多的联体建筑中可采用单元式龙骨建筑，特征如下1.相同龙骨的建筑主要是龙骨的轴线定位问题，因此以轴线关系作为下级分类标准。
(1)龙骨平行布置用直线轴网布置，存在龙骨是否错位以及开间大小变化二种情况(如图13c、图14c)；(2)龙骨不完全平行但按规则布置通常为圆或弧线，可用圆形轴网布置、弧线轴网布置、弧线轴网加直线轴网布置等；(3)龙骨不规则自由布置可用平行的直线轴网及不平行的弧线轴网随机组合布置。
2.不同龙骨的建筑由于不规则的轴线会减弱不同龙骨的建筑效果，而且每个不同的龙骨都需要说明，因此只以龙骨的形状作为分类标准，它们的轴线关系可以认为是任意的。
(1)高度相同的不同龙骨布置存在龙骨弯曲程度及各层进深不同的情况；(2)不同高度的龙骨布置可用同种方法产生不同高度的龙骨，例如将相同的龙骨分别拉伸至不同高度所形成的建筑，或者采用任意龙骨进行组合；(3)可以在相同龙骨建筑的基础上，改变一些龙骨的形状形成不同龙骨的建筑。
3.单元式龙骨建筑将龙骨建筑分成多个不同的可重复组合的单元建筑，每个单元建筑中的龙骨可以是不同形状并任意布置，但各单元的侧面具有基本相同的形状以便于拼接(如图16中的各图)，建筑的三缝或分开可在拼接后再进行。
三、龙骨的形状特点可以用平面来描述龙骨的基本特点，图4为基本龙骨示意图龙骨的底线1为建筑的基本进深；向外突出的曲线为外曲线2；向内收进的曲线为内曲线3；从底线至龙骨的垂直高度为总高度4；外曲线的底部与顶部垂直投影的最大距离为龙骨的跨度5；由底线与内曲线交点所做的垂线为龙骨的垂直分界线6；内、外曲线顶点和垂直距离为龙骨的顶部厚度7；垂直分界线将龙骨分成内部面积8和外部面积9两部分。
龙骨的内部面积8与外部面积9之比会影响建筑的稳定性，内部面积越大，抵抗弯矩的能力就越强。在跨度不变的情况下，不同的进深会影响龙骨的内部面积与外部面积之比，作为可使用的建筑空间，进深一般在5至25米之间，太小不实用，太大存在采光、通风等问题，底部进深1一般取最大值，或者在15至25米之间。龙骨的高度4会影响实际可建造的层数，同时也会影响龙骨的内部面积与外部面积之比，尽可能提高龙骨的高度是提高建筑市场竞争力的途径。龙骨的顶部厚度7会影响到各楼层的进深，也会影响龙骨的内部面积与外部面积之比，通常取一个楼层的高度作为厚度。
龙骨有多种形状变化形式。除了曲线线型、高度与跨度等基本变化形式外，还可以有各种分岔及组合变化的形式。原则上每一个分岔的龙骨只有一个底部，并且所有龙骨在同一个基础上，如果有一个以上底部，只能以一个为主，其它作为支撑用，支撑点采用铰接或其它不完全固定形式。而组合龙骨的形式与变化很多，就是将二个或二个以上的龙骨拼接在一起，但在组合龙骨中至少必须有一个龙骨是弯曲的。
图5为几种平面龙骨示意图，图6是图5几种龙骨的立体透视图。大部分龙骨分岔不是为了增加可使用空间，而是为了提高建筑的稳定性，或者是为了建筑形式的变化等目的。
四、龙骨的结构特点龙骨不仅要承受自身的重量和相邻各层楼面传来的重量，还需要抵抗建筑上部向外倾斜及其它因素所产生的弯矩。钢结构、剪力墙是龙骨结构中最基本的形式，但墙内的配筋需要按照不同位置的内力情况计算确定。图10中的各图是几种结构配筋示意图，通常垂直配筋或结构件20可以最短路线将力传到地面，但只适用于龙骨的内部面积8区域，而曲线配筋或结构件22可以上下连通，将各层楼面梁21的力传递到地面。如果层高较大，可以在层中位置设置联系梁23，沿受拉方向增加配筋或结构件24，可以有效提高钢筋混凝土或钢结构的性能。在剪力墙中开洞26时，上下沿曲线对位而不是垂直对位，同时要加强不开洞曲线方向25的结构强度。
需要说明的是，作为结构常识，曲线配筋或结构件22和不开洞曲线方向25的结构，在节点之间以直线形式最为经济，即曲线与各层楼面梁交点的直线连接，也就是说，曲线包括了折线形式。图10a也可以说是一种弯曲框架结构，楼面是水平的，而柱则是倾斜或弯曲的，在这些柱中一大部分是受压的，也有纯粹受拉的，这与现有的框架结构概念是不同的。
图10a的曲线配筋或结构件22形式，上部是分散的适合于两片相同的龙骨对接成拱形。作为自立的形式，上部可以如图10h集中到顶层的底部90；在图10i中，将曲线配筋或结构件22集中到90、91、92、93各点；在图10j中，将部分楼面的重量通过短柱94压到曲线配筋或结构件22上，或者用拉杆或钢索95悬挂在曲线配筋或结构件22上；为了改变位置92受拉及93受压过渡集中的现象，还可以采取如图10k所示的方法，通过改变曲线配筋或结构件22的终点位置，将受拉为主的曲线配筋或结构件97上的力传到位置96，将受压为主的曲线配筋或结构件98上的力传到位置92。上述几种改变曲线配筋或结构件22方法，可以附带解决从龙骨结构内开洞99，从而实现走廊布置的平面。
还可以有多种变化，如奈尔维的变形柱，但这些只是初步设想。实际上，从建筑的横断面看，就是普通的建筑(如图10m)，逐层侧移后形成弯曲的形状(如图10n)，关键就是如何在位置90处形成水平力100。这需要通过计算和分析后，最终筛选出较为理想的形式。
由于开间并非是固定的，相同的龙骨形状可能需要不同的配筋，可以将各种配筋和构件组合起来使用，因此需要对龙骨的各个位置进行逐个计算。这也是龙骨建筑复杂性的主要根源，但采用计算机辅助设计与制造后就不是复杂问题了，在积累了较多资料后，还可以用换算的方式将标准的龙骨结构转换成实际使用的形式。图10e是多种配筋的混合形式，通常龙骨上所有荷载的合力27必须在内部面积，否则应该考虑用外部结构支撑的辅助方式。
由二片轴线相交的龙骨形成的各层楼面，因夹角的方向不同存在二种情况，一种情况是向上各层面积逐层减少，另一种情况正好相反为逐层增加。而过密的龙骨设置或轴线交点与龙骨底部1过近都会导致龙骨相交的情况出现，解决的方法就是重新调整，或者部分合并(如图5i、图5j)，或者只使用部分龙骨。
此外，由龙骨传到底层的力并不是均匀分布的，而且会在垂直分界线周围集中，建筑底层的应力分布情况与常见的主体建筑与裙房建筑所产生的情况有所不同，受弯矩影响，一些位置可能会产生零应力或负应力。因此需要对基础设计进行局部加强处理，例如，可以通过分布密度不同的桩来调节，在特殊情况下甚至需要采用截面及桩深也不同的桩。也正因为需要采用桩，高层建筑就是龙骨建筑的经济形式。这就是说，龙骨建筑的基础不同于现有建筑的基础，主要是由建筑形状及龙骨传力的结构形式所决定。
五、龙骨建筑的结构形式龙骨建筑具有曲线美，但同时又存在着结构上的不稳定性。因此，在任何情况下保持龙骨及建筑的平衡与稳定是最重要的，可以采取多种已知结构形式作为辅助结构措施，从而使龙骨建筑具有多重稳定形式的结构系统。该系统要求其中至少有一种结构能够承担起全部的结构任务，其它结构起辅助与加强的作用，从而可以确保在某种结构形式遭到部分破坏时，主体结构与辅助结构仍然可以组成完整的稳定结构，从而保证建筑的结构安全。此外，一些辅助结构可以在结构建造、维护、替换和加强时不需要采用其它的临时支撑结构。
龙骨建筑的稳定性，取决于施加在龙骨上的垂直合力是否在龙骨底线1范围内，大致可分为以下几个方面1.自稳定结构形式当施加在龙骨上的垂直合力是在龙骨底线1范围内时，通过对龙骨内部结构的加强达到稳定建筑的目的。
(1)依靠龙骨形状的稳定可选择合适的尺寸来控制龙骨的内部面积与外部面积之比；采用轻型的非结构材料；在建筑的上下部位采用不同重量的结构形式以及采用不同重量的结构材料，例如，在建筑的下部采用剪力墙结构而上部则采用框架结构，又如，下部采用普通重量的混凝土材料，而上部则采用轻质混凝土材料；(2)内部结构稳定除了剪力墙结构，还可以结合各层楼面采用深梁30、桁架28、短肢深梁29等结构形式，在满足结构需要的同时，尽量减轻自重；(3)附加结构稳定在龙骨关键位置如垂直分界线处设置加强柱41，通过斜杆将其它位置的力集中到加强柱，从而可以用内部面积的重量平衡外部面积重量所产生的弯矩；还可以在垂直分界线的顶部，设置可调预应力的钢管内部钢索40、42。
一般在垂直分界线的顶部位置钢索是固定的，而在建筑的顶部及底部则是可以进行预应力调节的，或者相反。这种调节可对不同季节中由于温度、风力、雨雪等变化所引起的应力变化进行最佳调节，有必要的话还可以临时调节，从而达到动态平衡。
2.外部结构稳定形式就是利用不是同一基础的外部其它结构物达到稳定的方法。
(1)柱稳定结构可以用各种截面形式的柱来支撑上部的重量，从而也减少了弯矩的产生，柱的位置可以在最大跨度处，或最大跨度与垂直分界线之间；柱可以是空心的筒结构，内部可以作为楼梯间与电梯间使用；柱可以是垂直的也可以是弯曲的，用弯曲的柱与龙骨建筑中的开间或龙骨构成拱桥形状。
(2)柱索稳定结构将柱高出建筑，然后用钢索拉住上部建筑；
(3)拱稳定结构将二栋龙骨建筑面对布置且上部接触，形成完整的拱形；考虑到拱形两端的基础的不均匀沉降，以及建筑受不同风力、温度后会发生位置变化，上部可以不直接接触，它们将共同作用于一个中间体上，而中间体可以是各种形状的建筑、柱、空中平台或其它构筑物。在所有允许移动的接触部位，可以考虑用叠层橡胶减少震动的传递。
拱稳定结构的特征是除了顶部会有接触外，其它地方分别属于不同的建筑物，这种形式有利于减小顶部的位移和频率。通过强化这种稳定方式，还可以让其它建筑保持稳定，例如将不少于二栋的龙骨建筑同时依靠在一个环状中间体上，而超高层建筑在环状中间体内部穿过，从而通过向中间体施加反向力保持稳定。
3.辅助结构稳定形式辅助结构可以有许多形式与变化，下列形式可供参考(1)临时的辅助结构在垂直分界线的顶部，预先设置与起重机相似的可转动支架，用钢索连接外曲线底部，支架顶端和建筑的上部，在遇到强风、地震、战争、火灾等危急时，才将钢索收紧，从而达到加强建筑的安全，起到防患于未然的目的，这种方法还可以将钢索入库收藏，到需要时才取出使用，同时将各支点做成永久型；(2)分离的辅助构筑物在建筑弯曲方向的一侧下方设置不接触的，具有临时支撑、消、防景观功能的可使用的柱形建筑；(3)开间位置中的辅助结构当一些楼层的开间方向宽度较大时，可以用辅助轴线增加部分龙骨结构，例如，在开间之间的加入柱，尤其是在垂直分界线相近位置增加的柱，可以进一步增强结构性能；4.组合龙骨稳定结构(1)垂直的组合框架、框筒稳定结构在龙骨的垂直分界线周边所形成的立体垂直结构，一般占用一个开间的宽度，结构内部可用于垂直交通的楼梯间并设垂直电梯，上部可高出该位置的建筑表面，形成电梯机房；(2)弯筒稳定结构实际上是建筑中最为常见的形式，它是由两片龙骨及内外曲面所组成的结构形式，但需要对四壁进行加强。由于其中的一些建筑空间可以使用，因此在内外曲面上需要开门窗，以及附加阳台、装饰等，所以内外曲面只能采取密柱的形式，而且对其中层高较大的柱，可设置中间联系梁或平台，从而保证筒体结构所需要的刚度。独立的弯筒稳定结构还可用于龙骨建筑中的支撑体如图12c；(3)连续筒稳定结构就是多个弯筒稳定结构的连续组合，实际上，可以通过龙骨紧密布置并加强垂直曲面来实现；(4)加筋稳定结构(见图12a、12b)就是将某一龙骨的底部进深加大，而上部的建筑厚度可以不变。加大部分主要目的是加强结构，它可以进一步提高龙骨的内部面积与外部面积之比，从而使重心更加稳定；还可以是有一定厚度的空心体，形成额外的弯筒结构。
5.水平楼面及其它结构的稳定作用水平楼面的稳定不变，可以使垂直结构保持稳定，从而可以承受更多的重力与弯矩。由于龙骨建筑的大部分开间的轴线是不平行的，因此，等厚的楼板是不经济的。采用等面不等底的折板可以达到经济的目的，而空心间距不等的空心预制板也是可以采用的形式。依靠连续多跨的楼面结构如无梁板，可以加强楼面整体结构的稳定性。此外，用钢-混凝土组成的梁板结合的复合楼面结构，可以达到跨度大、自重轻、承载能力高、可自由分隔、整体性好、隔音效果好、管线可以穿越等特点。
由于龙骨之间的平面和立面还可以变动，尤其是进深两端的变动更加自由，一方面，此类变动会影响到建筑风格与装饰效果，另一方面，这种变动往往会对结构产生不利影响，而各种缓冲空间单元能够对这样的变化提供结构上的加强。此外，即使不采用各种缓冲空间单元，但它们的方法仍然具引用价值。
六、设置楼梯及电梯间以及三缝处理方法通常选择轴线平行或较平行的开间设置楼梯及电梯间，如图8a和图8b所示，这样可以提高平面布置的效率，也可以在不影响龙骨结构的一个开间内直接到达建筑的顶层。在图8a中，设置了具有核心筒作用的垂直电梯井62，在龙骨内部面积区域内，可以采用普通的双跑楼梯间61，利用开间的宽度大于双跑梯的宽度66，将电梯及楼梯设置在开间相同的一侧67，从而可以进入其它平面60。但由于上部的弯曲程度大，设置双跑梯的难度较大，可采取直跑梯64的方法解决，还可以采用只设一个楼梯平台63的方法，开成一个小的共享空间65。
图8b为全程采用直跑梯布置的示意图，利用开间宽度较大，设置少量的转角梯级76可以相对缩短直跑梯的长度。同时需要采用按曲线74上升的电梯73，它们是靠在与直跑梯级同侧78墙上的，这样可以形成前后贯通的平面77。到了上面几层时，直跑梯可能会超出龙骨的外曲线72，可以采取向外扩展平面的方法解决，这样就会自然地形成不规则的台阶外观71。由于楼梯、电梯间占用面积较多，因此采用走廊式平面布置较为合理，考虑到在龙骨结构中开洞的复杂性，通常可在龙骨轮廓的外侧挑出结构70和75，形成外走廊。
如果一栋建筑开间较多时，就需要设置三缝，在龙骨建筑中，可结合楼梯、电梯间的开间设置三缝，如图9所示将三缝设置在开间的中间，这样只需断开少量的楼梯平台和平面80，以及少量的墙面81就可以实现。在结构处理上，方法是从开间两侧的龙骨向中间挑出结构，电梯开门的墙面82可根据情况将开设的位置设在与电梯相同的一侧。同时在三缝之间的结构处嵌入叠层橡胶减震，其余局部构造可参照现有的做法，它的作用是允许两侧建筑结构上下及前后的移位，但弹性的缓冲相互挤压或分离的情况。
通常建筑的三缝就是按照不同的建筑高度分开相应的距离，那么基础只需分离就可以了，采用两个不同弧线轴网可以达到底部分离而顶部拉开的结果，如图14b。采用叠层橡胶减震的方法，是出于设置与高度无关的较小三缝距离之需要，这不仅可以降低建筑的纵向位移，还可以利用顶部的近似相连，形成连续的建筑外观效果，同时也保证了各建筑在不均匀沉降和横向位有移差别时互不影响。
七、关于各种缓冲空间单元前面已有部分说明，详细的各种缓冲空间单元内容，可从国家专利局检索已公开的说明书中获得。概括地说，缓冲空间单元还可以用在现有的各种跃层或复式建筑中，图7a为采用缓冲空间单元的室内建筑示意图，图7b为不平行龙骨所产生的另一种内部空间的外形示意图，图7c是几种立面变化示意图，图7d是二个龙骨间的平面示意图，在设计时，龙骨10之间的立面是以直线平面102考虑的，在使用中可以根据需要改变成不同的非直线立面101。
图11a为龙骨之间的垂直剖面示意图，如果建筑的前后立面为曲面，则全高的内部空间54有效进深和空间就小，通常上部缩小值大于下部。可以采取前垂直立面50、后垂直立面52超出龙骨内外曲线轮廓的方法形成有效进深放大的内部空间53，同时产生了平台51，使建筑剖面为变为折线的形式，如图12b、图14b等。图11b表示了几种将较高的楼层分隔为上下二层时，龙骨之间的剖立面变化情况，实际上，前、后立面的变化组合还可以更多。
八、关于计算机辅助设计随着计算机技术的发展，普及型的电脑硬件就可以完成极为复杂的计算，加之公共操作软件平台与专业建筑设计软件的性能提高，利用计算机进行建筑的三维辅助设计已经非常普遍。在本发明中运用计算机辅助设计，至少可以建立各种龙骨建筑的设计数据资料库，实现资源共享，这不仅可以缩短设计周期，同时也可以起到降低成本、验证设计的作用。
龙骨建筑的特殊形式决定了与以往不同的设计步骤，它是将建筑结构从以往构件组合的概念进一步整合成一个排架式的组合结构体——建筑龙骨，同时又可以充分运用现有的设计方法来应对具体建筑中的龙骨结构的细节变化，这就是本发明提出龙骨建筑方法的重要价值之一。
本发明的设计思想、步骤还可以转化为计算机程序软件记录在光碟、磁盘等媒介上，使设计师可以采用直观的图形操作介面进行龙骨建筑的三维立体设计。如果将龙骨视为普通的建筑立面，就成为一种与现有设计方法有区别的建筑设计软件。这种方法也可以用外挂插件的形式充分运用现有设计软件的资源。
总之，计算机辅助设计并非真正意义上的人工智能，本发明的设计思想、步骤，可以通过人机对话的互动操作形式，借助于程序指令、机器的运算速度，最终以三维立体显示、打印或其它方式表达出来。在这个过程中，起点和终点都是明确的，也是最为关键的，它们都是本发明的内容。
九、一些龙骨建筑的形式图13c为有柱的平行龙骨建筑，它可以组成如图14c所示的广场建筑群形式，多个排列在一起的巨型独立柱在给人安全感的同时，又在尺度上给人以心灵上的震撼。图13b为仙人球形龙骨建筑，它是由12组三片龙骨所组成，并在12组龙骨体之间再加入垂直曲面体，虽然没有实现上部一个平面的投影在底部之外，但它用龙骨建筑方法是较为适当的，如果考虑中部为一个实体建筑，那么就成为一个组合式的大型建筑。12a为非单元式波浪形龙骨建筑，它可以组成如14a的广场形式。
具体实施部分第一例一种庭院式建筑如图12a所示，它是由双曲面体的龙骨建筑与三层建筑组成一个圆环，形成了一高一低的两段建筑，其外圆直径为100米，建筑的高度为100米，而35米半径的内圆可形成3800平方米的内部庭院式广场，通常可作为地面交通停车场，以及园林绿化。在三层的上面架设一个透光的不完整球形顶，其形式与现有的球形壳体不同，采用的是与龙骨建筑相同的形式，从而产生高低呼应的整体建筑形象。一至三层可用于商业或展示，并可临时利用球顶下部面积作为展示区，足以举办一个主题展览。内外的主要交通设在高层与低层连接处，相对开设两个宽度在6米以上的进出口，从而让人们在进入庭院后，可以沿圆周环行。四层及以上可用于办公和居家办公，或者是高级公寓、旅馆。
经计算，由15个开间夹角为10度的龙骨体组成的建筑，当层高为5米时，共有20层，面积可达24100平方米。当层高为6.25米时，100米高度可建16层，面积可达19600平方米，其中在龙骨内部区域的平面面积为13500平方米，外部区域的平面面积为6100平方米，由于层高达6.25米，可分隔成上下二层，以增加50％面积计算，面积可达29400平方米，加上低层部分面积6500/9800平方米，总面积为26100/39200平方米，以120*120平方米的用地面积计算，容积率为1.8/2.7，覆盖率24.7％。
因此，这是一种低密度混合建筑形式，通过室内外装饰可以形成不同的建筑风格，并具有鲜明的建筑特色。同时，由于它带有内部广场，因此还可用于表演类的剧场、竞技类的运动场所等。这种建筑方式还可以有多种变化和组合，图12b、至12e为其它几种庭院式建筑示意图。实际上，还可以有更多的变化与组合。
第二例一种广场式建筑广场式建筑有许多，大都是由多栋建筑组合而成，图14a为两栋板式龙骨建筑所形成的广场，而图14c是由多个有柱的平行龙骨建筑组成，它们产生了通道式的广场，而图14d至图14g各图则是形成了封闭式的广场，或者说是大的庭院。但图14b所产生的广场则不同，它是以相同的二个龙骨建筑为一对，并将多对底层形状及距离相同但总高不同的多个龙骨建筑物排列在一起，形成一个开放且变化的顶部，使人们在广场上可以感受更加强烈建筑空间感，比在教堂内的空间感受更加开朗和宏伟。
图中的建筑形式主要是由四种基本的半拱形组合而成，跨度都为200米，总高分别为110米、140米、170米和200米，每个双曲面建筑都是采用底层进深为20米，旋转角为5度的10个开间组成，由此可形成一个最小尺度为345*145平方米的矩形广场。还可以增加矢高为50米左右的采光雨棚，从而成为不受外界气候影响的半封闭空间，由此可以成为各种大型活动的场所，也必将是该地区的中心。
随着全球各国的民主、共和，许多国家的公共建筑不再体现皇权思想，宗教建筑也降为次要地位，但是随着此类精神建筑的消失，又产生了许多不实用的公共建筑，其建筑的主题思想与实际效果，同人们的生活向往与精神需求差距越来越大。实际上，人们并不拒绝皇族建筑，那些已成为公共用途的贵族建筑，也会令人们流连忘返。很显然，任何建筑永远不会超越未来，建造能够让使用者感到精神满足的建筑才是建筑的目的，这种能够激发精神满足的建筑，也会成为公众的焦点。因此，将公共建筑民众化，以及民众建筑公共化是未来建筑的发展方向之一。
在本实施方式中，可以将龙骨建筑所形成的内部空间出售或出租给企业或个人，从而开发者只需用少量投资(或许还会有赢余)来换取由此产生的广场空间，广场也会给建筑使用者带来很多的商业机会，从而用部分边缘公共用换取更加醒目的广场空间。理论上整个广场只有一半面积被遮挡，因此在广场中还是可以进行植树绿化的，可见这是一种全新的建筑带动经济发展的房地产开发模式，尤其适合于新兴的城市或地区。
第三例一种超高层建筑图15a所示的是一种超高层建筑的设想图，它是由多个双曲面龙骨建筑围着中心超高层建筑组合而成的。由于高度的加大，四周的双曲面建筑虽然已接近直线的倾斜建筑，但是从重力所产生弯矩大小的角度看，拱形要比斜直线形来得小。与美国西尔斯大厦的多筒式捆绑结构不同的是，本发明采取了多栋建筑顶部相互依靠的结构。
由于建筑底部相互独立，可以做到各个基础互不影响，因而可以将位于中心的超高层建筑之基础，单独深入到很深的地下以寻找稳定可靠的支撑点。与独立的双曲面建筑不同的是，此处的双曲面建筑的半拱形外部面积不再依靠自身结构来保持平衡，而是靠对称的顶部的相互之间依靠来抵消水平力。由于顶部位移还是存在的，而且还存在温差变化和沉降变化，因此双曲面建筑的顶部不应该直接与中心建筑接触，而是与一个具有平衡功能的环接触，其方法是双曲面建筑的顶部水平地压在环上，同时又在环的下方通过弹性材料将环托住。
只要限制环的倾斜，就不会发生平衡的崩溃，让环具有适当的高度是最为简单的方法，高度小倾斜明显，高度大自重也大。实际上中心建筑也会限制环的倾斜，中心建筑从多个方向伸出可调节且具有弹性的杆，只要中心建筑不需要水平调整，就将弹性杆调整到刚好接触；而当中心建筑发生位移需要调整时，就向弹性杆施加压力，通过环的反力使中心建筑复位。中心建筑对环只施加压力，而不采用拉力，其结果对双曲面建筑的平衡力有利。
作为一种显而易见的用途，当地面高度超过千米时，就可以利用其中空的空间，作为采用电磁驱动的发射管道来进行太空探险，或成为人们通往太空的天梯，其特点是可以重复使用、能源效率高、产生的废弃物少、可降低成本。
图15b是图15a的剖面示意图，表明有上下二个平衡点，通常上部平衡用于抵抗风力的影响，而下部平衡点用于减弱地震力的影响，而中间环则解决温差等较有规律的变化。本人设想，当二个平衡点高度分别为200米和500米时，上部可使用的建筑段为300米，再加上顶部的观光及天线200米，总高可达千米。图15c至图15e为其它超高建筑示意图，当超出平衡点的高度不大时，可以不考虑中间环。
第四例一种组合单元式龙骨建筑图16中各图为几种龙骨建筑单元示意图，而图17中的各图为采用龙骨建筑单元形成多种群体建筑的示意图。
组合单元式龙骨建筑，就是事先将龙骨建筑设计成具有代表性及特殊性的不同单元，然后通过组合形成需要的建筑。一般可以将这些单元分为三类，一是基本单元，二是自选单元，三是转接单元。基本单元一般为两个正反曲面单元如图16a及图16b，通常采用相同龙骨按扇形排列获得，也可以根据需要自选，如图16c。还可以采用一些不同龙骨做成的单元，但它们的一侧或两侧龙骨与基本单元相同如图16d、图16e。选择一些正规(如图16g、图16h、图16i)或不正规的转接体(如图16f)，它们的作用是建筑的分岔和收头，同时又具备立柱的功能，对周边龙骨建筑起到稳定、减少重量和弯矩的作用。
组合时还可以同其它建筑联为一体，但它们都不能称为龙骨建筑的单元。由于现在普遍采用计算机辅助设计，因此将各种单元的翻转和镜像归为同类。在进行分解单元时，应该考虑将每单元分解为在结构、使用、装饰、维护等各方面都能独立的形态。在组合之后，则可以认为从来没有单元，如图3各图、图13a和图14a就这一过程。然后根据场地与技术等各种因素，决定设置三缝的位置和局部构造。
从各种组合图中可以看到，龙骨建筑不仅可以使我们联想到龙、蛇等动物的躯体，也可联想到花朵、仙人球、玉米棒等植物体，还可以联想到山脉、梯田等地貌，这其中更是人类建筑文脉的延续建筑的体量更加宏伟，建筑的形状更加能够与历史互通，建筑局部的形态千变万化，建筑的场所更具特色，建筑的功能更加全面，建筑的感受更加强烈，建筑的秩序更加浪漫。同时，龙骨建筑既体现了现代建筑的时尚性，又充分展示了现代建筑的技术。
最后，在具体应用以上内容时，下列说明将有助于对本发明有更进一步的理解1.龙骨是有厚度的材料，其所在的立面不应该只理解为没有厚度的平面。例如，龙骨可以是空心筒体形状，其基本形状如同弯曲的牛角那样，当各层楼面的结构具有影响整体结构的作用时，其组合形状如同出土的竹笋那样。但这些只是一种想象形式，实际上还可以通过加减结构件，使龙骨成为任意的开放形式，也就是说，龙骨在厚度方向的具体结构组成是可以变化的。
2.龙骨可以有多种派生的形状，如Y型、树枝型等，生成的原则在于上部可以有多种变化，而与基础接触的基准面只有一个，从而避免由于不均匀沉降等因素所导致的整体失衡。龙骨的形状变化通常是出于使用与结构的需要，但也允许出于装饰等其它原因的形式变化。用二个或二个以上龙骨组合后也可以形成新的建筑形式，而且变化形式会更多，但它们只是本发明技术的可以预见的延伸。
3.用龙骨建筑方法生成的建筑，其外形轮廓并不限于龙骨的外表，既可以将龙骨部分外露，也可以用非结构材料将龙骨包裹起来，也就是说，在一个连续的龙骨建筑中，允许进行局部脱离龙骨的平面修改。
4.关于在龙骨之间的平面、立面布置与设计，可以采用各种现有的平面、立面以及那些可以推理的各种变化，它们都是在龙骨建筑所预想的范围之内。例如，利用逐层收缩形成的台阶平台部分绿化；可以将一些开间装饰成窑洞民居形式；也可以用外墙、窗、装饰柱等构件形成欧洲古典建筑的风格；更可以用金属板、镀膜玻璃形成时尚的建筑风格。
5.龙骨建筑的使用形式还可以多样化。例如将许多单元式建筑连成环形，在建筑顶部或其它相同的高度设置交通线路，供人行走或乘坐交通工具；又如将水从建筑的顶部流下形成瀑布；还可以用网架、透光材料等，将建筑弯曲方向的下部空间以各种形状围合起来，形成双重的内部空间。这些都是本发明使用方式的延伸。
6.关于支架式龙骨，其特征是将龙骨视为斜坡，而建筑则是分段建在支架上，见图11c。首先它可以归入龙骨建筑方法之内，但龙骨建筑的判断标准是以龙骨是否完全成为可使用空间，或者龙骨每层都有可使用空间为界线，即龙骨之间按3米高度计算的每层可使用空间的进深不小于5米。如果有小于5米进深的层，它必须在建筑的中间位置，因为底层架空或设置通道都是可以的，而出顶的龙骨具有装饰性或其它需要，因而也不在进深问题的判断之列。
对于进深的判断在于楼面是否存在5米进深的可能，与实际是否使用无关，例如不能将前后打通的空间视为不存在进深。不考虑挖洞所造成的楼面进深缩小，而且挖去部分楼面的情况，还要看上下及左右是否存在相关的可使用空间。此处说明的目的在于，如果是没有先例的特殊情况，那么它也就是本发明所要主张的权利。
7.龙骨建筑产生于本人所要论述的缓冲空间理论，其要点在于用建筑材料所形成的建筑空间，最为重要的是与建筑外部接近的那部分空间，它们具有缓冲的潜在功能。建筑结构、缓冲空间、建筑装饰是形成建筑的三个主要步骤，其中，建筑结构决定了建筑的可行性与合理性，而缓冲空间从整体上调整建筑的形式与功能的关系，建筑装饰是为特定用户而采取的局部的内部空间调整。在龙骨建筑中，由于有现有的各种建筑装饰形式的存在，以及各种缓冲空间单元的支持，因此，并不需要过多考虑建筑内部平面布置及装饰问题，同时也表明，一个大型的龙骨建筑，需要许多建筑师从事局部具体的装饰设计工作。
8.龙骨建筑所产生的各种建筑外观变化，以及龙骨建筑生成方法的技术特征，具有特定的市场需求与经济价值，因而也在工业产权范围之内。依照本发明的内容、思想所进行的各种形式变化、分体预制、形成某种特定意义的龙骨建筑以及其它变化衍生的龙骨建筑，都在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种龙骨建筑及其方法，包括基础、龙骨、外立面、楼地面等部分，它是以多个龙骨为主，按一定方法构成的可供人进入使用的建筑，其特征在于(1)龙骨建筑为多层以上建筑物，并至少有二个连续的开间或不少于三条开间轴线；(2)龙骨是由钢材或钢筋混凝土等结构构件所组成，并用一条建筑轴线定位的具有一定厚度的垂直平面结构，通常以底层地面为各龙骨的统一基准面，而开间轴线确定了龙骨的位置与方向；(3)龙骨是整个建筑结构体系中基本的承重和抗弯结构体，它是建筑横向结构体系中，在某一开间轴线位置上的相关结构总和；(4)龙骨在各楼层标高的水平长度为开间的全部或部分进深，其范围在5至25米之间；(5)龙骨在立面的水平方向非直线地向一侧弯曲，顶部至少有一层建筑楼面的垂直投影在底层地面之外，或者与其它某个楼面的垂直投影没有重叠；(6)龙骨结构所包围的面积占整个立面的绝大部分，外部其它立面只占少量面积；(7)多个龙骨与各层楼面形成了许多个建筑内部空间，其中绝大多数空间在尺度上是可以供人生活、学习和工作的。
2.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，为了使龙骨建筑能够更好地满足在建造、结构、使用及装饰上的各种需要，可采用与各种缓冲空间单元相关运用的设计，其特征在于(1)楼层高度为去除楼面平均设计厚度后的净高在4.8至6米之间；(2)楼面设计荷载不小于每平方米500KG，或者是二层普通活荷载加一层轻结构夹层的重量；(3)在采用各种缓冲空间单元的建筑部位，在外立面近半高位置，设置采光平台或多功能采光室；(4)在采光平台或多功能采光室的下面或上面为厨房、卫生间走廊等辅助空间。
3.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，设置楼梯间和电梯设备，其特征在于(1)选择轴线平行或较平行的开间作为上下交通的楼梯间；(2)采用不到建筑顶部的垂直电梯或沿曲线上升可到达顶层的电梯。
4.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，在连续开间较多时设置三缝，其特征在于(1)选择包括楼梯间及电梯间在内的平行或较为平行的开间作为三缝的位置；(2)三缝设置在开间的中间，形成由两边悬挑而合成的开间；(3)在三缝的两侧梁、楼板、墙等水平结构的相互接近处，嵌入叠层橡胶减震，以及防止建筑纵向移位。
5.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，用多种方法降低建筑重量、增强龙骨结构、保持建筑稳定和安全，其特征在于(1)在建筑上部及龙骨的外部面积采用高强度轻型建筑材料；(2)利用龙骨的形状保持建筑的稳定；(3)利用在龙骨内增加柱、增加可调应力的钢索来增强龙骨结构、保持建筑稳定；(4)将龙骨增厚，包括在开间之间增加局部结构，或者将龙骨空心化，成为筒结构；(5)利用外部独立柱、钢索等外部结构分解上部建筑的重量，保持建筑稳定；(6)从侧面或顶部与其它建筑相互依靠，保持建筑稳定。
6.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，将建筑分解成几种单元体再进行组合的方法，其特征在于(1)各单元体相互接触的面为形状或基本尺寸相同的龙骨；(2)在单元体组合之后，根据场地等实际情况，重新调整三缝或建筑分离的位置；
7.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，用低层建筑与龙骨建筑围成一圈，其特征在于(1)形成一个上部不完全封闭的内部庭院；(2)将庭院用于演出、展览、比赛等用途。
8.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，利用组合建筑的方法形成内部中央广场，其特征在于(1)用二排组合龙骨建筑形成中央广场；或者，(2)用二栋相同的龙骨建筑对接成拱形，在建筑之间形成中央广场；或者，(3)用各种单元体龙骨建筑组合成环形，形成内部广场。
9.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，利用相互依靠的方法在顶部形成能够使其它建筑保持平稳能力，其特征在于(1)将二栋及二栋以上的龙骨建筑通过顶部接触同一中心物体并使其保持稳定；(2)该中心物体为建筑、柱、空中平台或其它构筑物；(3)其它建筑借助中心物体保持稳定。
10.根据权利要求1所述的龙骨建筑及其方法，利用电子计算机及公共操作软件平台进行三维设计，其特征在于(1)建立各种龙骨建筑的设计数据资料库；(2)龙骨建筑的设计步骤；(3)采用直观的图形操作介面。
全文摘要
将具有弯曲立面结构形式的龙骨10，分别垂直地放置在平行的直线轴网或不平行的弧线轴网上，它们与不同高度的楼面形成了许多可供人使用的室内空间。运用这种方法可以比现有的建筑设计方法更容易设计和建造出各种呈垂直弯曲的建筑物。
文档编号E04H1/00GK1584265SQ20041002518
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者徐永生 申请人:徐永生