Обозначенные выше механизмы восприятия и заземления силовых воздействий лежат в основе создания всех разнообразных конструктивных форм быстровозводимых зданий и сооружений. Задание архитектора – сделать правильный выбор для придания объекту необходимой функциональности и архитектурной выразительности.
Изменения в конструкции под внешними воздействиями являются допустимыми до тех пор, пока конструкция или ее составляющие элементы не перестанут удовлетворять некоторым критериям, выдвигаемым для обеспечения их целостности и безопасности функции, которую они обслуживают.
Современный подход к надежности несущих конструкций привел к собыстровозводимому зданию теории предельных состояний, определяющих границу между допустимыми и недопустимыми (запредельными) состояниями.
Переход через предельное состояние соответствует отказу, а сами предельные состояния разделяются на две группы.
Первая группа включает состояние, переход через которое приводит к потере несущей способности или полной непригодности к любой эксплуатации, что обычно происходит в результате потери прочности или устойчивости конструкцией.
Для стальных конструкций первое предельное состояние в основном может быть следующих видов: образование пластического шарнира при действии нормальных напряжений при изгибе, сдвиг при действии касательных напряжений от поперечных сил, разрыв при растяжении, потеря прочности при сжатии, потеря при сжатии местной или общей устойчивости и т. д..
Вторая группа – состояния, осложняющие нормальную эксплуатацию объекта, чаще всего, когда некоторые эксплуатационные критерии достигают предельных, неприемлемых значений.
В основном под такими критериями подразумевают перемещения и деформации здания, повреждение защитных покрытий и другие. В зависимости от типа несущей системы и принципа взаимодействия с внешним силовым потоком, конструкция приобретает ту или иную форму и по результатам расчета должна удовлетворять критериям первого и второго предельного состояния, которые для нее актуальны.
Любое здание является системой, которая состоит из элементов и взаимосвязей между ними. В свою очередь, различные элементы здания, в зависимости от предназначения, создают подсистемы на разных уровнях иерархии.
Архитектурная форма абриса здания создает внешнюю оболочку, которая может иметь ограждающую или декоративную функцию.
Архитектурная оболочка поддерживается конструктивной формой, которая непосредственно воспринимает внешние воздействия.
Несущая конструкция выступает ретранслятором внешних воздействий от оболочки и нейтрализует, отводит их в безопасном направлении. Внешние габариты ограждающих и несущих конструкций очерчивают строительный объем здания. Напротив, внутренние контуры описывают функциональный объем, в котором обеспечивается внутренняя функция и назначение здания.
Для поддержания функции вводятся также вспомогательные конструкции – лестницы, площадки, крепления оборудования и т. д. Конструктивная форма образует три основные уровня иерархии, естественно вытекающие из процесса проектирования. На макроуровне может рассматриваться целостная система несущей конструкции здания. На мезоуровне вычленяют отдельные несущие элементы, а на микроуровне – проектирование узлов и соединений. Взаимодействие элементов внутри несущей системы и с архитектурной оболочкой осуществляется через узлы, являющиеся связями элементов системы здания, которые обеспечивают передачу потоков усилий и выполнение единой функции. На каждом из этих этапов форма взаимодействует с пространством и дает возможности достижения того или иного визуального эффекта.