浅谈结构表现的涵义、基础以及建筑的结构性论文
摘 要:着重探讨了结构表现的涵义、基础以及建筑的结构性,指出技术与艺术的有机结合成为当代高层建筑结构表现的主要内容,在此基础上揭示出高层建筑结构艺术体现的本质,以促进设计师对结构表现的思考。
关键词:结构表现,高层建筑,艺术
建筑英文单词“Architecture”,本意为巨大的工艺,可见在建筑诞生之初,它就被认为是技术与审美融合的产物,建筑的特征必然是科技的可实践性和美的可理解性。高层建筑作为城市现代化的象征,无论高层建筑的类型是如何出现的,都有两个方面的问题必须要面对:第一是与高层建筑的立面和装饰有联系的,因为建筑物的形状是经济和工程学决定的,受到成本、建筑占地面积的限制和其他利益的驱动。第二是与高层建筑的形式,其巨大的体量和尺度有关的,即建筑的结构体现,这就要求不但要暴露结构而且要表现结构系统的性能,并使建筑物在视觉上有助于说明这种结构性能。
1 结构表现涵义
结构是影响建筑设计的重要因素,当代建筑结构设计已经突破了传统概念上的“结构支撑”,越来越多的重视结构形态的表现性。结构表现成为建筑创作中形态构思的重要方法,结构表现着重发掘建筑结构中的艺术因素,寻找结构和艺术的结合,变抽象的结构概念为生动的建筑语言。结构的表现不仅因满足功能要求呈现出来,而且通过结构工程师和建筑师的合作,还能实现设计者的个人美好愿望。
2 结构表现的基础和内容
建筑结构艺术体现是建立在对工程原理特别是结构的原理和性能理解的基础上,并且包含着3个基本概念:效能,经济和雅致。
2.1 有效的结构能够节约资源结构必须有效,要从许多方面来衡量。首先就是天然资源的利用。必须充分发挥结构材料的优势,把它们做成尽可能有效地承受施加在它们上面的荷载。
2.2 将建筑做得经济永远是头等重要事情节约天然资源的要求,要和节约社会资源的需要相平衡。不论工作属于谁,业主要求将结构做得更为经济永远是头等重要的事。因此工程师们一直被要求把设计做得既经济又实用,或者说,要做到用较少的钱建造出功能多的建筑。正是由于设计者们学会了有效地建造建筑物,才创造了伟大的结构艺术品。
2.3 雅致的结构形式能够打动人心,引起人们的审美情感雅致的结构表现因素有:结构形态的节奏与韵律;结构形态的张力和动感;结构形态刚与柔的对比;结构形态的简洁与明确;结构形态的机理与变化;结构形态的精妙平衡等。
3 不同材料的高层建筑的结构表现
3.1 建筑的结构性现代的高层建筑变得越来越纤细,产生更大侧移的`可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑物愈高,自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因如此,抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应,可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形状的措施加以控制。因此,高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性能有关,这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构功能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力,同时也决定着建筑各种体量的组成。
3.2 钢结构高层建筑中的结构表现中国香港的中国银行体现了建筑结构的效能,经济和雅致的统一。这幢368.5 m高的塔楼将约翰汉考克中心对角支撑的思路和希尔斯大厦分段截割筒体的思路独创地集聚在一起。该建筑平面呈正方形,用对角线分成4个三角形筒体,并分别升至不同高度。在斜截面上分段截割筒体的处理思路与西尔斯大厦水平的分段截割不同,它符合整个建筑要在外观上始终强调对角线以及主题为三角形的要求。这种斜向截割的做法也为结构优雅地向空中逐渐递减做出贡献;而向上逐渐递减又与一个可见的坚实底座互为补充。外露的对角斜向支撑以4个巨形角柱作为骨架。X形支撑的上下看不到像汉考克中心那样的水平系杆。这些斜撑和角柱不仅形成了该建筑竖向和水平方向的主要抗力系统,而且使塔楼的外观像一座光彩夺目的雕塑品。在斜撑和角柱的后面用具有细网格的玻璃外墙衬托,使它们在外观上更为突出。所有斜向系杆和主要竖向立柱都用填以混凝土的箱形钢构件组成。正是这种组合形成了这幢在经济、结构上富于表情的建筑。
3.3 混凝土高层建筑的结构体现德克萨斯州休斯敦的贝壳广场1号大楼是一幢钢筋混凝土框筒结构建筑。它是世界上最高的轻质混凝土结构之一,也是1971年建成最高混凝土建筑,高达218 m。它的外貌呈波浪形,并且这种波浪起伏的体型表现在建筑的全高上,而不像内地海事银行那样,仅在底座附近。贝壳广场1号大楼的这种波浪起伏的做法使得竖向增量的荷载转移到底座处的少数柱子上;它还足以补偿内核心区角部相应位置处所承担的荷载增量。在一些楼面板不能与核心筒体连接的地方,它们必然和一个大梁相连,大梁又必然一端支撑在核心筒上,另一端支撑在立面的某个构件上。因而,在建筑立面上需要有一些比较坚实的柱子作为支撑点。于是,相应于核心角部处的柱子截面尺寸必然要有所增加。这种基于结构考虑所形成的波浪形外观,在形象上是有趣的,而它造成的阴影更为惊人。虽然立面上的两处起伏是对称的,但它们形成的阴影却往往并不对称,这些长带状的阴影表现了建筑的高度。底座上面有一排两层窗,它们与上层有相似的尺度和相似的波浪形外观,通过它们将这幢塔楼的主体部分与坚实的底座融为一体。这两个楼层的高度相同(比塔楼主体部分的楼层略高);坚实底座处的波浪外形与上层柱的波浪外形相映。这个坚实底座看上去就好似那些波浪形立柱的天然结构支撑,因为当柱子要加大截面以承受更大的荷载时,作为它的支撑物的底座也必然要相应地增大。
4 当前高层建筑结构表现发展趋势
当前高层建筑结构艺术发展趋势的特点,在于装饰和表现力强的雕塑形式,其目的似乎是展示建筑的外表而不是形式。由于建筑的形状往往是不规则的,结构的逻辑不再能够在这些不连续的建筑骨架中应用。至于未来的高层建筑,它们要达到很高的高度;效能,经济和雅致仍然是对它们进行设计的指导原则。建筑总体形式永远是安置在某些环境中的,因为它的取舍与这个环境对形式的需求有关。于是,高层建筑设计的本质是:必须从材料出发考虑怎样采用细小构件,从构件出发考虑整体的结构形式,并从结构形式出发考虑相形之下的周围环境。结构艺术的目标是表现细小的整体和对比,它们将继续主导未来的高层建筑设计。为了鼓励这种设计,需要对那些表现结构的重要建筑进行更为细致的分析研究。这些研究应该集中于形象分析上,这种形象分析不但要用建筑的观点看问题,而且还要用结构的观点以及从结构性能和建造经济上看问题,解决问题。
5 结语
发展结构师与建筑师之间的合作,对于推进结构表现主义的艺术是重要的。结构系统的革新永远是结构表现主义的核心。高层建筑中的许多革新都是建筑师与结构师之间发挥了对等关系的情况下出现的。因此好的高层建筑作品,体现了建筑师与结构师的合作,弥合他们之间的分歧,融合他们的思想为一个完整的健全的美的作品,这将是未来高层建筑设计的典范。
参考文献
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