基于建筑理念的結(jié)構(gòu)設(shè)計思維分析

李志剛

（中工武大設(shè)計研究有限公司湖北武漢　430070）

基于建筑理念的結(jié)構(gòu)設(shè)計思維分析

李志剛

（中工武大設(shè)計研究有限公司湖北武漢430070）

本文根據(jù)建筑理念結(jié)構(gòu)設(shè)計思維，從建筑項目實際角度出發(fā)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計思維來解決建筑設(shè)計中所面臨的問題，使得建筑物符合所處位置的外部環(huán)境，地質(zhì)條件等各方面的要求。本文核心思想在為設(shè)計師在建筑實踐中提供結(jié)構(gòu)設(shè)計思維，希望讓結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計相互結(jié)合來提高建筑設(shè)計的創(chuàng)新。

結(jié)構(gòu)設(shè)計思維；外界環(huán)境；結(jié)構(gòu)創(chuàng)新；結(jié)構(gòu)設(shè)計

引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑業(yè)也得到了快速發(fā)展。人們對建筑物的要求越來越多，所以在設(shè)計方面也要面對許多問題，例如結(jié)構(gòu)的設(shè)計與創(chuàng)新等。結(jié)構(gòu)設(shè)計的宗旨是要保證結(jié)構(gòu)的安全，同時還需滿足要求并達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。

1　結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)計的結(jié)合

結(jié)構(gòu)設(shè)計分為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計兩種，其中建筑結(jié)構(gòu)又包括上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計。

從西方的建筑思想可以看出，工學(xué)一直影響著建筑設(shè)計的進(jìn)程。建筑師在設(shè)計方案時就非常關(guān)心結(jié)構(gòu)設(shè)計的培訓(xùn)，將具體的結(jié)構(gòu)操作當(dāng)做解決建筑問題的方法。而又由于很好的工學(xué)教育背景，建筑師將看似不同領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法用進(jìn)建筑設(shè)計中，反而推動了建筑設(shè)計理念的創(chuàng)新。

在實際案例中如何將其他的結(jié)構(gòu)方案引入建筑中去解決問題，這樣的思路在北京鳥巢的頂蓋桁架結(jié)構(gòu)（如圖1）中就有所體現(xiàn)，都可以說是以結(jié)構(gòu)工程師的角度創(chuàng)新性地解決了建筑中的問題。這種設(shè)計的產(chǎn)生，需要建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計自始至終的緊密互動；也需要建筑師與結(jié)構(gòu)工程師雙方對工作內(nèi)容的認(rèn)識深度。建筑設(shè)計就如同科學(xué)研究一般由問題主導(dǎo)，以結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同概念帶來不同的建筑設(shè)計結(jié)果。這種基于建筑思考的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并非否定圖像操作與空間意向的價值，而是作為另一種思考建筑問題的方式以期引起建筑師與建筑行業(yè)學(xué)生的關(guān)注。

圖1　鳥巢

結(jié)構(gòu)設(shè)計如何比原來的一些層面更高，建筑設(shè)計如何不應(yīng)該只關(guān)注表面象征性，美學(xué)特性的產(chǎn)物，這些要求達(dá)到一種結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合互動。在這種情形下，作為設(shè)計主導(dǎo)的建筑師必須通過超越本學(xué)科的一些基本理念——即通過基于建筑理念對結(jié)構(gòu)設(shè)計思維的重新詮釋，將其納入到建筑師的思考范疇，以期達(dá)到結(jié)構(gòu)與建筑在設(shè)計上的良好結(jié)合。

2　基于建筑思考的結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不能僅僅作本位思考。假設(shè)將所有的建筑結(jié)構(gòu)都從設(shè)計之初就強(qiáng)制定義成某一種結(jié)構(gòu)的話，任何的操作都只會局限這一種結(jié)構(gòu)的限定中。而無論是我們所謂大跨度設(shè)計問題，還是大空間設(shè)計問題，都是由結(jié)構(gòu)之外的空間問題所引起的。以下將從工程項目的地理環(huán)境，地塊的城市設(shè)計，活動場所的創(chuàng)造三方面來探討在建筑設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題，并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來解決問題的設(shè)計思維。

2.1地理環(huán)境決定的結(jié)構(gòu)策略

根據(jù)地理環(huán)境的不同而作出有針對性的設(shè)計策略，并不僅僅停留在結(jié)構(gòu)設(shè)計的層面，這種方法廣泛適用于建筑設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)。而結(jié)構(gòu)的選擇與構(gòu)件的設(shè)計作為建筑設(shè)計的重要部分，符合地域特征的考慮會大大提升建筑完成后的性能。在瑞士北部的阿爾貝斯山區(qū)，哪里的地域環(huán)境有兩個特點：①山地與坡地的地形；②嚴(yán)寒氣候條件。因此就有外墻與走廊的隔墻成了建筑承載結(jié)構(gòu)，這些墻體厚度較大并且加入保溫層，巧妙的滿足環(huán)境特點。而結(jié)構(gòu)的選擇與構(gòu)件的設(shè)計作為建筑設(shè)計的重要部分，符合地域特征的考慮會大大提升建筑完成后的性能。還有東京的普拉達(dá)店（如圖2）又是另一種環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)設(shè)計，本店設(shè)計時一種由幾何控制得到了荷載在立面上傳遞荷載的構(gòu)件，斜向構(gòu)件為他提供了水平抗側(cè)力。并且日本地區(qū)多地震，必須要求建筑物抗震級別要高。所以普拉達(dá)店結(jié)構(gòu)完成了傳遞豎向荷載的幾何可變格構(gòu)，讓建筑通過變形來抵消地震水平和豎向震動而產(chǎn)生的多余荷載。同時它有著特殊樓板與立面連接方式，讓它隨地震擺動，不會使樓板與豎向結(jié)構(gòu)因為抵抗地震力而發(fā)生破壞。

還有現(xiàn)代建筑界的頂級大師貝聿銘設(shè)計的美國國家大氣研究中心如圖3，該建筑坐落于克羅拉多州的落基山脈山谷中，那里的弗德臺地國家公園是北美印第安人史前居住地遺跡保留地。

他說：當(dāng)?shù)赜〉匕踩说慕ㄖ团c那種自然的環(huán)境做到了完美的相稱與協(xié)調(diào).他們使用同樣的石頭，使用同樣簡單的造型，一些大的石塊，大的石窟，簡單的幾何形狀，自然的造型，都是值得我們學(xué)習(xí)的。大氣研究中心外形簡樸渾厚，塔樓式的屋頂使建筑物本身像巍峨的山峰與周圍的環(huán)境色彩相調(diào)和。

2.2城市設(shè)計對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

圖2　東京普拉達(dá)旗艦店

圖3　美國國家大氣研究中心

結(jié)構(gòu)設(shè)計與城市設(shè)計之間并不存在直接的關(guān)系，更有可能是相互推導(dǎo)、相互促進(jìn)的狀態(tài)。良好的城市結(jié)構(gòu)依賴于新建筑學(xué)元素與其建筑環(huán)境之間的良性互動在談?wù)摮鞘性O(shè)計前，將這個概念延伸到建筑與場地環(huán)境相關(guān)的層面。早在很多年前，西方有名人士就曾提出：“整體大于它的各部分的總和?！蓖瑫r達(dá)·芬奇也曾指出：“并不是任何時候美的東西都是好的?！睔埲?、丑陋也是一種美，這句話完全可以放在建筑環(huán)境美的角度來理解。單體建筑要根據(jù)環(huán)境擔(dān)任角色，有時一幢建筑單獨來看并不完善，甚至平淡無奇，但由于建筑群的相互作用，反而會使其在總體環(huán)境中顯得協(xié)調(diào)得體。瑞士巴塞沃爾的學(xué)校就是一個由場地狀況而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)命題，他是由于一個儲油罐坑，他們通過此坑的重新利用而做出分析，建筑師從中想到了把地下和底層設(shè)計成大空間，底層以上空間變成小空間的設(shè)計想法，所以就有了懸挑的樓板和需要斜拉索的承重墻的設(shè)計。

2.3為使用者活動創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

建筑最終目的是用在現(xiàn)實生活中，因此建筑使用者的細(xì)心設(shè)計會很好地提高建筑設(shè)計的品質(zhì)。如果將這種關(guān)照結(jié)合在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，更能提升建筑的使用效率。內(nèi)建筑的設(shè)計就是一個很好的案例（如圖4）就是一個很好的案例，比如他們在2007年完成一個可以說是中國歷史上的第一個情侶式酒店。他們從2004年開始設(shè)計，把一個座落在珠海海邊情侶路的舊的辦公樓從表面到內(nèi)部進(jìn)行了一系列的改造。當(dāng)時他們希望用一個簡單的方法，來營造一個中國水墨的意境。于是他們就做了一片云石的墻面，而其它的都是黑色的地面，包括鏡面，還有一些可以反射的東西，從而形成一個空間氛圍。還有北京的鳥巢也是在這一種設(shè)計理念，通過立體感給人視覺一假象，讓人有一種連續(xù)無遮擋的室內(nèi)視覺空間，讓建筑更加可觀。

圖4　阿里巴巴總部——樓梯

3　總結(jié)

綜上所述結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑設(shè)計之間有著密切的關(guān)系，設(shè)計師要是能合理運(yùn)用二者，將它們巧妙結(jié)合并通過對他們的理解才能對設(shè)計有更好創(chuàng)新。在做建筑設(shè)計時要考慮建筑所在的條件，建筑體會受到外部怎樣的影響，我們設(shè)計的建筑會如何使用，使用者會有怎樣的感受，從這些問題中通過總結(jié)和提煉。從而設(shè)計出更好的作品，避免結(jié)構(gòu)設(shè)計淪為想象與象征等這樣流于形式的命題。

[1]日本建筑協(xié)會.建筑設(shè)計資料的集成[M].天津：天津大學(xué)出版社，2006，04.

[2]劉志偉，張曉新.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（16）.

[3]周定前.抗震概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2013（05）.

TU318

A

1673-0038（2015）26-0031-02

2015-6-6

李志剛（1979-），男，中級工程師，本科，主要從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。