建筑設(shè)計中的結(jié)構(gòu)技術(shù)與結(jié)構(gòu)表現(xiàn)

劉吉先

摘要：隨著生活水平的提高和科學的不斷發(fā)展，人們對建筑物功能的多樣化和形態(tài)的美觀程度越來越重視，結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑中的運用顯得越來越重要，本文對建筑設(shè)計中幾種常用的結(jié)構(gòu)技術(shù)及其一般運用做了簡單的介紹，從細節(jié)的雕琢、動感的營造和重力的冒險三個方面，提出了自己對于創(chuàng)造性地運用結(jié)構(gòu)技術(shù)以增強結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的看法，希望對有志于建筑設(shè)計的同行有一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計;結(jié)構(gòu)技術(shù);結(jié)構(gòu)表現(xiàn)

建筑與我們的生活息息相關(guān)，不但具有宜居的實用價值，也具有美化環(huán)境的景觀價值和進行交流展示的文化價值。建筑以結(jié)構(gòu)為支撐和主要部件，其形態(tài)主要受到結(jié)構(gòu)形態(tài)的制約，要設(shè)計出新奇美觀的建筑形象，主要就是要發(fā)揮創(chuàng)造力，對結(jié)構(gòu)因素進行別出心裁的使用。但是，對結(jié)構(gòu)因素的使用不能單以美觀為依據(jù)，還必須符合力學的原則。因此，結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑設(shè)計中的作用就顯得尤為重要。對結(jié)構(gòu)技術(shù)掌握得越充分，運用起來越是得心應手，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的空間也就越寬廣。

1 建筑設(shè)計中結(jié)構(gòu)技術(shù)的一般方法

不同的建筑有不同的使用功能，功能不同，需要刨造的結(jié)構(gòu)形態(tài)也不同。在現(xiàn)代建筑設(shè)計中，為滿足不同的使用功能，通常會用到以下幾種結(jié)構(gòu)形態(tài)：

1.1 承重結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)最符合傳統(tǒng)力學的穩(wěn)定原則。它的特點是，把承重和圍護結(jié)合起來，建筑物從上到下，越來越大，越來越重，越來越堅實，建筑物的各個樓層非常整齊協(xié)調(diào)。

1.2 框架結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)能夠適應多種多樣的功能要求，在公共建筑中運用得最為廣泛，對傳統(tǒng)的建筑審美觀既有突破又有傳承。特點是可以靈活自由地分隔空間，既能夠滿足各種功能需求，又可以營造多種結(jié)構(gòu)形態(tài)，實用與美觀可以兼顧。

1.3 拱結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)多用于大型空間建筑以及隧道、橋梁等等，在視覺效果上顯得壯觀和層次分明。它是由曲線形的構(gòu)件組成，有筒形拱、穹窿、交叉拱等不同造型。拱結(jié)構(gòu)重在材料適當、外形合理，以用鋼鐵制造最為適宜，造成的拱結(jié)構(gòu)跨度大、外形輕巧。

1.4 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)由一定數(shù)量的系統(tǒng)化的桿件組成，外形輕巧，交錯的桿件形成強烈的透視效果，富有表現(xiàn)力，容易造成壯觀的感覺。它的特點是，節(jié)省材料，受力比較均勻，不容易變形。

1.5 懸索結(jié)構(gòu)

這是一種柔性的受力結(jié)構(gòu)，以鋼索承重，適用于跨度比較大的建筑物。這種機構(gòu)比較靈活，可以突破傳統(tǒng)的方方正正的呆板建筑樣式，建造各種美觀的空間形態(tài)。

1.6 折板結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)是以薄平板為主要材料，按照一定角度拼接而成，穩(wěn)定性和受彎能力突出。這種結(jié)構(gòu)的建筑物，外形線條清晰，非常規(guī)整。

1.7 殼結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)也是由曲線形構(gòu)件組成，具有優(yōu)越的力學性能和很好的剛度、強度，屋面功能與承重功能合二為一，形態(tài)多樣，可以造成多種自然界形態(tài)的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。

以上是我們的建筑設(shè)計中常見的七種結(jié)構(gòu)形態(tài)，我們要掌握它們的特點和適用范圍，靈活地加以運用。有些建筑的外形比較復雜，功能也不是那么單一，這時候可能就要把多種結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)合起來，才能獲得最大的效果。也有一些建筑的功能要求跟上述的結(jié)構(gòu)形態(tài)不完全吻合，這時就需要運用結(jié)構(gòu)技術(shù)形態(tài)對某些結(jié)構(gòu)形態(tài)作一定的調(diào)整。另外，我們并沒有窮盡各種結(jié)構(gòu)形態(tài)的特點，建筑設(shè)計中，要學會用全新的眼光觀察各種結(jié)構(gòu)形態(tài)，盡可能多的發(fā)現(xiàn)和利用它們自身所涵的美感。

2 創(chuàng)造性的利用結(jié)構(gòu)技術(shù)，增強結(jié)構(gòu)表現(xiàn)

上面我們已經(jīng)掌握了結(jié)構(gòu)技術(shù)的一般方法，下面我再從三個角度談一談如何創(chuàng)造性的利用結(jié)構(gòu)技術(shù)，從而實現(xiàn)最大化的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。

2.1 細節(jié)的雕琢

大的框架受多種因素的制約，難以有明顯的突破，因此，想要創(chuàng)新，我的第一個思路是從細部入手。人們向往宏偉壯觀，也追求精雕細刻。細節(jié)的改變比較容易，而且經(jīng)?？梢詫ㄖ锏暮门c壞產(chǎn)生決定性的影響，畫龍點睛，還是畫蛇添足，只是一點一畫的差別。

在細節(jié)的雕琢方面，有很多現(xiàn)當代建筑設(shè)計大師們的例子值得我們效法。比如密斯·凡德羅，他在刻畫建筑物的細部從而增強建筑物的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上實力過人，享有盛譽。密斯對建筑結(jié)構(gòu)組件的使用極其熟稔，可以靈活地進行排列組合，創(chuàng)造優(yōu)美獨特的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。他尤其擅長細部構(gòu)件的使用，每一個細微之處和連接點上都可以看出他的精雕細琢的匠心。因此，他的作品看上去高貴、完美，是無可爭議的經(jīng)典之作。又比如，菲利普·約翰遜精心設(shè)計的邊登格羅教堂。整個建筑的支架由很多相同的白色網(wǎng)架制成，外墻屋頂采用反射玻璃，數(shù)量巨大的細小構(gòu)件共同營造出一種如夢似幻的寧靜氣氛，讓人不由自主地生起虔敬之心。

細節(jié)的雕琢沒有成法可循，主要是依靠設(shè)計者的精心構(gòu)思和敏銳的審美判斷力?！白x書破萬卷，下筆如有神”，建筑設(shè)計者旁搜博采，有大量出彩的名樓在胸，再出之以精雕細琢，一定能夠在細節(jié)上有所突破，造成優(yōu)秀的作品。

2.2 動感的營造

建筑物最初和最終的目的是給人提供庇護之所，所以，堅實、穩(wěn)固，“風雨不動如山”，一直是建筑設(shè)計者努力要達到的效果。但是，隨著建筑技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代人心態(tài)的改變，這種穩(wěn)固的建筑觀念已經(jīng)開始動搖，出現(xiàn)了許多不同意見。順應這種潮流，我們得出結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新的第二個思路，給穩(wěn)固的建筑物營造出動感。

建筑師Cahtrava的兩個設(shè)計可以為我們營造建筑物的動感提供借鑒。一個是密爾沃基藝術(shù)博物館，該建筑以水上運動器材為靈感，通過對屋面的特殊設(shè)計，將作為支撐的鋼條按不同的傾斜角度進行排列，造成動感十足的效果。另外一個是法國里昂的一個客運站。他將工程設(shè)計與建筑設(shè)計結(jié)合起來，通過結(jié)構(gòu)構(gòu)成和輪廓的特別排列，將該站點造出一種凌空飛動的感覺。

需要注意的是，設(shè)計師要了解人的心理需求，在追求動感的營造的過程中，要根據(jù)建筑物的使用功能和面向的群體，時刻想到貼合人的心理感受，給人留下美好的印象，不能盲目下手，貪多求奇。

2.3 重力的冒險

建筑講究堅實穩(wěn)固，既要依從重力，又要對抗重力。從建筑史上我們可以看出，建筑技術(shù)的創(chuàng)新，很大程度上就是對重力局限的突破，許多偉大的建筑，尤其是一些世界奇跡，也是因為重力的冒險而垂范后世，讓世人驚嘆。因此，我想到的結(jié)構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新的第三個思路，是重力的冒險。

隨著科學技術(shù)的日新月異，現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)技術(shù)，已經(jīng)可以將工程技術(shù)上的問題與建筑物外形的塑造同時完成，現(xiàn)代建筑已經(jīng)離重力的手心越來越遠，放眼城市里的高樓林立，我們很容易感到這一點。

說到重力的冒險，我們最先想到的通常就是樓層的高度。高度的要點在于越是上部要使用越輕巧的材料，并且要設(shè)法減小風的阻力。現(xiàn)在，世界上已經(jīng)有了828米高的迪拜塔。但是，一說就能想到的，就已經(jīng)不再有創(chuàng)造性可言。在建筑物的高度上，我們已經(jīng)很難尋求突破，而且這是非常宏大的項目，不是尋常建筑可以奢望的。所以，我們必須另辟蹊徑，從另外的角度向重力挑戰(zhàn)。

新建的央視總部大樓的就是一個非常好的例子。這棟大樓的形態(tài)設(shè)計是以兩個巨大的“ z ” 字交叉纏繞，在環(huán)形的頂部造成巨大懸挑結(jié)構(gòu)，形成一個達70米的直角。大樓采用的是三維的環(huán)形形態(tài)，不取縱深，而是從橫向上挑戰(zhàn)重力，展示人類的科技力量。

參考文獻：

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（作者單位：甘肅中興盛鼎建筑工程公司）