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淺談結構表現的涵義、基礎以及建筑的結構性論文
摘 要:著重探討了結構表現的涵義、基礎以及建筑的結構性,指出技術與藝術的有機結合成為當代高層建筑結構表現的主要內容,在此基礎上揭示出高層建筑結構藝術體現的本質,以促進設計師對結構表現的思考。
關鍵詞:結構表現,高層建筑,藝術
建筑英文單詞“Architecture”,本意為巨大的工藝,可見在建筑誕生之初,它就被認為是技術與審美融合的產物,建筑的特征必然是科技的可實踐性和美的可理解性。高層建筑作為城市現代化的象征,無論高層建筑的類型是如何出現的,都有兩個方面的問題必須要面對:第一是與高層建筑的立面和裝飾有聯系的,因為建筑物的形狀是經濟和工程學決定的,受到成本、建筑占地面積的限制和其他利益的驅動。第二是與高層建筑的形式,其巨大的體量和尺度有關的,即建筑的結構體現,這就要求不但要暴露結構而且要表現結構系統的性能,并使建筑物在視覺上有助于說明這種結構性能。
1 結構表現涵義
結構是影響建筑設計的重要因素,當代建筑結構設計已經突破了傳統概念上的“結構支撐”,越來越多的重視結構形態的表現性。結構表現成為建筑創作中形態構思的重要方法,結構表現著重發掘建筑結構中的藝術因素,尋找結構和藝術的結合,變抽象的結構概念為生動的建筑語言。結構的表現不僅因滿足功能要求呈現出來,而且通過結構工程師和建筑師的合作,還能實現設計者的個人美好愿望。
2 結構表現的基礎和內容
建筑結構藝術體現是建立在對工程原理特別是結構的原理和性能理解的基礎上,并且包含著3個基本概念:效能,經濟和雅致。
2.1 有效的結構能夠節約資源結構必須有效,要從許多方面來衡量。首先就是天然資源的利用。必須充分發揮結構材料的優勢,把它們做成盡可能有效地承受施加在它們上面的荷載。
2.2 將建筑做得經濟永遠是頭等重要事情節約天然資源的要求,要和節約社會資源的需要相平衡。不論工作屬于誰,業主要求將結構做得更為經濟永遠是頭等重要的事。因此工程師們一直被要求把設計做得既經濟又實用,或者說,要做到用較少的錢建造出功能多的建筑。正是由于設計者們學會了有效地建造建筑物,才創造了偉大的結構藝術品。
2.3 雅致的結構形式能夠打動人心,引起人們的審美情感雅致的結構表現因素有:結構形態的節奏與韻律;結構形態的張力和動感;結構形態剛與柔的對比;結構形態的簡潔與明確;結構形態的機理與變化;結構形態的精妙平衡等。
3 不同材料的高層建筑的結構表現
3.1 建筑的結構性現代的高層建筑變得越來越纖細,產生更大側移的可能性比以往大體積的多層高樓要大。建筑物愈高,自然界所產生的重力荷載、風荷載和地震荷載的影響愈大。正因如此,抵消這些荷載的結構作用成為高層建筑設計的一個重要方面。高層建筑對側向荷載的動力反應,可以通過改進結構系統以及選擇有效建筑形狀的措施加以控制。因此,高層建筑的形式在很大程度上和結構的有效性能有關,這也就決定了建筑的經濟性。建筑的結構功能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側移的能力,同時也決定著建筑各種體量的組成。
3.2 鋼結構高層建筑中的結構表現中國香港的中國銀行體現了建筑結構的效能,經濟和雅致的統一。這幢368.5 m高的塔樓將約翰漢考克中心對角支撐的思路和希爾斯大廈分段截割筒體的思路獨創地集聚在一起。該建筑平面呈正方形,用對角線分成4個三角形筒體,并分別升至不同高度。在斜截面上分段截割筒體的處理思路與西爾斯大廈水平的分段截割不同,它符合整個建筑要在外觀上始終強調對角線以及主題為三角形的要求。這種斜向截割的做法也為結構優雅地向空中逐漸遞減做出貢獻;而向上逐漸遞減又與一個可見的堅實底座互為補充。外露的對角斜向支撐以4個巨形角柱作為骨架。X形支撐的上下看不到像漢考克中心那樣的水平系桿。這些斜撐和角柱不僅形成了該建筑豎向和水平方向的主要抗力系統,而且使塔樓的外觀像一座光彩奪目的雕塑品。在斜撐和角柱的后面用具有細網格的玻璃外墻襯托,使它們在外觀上更為突出。所有斜向系桿和主要豎向立柱都用填以混凝土的箱形鋼構件組成。正是這種組合形成了這幢在經濟、結構上富于表情的建筑。
3.3 混凝土高層建筑的結構體現德克薩斯州休斯敦的貝殼廣場1號大樓是一幢鋼筋混凝土框筒結構建筑。它是世界上最高的輕質混凝土結構之一,也是1971年建成最高混凝土建筑,高達218 m。它的外貌呈波浪形,并且這種波浪起伏的體型表現在建筑的全高上,而不像內地海事銀行那樣,僅在底座附近。貝殼廣場1號大樓的這種波浪起伏的做法使得豎向增量的荷載轉移到底座處的少數柱子上;它還足以補償內核心區角部相應位置處所承擔的荷載增量。在一些樓面板不能與核心筒體連接的地方,它們必然和一個大梁相連,大梁又必然一端支撐在核心筒上,另一端支撐在立面的某個構件上。因而,在建筑立面上需要有一些比較堅實的柱子作為支撐點。于是,相應于核心角部處的柱子截面尺寸必然要有所增加。這種基于結構考慮所形成的波浪形外觀,在形象上是有趣的,而它造成的陰影更為驚人。雖然立面上的兩處起伏是對稱的,但它們形成的陰影卻往往并不對稱,這些長帶狀的陰影表現了建筑的高度。底座上面有一排兩層窗,它們與上層有相似的尺度和相似的波浪形外觀,通過它們將這幢塔樓的主體部分與堅實的底座融為一體。這兩個樓層的高度相同(比塔樓主體部分的樓層略高);堅實底座處的波浪外形與上層柱的波浪外形相映。這個堅實底座看上去就好似那些波浪形立柱的天然結構支撐,因為當柱子要加大截面以承受更大的荷載時,作為它的支撐物的底座也必然要相應地增大。
4 當前高層建筑結構表現發展趨勢
當前高層建筑結構藝術發展趨勢的特點,在于裝飾和表現力強的雕塑形式,其目的似乎是展示建筑的外表而不是形式。由于建筑的形狀往往是不規則的,結構的邏輯不再能夠在這些不連續的建筑骨架中應用。至于未來的高層建筑,它們要達到很高的高度;效能,經濟和雅致仍然是對它們進行設計的指導原則。建筑總體形式永遠是安置在某些環境中的,因為它的取舍與這個環境對形式的需求有關。于是,高層建筑設計的本質是:必須從材料出發考慮怎樣采用細小構件,從構件出發考慮整體的結構形式,并從結構形式出發考慮相形之下的周圍環境。結構藝術的目標是表現細小的整體和對比,它們將繼續主導未來的高層建筑設計。為了鼓勵這種設計,需要對那些表現結構的重要建筑進行更為細致的分析研究。這些研究應該集中于形象分析上,這種形象分析不但要用建筑的觀點看問題,而且還要用結構的觀點以及從結構性能和建造經濟上看問題,解決問題。
5 結語
發展結構師與建筑師之間的合作,對于推進結構表現主義的藝術是重要的。結構系統的革新永遠是結構表現主義的核心。高層建筑中的許多革新都是建筑師與結構師之間發揮了對等關系的情況下出現的。因此好的高層建筑作品,體現了建筑師與結構師的合作,彌合他們之間的分歧,融合他們的思想為一個完整的健全的美的作品,這將是未來高層建筑設計的典范。
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