大跨度建筑方案创作中的结构表现手法研究

拟采用单拱形式 ， 最大跨度为 ５ 。由于在结构形式上做 了修饰 结构巧妙设计 出了如 图 ２所示 的 “ ０ｍ 两朵 莲花 ” 。屋顶 由三个 部 分 性 变化 ， 部呈内收形式 ， 端 加之矢跨 比较 小 ， 通常 的竖 向荷 载作 组 成 ： “ 在 大 莲花”小 “ 、 莲花 ” 与中间 的连 接体此 ， 设计 采用索桁 架形 式予 以加强 ， 其 态相似 ， 直径分别 为 １４ｍ 和 ８ 由“ １ ７ｍ， 花蕊 ” 上下 两层 “ 瓣 ” 、 花
了把梁截面 的中和轴 附近的材料减少 到最低程度 ， 出现 了工 字形 截面构件 。再进一步把梁腹部 的材料挖去 而形成 三角形 孔洞 ， 最 后 由梁转化为平 面桁架 。桁架 比工 字形截 面梁 更能 发挥 材料 性
于活力 。以简支梁为例 ， 均匀 分布 荷载作 用 下 ， 在 弯矩 图是 抛 物
ａ 结 构 平 面 图 ） ｂ） 结构 透 视 图
言， 弯矩 图形及其含义 比一 些孤 立的弯矩数值更为重要 ” 。 在建筑设计 中， 助弯 矩概 念和弯 矩 图形分 析 ， 以帮 助我 借 可
图 ２ 某“ 莲花” 建筑
图 ２是某湖滨建 筑结 构形 态模 型。为 了与周 围环境 取得 一 们进行结构构思 。如 Ｇ Ｐ设计 的柏林火车站方案 （ Ｍ 见图 １ ， 面 致 ， ）屋 建筑 师采 用仿 生手法 ， 意于“ 立 浮于水面的两朵 睡莲” 以网壳 ，
大 跨度 建筑方案创作 中的结构表现 手法研究 ★
代 富红
摘
杜
佳
要 ： 绍 了在 大跨 度建筑方案创作 中用结构形 态去构筑建筑形 象的设计方 法： 结构的力 学规律和 自然界 中获得 结 介 从
构构思的启发 ； 结构构件视 为表现建筑形 象的“ 号” “ 言” 指 出利 用数 学 中的 几何形 可以准确 地描述 复杂 的曲 将 符 和 语 ；
ｂ 结 构 剖 面 图 ）
图 １ 柏林火车站屋面结构形态分析
１ 结构 力 学规 律 的最 充分利 用
２ 生物 结构 形态 的仿 生拟 态
自然界的一切有形 生物 ， 一种都 凭着 自己 的结 构 、 态和 每 形 结构在形态上 的表现 是否 真实 的表达 了结 构受 力 的实 际情 功能 三方 面的最优结合而流存 于世。无 论人类 的创造 多么精 巧 ， 况 是我们评价其是 否合 理 的标准 。结 合结 构 内力分 布而 做 的形 几乎都 能在大 自然的创造物 中找到 自己对应 的影 子 ： 一滴 水珠 从 态 调整不仅使材料得 以充分利用 ， 能使 原本简单 平稳 的结构 富 和一 个蛋 壳可 以看到 自由抛物 线型 曲面的张力 与薄壁 高强 的性 还 能 ； 一片树叶的 叶脉可 以发 现交叉 网状 的支撑 组织 肌理 ； 蛛 从 蜘 线 ， 中弯矩最大 而支座弯 矩为零。但为 了使 构件形 状简 单便 于 是天才 的悬索结构 的创 造者 ， 丝的 直径不 到几微 米 ， 编织 的 跨 蛛 但 施工 ， 常按等截面梁设计 ， 并采用矩形截 面 ， 择截 面尺寸 时以跨 蜘蛛 网的直径可达几米 ……受 到 自然 的启 发 ， 选 建筑 师们也 创造 出 中处最大边缘应 力来 验算 ， 可见梁 的大部分材 料应力 远远低 于许 不少优秀 的结构仿生作 品 ： 上海浦东 国际机场 ， 外形酷 似海 鸥 ； 法 用应力 。为节 约材料可按弯矩图来设计 梁 的形 状 ， 即成为 鱼腹式 国里昂机场铁路客运站如一 只展翅待 飞的“ 大鸟 ” 北 京奥运 主体 ； 梁， 此时 ， 的各个 截面 中的边缘 弯 曲应 力可 以较 接 近 ， 梁 此外 ， 为 育馆模仿鸟巢 的结构形态等 等。
规律 和力 学原 理 的形 式美 因素 ， 仅是 高技术 的体 现 ， 不 而且 能为
建筑形态带来 崭新 面貌 的同时赋予合理 的内涵 。 近年来 ， 随着综合 科技 的飞速 发展 ， 构科 学与 材料 科 学都 结
取得 了巨大 的成就 ， 由此带来 的大跨 度建筑创 作 中的结构表 现手 法也有很多新进展 。下 文总结出 四种结构 表现手 法 ， 希望能对 致 力于形象创新又缺少方 法的建筑师提供帮助 。
第３ ７卷 第 ２ ４期
２０ １１ 年 ８ 月
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ ＴＵ ＨＩ ＥＣ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ２ １３ ． ４
Ａｕ ． ２ １ ｇ ０１
・１ ・
・
规 划
・建 筑
・
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （ ０ ）４ ０ ０ — ２ １ ０ －８ ５ ２ １ ２ －０ １０ １
面空间 ， 其产 生的结构 形式理性、 纯净。
关键词 ： 大跨度建 筑， 结构形 态， 建筑形象
中图分 类号 ：Ｕ １ Ｔ ３８ 文献标识码 ： Ａ
著名 的意 大利建筑 工程 师皮埃 尔 ・ 鲁基 ・ 尔维 认 为 ： 一 布置形式与弯矩 图一致 ， 奈 “ 充分展示 了力 学原则本身所 提供 的艺术 个技术上完善 的作 品， 可能 在艺术 上效 果甚 差 。但 是 ， 有 无论 是 表现力 ， 使结构形态更 为丰富。 古代 还是现代 ， 却没有一个美学观点上 公认 的杰 作而在 技术上 却
不是 一个 优 秀 的作 品 的。看来 ， 良好 的技 术 对 于 良好 的建 筑来
说， 虽不是充分 的 ， 但却是一个必要 的条件 ” 。这句话 非常明确地 总结 了结 构技 术在 建筑 创作 中 的重 要作 用。实践 证 明以结 构技 术手段来参 与建筑形态构成 ， 理而巧妙 的利用结构 中符 合力学 合
能。而当桁架形状接近于抛物线 时 ， 即和简支梁 的弯矩 图形接 近 时， 材料可得 到更 大节 约 。从这 个例 子可 以看 出 ， 弯矩 不仅 是 结 构 力学计算 中一个极其重要 的因素 ， 而且 也是结 构构思 中进行 推
理判 断的一个基 本力 学 概念 ， 正如 罗森 迟 尔所 说 ： 对 设计 者 而 “