藝術(shù)有使建筑物美化的力量。而與建筑共存的結(jié)構(gòu)正是表現(xiàn)美的一種手段。合理運(yùn)用結(jié)構(gòu)功能產(chǎn)生的造型。并進(jìn)行藝術(shù)加工。使之具有豐富動(dòng)人的美的感染力，才能使建筑具有真實(shí)的表現(xiàn)力。試圖從鋼結(jié)構(gòu)自身所蘊(yùn)涵的技術(shù)美學(xué)成分結(jié)合力學(xué)規(guī)律探討力與形的統(tǒng)一，從鋼結(jié)構(gòu)所開辟的空間創(chuàng)造舒適的使用環(huán)境探討形與質(zhì)的統(tǒng)一，從鋼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的視覺空間形態(tài)體現(xiàn)建筑創(chuàng)作的意圖探討形與意的統(tǒng)一，綜合考慮實(shí)現(xiàn)建筑藝術(shù)的表與里、技與藝、情與理的統(tǒng)一。
建筑藝術(shù)與其它純藝術(shù)的區(qū)別之一。在于它無(wú)法建立在空想的基礎(chǔ)上。它需借助于技術(shù)的支撐，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也常常給建筑藝術(shù)注入新的內(nèi)容。隨著人們對(duì)鋼材的廣泛研究和探索，已從它的技術(shù)特性中演變出完全不同于其它材料的造型能力�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)體系大致可分為大跨體系、高聳體系和輕鋼體系，而每個(gè)體系又可細(xì)分為許多子體系。面對(duì)如此豐富多樣的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)需了解其內(nèi)在材料特性、力學(xué)規(guī)律和結(jié)構(gòu)邏輯。統(tǒng)籌考慮建筑的功能、空間和形態(tài)，方能選用一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、空間合用、造型優(yōu)美的結(jié)構(gòu)體系，達(dá)到建筑藝術(shù)創(chuàng)造中真、善、美的境界。
建筑造型是結(jié)構(gòu)形態(tài)的外在表現(xiàn)，應(yīng)力求表達(dá)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在邏輯規(guī)律，將結(jié)構(gòu)自身所蘊(yùn)涵的技術(shù)美學(xué)充分地表達(dá)出來(lái)，達(dá)到建筑創(chuàng)作中“真”的境界，實(shí)現(xiàn)力與形的統(tǒng)一；結(jié)構(gòu)所開辟的空間要體現(xiàn)建筑的使用功能，它應(yīng)考慮建筑在使用時(shí)各方面的要求，為其創(chuàng)造一個(gè)舒適的使用環(huán)境。達(dá)到建筑創(chuàng)作中“善”的境界，實(shí)現(xiàn)形與質(zhì)的統(tǒng)一;視覺空問(wèn)呈現(xiàn)著空問(wèn)形態(tài)，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)為建筑創(chuàng)作提供了豐富的設(shè)計(jì)語(yǔ)言。我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)要善用這些語(yǔ)言，體現(xiàn)建筑創(chuàng)作的意圖，創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)美和諧的形象，達(dá)到建筑創(chuàng)作巾“美”的境界，實(shí)現(xiàn)形與意的統(tǒng)一。這也就是鋼結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性、空間性和藝術(shù)性。為此在鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)選型時(shí)，要綜合考慮建筑空間這三方面的要求，正確處理它們之間的矛盾，達(dá)到建筑藝術(shù)的表與里、技與藝、情與理的統(tǒng)一。
一 力與形的統(tǒng)一
住現(xiàn)代建筑的造型中�？梢猿浞掷媒Y(jié)構(gòu)中符合力學(xué)規(guī)律和力學(xué)原理形式美的因素，達(dá)到力與形的統(tǒng)一，來(lái)增強(qiáng)建筑藝術(shù)的表現(xiàn)力。歷史上一些優(yōu)秀的建筑體系，如我國(guó)古代木構(gòu)架建筑、古羅馬石拱穹窿建筑、西歐文藝復(fù)興之前的哥特建筑等。都在建筑空間造型中突出地反映出了結(jié)構(gòu)形式的基本特征和結(jié)構(gòu)運(yùn)用的基本技巧。
1. 結(jié)構(gòu)受力特征與建筑造型的統(tǒng)一
鋼結(jié)構(gòu)受力的基本特點(diǎn)是軸向受力優(yōu)于橫向受彎.軸向受拉優(yōu)于軸向受壓，多向受力優(yōu)于單向受力。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了類型眾多的結(jié)構(gòu)體系，在整體受力狀況上有很大的差異，也為現(xiàn)代建筑造型提供了豐富多彩的手段。大跨體系必須著重地研究如何克服屋蓋結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生的巨大彎矩，由此發(fā)展了剛性體系、柔性體系和組合體系：而高聳體系則必須注意如何抵抗水平荷載.導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的發(fā)展呈現(xiàn)出構(gòu)件立體化、巨柱周邊化、結(jié)構(gòu)支撐化和體型圓錐化的趨勢(shì)。因此建筑造型應(yīng)在結(jié)構(gòu)受力合理的基礎(chǔ)上，將結(jié)構(gòu)自身的受力特征以可感知的形態(tài)表達(dá)出來(lái)。增強(qiáng)建筑的藝術(shù)表現(xiàn)力。
例如滑鐵盧國(guó)際候車廳中弧形桁架式三鉸拱的造型和結(jié)構(gòu)中受力彎矩圖一致。壓桿和拉索的布置也和彎矩圖中壓力和拉力的分布一致。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力特征以最直觀的圖式呈現(xiàn)出來(lái)。無(wú)論在實(shí)質(zhì)上還是在視覺上都產(chǎn)生非常好的穩(wěn)定性。與人們習(xí)慣的心理感受完全一致。
2.結(jié)構(gòu)作用原則與建筑造型的統(tǒng)一
結(jié)構(gòu)必須達(dá)到自身的平衡與穩(wěn)定，才能實(shí)現(xiàn)承擔(dān)荷載、傳遞內(nèi)力的作用。因此根據(jù)力學(xué)要求，對(duì)稱或不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式都必須保持均衡與穩(wěn)定，這同建筑造型中形式美的規(guī)律是一致的。隨著現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展，平衡與穩(wěn)定的概念所包含的內(nèi)涵更加豐富了。例如拉力在結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定中起著越來(lái)越大的作用。帶有索的各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如懸索結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、索桿結(jié)構(gòu)等。從根本上改變了傳統(tǒng)建筑基于受壓力原理之上的空間造型特征。不僅會(huì)變得輕巧、雅致，甚至給人以飄然失重的感覺。而且在一些情況下還富有奇妙的藝術(shù)效果。在建筑的設(shè)計(jì)中。如能充分考慮結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定性要求。并通過(guò)適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化和夸張，用藝術(shù)的手法表現(xiàn)出來(lái)。必能創(chuàng)造出非常有特色的建筑作品。巴塞羅那的長(zhǎng)途通訊塔通過(guò)3對(duì)鋼纜拉索將整個(gè)結(jié)構(gòu)固定起來(lái)。以簡(jiǎn)潔而有效的途徑獲得了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，也通過(guò)深層的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建了一種新的美學(xué)概念。
3.結(jié)構(gòu)構(gòu)成方式與建筑造型的統(tǒng)一
為達(dá)到結(jié)構(gòu)中材盡其用的目的�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成呈現(xiàn)出平面結(jié)構(gòu)向立體結(jié)構(gòu)發(fā)展、單一結(jié)構(gòu)向組合結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)。結(jié)構(gòu)的立體化有利于改善整體的受力性能。甚至可使結(jié)構(gòu)的傳力方式發(fā)生改變。如受彎構(gòu)件演化為軸向受力構(gòu)件。最大限度地發(fā)揮材料的力學(xué)性能。此外。結(jié)構(gòu)的立體化在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成相互支撐的關(guān)系。能更好地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定。組合結(jié)構(gòu)充分利用不同結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)或不同材料的力學(xué)性能，使各種結(jié)構(gòu)揚(yáng)長(zhǎng)避短、剛?cè)岵?jì)。從而達(dá)到材盡其用的目的。經(jīng)過(guò)合理的組織和安排。結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方式能夠充分地展現(xiàn)出來(lái)。成為建筑表現(xiàn)自身的有力途徑。
廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)是國(guó)內(nèi)第一個(gè)按中樞理念設(shè)計(jì)和施工的大型國(guó)際機(jī)場(chǎng)。機(jī)場(chǎng)航站樓屋頂采用以人字柱支承的大跨度雙曲面鋼屋蓋，在水平和垂直面投影均為曲線，其空間架最大連續(xù)長(zhǎng)度237m.主桁架最大跨度76m，結(jié)構(gòu)形式新穎。置身于偌大的機(jī)場(chǎng)中，無(wú)論從哪個(gè)角度審視，都能欣賞到流暢而富于韻律的線條美。
二 形與質(zhì)的統(tǒng)一
滿足建筑的功能需求是結(jié)構(gòu)選型最基本的前提.也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)所在�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用廣泛，可用于各種類型的建筑，如多層住宅、聯(lián)合廠房、大跨體育建筑、高層的旅館和辦公樓。這些建筑的使用功能自然各有不同，為此在結(jié)構(gòu)選型時(shí)要力圖達(dá)到形與質(zhì)的統(tǒng)一， 對(duì)使用空間的性質(zhì)加以分析，如空間的大小、形狀、各部分的組成關(guān)系，以及由于使用要求而提出的特殊空間要求等，然后對(duì)其進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，使所選結(jié)構(gòu)類型滿足建筑的使用功能。
1.結(jié)構(gòu)覆蓋空間與建筑使用空間一致
結(jié)構(gòu)的運(yùn)用是為了創(chuàng)造合符使用要求的空間。在結(jié)構(gòu)覆蓋的使用空間中，除了容納建筑物使用空間以外。還包括了結(jié)構(gòu)部分所占的一部分空間。當(dāng)結(jié)構(gòu)的覆蓋空間與建筑物的使用空間趨近一致時(shí)。不僅可以提高空間的使用效率，還將為減少照明、采暖時(shí)的空調(diào)負(fù)荷以及節(jié)約維修費(fèi)用等創(chuàng)造有利條件。
北師大珠海分校風(fēng)雨操場(chǎng)是用一個(gè)巨大的弧形網(wǎng)殼將整個(gè)建筑覆蓋起來(lái)。建筑順著主拱中軸線呈發(fā)射狀依次連接到混凝土環(huán)粱上。網(wǎng)架貫通整個(gè)建筑。形成一個(gè)富有層次的共享空間。通過(guò)透明的玻璃幕墻。室外優(yōu)美的環(huán)境一覽無(wú)余。而室內(nèi)層次分明。氣勢(shì)恢弘磅礴。將結(jié)構(gòu)空間和使用功能極富創(chuàng)造性地結(jié)合在一起。
2.結(jié)構(gòu)幾何形體與建筑使用要求一致
現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展不斷對(duì)建筑物功能提出新的標(biāo)準(zhǔn)與要求。不同使用功能的建筑要求相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式與之相適應(yīng)。如同為高層建筑，高層旅館只需小開間的客房即可.而現(xiàn)代辦公樓則希望有通透的大面積辦公空間。這自然對(duì)結(jié)構(gòu)形式提出了不同的要求。建筑物的使用要求涉及面很廣，除了使用空間的大小、形狀外，諸如采光、照明、通風(fēng)排氣、音響、排水等要求。對(duì)結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)幾何形體的確定。都有比較直接的影響。通風(fēng)排氣、音響、排水等需要一個(gè)優(yōu)秀的建筑方案。能對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)造性的解決。將結(jié)構(gòu)的合理陛與建筑的使用要求進(jìn)行完美地結(jié)合。日本電器總公司大樓就是根據(jù)建筑不同的使用要求將內(nèi)部空間分為3部分。在底層部分形成了一個(gè)富有生氣的共享空間。強(qiáng)化了該部分的公共性；在共享空間的上部留有一個(gè)寬44m、高16m的風(fēng)口�？梢跃徑怙L(fēng)對(duì)建筑的沖擊力。同時(shí)也可以讓柔和的光線灑向底層的共享空間：上部則是比較集中的辦公和會(huì)議空間。該建筑的結(jié)構(gòu)形式和建筑內(nèi)部的各種使用要求以獨(dú)具匠心的表現(xiàn)手法巧妙地結(jié)合起來(lái)。
3.結(jié)構(gòu)體系之間的組合與建筑空間的組合一致
現(xiàn)代建筑向著將大型化、相關(guān)聯(lián)的功能融為一體的綜合化的方向發(fā)展。許多大型的綜合建筑在城市中出現(xiàn)。很多相互關(guān)聯(lián)的功能常常融為一體，一幢建筑往往容納商業(yè)、娛樂、辦公等諸多功能.也可能出現(xiàn)以一種功能為主，周邊依存許多附屬功能的建筑。此時(shí)一種單一的結(jié)構(gòu)體系往往難以滿足建筑使用功能的需要。這就要求和建筑的使用功能相對(duì)應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)體系組合在一起，方能創(chuàng)造一個(gè)合用的空間。這種組合不僅可為水平方向的組合，也可為垂直方向上的組合。Iq本熊本市公園室內(nèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)空間構(gòu)成的基本構(gòu)想是用一個(gè)直徑125 m的圓頂覆蓋中心場(chǎng)地。并用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)覆蓋周邊自由安排的其他設(shè)施。結(jié)構(gòu)之間的組合完全和建筑內(nèi)部空間的組合一致，使之創(chuàng)造出一個(gè)優(yōu)美的建筑形象。猶如一朵白云漂浮在綠色的草坪上。
三 形與意的統(tǒng)一
現(xiàn)代形式豐富的鋼結(jié)構(gòu)體系開辟了形態(tài)各異的建筑空間。結(jié)構(gòu)不僅為空間提供有效的支撐。而且可能成為空間形態(tài)重要的表現(xiàn)元素。因此在結(jié)構(gòu)體系由“隱沒”到“顯現(xiàn)”的發(fā)展過(guò)程中。主動(dòng)利用和展示結(jié)構(gòu)體系的美學(xué)特征并加以夸張和表現(xiàn)是現(xiàn)代建筑空間設(shè)計(jì)的重要趨勢(shì)。在建筑空間的創(chuàng)作中要根據(jù)設(shè)計(jì)的意圖。合理利用結(jié)構(gòu)幾何形體來(lái)限定人們視覺感受的空間范圍。形成不同的空間輪廓、空間動(dòng)勢(shì)與空間韻律。
1.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面豐富空間輪廓
空間界面不僅是建筑物內(nèi)部與外部環(huán)境的“臨界面”。而且也自然而然地構(gòu)成了人們身臨其境的“視野屏障”。不同空間界面按不同方式圍合而成的空間輪廓。給人以不同的心理作用。并產(chǎn)生不同的視覺藝術(shù)效果。通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理運(yùn)用。哪怕只要使得空間界面的某一部分獲得相應(yīng)的變化。人們對(duì)視覺空間的異樣變化就會(huì)產(chǎn)生。把兩種或兩種以上的空間界面各自相應(yīng)的變化加以組合時(shí).就會(huì)產(chǎn)生奇妙的空間輪廓，上述那種人們對(duì)視覺空間的異樣感受就會(huì)因此而“強(qiáng)化”。以空間界面來(lái)限定空間。創(chuàng)造豐富多姿的空間輪廓。
伊甸園工程采用了一種雙層弓弦式結(jié)構(gòu)。中央受壓弦桿用截面逐漸縮小的管狀桿件制成。用這種弓弦式結(jié)構(gòu)組成了從15—120m大小不同的穹隆。根據(jù)地形和功能將這些穹隆隨意組合，形成了和自然極為和諧的類似生物體結(jié)構(gòu)。內(nèi)部空間更是變化豐富，不同大的穹隆和不同的自然環(huán)境結(jié)合產(chǎn)生了不同的空間感受。天光云影通過(guò)透明的穹隆映人室內(nèi)。和周圍環(huán)境融為一體。
2.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面以強(qiáng)調(diào)空間動(dòng)勢(shì)
現(xiàn)代建筑的空間構(gòu)圖常�？梢越柚诮Y(jié)構(gòu)體形所形成的空間界面的變化。來(lái)造成和增強(qiáng)視覺空間向前、向上、旋轉(zhuǎn)、起伏等動(dòng)勢(shì)感。這不僅能顯示出人類現(xiàn)代文明生活中的速度感與節(jié)奏感的加快，適應(yīng)人們審美心理的變化;同時(shí)，在許多情況下這種動(dòng)勢(shì)感在空間序列中還具有吸引與組織人流的功能作用廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓就是一個(gè)典型的例子。為實(shí)現(xiàn)一種新穎的設(shè)計(jì)風(fēng)格。航站樓屋頂鋼結(jié)構(gòu)采用了國(guó)內(nèi)跨度最大的曲線結(jié)構(gòu)。整體設(shè)計(jì)猶如大鵬展翅。主樓如大鵬的身子。東西兩側(cè)的候機(jī)樓則是大鵬展開的翅膀。突出了與航站樓建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)的“向前欲飛”的空間動(dòng)勢(shì)。熬個(gè)外觀設(shè)計(jì)用呈現(xiàn)自然流暢的緩弧形熬體造型。創(chuàng)造了無(wú)限延展的視覺想象。蘊(yùn)涵了機(jī)場(chǎng)作為空中橋梁連接世界的美好意愿。這里，由傾斜屋頂與墻面所造成的空間動(dòng)勢(shì)很自然地反映了結(jié)構(gòu)構(gòu)成的特點(diǎn)。并與該建筑物的使用性質(zhì)與藝術(shù)風(fēng)格十分相稱。
3.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面以組成特有的空間韻律
如果說(shuō)空間輪廓變化的有意強(qiáng)化形成了空間動(dòng)勢(shì)的話。那么空間輪廓特征的有意重復(fù)便形成了特有的空間韻律。值得注意和借鑒的是，為了適應(yīng)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)及其施工技術(shù)的發(fā)展。不僅在工業(yè)建筑中。而且在民用與公共建筑中.也傾向于重復(fù)采用同一結(jié)構(gòu)單元來(lái)進(jìn)行空間組合。這些結(jié)構(gòu)單元的平面多取正方形、六邊形、三角形或圓形等，盡管它們的體形與尺寸都是一樣的。然而通過(guò)平面上的交錯(cuò)組合或剖面上的高低布置。仍然可以造成富于變化并具有一定結(jié)構(gòu)空間韻律的視覺空間藝術(shù)效果。倫敦第三機(jī)場(chǎng)采用了一種基本的鋼管“樹”結(jié)構(gòu)單元。這座建筑由36個(gè)這樣的基本單元組合而成。建筑空間內(nèi)部的設(shè)備布置和頂棚采光也與結(jié)構(gòu)組合相一致，彼此呼應(yīng)，相互加強(qiáng)，結(jié)構(gòu)形式和空間輪廓不斷重復(fù)形成了特有的空間韻律。以簡(jiǎn)潔而有力的手法表達(dá)了現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)建筑高效組織和快速流動(dòng)的概念。
一個(gè)好的建筑，建筑與結(jié)構(gòu)必是有機(jī)結(jié)合的統(tǒng)一體。如奈爾維所說(shuō)：“建筑是，而且必須是一個(gè)技術(shù)與藝術(shù)的綜合體。而并非是技術(shù)加藝術(shù)。”因而建筑師在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，要將結(jié)構(gòu)內(nèi)在邏輯規(guī)律用藝術(shù)的形式表達(dá)出來(lái)，達(dá)到力與形的統(tǒng)一；用合理而優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式去強(qiáng)化建筑自身的創(chuàng)作意圖，達(dá)到形與質(zhì)的統(tǒng)一。在此基礎(chǔ)上，充分重視建筑的場(chǎng)所特性和人與空間的關(guān)系，使技術(shù)在更高的層次上與情感的抒發(fā)融為一體。
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