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建筑与结构往往相互制约而又相互依存。结构设计所要实现的诉求即是在满足结构安全与经济性的前提下,最大限度的为建筑设计提供坚实的结构基础,为建筑师们的创意提供无限的可能性。
为此首先应了解结构的特性:
建筑物建设过程中的关键在于各专业的统力协调。技术内容广泛,在此专讲结构技术与建筑、艺术的协调。
其实,建筑三要素(适用、坚固、美观)个个都与结构有关,因为结构具有三重性:空间性、科学性、艺术性。
一、结构的空间性——使用空间
使用的首要目的是开辟一个空间,此乃功能的第一要求。该空间正是由结构构件搭构而成。这也是建筑物一出现就存在结构的根本原因。即使如纪念碑一类纪念性建筑,虽无空间,却仍有结构。结构是建筑物存在的物质条件,没有结构就没有建筑。但结构对使用目的符合程度如何却值得研究推敲。如楼面要平,出现了平面楼盖。楼梯要坡,出现了斜梁板与弧形梁板。顶盖可平、可凸也可凹,出现了平屋盖、拱屋盖与悬索房盖。运动场地与观众看台上方空间大小不仅与使用功能有关,且与设备(如空调的空间体积等)有关。可见各种结构型式的多样化空间,能满足不同功能要求。这就的结构型式的功能作用。
二、结构的科学性——经济合理
结构既要开辟空间,就一定表现为型式。结构也讲造型,但非几何形体。
各时代结构受当时当地材料、施工、理论等水平之限,故其型式不同。古埃及与希腊采用大型石材的石梁柱结构,其空间为充满内柱的六面体。古罗马与哥特式建筑采用小块砖石材料的拱结构,其屋盖呈圆形或尖形。古中国采用木梁柱构架,就比石梁柱结构轻巧、先进得多。近现代采用钢材与混凝土,建起了多层、高层甚至超高层建筑,以及壳体、网架、悬索等大跨建筑。
以最少代价(人力、物力、财力)获取最大效果(物质、精神等),这是事物发展的经济规律,也是各种结构型式不断推陈出新的内在因素。为了达到坚固、经济目的,必须研究力学、结构的客观规律,遵循其理性逻辑,组成既用料准确、材尽其用,又保证其整体稳定平衡与强度、刚度完好的结构体系。
经济合理的结构型式,才具有强大的生命力与表现力。所以力学与结构科学性的最终结果,也表现为看得见的结构型式。
三、结构的艺术性——内外观感
结构型式不仅涉及适用空间与科学经济规律,且明显地直接影响建筑物的外观造型与室内观感。
结构自身的美学价值通过其型式显露出来。符合科学规律的结构具有力的真实表现力与感染力。因之,同时也富有力的美学与装饰效果。
举世公认的典范实例很多,现仅略举三例如下。意大利结构工程师、建筑师奈尔维(NerVi,1891~1979)设计的佛罗伦萨体育场的看台雨篷和螺旋楼梯,是使受弯构件具有曲线美的典型。他设计的另一杰作是罗马小体育宫,尖顶壳底部的波浪状荷叶边与Y形斜柱,既符合力学结构的内在因素,又给其外观带来极美艺术造型。美国建筑师赖特(Wright,1869~1959)设计的流水别墅,其大胆的悬挑结构凌架在流水之上,美学价值极大。
关于结构与建筑的关系,麦克唐纳在《结构与建筑》一书中也做了令人满意的归纳,他把结构与建筑的关系划为六大类:
1.经过装饰的结构:“建筑完全由所偏爱的结构系统的形式逻辑所影响(基本是决定)”,他列举了雅典的帕提农神庙和范斯沃斯住宅等典型的例子。简单的说,这时结构因素是建筑师考虑的重点,这些结构往往比较合理,但要么建筑师非常偏爱某种结构,要么技术水平没有达到任建筑师发挥的地步,否则这种以经过装饰的结构作为建筑的形式在建筑师中没有太大的市场。
2. 结构作为装饰物:“设计过程由视觉因素而不是技术因素所驱动,因而结构性能往往并不理想。”麦克唐纳举了蓬皮杜中心的例子。蓬皮杜中心虽然夸张的暴露了结构,但它的结构并不能令人满意,很多呈现出来的所谓“结构”从技术上讲并不合理,而只是一种装饰。
3. 结构作为建筑:“建筑由结构和只有结构组成”。这往往也是由技术上的限制导致的。所以这里面的例子多是技术性很高的建筑,如大跨度,超高层之类。
4. 结构产生建筑形式
5. 结构被接受:与第 4 类一起,“允许结构要求强烈的影响建筑物的形式,即使结构本身不一定是裸露的。采用了结构上最合理的构件设置,并且使建筑适应这种设置。”麦克唐纳对 4 、5 两类似乎没有做明确的区分。我认为这两类是结构与建筑之间和谐自然的关系,这样的建筑也理应成为建筑与结构的精品。可惜这样的精品并不多。麦克唐纳举出了罗马万神庙等例子。
6. 结构被忽略:在这里,建筑师总算可以尽情的发挥想象力,而不用去听结构师们的唠叨了。但其市场只在于结构技术游刃有余的领域,比如体量比较小的建筑,比如廊香教堂。
以上的归纳起码能令我满意。把结构与建筑的关系说成技术与艺术的关系,则不妨做出如下更加概括一些的归类:
第一种是技术主导。麦克唐纳所说的第 1 和第 3 类就属于这一种。设计者首先考虑的是结构问题;
第二种是艺术主导。上面第 2 和第 6 类即属此种。建筑意图可以充分的发挥。
第三种便是技术与艺术的完美结合,即上面的 4 、5 两类。这时,建筑与结构不分彼此,相辅相承。
以上三种实在难分优劣,但就个人而言,我更钟情于第三种,这一点从上文的字里行间早已流露出很多了。
很明显,在空间小、跨度小、房高低的小型建筑中,结构的重要性及其对建筑的影响都相对地降低,建筑设计者的自由度就比较大。然而,高层与大跨等大型建筑造型,则完全达到依赖于结构的地步,以致结构体系本身就是其建筑表现。在此情况下,不正确的材料选用、结构选型、施工工艺等都可能明显影响建筑美观。
虽然20世纪90年代的结构科学与施工技术可以设计并建造出一切造型的东西来,但这并非意味着一定经济合理。没有生命力的造型是不值得欣赏与推广的。
实现建筑与结构的协调,这是无数建筑及结构设计者在不断追求的,然而在实际运作中却很难达到完美的境界。尤其受到现代社会经济发展的驱使,为了实现商业利益的最大化,建筑物建设周期不断缩短,项目投资者首选减少时间成本的阶段即为设计阶段。这使得现代建筑中建筑与结构不和谐的音符时有发生。
在此,以最为普遍的住宅用房为例。在房地产业急速发展的现阶段,开发商实现利益的首要措施即是缩短生产周期,而设计者为满足开发商的要求不得不在最短的时间内完成设计内容。这样他们仅能先行考虑立面美观度、经济实用性等因素。而一些细节部分,最能够体现建筑自身灵性与特点的地方却常常被忽略,建筑结构可以共生共立的地方却变得脱节,因为这些地方需要设计者花大量的时间和心血来琢磨、推敲,这些时间对于房地产的整个开发过程来说是奢侈的,故经典建筑也就越来越少见。这是现在建筑与古代建筑所无法比拟的,古代建筑就如同一若干个经验丰富的老工匠雕塑出来的工艺品,而现代建筑就是一个机械化的大工厂在流水线上加工出来的商品,两者存在着本质的区别。
科学技术迅猛发展,使结构对现代建筑的影响极其深广。面对这一形势,建筑师的职责既是创作,更是协调,即与各专业工种合作者之间融会贯通,应有更多的理解与共同语言。从建筑初步设计一开始,各方就应一起商量,允许工程师提出想法、参与构思。建筑师要利用并发挥结构的美学因素,使结构成为建筑表现不可缺少的部分。这样,目的统一、方法协调,双方思路必能融会贯通于完整的统一体内,设计出结构合理、艺术性强、令人满意的建筑物来。
为此首先应了解结构的特性:
建筑物建设过程中的关键在于各专业的统力协调。技术内容广泛,在此专讲结构技术与建筑、艺术的协调。
其实,建筑三要素(适用、坚固、美观)个个都与结构有关,因为结构具有三重性:空间性、科学性、艺术性。
一、结构的空间性——使用空间
使用的首要目的是开辟一个空间,此乃功能的第一要求。该空间正是由结构构件搭构而成。这也是建筑物一出现就存在结构的根本原因。即使如纪念碑一类纪念性建筑,虽无空间,却仍有结构。结构是建筑物存在的物质条件,没有结构就没有建筑。但结构对使用目的符合程度如何却值得研究推敲。如楼面要平,出现了平面楼盖。楼梯要坡,出现了斜梁板与弧形梁板。顶盖可平、可凸也可凹,出现了平屋盖、拱屋盖与悬索房盖。运动场地与观众看台上方空间大小不仅与使用功能有关,且与设备(如空调的空间体积等)有关。可见各种结构型式的多样化空间,能满足不同功能要求。这就的结构型式的功能作用。
二、结构的科学性——经济合理
结构既要开辟空间,就一定表现为型式。结构也讲造型,但非几何形体。
各时代结构受当时当地材料、施工、理论等水平之限,故其型式不同。古埃及与希腊采用大型石材的石梁柱结构,其空间为充满内柱的六面体。古罗马与哥特式建筑采用小块砖石材料的拱结构,其屋盖呈圆形或尖形。古中国采用木梁柱构架,就比石梁柱结构轻巧、先进得多。近现代采用钢材与混凝土,建起了多层、高层甚至超高层建筑,以及壳体、网架、悬索等大跨建筑。
以最少代价(人力、物力、财力)获取最大效果(物质、精神等),这是事物发展的经济规律,也是各种结构型式不断推陈出新的内在因素。为了达到坚固、经济目的,必须研究力学、结构的客观规律,遵循其理性逻辑,组成既用料准确、材尽其用,又保证其整体稳定平衡与强度、刚度完好的结构体系。
经济合理的结构型式,才具有强大的生命力与表现力。所以力学与结构科学性的最终结果,也表现为看得见的结构型式。
三、结构的艺术性——内外观感
结构型式不仅涉及适用空间与科学经济规律,且明显地直接影响建筑物的外观造型与室内观感。
结构自身的美学价值通过其型式显露出来。符合科学规律的结构具有力的真实表现力与感染力。因之,同时也富有力的美学与装饰效果。
举世公认的典范实例很多,现仅略举三例如下。意大利结构工程师、建筑师奈尔维(NerVi,1891~1979)设计的佛罗伦萨体育场的看台雨篷和螺旋楼梯,是使受弯构件具有曲线美的典型。他设计的另一杰作是罗马小体育宫,尖顶壳底部的波浪状荷叶边与Y形斜柱,既符合力学结构的内在因素,又给其外观带来极美艺术造型。美国建筑师赖特(Wright,1869~1959)设计的流水别墅,其大胆的悬挑结构凌架在流水之上,美学价值极大。
关于结构与建筑的关系,麦克唐纳在《结构与建筑》一书中也做了令人满意的归纳,他把结构与建筑的关系划为六大类:
1.经过装饰的结构:“建筑完全由所偏爱的结构系统的形式逻辑所影响(基本是决定)”,他列举了雅典的帕提农神庙和范斯沃斯住宅等典型的例子。简单的说,这时结构因素是建筑师考虑的重点,这些结构往往比较合理,但要么建筑师非常偏爱某种结构,要么技术水平没有达到任建筑师发挥的地步,否则这种以经过装饰的结构作为建筑的形式在建筑师中没有太大的市场。
2. 结构作为装饰物:“设计过程由视觉因素而不是技术因素所驱动,因而结构性能往往并不理想。”麦克唐纳举了蓬皮杜中心的例子。蓬皮杜中心虽然夸张的暴露了结构,但它的结构并不能令人满意,很多呈现出来的所谓“结构”从技术上讲并不合理,而只是一种装饰。
3. 结构作为建筑:“建筑由结构和只有结构组成”。这往往也是由技术上的限制导致的。所以这里面的例子多是技术性很高的建筑,如大跨度,超高层之类。
4. 结构产生建筑形式
5. 结构被接受:与第 4 类一起,“允许结构要求强烈的影响建筑物的形式,即使结构本身不一定是裸露的。采用了结构上最合理的构件设置,并且使建筑适应这种设置。”麦克唐纳对 4 、5 两类似乎没有做明确的区分。我认为这两类是结构与建筑之间和谐自然的关系,这样的建筑也理应成为建筑与结构的精品。可惜这样的精品并不多。麦克唐纳举出了罗马万神庙等例子。
6. 结构被忽略:在这里,建筑师总算可以尽情的发挥想象力,而不用去听结构师们的唠叨了。但其市场只在于结构技术游刃有余的领域,比如体量比较小的建筑,比如廊香教堂。
以上的归纳起码能令我满意。把结构与建筑的关系说成技术与艺术的关系,则不妨做出如下更加概括一些的归类:
第一种是技术主导。麦克唐纳所说的第 1 和第 3 类就属于这一种。设计者首先考虑的是结构问题;
第二种是艺术主导。上面第 2 和第 6 类即属此种。建筑意图可以充分的发挥。
第三种便是技术与艺术的完美结合,即上面的 4 、5 两类。这时,建筑与结构不分彼此,相辅相承。
以上三种实在难分优劣,但就个人而言,我更钟情于第三种,这一点从上文的字里行间早已流露出很多了。
很明显,在空间小、跨度小、房高低的小型建筑中,结构的重要性及其对建筑的影响都相对地降低,建筑设计者的自由度就比较大。然而,高层与大跨等大型建筑造型,则完全达到依赖于结构的地步,以致结构体系本身就是其建筑表现。在此情况下,不正确的材料选用、结构选型、施工工艺等都可能明显影响建筑美观。
虽然20世纪90年代的结构科学与施工技术可以设计并建造出一切造型的东西来,但这并非意味着一定经济合理。没有生命力的造型是不值得欣赏与推广的。
实现建筑与结构的协调,这是无数建筑及结构设计者在不断追求的,然而在实际运作中却很难达到完美的境界。尤其受到现代社会经济发展的驱使,为了实现商业利益的最大化,建筑物建设周期不断缩短,项目投资者首选减少时间成本的阶段即为设计阶段。这使得现代建筑中建筑与结构不和谐的音符时有发生。
在此,以最为普遍的住宅用房为例。在房地产业急速发展的现阶段,开发商实现利益的首要措施即是缩短生产周期,而设计者为满足开发商的要求不得不在最短的时间内完成设计内容。这样他们仅能先行考虑立面美观度、经济实用性等因素。而一些细节部分,最能够体现建筑自身灵性与特点的地方却常常被忽略,建筑结构可以共生共立的地方却变得脱节,因为这些地方需要设计者花大量的时间和心血来琢磨、推敲,这些时间对于房地产的整个开发过程来说是奢侈的,故经典建筑也就越来越少见。这是现在建筑与古代建筑所无法比拟的,古代建筑就如同一若干个经验丰富的老工匠雕塑出来的工艺品,而现代建筑就是一个机械化的大工厂在流水线上加工出来的商品,两者存在着本质的区别。
科学技术迅猛发展,使结构对现代建筑的影响极其深广。面对这一形势,建筑师的职责既是创作,更是协调,即与各专业工种合作者之间融会贯通,应有更多的理解与共同语言。从建筑初步设计一开始,各方就应一起商量,允许工程师提出想法、参与构思。建筑师要利用并发挥结构的美学因素,使结构成为建筑表现不可缺少的部分。这样,目的统一、方法协调,双方思路必能融会贯通于完整的统一体内,设计出结构合理、艺术性强、令人满意的建筑物来。