建筑与结构设计的特点与矛盾

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【摘要】如果建筑师从事建筑创作的重要目的之一是追求建筑形态的美，那么，力求结构设计的合理就是每个结构工程师的一项重要责任。建筑与结构因其出发点和内容的不同，从而决定了他们各自不同的设计原则和特点。

【关键词】建筑 结构 特点

一、建筑的形态构成特点

适用、经济和美观是我国建筑设计的基本原则，而适用又是放在第一位的原则。依此看来，从功能分析出发就是建筑设计最一般的思路。现代设计观念中，广义上的建筑功能己不仅是使用等方面的物质要求，同时，还包括人的精神需求，使人们生理上和心理上的需求达到和谐，做到物质与精神的统一。如体育馆、大型娱乐场所和影剧院等，其内部空间的形态和尺度不仅要满足各种活动的要求和声音与视线质量，还要顾及活动者与观众的心理感受，既不能过于拥塞繁杂、又不能空旷无物；其外部形态既是内部空间的外在反映，又要与周围环境取得和谐，且应避免因庞然大物造成与人的情感疏远。在满足功能要求基础上，建筑师依据一定的美学原则，通过积聚、切割、变形等手法，构筑适宜的内部空间和外部形象等等，这一系列工作便构成了建筑创作的基本过程。建筑师以其艺术文化修养的高下、对生活和现实理解的深浅、对历史和传统解的多寡以及工程经验和掌握先进技术的程度等创作出或精彩或平庸或粗陋的建筑作品。而人们对建筑作品的评价也受上述诸多因素的影响而多有不同。 综上所述，建筑的形态构成特点是功能需求和精神需求共同作用的结果。

二、结构设计的基本原则

结构存在的基本原因是抵御自然界对建筑物生成的各种荷载，结构存在的根本条件，是利用并发挥了建筑材料的作用，结构设计的根本目的是服务于人类对空间的应用和美观需求。一般说来，结构自身的美蕴含在建筑形象之中。

结构工程师依据一定的技术和经济条件，首先要对建筑的可行性做出判断，

进而通过分析计算向建筑师提出新的条件或修改意见，经过一定的反复，才能确定结构体系和结构形式。然后，进一步解决好结构承载力、变形、稳定、抗倾覆等技术问题，以及解决好结构的连接构造和施工方法问题。就空间结构自身来说，最重要的是保证承重与稳定两大体系的可靠性，具体体现在口常荷载作用下的平衡稳定以及抵御地震、风荷载作用的结构动力性能，这是安全可靠性的一个重要方面；结构形式与材料性能要统一，因为不同材料需要有与其相适应的结构选型，这也是经济性与合理性的一个重要方面。

综上所述，结构设计最基本的原则是安全可靠和经济合理，良好的结构设计应该在安全可靠与经济合理之间求得最佳平衡。

三、建筑与结构的对应关系与矛盾

结构设计和建筑设计有着紧密的对应关系。建筑平面和体型是所采用结构形式的反映，结构形式的选择受着建筑平面和体型设计效果的影响，他们之间是一种互相结合的关系。以框架结构、承重墙结构和平板网架结构为例，其所构成的建筑平面和建筑体型有所不同。

结构和建筑密不可分，但是也有矛盾。作为土木建筑的一大进步，建筑与结

构的分工明确，曾使两大专业各显神通，都有了长足的发展。但是，其间也不断产生一些前所未有的矛盾，每每失去了传统建筑中建筑与结构的和谐之美，在大型公共建筑中显得尤为突出。其原因往往在于建筑与结构之间的有机联系经常被隔断，这在建筑设计过程的每个环节上以及最终成果上都有所反映。如何合理利用并克服其间的矛盾应是建筑师与结构工程师共同考虑的问题，一味迁就或各行其是，都不可能产生好的作品。

四、结构形态与建筑创作的统一

建筑创作的重要内容之一是建筑造型的创作。而在构思建筑造型时，多强调立意的新颖和独特。建筑师个人对建筑的理解，创作当时的外界条件或自身的一些偶然因素等都影响着建筑造型的创作。但不论其作品立意的精彩也好、拙劣也好，任何建筑作品无疑都要借助结构来实现。检验建筑师成熟与否的标准之一也在于建筑形象与结构形式的关系：建筑的形象是与结构骨架毫不相干的虚假装饰，还是结构形态逻辑关系的真实反映。

如在西方古典建筑中，教堂的造型与结构形式就有着非常密切的关系。如果平面形式采用十字式，跨度不大的筒形拱或十字拱结构即可满足要求，而立面效果则需配以高大的尖塔才能显示其壮观气势；但若采用集中式平面，较大的空间尺度必须要求结构采用大跨度的弯顶来实现，而宏大的弯顶本身即可作为立面的表现重点，为城市天际线增色。灵感，比如花瓣、波浪、飞鸟的翅膀、动物的骨架之属，都在他的参照系内。 西班牙建筑师卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）设计多从自然形式上汲取

日本山梨水果博物馆建于1992年，设计者认为人们与水果之间丰富的文化和历史联系，可以通过将种子撒播在地里，并在特定的环境里使其繁荣茂盛的形式表现出来。该博物馆是分散在场地四周的一组帐篷形建筑，隐寓水果的生命力及多样性。其外形轮廓的形象是为满足具体功能的需要设计成弯顶，既科学又富有诗意，就象陷下去的盆地聚集在有斜坡的地面的周围。而水果广场表现的是参天大数的种子形象。温室，即“水果的大百科”描绘了种子在热带阳光下发芽成长的全过程。地下展厅主要展示水果的基因世界。工作间是种子生命力中固有的外来性象征。博物馆建筑讲述水果的演变过程，帐篷形建筑大小不等，所用材料也不同，既不是牢固设置在地面上，也未跃出离开地面。

然而，建筑的美感必须建立在结构关系合理的基础之上，否则建筑形态也不

会完美。空间越大、越复杂，承重体系与稳定体系就越应清晰明确，这样，对于结构来说，就具有了简捷合理的结构平衡体系；对于建筑来说，空间形态的构成关系也比较自然，使人一目了然，增强了和谐美感。

现代大型建筑的设计若刻意追求某些非自然的奇异形态或为达到某种形式而先入为主，往往会陷入单纯追求形式美的误区，从而给结构在处理平衡问题时造成困难。为举办1998年冬季奥运会而建的长野奥林匹克纪念体育馆（图3. 4），其方案创作考虑到了长野的山地地形曾有口本的阿尔卑斯之说，建筑的独特外貌使人不由得联想起富士山。支撑屋顶的斜墙和M型屋面共同构成的阶梯形外观，合成材料与钢板组成的肋构成了大跨度的结构，以及由此产生的声、光、气、热、保温、隔音和耐火等建筑技术都集中体现在这一建筑上。但其造型上部内收的形式导致了结构受力状态的恶化，给支撑结构的稳定带来了很大麻烦。尽管胶木结构屋面的采用既保持了传统风格又减轻了自重，但仍未避免混凝土支撑悬臂、特别是基础的厚重。结构形态与三十多年前小沙里宁设计的杜勒斯航空港相对比，可算是反其道而行之。此中的得失很难评说，从而引出了一个值得思考的问题，即结构是否只是为了迎合建筑的造型而存在。

参考文献：

[1]海诺・恩格尔著，林昌明罗时玮译，结构体系与建筑造型，天津：天津大学出版社.2014

[2]布鲁诺.赛维著现代建筑语言，北京：中国建筑工业出版社.2015

作者简介：韩行行（1992.12――）陕西省延安市子长县，西安思源学院城市建设学院建筑学1班