建9999筑结构的美学探讨.doc

建筑结构美学概论姓名：王展班级：土木073班学号：20069706建筑结构的美学探讨摘 要： 建筑的目的是以技术和艺术的手段创造预期的理想人工环境，使人类得以舒适的生活、工作和从事特定的生产活动。基于工业建筑的特殊生产要求，特定的生产操作环境要求，过去的工业建筑设计在中国往往过于偏重其功能性，使之经常成为“功能主义”的典型，表现出极强的合理性、经济性和高科技的特征。传统观点认为结构设计的立足点在于力学，建筑设计的立足点则在于美学 结构是利用技术为建筑美化服务的。本文从结构与建筑美学的关系以及结构形式美两个方面探讨了结构自身的技术美打破了传统的先建筑后结构的单一思维，挖掘出结构的艺术内涵。 建筑是人类按照使用要求，在对自然界加工改造过程中创造出来的物质实体。同时又是在这个加工改造过程中运用了美学规律，注入了审美理想，显示了审美价值的艺术作品。建筑物是符合美学原则的功能产品，结构设计的立足点在于力学，建筑设计的立足点则在于美学。在很长一段时间里，建筑师为追求美学设计的完美，尽可能利用装饰手段将结构隐藏起来。但是近几十年来，建筑结构所体现的理性和技术的美感重新被认识，对结构设计中的美学探讨也就越来越深入，建立在理性的技术基础上注入感性的建筑思维的结构造型设计在当代建筑设计中起着不可忽视的作用。1 结构与建筑美学的关系 1.建筑美源自于结构历史上一些优秀的建筑体系，如我国古代木构架建筑、古罗马石拱券穹隆建筑、西欧文艺复兴前的哥特建筑等。都在建筑空间造型中突出地反映出了结构形式的基本特征和结构运用的基本技巧。值得深思的是，这些优秀建筑体系兴起与衰落的发展过程，大都揭示了这样一条客观规律：当结构技术的运用受到建筑艺术创作中雕琢与堆砌的影响，得不到继续发展的时候，这也往往就是建筑艺术的生命力开始枯竭的时候在中国的木构架体系中柱顶部的斗拱是最具民族文化特色的建筑构件之一，实际上是一种特殊的结构构件起到支撑悬挑平衡屋檐及屋面部分构件重量的作用，明清时代斗拱的截面尺寸相对减少，使装饰的作用多于结构的作用，成为一种权势等级财富的象征。失去结构的美，这种建筑形式也就走到了发展的尽头西方古典柱式的柱身长细比均为6*8，我们由材料力学可知当石材的长细比8时，可获得最小的横截面积，此时所用的材料也最省中国古代柱式为木质材料，其长细比在唐宋时期一般为8或9明清时期为1 0 这种长细比对于木柱来说，几乎可以不考虑。从而达到较合理地利用材料特性的目的，显然人们在古代并无法事先根据稳定理论来校核柱，完全是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋达到了力学与美学的统一 。 2.结构和建筑的和谐创造美一个好的建筑的产生 ，定是建筑与结构的完美结合，建筑设计构思的自由性是随着对结构学法则性认识的逐步深化而扩大的。而建筑结构的自在性又是在把握美学构成法则性的基础上得到飞跃的，把建筑美仅仅归结于建筑师的创造 至少是一种误解。而结构工程师把自己排除在美的创造者行列之外，更是一种误解，只有当建筑师和结构工程师配合默契，共同致力于美的创造时。建筑的美才能更好、持久。悉尼歌剧院设计的经验教训就是这方面一个典型的例子悉尼歌剧院的建筑方案虽然好得无以复加。但其结构方案有一个致命的缺点，选错了结构型式大家知道如果壳体屋盖都是凸面向上平放。当受重力作用时，可通过壳体的薄膜压应力来抵抗外荷载当受风力作用时。所受的向上风吸力，只要小于壳体自重，一般也无害。所以壳体的优越性是在重力作用下，其产生的大部分内应力是压应力，对混凝土这种耐压性能好的材料。采用壳体结构型式是十分合适的。但悉尼歌剧院的壳体屋盖不是平放，而是斜向悬挑。这样壳体受到重力作用时，其内应力根本不是薄膜压应力，壳体的优越性完全没有了。特别是受风力作用时，如风力施加于壳体凸面，则在与壳体自重的联合作用下，更会增加壳体的倾覆倾向。所以斜向悬挑放置的壳体屋盖，其内力不全是压力，而存在力矩。这样就不能采用厚度很薄的壳体。所以建筑师要求壳体厚度用1 0 0 mm 屋顶处 和5 0 0 mm基座处，根本不可能实现。但是，悉尼歌剧院的建筑形式的确太好了。人们舍不得放弃它，只好保留其外在形式，而改变其结构内涵，这样，一个外形像壳体，实际为一系列三铰拱并列拼接的结构就成了今天的悉尼歌剧院，它实在违背结构的力学原理。只能说是一个凑合的结构，由于建筑师考虑结构不够当然还有其他原因。非技术因素，这个工程的施工工期很长，长达1 4年之久，造价也甚为庞大，实际造价超出预算造价1 0多倍1. 3 结构技术促进建筑美的发展结构技术是设计创新的杠杆结构技术的进步带来了建筑形象的巨大改变。另一方面，结构技术的发展对现代社会的思想意识和审美心理产生了深刻的影响，技术美学和技术价值观受到普遍的接受结构技术的表现从某种程度上已经成为建筑艺术的一部分。深刻的影响着建筑形象的创作近年来出现的一种新型结构形式-膜结构就充分地表现了结构的技术美，它用高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合形成具有一定刚度的稳定曲面并作为一个整体全部被施加预张力，它在外形上生动活泼，既飘逸自然又刚劲有力，可谓是柔中有刚，在功能上又以最轻/最强的结构围合出最大的空间。它正是以最轻、最省的预张力结构的形态给我们以美感，以最科学的结构创造出最美的建筑形态以技术美创造艺术美，打破了传统的先建筑 后结构的做法，要求建筑师要与结构工程师相互配合共同确定膜结构的外形术逻辑结构语言成为了建筑艺术美的主要表现。对于张拉膜结构，任何附加的支撑和修饰都是多余的，其结构本身就是造换句话说：不符合结构的造型是不可能的因为那样的薄膜不是飘动的就是缺乏稳定性的张拉膜结构的美就在于其力与形的完美结合。2 结构的形式美在现在建筑造型中可以充分利用结构中符合力学规律和力学原理的形式美的因素来增强建筑艺术的表现力，大体上来说：结构所具有的这些形式美可以归纳为以下几个方面平衡与稳定连续性和渐变性、力度感和形式感。2. 1 结构的平衡和稳定由于力学要求结构形式都必须保持平衡和稳定，这同建筑构图中形式美的规律是一致的，结构稳定是建立在静力平衡的基础上的，不论是从力学角度还是美学观点来看，对称是 平衡中的一种比较简单的形式，而非对称的平衡则要复杂得多长期以来建筑师和结构师多半都是按照把一个实体构件放到另一个实体构件之上的原则来解决结构的承重问题。这样，所谓平衡与稳定的概念也就必然和敦厚庞大稳重以及上轻下重，上小下大等这样一些视觉感受 视觉印象紧密联系在一起 然而随着高强材料和各种新技术的出现拉力，在结构的平衡和稳定中起着越来越大的作用带有索的各种结构系统，如悬索结构、悬挂结构、帐篷结构、索杆结构等。从根本上改变了传统建筑基于受压力学原理之上的空间造型特征。不仅会变得轻巧雅致甚至给人以飘然失重的感觉。2. 2 结构的连续性与渐变性结构的连续性是指结构构件各部分之间连接的整体性，而构件断面形状无突变的连续过渡，则是其渐变性结构的连续性和渐变性是受自然界中力学作用的结果。当结构刚度发生突变时，会出现应力集中的现象。从力学观点来看，结构构件的交接以微曲线过渡比较理想 此时应力分布较均匀，以此便可推断：当壳体构件成连续曲线时，对结构中内力的传递也很有利，而这样的结构在造型上也显出一种流线美，现代建筑中的所谓的空间的流动，正是由于按照建筑构图原理，去直接利用结构本身所具有的受力合理的曲线或曲面几何形体而形成的空间的流动形成空间的连续结构中内力的流动形成连续的结构。可见，直接利用结构的曲线或曲面体形来构成建筑物的空间界面，是造成视觉空间连续与流动艺术效果的一个重要原因。2. 3 结构的力度感和形式感建筑结构是承受各种荷载和作用的系统，它自然应当表现出力度，建筑结构的力度使人感到安全奋起，充满信心和力量，埃菲尔铁塔是第一座以三维几何学为根据计算的金属空间结构，这座塔的底部结构跟人体的小腿肌肉的结构十分相似，而人的小腿肌肉在人体上表现出强大的力度，刚劲也是力度的表现。高层建筑中采用的剪力墙筒体结构就是以刚劲表现力度的例子。反过来，柔韧也是力度的表现：蜘蛛网以它的力度使撞上来的昆虫难以脱身，悬索结构也是以它的柔韧来表现强大的力度，形式感是指艺术领域中形式因素本身对于人的精神产生的某种感染力。从艺术心理学的角度来看，一些自身具有一定形式特征的结构构件可以像符号，一样起到传递美学信息的作用，斗拱是我国古代木构建筑的象征 半圆拱和尖券则分别是古罗马建筑和哥特建筑的突出标志梁、柱、拱穹隆. . . . . . 这些