从台北101看超高层建筑与结构.docx

.3.1由结构构思催生的高层建筑造型艺术创新美学就是优良与质量的一种表现，好的建筑作品必须永远是美学上恰当的，这种恰当必须与美的失误对立分明，设计师必须表现出关心美学并且追求建筑的优美。高层建筑作为一种长久存在的结构物，它们的外观也应该表现出永久和优良，而建筑的结构是它的承重骨架，建筑的造型、空间等内容都依赖于它，一旦骨架形成，建筑物的形体也就不会有很大的改变。一部建筑的历史也许可以被形容为“织物”，如果将作为工具的结构艺术，即材料、施工方法、构造方法，理论作为经线，那么建筑形态即造型美和审美性就是纬线。如果在建筑造型的设计过程中，脱开结构的制约、启迪与造型作用，只注重功能分析与艺术上的遐想，这无异于脱离人体的骨骼去进行人体的创作，其结果是可想而知的。对结构技术的着力渲染和特意强调对启发建筑设计构思灵感有着非常重要的作用。例如，在当今结构技术表现已发展成为一种艺术表现手段，成为高层建筑造型设计中结构构思的重要部分，它打破了以往单纯从形式美学角度追求造型表现的套路，开创了以造型创意为目的，从结构技术角度出发，通过技术性思维以及捕捉结构受力特性、几何特征与建筑几何造型内在联系的方法，去寻求技术与艺术的融合，使高层建筑的结构表现服从造型表现，将工业技术融入造型艺术之中。高层建筑形象的塑造主要依赖对结构形态美的正确表达，在高层建筑形象塑造中，我们应当去发掘结构构思与建筑形象个性表达之间的内在联系。无疑，这是我们克服高层建筑创作中模式化弊病的一条重要途径。3.1.1 高层建筑形式的逻辑以结构形式的力学性能为基础一座高层建筑的形式，不仅要表现简洁、有秩序和令人愉快的美学特征，还要体现着高效能的结构体系，否则它是不易于被社会所接受。影响高层建筑形式的因素众多，诸如美学、功能、经济与文化，然而由于结构的因素对于高层建筑有重要的影响意义，所以在本部分将论述高层建筑结构形式的力学性能是如何影响高层建筑造型创意的构思发展。 现代结构技术的发展，为高层建筑的创作提供了较大的灵活性和自由度，而建筑学与结构工程学的密不可分，也要求建筑师必须按照自然法则和科学规律去选择结构形式，遵守规范规定，把逻辑思维和形象思维、结构理性和高层建筑艺术结合起来，创作出技术含量高，个性鲜明的高层建筑形象。建筑师在进行高层建筑造型构思的同时，也要酝酿结构方案，要从基本的高层建筑结构的传力方式，传力系统来分析和摹想结构形式的基本力学特征，分析具有不同力学性能的结构形式如何塑造各具个性的高层建筑形象，力求使结构技术美的形式具有高层建筑艺术美的内容，同时，又使结构技术美的内容具有高层建筑艺术美的形式，从而达到技术美和艺术美的高度统一。【案例】3.1.2 结构的形式美与高层建筑造型的几何美及标志美的逻辑互动在高层建筑的造型中，可以充分利用高层建筑结构中符合力学规律和力学原理的形式美的因素，“诱导人们从建筑的外显（Appearance）识别建筑的内涵”。大体上说，高层建筑结构所具有的这些形式美可以归纳为以下几个方面：均衡与稳定、韵律与节奏、连续性与渐变性、形式感与力量感等。而高层建筑造型具有明显的几何美学特征，表现为高层建筑的简洁美、明晰美、精确和比例美以及带给人们强烈印象的标志美。相对于多层建筑来说，高层建筑形式受到更多的结构束缚限制，因而建筑的形式有着与结构逻辑和结构概念设计更为密切相关的联系，具有更明确、直观、突出的几何美特征。简洁明晰的外部形态、精确的平面形式和比例合适的尺度关系都符合高层建筑对结构连续性的要求与结构体系要受力均衡的结构逻辑，在高层建筑外在表现出的几何美特征之下，对应的是科学、严谨的高层建筑结构概念设计思维，建筑的艺术美通过具体的结构形式美表现出来。1 结构的均衡、稳定与高层建筑形象的简洁美大多数高层建筑的几何美首先体现于建筑的简洁美。在高层建筑结构概念设计的力学要求控制下，由均衡、稳定的结构围合并支撑起来的高层建筑物，所表现出的是和谐统一的审美感受，而高层建筑的简洁美正体现的是建筑形体的统一美感。现代高层建筑中的许多构筑物，如电视塔，虽然形体简单，也没有什么装饰物，但在结构均衡、稳定的基础上，根据结构中应力分布的规律或结合结构合理受力的要求，仅仅对其形体轮廓进行适当的艺术加工，便能给人以美感。奈尔维说过，稳定性是最带技术性的、最基本的结构性质，“通过应用各种建筑方法得以保障的稳定性，也是大大有助于取得确定的、理想的建筑艺术效果的。”【案例】取得结构的稳定还有其它不同的方式，高层建筑的空间体量构图也由此而形成不同的造型特征。【】结构稳定是建立在静力平衡的基础上的。不论是从力学的角度，还是从美学观点来看，“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。随着现代高层建筑中新材料、新技术、新结构的广泛运用，“平衡”与“稳定”这些概念的内涵更加丰富了。长期以来，建筑师和结构工程师多半都是按照“把一个实体构件放在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、雄伟以及“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。而现在随着结构技术的发展，建筑师开始尝试设计一些表面处于一种不稳定状态的建筑形式，而不稳定的背后却是结构处于稳定的临界状态。【】 2 结构的韵律、节奏与高层建筑形象的明晰中世纪的美学家托马斯阿奎那认为“美在和谐(比例)与明晰，明晰即璀璨。”高层建筑的明晰是指明快和清晰，明晰本质上体现了一种逻辑关系，愈是明晰的图形愈有逻辑性，逻辑产生了美感。高层建筑的结构部件的排列组合要以一定的规律进行，遵从结构的逻辑性，这样不仅结构简化、受力合理，有利于快速施工，而且还使空间造型获得极富变化的韵律感与节奏感。韵律、节奏与高层建筑的明晰美是由内而外的联系在一起。明晰的几何美表现出深刻而丰富的内容，结构的逻辑与艺术的法则的结合使简单演变为丰富和统一。概括的线条、单纯的色块和简洁的体形以及一目了然的结构形式，是高层建筑明晰美的具体表现。高层建筑的各种承重结构构件，如立柱、楼板、挑梁、刚架、拉索、斜撑等，是使建筑物立面构图获得某种韵律与节奏的最活跃的基本要素，而这些有规律排列的结构构件，又往往使高层建筑的造型具有该结构形式的一些基本特征，如西班牙 Edificio Manantiales 立面之上的传力短柱以及斜柱。从立体构成原理来看，一些新结构形式是由许多密集单元集聚而成的。“作为形态被分割的单元虽不是很显眼的角色，可是在集聚的构成中却显示着极其丰富的作用，是使三次元达到极其明快的构造物”。在现代高层建筑的设计中，新材料、新技术、新结构的运用，可以使得富有韵律的露明结构的艺术表现充满生气而令人惊叹和遐想。那些装配式高层建筑中的装配构件本身的形式美，以及装配构件排列组合后形成的韵律感，对于工业化和体系化高层建筑的空间造型艺术效果来说，具有特殊的重要意义。因此，工业化和体系化高层建筑的构件设计，应当力求使这些构件同时具有结构承重和建筑造型的两种不同的功能，国外称这种构件为“建筑、结构构件”。这种构件的造型设计既要符合力学原理，便于预制和安装，同时又要考虑到这些构件组合以后的比例、尺度、形体轮廓、阴影效果以及由此而形成的韵律感等，所以，“建筑结构构件”的设计是建筑师和结构工程师颇费心思的事情。3 结构的连续性、渐变性与高层建筑造型的精确、比例美高层建筑结构形式美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。结构的连续性与渐变性是受自然界中力学作用的结果。结构的连续性和渐变性不仅可以提高结构的整体刚度，还有利于受力构件中弯矩的合理分配，从而提高其承载能力。不少高层建筑也展示出精确和比例的几何美，精确美不仅表现在考究的几何形体、精制的线条和构件、形体的准确交接，也表现在外部空间中各个几何形体准确的相互连接之中，而高层建筑的比例美则是连续、渐变的结构体所形成的建筑形体的视觉美感。 由于结构的连续性和渐变性往往与结构给人的稳定、轻巧、流畅等感受联系在一起，因而这也是现代高层建筑造型中可以充分利用和发挥的形式美的因素。在许多情况下，结构的连续性和渐变性往往可以造成或加强结构形体中的曲线美。总之，如何发挥结构的连续性和渐变性在建筑造型艺术中的作用，这还是从合理组织结构传力系统来统一考虑。 结构的渐变性与连续性反映的是结构受力的内在逻辑要求，通常会要求建筑的具有考究的几何形体，通过精致的线条、构件、几何形体及其准确的交接，而高层建筑一个重要美学特征就是精确与比例，它们的外在表现是与结构的形式美的要求统一的。密斯设计的纽约西格拉姆大厦、芝加哥湖滨公寓等，线条精制而纤细，交接高度准确，表现了几何精确美感，精确也表现在各个几何形体的相互连接的准确性和丰富性之中，就好比“生活现象是单纯的，内容却是丰富和复杂的”一样。尽管高层建筑外观简约、精确，但内部空间却往往相当复杂而精致，而且空间与空间、构件与构件等之间的衔接就显现出精确和雅致之美。4 结构的形式感、力量感与高层建筑形象的标志性形式感属美学研究的范畴，它在建筑艺术中也是客观存在的。形式感是指艺术领域中形式因素本身对于人的精神所产生的某种感染力。高层建筑结构中的各种形式因素，如结构构件的线条、结构形成的空间界面、空间体量、结构材料的质地及其色彩等等，在一定条件下都可以产生一定的形式 感 。 新 艺 术 运 动 先 驱凡德维尔德(Van De Velde)曾激动的说过：“线条承载了它的创作者的力量与能量。”对高层建筑空间造型的结构而言，所谓“充满生命活力的形体所具有的生长和运动状态在人们头脑中的反映”、“对外力的抵抗感”可理解为“力感”，而“运动的可能性”也就是上面提到的“流动感”、“跳跃感”、“腾越感”等等。建筑结构的形式感和力量感是塑造具有鲜明特色的高层建筑形象的有力工具。高层建筑对一座城市的环境格调起着至关重要的支配作用，是决定城市形象的关键要素之一。在城市人口集聚、摩天楼飞速发展的今天，一些粗制滥造高层建筑的失态反过来影响了城市形象，“钢筋混凝土的森林”就是颓废的城市真实写照。建筑师如何积极地利用现有的结构技术支持及结构的造型作用，创作出具有独特形象而又不与城市环境发生冲突的高层建筑作品，是当前国内外建筑师与学者共同努力实践研究的一个方向。 高层建筑赋予了城市空间可识别性的美学价值。黑川纪章事务所设计的新加坡共和广场大厦具有十分抢眼的雕塑切割形体的可识别性特征，它融入新加坡现代城市景观，因其自身的可识别性使得城市形象也具有独特性和标志性，并建构了具有现代意义和可识别性的城市空间体系。而高层建筑的标志美是通过建筑的优美独特的形体造型以及建筑的外部空间和精美的结构构件所表现出来的，建筑师需要通过遵守结构概念设计的技术原则，选择恰当的结构体系与结构材料，按照建筑的艺术法则，创作出代表城市个性的标志性建筑。 高层建筑的结构不仅形成建筑的骨骼，其自身所具有的形式感与力量感也可以向人们传达城市文化的信息，形成具有十分深广文化内涵的空间与形体。“台北101 大楼”以内斜了望塔的意念为建筑造型构思出发点，创作出向上开展花蕊般的造型，象征中华文化“节节高升”的意向及蓬勃发展的经济，成为都市新坐标。“台北 101 大楼”以八大巨型钢骨梁柱为骨干围绕周边，兼具强度和韧性，结合巨型桁架结构，构建每 8 层为一个单元的组合建筑，斜立面与多层次的结构让人联想到中国古代高层砖石塔幢的翻版，具有中国的象征主义色彩的折起花瓣形状，充分体现了繁荣昌盛。【】3.1.3 结构形式的几何特征与高层建筑形象的个性结构形式的几何特征是其内在力学性质的外显特征，是建筑形象塑造的外在要素。日本建筑师安藤忠雄曾说，建筑是以几何来表现世界的艺术。一些自身具有一定几何特征的结构构件是加强建筑形象和个性表现的符号和语言，如柱、梁、桁架、索、拱等结构构件都可以构成不同的符号和语言系统，起到传递美学信息，树立美好形象的作用。3.1.4 高层建筑结构的技巧性与结构外露的艺术处理。3.3高层建筑结构概念设计中的美学问题3.3.1 “结构合理”与高层建筑形象的美高层建筑的结构及其构成的建筑空间形体的形式美乃至艺术美都应当建立在结构合理的基础上，结构合理对于高层建筑的造型设计是绝对重要的一个技术原则，但这并不意味着工程力学和结构技术就能成为衡量建筑形式美或艺术美的客观标准。 一般来说，合理的结构可能会具有一些形式美因素，如均衡与稳定、韵律与节奏、连续性与曲线美以及使人产生某种联想的形式感等。结构合理是创造“安全、经济、适用”建筑产品的前提，因而“结构合理”就是高层建筑中“生活美”的体现。然而，这些只是构成形式美的因素，而不是整体上的形式美。只有当结构或由结构构成的高层建筑形体符合形式美的构成规律时，高层建筑才表现出美感，反之则不然。结构的合理性与高层建筑的形体美之间有着一定的内在联系，但二者之间毕竟还不是必然的因果关系。 国内外一些新建的高层建筑，虽然运用了合理的结构体系和结构构件，却没有充分发挥展现出结构体本身所具有的形式美因素，缺少对结构实体的轮廓线、比例、尺度、材料质感、色彩等要素进行恰当的加工与处理，难免给人留下生硬简陋的印象。 高层建筑的结构运用和表现，应该从技术的原则与艺术的法则进行考虑。合理结构的形式美与由结构构成的建筑形体的艺术美，是高层建筑创作中技术原则与艺术法则的统一。也正因为如此，结构技术的发展必然会引起建筑艺术的表现技巧和表现手法的创新与演变。结构的合理性不仅是推动结构技术不断创新的源泉，而且，也是促进描绘建筑空间形体的建筑语言不断推陈出新的一个重要因素。 【】超高层建筑的外部形态与其内部的空间构成模式有密切的关联，空间构成模式的变化，会导致超高层建筑设计理念上的变革。超高层建筑与其它建筑之间的最大区别，就在于它有一个将垂直交通和设备管道井集中在一起，同时在结构体系中起重要作用的“核”。这个“核”在超高层建筑的形态构成上举足轻重，决定着超高层建筑的空间构成模式。这种“内核”空间构成模式以其结构合理、使用方便和造价相对低廉的优势，成为超高层建筑中最为普遍的空间布局形式，至今在超高层建筑有着广泛的使用如金茂大厦等等。除了中央核心筒式的“内核”布置方式之外，还有其它的布局方式，如“外核式布局”和“多核式布局”等等，随着人们对建筑空间品质的要求不断提高，由于中央核心筒体周围的房间需要人工采光和机械通风，多少会给人带来不适感，以中央核心筒为主导的“内核”空间构成模式受到了挑战，出现了从长方形平面布局演化而来的“双核”构成模式。这种出于造型需要的“双侧外核心筒”式的空间构成方式，不但使建筑的外观形态