淺析建筑力學(xué)對于建筑造型的影響

胡宇飛

摘 要：如今我國的建筑行業(yè)發(fā)展迅速，有許多新興建筑都在陸續(xù)出現(xiàn)，本文首先闡述了建筑力學(xué)與建筑造型的關(guān)系，然后分析了建筑力學(xué)對于建筑造型的影響，并舉出了三大著名建筑物進(jìn)行分析，從而闡述了融入建筑力學(xué)的建筑設(shè)計思路，希望對我國相關(guān)建筑人員帶來一定的啟示，促進(jìn)我國建筑業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑力學(xué);建筑造型;結(jié)構(gòu)受力

引言：隨著時代的發(fā)展，我國建筑產(chǎn)業(yè)越來越興盛，然而現(xiàn)在的建筑設(shè)計不僅僅要考慮到居住和商用的性能，也會追求外在造型的美觀與舒適，建筑本身也具備了一定的藝術(shù)效果，可以提高整個城市的美感。建筑力學(xué)對于建筑造型有很大的影響，設(shè)計人員通常要使用建筑力學(xué)進(jìn)行分析，從而進(jìn)行建筑造型設(shè)計，下面文章就對這建筑力學(xué)與建筑造型的關(guān)系及其影響進(jìn)行探討。

一、建筑力學(xué)與建筑造型的關(guān)系

隨著時代的發(fā)展，如今很多建筑物都非常重視外在的造型，豐富多樣的造型可以體現(xiàn)設(shè)計師的審美，也可以為城市帶來多樣的變化，反映出一定的藝術(shù)與文化價值。但是建筑人員在設(shè)計建筑造型時，除了將建筑造型設(shè)立得更為美觀之外，也要考慮到建筑力學(xué)的因素，提升整體建筑的安全性。這是因為建筑力學(xué)與建筑造型有著對立與統(tǒng)一的關(guān)系，從古至今在很長的一段時間里，一些設(shè)計師在設(shè)計建筑時，并沒有將造型與力學(xué)結(jié)合到一起，所以這一段時期，建筑業(yè)得不到較好的發(fā)展。例如，羅馬宙斯寺廟雖然造型非常的美觀立體，但是卻不符合建筑力學(xué)的要求，該建筑每一根梁柱的受力性不同，最后導(dǎo)致墻面和房頂之間產(chǎn)生了裂縫，破壞了建筑的整體效果。隨著時代的發(fā)展，人類漸漸認(rèn)識到了建筑力學(xué)與建筑造型的關(guān)系，在設(shè)計的同時也分析了力學(xué)方面的問題，從而設(shè)計出了結(jié)構(gòu)合理、造型美觀的建筑物，推動了建筑業(yè)的發(fā)展。例如，我國著名的鳥巢體育館就是一個很典型的例子，類似鳥巢的造型不僅新穎奇特，也具有較強(qiáng)的穩(wěn)固性。

二、建筑力學(xué)對于建筑造型的影響

（一）結(jié)構(gòu)受力的影響

建筑力學(xué)可以影響建筑造型的方方面面，良好的結(jié)構(gòu)形式可以更好展現(xiàn)的力學(xué)的理念，所以在進(jìn)行建筑物設(shè)計的時候，是不可以將力學(xué)與造型分開考慮的。現(xiàn)階段，我國的大多數(shù)建筑都采用了勁鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑造型外觀的結(jié)構(gòu)和與受力問題有非常大的聯(lián)系。例如，三角結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最強(qiáng)，我國一些建筑物都會使用一些三角的鋼架，起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。再以鋼筋混凝土的建筑為例，如果重力在框架剪力墻上，那么就可以設(shè)計成滾筒式的結(jié)構(gòu)，如設(shè)計出砌體與框架的結(jié)構(gòu)，這樣就會使建筑結(jié)構(gòu)受到束縛。另外，我國一些建筑主要會應(yīng)用矩形、圓型、U型、T型等截面，其中一矩形截面最常用。因為不同截面高度的彎曲剪應(yīng)力不同，所以剪應(yīng)力的分布也并不均等，所以在具體設(shè)計的時候，要對剪力墻進(jìn)行分析[1]。此外，在設(shè)計建筑外形的時候，為了提高建筑的安全性，應(yīng)該少設(shè)計出凹凸的造型，這就是考慮到了建筑力學(xué)對造型的影響而進(jìn)行建筑設(shè)計的思路。

（二）具體案例分析

1.獅子門

以國外的著名建筑獅子門為例，設(shè)計師在設(shè)計獅子門的時候就考慮到了建筑力學(xué)的問題，獅子門從外觀來看比較類似于三角形，門的兩端是以遞減的狀態(tài)展現(xiàn)的，這樣就可以轉(zhuǎn)移負(fù)荷力，將墻面承受的重量傳輸?shù)絻蛇叀ＴO(shè)計師還分析了上端負(fù)荷的情況，為獅子門設(shè)計了較高較厚的墻體，并在三角區(qū)域內(nèi)使用石雕板的材質(zhì)，獅子門的過梁部分屬于變截面的橫梁，會受到三角區(qū)域的影響，不僅可以承載浮雕的負(fù)荷，也可以承擔(dān)外部負(fù)荷，在梁的上部受到壓力的同時，下部又可以承擔(dān)拉力，而獅子門彎矩逐漸遞減，也可以減小了梁截面，降低負(fù)荷，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)受力均勻，提高整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣的結(jié)構(gòu)是十分科學(xué)合理的[2]。獅子門除了受力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以外，外形也是極其美觀的，因為其外型與受力的統(tǒng)一，最終成為世界著名的建筑物。

2.宙斯神廟

在以前面提過的宙斯神廟為例，其是羅馬帝國的產(chǎn)物，這種神廟雖然外形美觀，但是最終建筑承受不住拉力出現(xiàn)了裂縫，這主要是因為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計并不合理引起的。此建筑沒有截梁面，使得建筑結(jié)構(gòu)受力不均，負(fù)荷過大，其中挖彎矩呈現(xiàn)出拋物線的狀態(tài)，在上部受到壓力的同時，下部也受到了壓力，最終在中間部位達(dá)到了彎矩極值，導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫。如果此建筑可以使用變截面梁，就可以改善這一問題。所以相關(guān)建筑者在進(jìn)行建筑設(shè)計的時候一定要考慮建筑的受力問題，要考慮到彎矩變化的規(guī)律，提高結(jié)構(gòu)的合理性，科學(xué)的進(jìn)行建筑的造型設(shè)計。

3.趙州橋

趙州橋作為我國非常有名的橋梁建筑，因為其獨(dú)特的外形結(jié)構(gòu)被大眾所熟知，甚至在世界建筑史中都占據(jù)著一定的位置。趙州橋的設(shè)計就考慮到建筑力學(xué)的影響，設(shè)計者將橋設(shè)計成敞肩拱式的結(jié)構(gòu)，提高了橋的承載力。尤其是橋下幾個橋洞的設(shè)計，可以減少洪水對橋體的沖擊力，有效的提高了整個橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。還有我國故宮的斗拱結(jié)構(gòu)，都是在賦予造型美感的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)安全與美觀的統(tǒng)一。

結(jié)束語：綜上所述，為了設(shè)計出更加科學(xué)的建筑造型，我國建筑設(shè)計師要考慮材料、空間、結(jié)構(gòu)力學(xué)等方面的因素，分析建筑結(jié)構(gòu)的合理性，從而在設(shè)計中融入力學(xué)的知識，這樣才能使建筑的整體造型更加的合理，在滿足人類審美需求的同時，提高整個建筑的質(zhì)量安全。

參考文獻(xiàn)

[1]肖詩洋.物理力學(xué)對建筑造型的影響初探[J].中國校外教育，2017（20）：94+100.

[2]楊雅新.建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（10）：249.