橋梁美學設計的現狀和發展

俞志國

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

我國橋梁建設數量越來越多，傳統的橋梁設計是粗放型的，為了滿足交通運輸要求往往采用經濟實惠的橋型結構，主要滿足橋梁使用功能和安全性即可，因此在橋梁美學上的關注較少，相關創新也不夠。隨著我國經濟快速發展及城市化迅速發展，橋梁的建設不僅僅需要滿足安全性和使用性能，美觀性也是非常關鍵的設計要素，越來越受到業主的重視。因此需要在現有橋梁設計現狀下進行創新，更多地關注美學特征，甚至美學要素在橋梁設計中占據更加重要的成分，例如城市景觀橋梁[1-2]。

本文首先分析橋梁的功能特點，通過功能特點闡述橋梁美學設計的需要；其次分析我國橋梁美學設計的現狀與問題，從而提出美學設計方法與過程；再分析橋梁美學設計的發展方向。最后通過城市獨塔斜拉橋的美學設計，分析應用美學要素進行橋梁設計的案例。

1 橋梁的功能特點及美學特性

1.1 橋梁的功能特點

作為交通基礎設施的重要運輸載體，橋梁的主要功能是提供交通通行的平臺，打破通行障礙，同時還有美學要素，承載著歷史與發展的印記，以下進行詳細分析。

（1）交通通行的基本承載平臺。橋梁結構對于具有通行障礙的區域如河流、山谷、跨路線等問題，可以起到很好的連接功能，可以提供交通通行的基本平臺，解決人們的出行問題及貨物的運輸問題，同時還能夠聯系區域經濟發展和社會溝通。例如在復雜山區環境下，傳統的通行方式就是通過道路進行溝通，對于具有很大障礙的區域如河流和山谷，則無法進行聯系，而橋梁的建設顯然破解了這種障礙，使得天塹變通途，帶動社會流動從而提高經濟增長。

（2）社會與歷史發展的載體。社會與歷史的發展往往通過其建造物進行呈現，例如著名的建筑物。而橋梁也是承載社會與歷史發展的重要象征，例如趙州橋的建設采用的石拱橋結構形式很好地代表了當時的建造技術水平及歷史背景，也承載了當時的社會文化特點，是后續人們考究當時歷史的重要載體。例如上海市黃浦江上不斷建設的橋梁結構形式，從最早的斜拉橋發展到后面的拱橋，表現了建造技術的進步以及浦江兩岸經濟發展的狀況。例如天津市海河上建設的橋梁形式，諸多都記錄了天津市的文化特點及現代化建設之路。例如北京市城市立交高架橋梁的建設，也同樣代表了城市高速發展的歷史。

（3）區域文化象征及旅游觀景平臺。橋梁的建設具有典型的區域文化特性，往往是表征區域文化符號的載體，也是城市旅游發展的地標性建筑。例如安徽省內的諸多大跨徑橋梁建設往往帶有徽派建筑的風格，通過在橋塔或者其他構件上融入當地文化特征及相關符號來表現當地特色。此外，橋梁作為旅游觀景平臺也是呈現區域文化的重要表現，例如法國巴黎塞納河上的諸多橋梁，不僅僅作為交通的載體也是承載旅游業的重要載體，成為吸引游客的重要地標性城市結構，具有獨特的文化背景及底蘊。

1.2 橋梁的美學特點

橋梁的美學從諸多方面進行體現，不僅僅是形式上的美觀性，還有技藝上的美學價值。

（1）形式美學特點。橋梁的形式美學與其他工藝美學特征相同，都是通過色彩、紋理、光澤等變化形成美學要素和符號，例如通過建造材料的粉飾形成美學要素、通過結構外形形成美學要點，或者通過光照特性等。

（2）技藝美學特點。橋梁是承載荷載的結構形式，力學特點及受力傳力形式共同構成了橋梁的技藝美學，這方面結構傳力的合理性直接決定了美學優異性，如果橋梁設計外形很獨特但是不符合力學特點則達不到美學的標準。

2 我國橋梁美學設計的現狀與問題

早先我國橋梁的建設主要是滿足功能性和安全性準則，對于美學要素基本不做考慮，因此設計的橋梁形式比較笨拙，景觀要素也考慮很少；隨著現代橋梁技術的發展，越來越多的橋梁注重設計美觀效果，往往采用新材料和新結構形成輕質高強橋梁結構，但是設計仍然以實用為準則，只是稍微考慮美學要素，這就是我國目前橋梁美學設計的基本現狀[2-3]，產生這些現狀的原因是多方面的，詳細分析如下。

首先，橋梁設計建造需要耗費較大的資金，需要全社會投入較大的人力、財力和物力，各種資源都會進行一定的傾斜，在目前的理念下仍然以節儉為主要設計原則，而在有限的經費標準下進行較大的美觀設計創新存在較大的難度，這也是目前橋梁美學設計難以在公路橋梁中推進，而僅僅在城市橋梁使用較多的原因。

其次，橋梁的美學設計可能產生形式美學和技藝美學的沖突，有些新穎的結構形式或者體系雖然在形式上是美的，但是可能并不完全吻合力學受力特點，使得在技藝美學上打折扣，這就要求通過經濟代價彌補這種缺陷，這其中需要進行平衡，較難進行定量。

最后，目前的橋梁美學設計缺乏應有的激勵機制，對于重大型橋梁工程的設計往往考慮較多的美學要素，對于中小橋梁的設計則往往直接以實用為標準，而實際上中小橋梁是涵蓋橋梁數量的大部分，應該設定更好的橋梁美學激勵機制，使得中小橋梁設計也注重美學效果。

3 橋梁美學設計及發展方向

根據橋梁的功能特點和美學特點，其設計方法應該從以下幾個方面開展：

（1）選擇優異的結構形式，采用仿生理念進行結構形式的創新，橋型的選擇應該力求安全穩重和堅固輕盈，即以受力安全為主體同時考慮美學設計，這種設計方法要求橋梁的基本外形與結構受力和傳力特點吻合，不能有明顯的力流斷層和轉折，體現受力的流暢性與平穩性。

（2）進行美學要素重構，目前美學思想中的形態、比例、色澤和紋理等思路也在不斷地應用于橋梁的美觀設計中，例如斜拉橋和懸索橋的索塔就是考慮紋理問題采用清水混凝土或者其他美觀性外部粉飾形成景觀效果，橋梁的景觀照明就是根據色澤配合形成整體設計。

（3）體現人文歷史特點，根據橋梁建設所處的文化與歷史背景，應該在橋梁關鍵構件的設計中融入相關元素，例如橋塔的設計或者主梁形狀的設計等，引入歷史文化因素。

（4）與周邊環境的協調性，橋梁的設計應該與周邊環境進行很好的融合，使得橋梁結構與環境形成統一的整體，例如武漢長江大橋與龜山和蛇山的呼應，澳大利亞悉尼大橋和悉尼歌劇院的呼應，布魯克林大橋與曼哈頓的呼應等。

（5）注重照明設計元素，很多橋梁的美學重要體現在夜晚環境，因此照明設計對于美學體現非常關鍵，通過設置不同的照明路線和色彩，使得橋梁結構凸顯出生命力和活力。

此外，仿生理念是開展橋梁美學設計的重要方法[4]，仿生學就是對生物體構造的外形進行“仿照”使得設計對象具有相同的特性，仿生理念幫助設計師打破傳統的設計瓶頸，為工程設計融入新的理念和方法，目前仿生設計具有不同程度的分類方法，包括宏觀仿生和微觀仿生兩個層次。宏觀仿生是對生物的外部形狀、構造及紋理等進行研究設計，同時也包括對生物的行為規律、運動方式及外部意象所進行的研究設計，主要的內容涵蓋了形態仿生、意象仿生和力學仿生等方面。微觀仿生則是對生物體內部的微觀系統如構造系統、神經系統、循環系統等進行研究，研究內部系統的反應機理和信息傳遞方式，從而進行設計研究，主要內容包括功能的仿生、材料的仿生以及神經的仿生。這些都可以借鑒到橋梁設計中。

4 橋梁美學設計的案例分析

為了更好地闡述如何利用美學要素進行橋梁設計，以城市獨塔斜拉橋的設計為案例進行說明，為橋梁美觀設計方法提供參考。無背索獨塔斜拉橋的結構特點是索塔的外傾形式和塔梁連接區的構造復雜性，這些要素在美學設計中都是可以很好考慮的。

首先，傾斜的索塔形式，由于索塔需要平衡拉索的水平力，因此塔的設計需要較為穩重，而傾斜穩重的索塔可以為城市增添亮麗的風景，配合在索塔外形上的設計，無背索獨塔斜拉橋的景觀效果將非常顯著。如圖1所示是酒泉神舟友誼大橋，通過采用拱形索塔形式，既能夠穩重地傳遞拉索荷載，又凸顯出明亮的景觀效果。

圖1 傾斜索塔形式的造型設計

其次，無背索獨塔斜拉橋的塔梁連接處較為復雜，因此設計中結構體量也很大，如果對于該區域不進行景觀設計，將使得結構美觀性差，索塔與主梁的連接過于突兀。反之，如果在設計中考慮力流傳遞的平穩性問題，對連接區域進行平緩過渡，而能夠凸顯結構的力學美觀效果。例如圖2是捷克易北河的Mariansky Bridge，通過索塔與主梁的流線型構型，整個力流傳遞很好，同時結構美觀效果非常突出。

圖2 捷克易北河的Mariansky Bridge

最后，針對索塔結構、拉索、主梁等構件，需要充分考慮照明設施以及色彩、肌理，對于索塔外形還需要結合當地人文因素考慮進去，設計成代表地區文化符號的地標性橋梁結構。

5 結語

隨著橋梁建設技術的發展以及我國經濟的增長，目前橋梁設計不僅僅需要注重安全性、使用性和耐久性，橋梁的美觀性能也是重要的設計要素而需要考慮。本文分析了橋梁功能特點和美學特點，從而說明如何進行形式美學和技藝美學的綜合，闡述了橋梁美學設計現狀及原因，并提出了美學設計方法和過程，并通過城市獨塔斜拉橋的設計說明如何應用美學要素開展橋梁設計。

[1]郭海燕.淺析建筑美學與高速公路橋梁美學景觀設計[J].交通與運輸（學術版）,2010（1）:102-105.

[2]馬奎.我國橋梁美學中的景觀設計[J].中國高新技術企業，2010（13）:147-148.

[3]王靜.橋梁結構與景觀藝術的結合淺析[C]//第十七屆全國工程建設計算機應用大會論文集.北京：中國土木工程學會，2014.

[4]胡楠,戴公連.仿生理念在橋梁設計中的應用[J].世界橋梁，2009（3）:65-69.