建筑設計中的結構技術與結構表現

劉吉先

摘要：隨著生活水平的提高和科學的不斷發展，人們對建筑物功能的多樣化和形態的美觀程度越來越重視，結構技術在建筑中的運用顯得越來越重要，本文對建筑設計中幾種常用的結構技術及其一般運用做了簡單的介紹，從細節的雕琢、動感的營造和重力的冒險三個方面，提出了自己對于創造性地運用結構技術以增強結構表現的看法，希望對有志于建筑設計的同行有一定的參考作用。

關鍵詞：建筑設計;結構技術;結構表現

建筑與我們的生活息息相關，不但具有宜居的實用價值，也具有美化環境的景觀價值和進行交流展示的文化價值。建筑以結構為支撐和主要部件，其形態主要受到結構形態的制約，要設計出新奇美觀的建筑形象，主要就是要發揮創造力，對結構因素進行別出心裁的使用。但是，對結構因素的使用不能單以美觀為依據，還必須符合力學的原則。因此，結構技術在建筑設計中的作用就顯得尤為重要。對結構技術掌握得越充分，運用起來越是得心應手，結構表現的空間也就越寬廣。

1 建筑設計中結構技術的一般方法

不同的建筑有不同的使用功能，功能不同，需要刨造的結構形態也不同。在現代建筑設計中，為滿足不同的使用功能，通常會用到以下幾種結構形態：

1.1 承重結構

這種結構最符合傳統力學的穩定原則。它的特點是，把承重和圍護結合起來，建筑物從上到下，越來越大，越來越重，越來越堅實，建筑物的各個樓層非常整齊協調。

1.2 框架結構

這種結構能夠適應多種多樣的功能要求，在公共建筑中運用得最為廣泛，對傳統的建筑審美觀既有突破又有傳承。特點是可以靈活自由地分隔空間，既能夠滿足各種功能需求，又可以營造多種結構形態，實用與美觀可以兼顧。

1.3 拱結構

這種結構多用于大型空間建筑以及隧道、橋梁等等，在視覺效果上顯得壯觀和層次分明。它是由曲線形的構件組成，有筒形拱、穹窿、交叉拱等不同造型。拱結構重在材料適當、外形合理，以用鋼鐵制造最為適宜，造成的拱結構跨度大、外形輕巧。

1.4 網架結構

這種結構由一定數量的系統化的桿件組成，外形輕巧，交錯的桿件形成強烈的透視效果，富有表現力，容易造成壯觀的感覺。它的特點是，節省材料，受力比較均勻，不容易變形。

1.5 懸索結構

這是一種柔性的受力結構，以鋼索承重，適用于跨度比較大的建筑物。這種機構比較靈活，可以突破傳統的方方正正的呆板建筑樣式，建造各種美觀的空間形態。

1.6 折板結構

這種結構是以薄平板為主要材料，按照一定角度拼接而成，穩定性和受彎能力突出。這種結構的建筑物，外形線條清晰，非常規整。

1.7 殼結構

這種結構也是由曲線形構件組成，具有優越的力學性能和很好的剛度、強度，屋面功能與承重功能合二為一，形態多樣，可以造成多種自然界形態的結構表現。

以上是我們的建筑設計中常見的七種結構形態，我們要掌握它們的特點和適用范圍，靈活地加以運用。有些建筑的外形比較復雜，功能也不是那么單一，這時候可能就要把多種結構形態結合起來，才能獲得最大的效果。也有一些建筑的功能要求跟上述的結構形態不完全吻合，這時就需要運用結構技術形態對某些結構形態作一定的調整。另外，我們并沒有窮盡各種結構形態的特點，建筑設計中，要學會用全新的眼光觀察各種結構形態，盡可能多的發現和利用它們自身所涵的美感。

2 創造性的利用結構技術，增強結構表現

上面我們已經掌握了結構技術的一般方法，下面我再從三個角度談一談如何創造性的利用結構技術，從而實現最大化的結構表現。

2.1 細節的雕琢

大的框架受多種因素的制約，難以有明顯的突破，因此，想要創新，我的第一個思路是從細部入手。人們向往宏偉壯觀，也追求精雕細刻。細節的改變比較容易，而且經常可以對建筑物的好與壞產生決定性的影響，畫龍點睛，還是畫蛇添足，只是一點一畫的差別。

在細節的雕琢方面，有很多現當代建筑設計大師們的例子值得我們效法。比如密斯·凡德羅，他在刻畫建筑物的細部從而增強建筑物的結構表現上實力過人，享有盛譽。密斯對建筑結構組件的使用極其熟稔，可以靈活地進行排列組合，創造優美獨特的結構表現。他尤其擅長細部構件的使用，每一個細微之處和連接點上都可以看出他的精雕細琢的匠心。因此，他的作品看上去高貴、完美，是無可爭議的經典之作。又比如，菲利普·約翰遜精心設計的邊登格羅教堂。整個建筑的支架由很多相同的白色網架制成，外墻屋頂采用反射玻璃，數量巨大的細小構件共同營造出一種如夢似幻的寧靜氣氛，讓人不由自主地生起虔敬之心。

細節的雕琢沒有成法可循，主要是依靠設計者的精心構思和敏銳的審美判斷力。“讀書破萬卷，下筆如有神”，建筑設計者旁搜博采，有大量出彩的名樓在胸，再出之以精雕細琢，一定能夠在細節上有所突破，造成優秀的作品。

2.2 動感的營造

建筑物最初和最終的目的是給人提供庇護之所，所以，堅實、穩固，“風雨不動如山”，一直是建筑設計者努力要達到的效果。但是，隨著建筑技術的發展和現代人心態的改變，這種穩固的建筑觀念已經開始動搖，出現了許多不同意見。順應這種潮流，我們得出結構技術創新的第二個思路，給穩固的建筑物營造出動感。

建筑師Cahtrava的兩個設計可以為我們營造建筑物的動感提供借鑒。一個是密爾沃基藝術博物館，該建筑以水上運動器材為靈感，通過對屋面的特殊設計，將作為支撐的鋼條按不同的傾斜角度進行排列，造成動感十足的效果。另外一個是法國里昂的一個客運站。他將工程設計與建筑設計結合起來，通過結構構成和輪廓的特別排列，將該站點造出一種凌空飛動的感覺。

需要注意的是，設計師要了解人的心理需求，在追求動感的營造的過程中，要根據建筑物的使用功能和面向的群體，時刻想到貼合人的心理感受，給人留下美好的印象，不能盲目下手，貪多求奇。

2.3 重力的冒險

建筑講究堅實穩固，既要依從重力，又要對抗重力。從建筑史上我們可以看出，建筑技術的創新，很大程度上就是對重力局限的突破，許多偉大的建筑，尤其是一些世界奇跡，也是因為重力的冒險而垂范后世，讓世人驚嘆。因此，我想到的結構技術創新的第三個思路，是重力的冒險。

隨著科學技術的日新月異，現代化的結構技術，已經可以將工程技術上的問題與建筑物外形的塑造同時完成，現代建筑已經離重力的手心越來越遠，放眼城市里的高樓林立，我們很容易感到這一點。

說到重力的冒險，我們最先想到的通常就是樓層的高度。高度的要點在于越是上部要使用越輕巧的材料，并且要設法減小風的阻力。現在，世界上已經有了828米高的迪拜塔。但是，一說就能想到的，就已經不再有創造性可言。在建筑物的高度上，我們已經很難尋求突破，而且這是非常宏大的項目，不是尋常建筑可以奢望的。所以，我們必須另辟蹊徑，從另外的角度向重力挑戰。

新建的央視總部大樓的就是一個非常好的例子。這棟大樓的形態設計是以兩個巨大的“ z ” 字交叉纏繞，在環形的頂部造成巨大懸挑結構，形成一個達70米的直角。大樓采用的是三維的環形形態，不取縱深，而是從橫向上挑戰重力，展示人類的科技力量。

參考文獻：

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[3] 羅仕姜.淺談公共建筑設計與結構技術[J].中國電子商務，2010（05）.

（作者單位：甘肅中興盛鼎建筑工程公司）