大跨度會展建筑中結構體系的藝術表現研究

摘要：隨著建筑技術的發展，復雜的建筑結構體系為建筑設計創作提供了有力的技術支持，大跨度建筑的結構設計突破了以往只把建筑結構作為技術手段的傳統觀念，越來越多地參與到建筑內部空間意境的營造和外部建筑形態的塑造中，基于大跨度結構的建筑語言豐富了現代建筑藝術。近年來，隨著國家經濟實力的增強，會展業逐漸興起且規模不斷擴大，大跨度結構的會展建筑作為各類型展覽的承辦平臺發展迅猛，全國各省市都建設了大量造型各異的會展建筑，在彰顯城市形象的同時為經濟社會發展作出了貢獻。文章首先闡述了社會經濟發展對會展業的推動作用及會展建筑在城市發展中的重要意義；然后總結了當代會展建筑使用功能的多元化及結構體系類型的差異性，強調建筑屋蓋部分作為大跨度結構體系的實際載體，對會展建筑外在表現力有重要作用；最后通過三個當代優秀會展建筑實際案例，從大跨度結構體系和藝術表現這兩方面分析大跨度會展建筑中常見的桁架結構體系、網殼結構體系、懸索結構體系，詳細說明實際建筑案例中結構體系與整體造型的相互協調，以此闡明會展建筑中結構體系呈現出的形式美對建筑的藝術表現起著主導作用。文章所展現的會展建筑之美是建筑師利用現代結構技術營造出的建筑空間科學性和藝術性的統一，通過建筑結構技術實現建筑構思并豐富建筑設計創作是文章強調的建筑結構體系與藝術表現的密切關系。

關鍵詞：會展建筑；大跨度建筑；結構體系；藝術表現

中圖分類號：TU242 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）06-0-03

0 引言

會展業因群聚性、多元性、導向性等經濟產業特點，對國民經濟發展有著重要的推動作用。過去20年，隨著中國經濟的蓬勃發展和國際化進程的不斷加快，中國的會展業朝著多元化、市場化、國際化的方向發展，借助經濟發展的東風，會展業迎來了發展的黃金時期，在此期間中國舉辦了奧運會、世博會等一系列國際國內大型活動。中國會展業興起的同時，帶來了會展建筑的建設熱潮，全國各省市陸續建設了會展建筑［1］。2023年，隨著國內新冠肺炎疫情趨于平穩，國際性、區域性的展會將帶動會展行業恢復重振，會展建筑作為會展業承辦的物質平臺，對后疫情時代城市的經濟文化發展有重要意義，也反映了城市經濟發展狀況。

會展建筑在城市中扮演的角色越發重要，往往成為一個地區的標志性建筑，其使用功能也呈現多樣化的趨勢。綜合性的會展中心需要承辦展覽推廣、大型演出、企業年會和活動集會等多種項目，為滿足功能需求，會展建筑基本采用大跨度結構體系。大跨度結構形成的大空間滿足了會展功能需求，也影響了建筑造型的藝術表現。過去，結構體系的可行性是大跨度建筑的設計重點，如今隨著計算機技術和新型材料的發展，結構和材料不再限制建筑造型，更難實現的造型、更大的跨度都能實現，因此建筑外在呈現的視覺效果得到了重視。一些大跨度建筑正是因為結構體系呈現出色的藝術表現而被世人熟知，因此在會展建筑設計中，建筑師要綜合考慮結構體系和藝術表現之間的聯系。

1 會展建筑概述

現代會展建筑是在工業革命后，隨商品經濟的快速發展而出現的，主要功能包括會議和展覽這兩部分，其中展廳空間是整個會展建筑的核心空間，占比最大。雖然當代會展建筑還是以展覽空間為核心內容，但是相比具有文化和藝術屬性的博物館和美術館，會展建筑能夠提供更多的建筑使用功能。會展行業對會展建筑功能和空間形式的需求隨著時代發展不斷發生改變，建筑空間和使用功能也愈發多樣化，除了常見的會議和展覽的基本功能外，還需要承辦企業年會、活動集會、大型演出等項目，因此會展建筑一般都是多功能的綜合性建筑［2］。

近三年來，新冠肺炎疫情使會展業趨于停擺，但另一方面，部分城市中被作為臨時方艙醫院使用的大型會展建筑在疫情控制中起到了關鍵作用，給會展建筑的多功能設計提供了新思路。

2 會展建筑結構技術基本認識

2.1 大跨度結構體系的特點

會展建筑一般采用大跨度結構，大跨度結構按整體結構的組成大致可分為兩部分，即屋蓋結構和支承結構。屋蓋結構主要承受屋面荷載，對建筑形象的塑造起主導作用，是會展建筑結構設計和造型設計的重點部分。隨著對會展建筑的跨度需求越來越大，屋頂的結構自重成了結構設計中的重中之重。支承結構是承受大跨度屋面荷載并保持屋面結構穩定性的結構部分，當支撐結構外露時也需要考慮其造型需求，其呈現的視覺效果要力求與屋蓋部分和諧，可以采用相似的材料、一致的色彩、合理的界面過渡等手法處理。此外，不同的大跨度結構體系有截然不同的力學特點，所呈現的結構造型也大相徑庭，因此大跨度建筑的造型和結構體系有較強的關聯性，建筑造型必須按照所選定的結構體系來塑造。

2.2 會展建筑結構體系的類型

屋頂部分是大跨度建筑的重點設計內容，也是大跨度結構體系的主體部分。不同結構體系所構建的屋頂造型大不相同，所呈現的藝術表現力體現了設計者對建筑性格的重點把控。在會展建筑設計過程中，建筑師要根據場地所處的地域特征和會展所要呈現的精神內涵選擇合適的屋蓋結構形式，以滿足會展建筑的外在藝術表現需求。根據功能需求，會展建筑基本采用大跨度結構體系，常見的大跨度結構類型主要有桁架結構、網架結構、網殼結構、張弦梁結構、懸索結構、膜結構和拱結構等。目前，國內大型會展中心展廳屋蓋結構采用最多的是桁架結構體系和張弦結構體系，桁架結構體系占55%，張弦結構體系占31%。張弦結構體系是一種混合結構體系，由抗彎剛度較高的剛性構件和高強度拉索組合而成，具有穩定性好、自重輕等特點，因此隨著跨度的增加，會展建筑中采用張弦結構的比例也在增加。

3 會展建筑結構體系的藝術表現

建筑的結構具有一定的視覺表現力，是建筑藝術的重要組成部分。20世紀現代主義建筑大師沙利文提出形式服從功能的觀點，突出了建筑功能對建筑形式的決定性作用。會展建筑因特殊的功能需求，要求建筑室內要有大范圍的無柱空間，建筑整體的藝術表現也受大跨度空間的影響［3］。基于空間需求而產生的大跨度結構體系對建筑表現力起決定性作用，大跨度空間作為建筑的主體，往往成為建筑造型的焦點。會展建筑的結構體系多種多樣，實際項目中常常采用多種結構體系結合的形式，不同的結構體系帶來的藝術表現各不相同。以下對會展建筑中常見的桁架結構體系、網殼結構體系、懸索結構體系進行案例分析。

3.1 桁架結構體系的藝術表現

桁架結構是由桿件端部相連而形成的格構化梁式結構，相比普通梁，格構化的結構形式使用料大為節省，同時可以通過桿件的不斷重復而適用于多種建筑造型，應用場景較為廣泛［4］。從藝術表現手法來看，桁架結構采用穩定的三角桿件組合方式，組合的桿件使空間產生了通透的效果，同時，規律重復的桿件結構彰顯出結構形式的韻律感，決定了建筑空間的表現性［5］。以西安絲路國際會展中心為例（見圖1），分析桁架結構在會展建筑中的藝術表現。

西安絲路國際會展中心的展廳部分采用了并聯式空間桁架結構體系，跨度達到了117米。中跨桁架均采用漸變多邊形截面，使室內空間的上界面呈現出柔和的曲線，既增強了室內空間的視覺效果，又是對“絲綢”這一意象的回應。室內空間上界面并不像傳統大跨度建筑那樣通過裸露結構本身來展現構件的結構美觀，而是以半透格柵配合燈帶緊貼桁架中的結構桿件，以此將復雜的桿件隱藏起來，回避了桁架結構的外在造型缺陷，轉而呈現出簡潔、輕盈的室內空間效果。桁架的外圍部分通過桿件的組合延伸，形成出挑的類似屋檐的結構，用現代建筑語言再現了西安古城的文化符號。屋檐的桁架部分與桁架間的空隙增強了屋檐的韻律感，屋頂上排列而成的桁架形成起伏層疊的形態，展現出絲綢的輕盈，也體現出沙丘的流動，這些都是桁架結構特性帶來的藝術美感。

3.2 網殼結構體系的藝術表現

網殼結構是一種類似平板網架結構的空間桿系結構，是以桿件為基礎有規律地組成網格結構。結構上，結合了殼體和網架的受力特點，網殼中的桿件只承受軸向的壓力和拉力；藝術表現上，繼承了殼體結構的自由靈動和網架結構的規律統一，形成曼妙動感的曲面幾何造型。網殼結構造型多樣，相比網架結構，能夠通過曲面的扭轉變形得到多樣的空間形態，建筑的造型能力更強。網殼結構能夠在桿件構成邏輯下表現出較強的結構美感，建筑更具律動性和通透性，在滿足空間功能要求和結構支撐要求的同時，滿足了建筑造型的美觀要求［6］。

網殼結構按層數分，可以分為單層網殼結構和雙層網殼結構。雙層網殼是將兩個單層網殼通過腹桿連接起來，因此結構穩定性更強，形式也更復雜，能夠滿足復雜的空間造型需求，但從結構形式的藝術表現來看，單層網殼形式更為簡潔和靈動。

總體來說，網殼結構體系既有平板網架結構體系整齊規則的造型特點，又有殼體結構體系自由流動的曲面形態，將兩者造型優點集于一體。例如，海南國際會展中心采用單層網殼結構體系（見圖2），很好地展現了單層網殼自由通透、靈活律動的形式表現特點。海南國際會展中心毗鄰大海，建筑整體造型主要由起伏波動的展廳屋蓋組成，這種獨特的建筑外觀形象是對周圍海洋環境的回應，同時建筑與環境的契合增強了建筑的藝術感染力和視覺效果［7］。網殼結構的特點為會展內部的空間表現提供了支持，屋蓋的網格根據采光需求設置了屋頂天窗，為展覽空間提供了舒適、柔和的自然光線。會展室內空間的網殼屋蓋體系和鋼柱支撐體系都沒有多余的裝飾，兩者相互協調，使室內的視覺效果和諧統一，在體現結構力度的同時充分展現出構建形式的美感和韻律。

3.3 懸索結構體系的藝術表現

懸索結構體系是由一系列受拉鋼索和邊緣支撐構件組成的承重結構體系。懸索結構體系主要是通過懸掛在支撐構件的柔性索來跨越大空間，一般懸索采用高強度鋼索，索只受軸向的拉力，能夠充分發揮材料的力學特點。懸索靈活布置的特點造就了豐富的懸索結構類型，按照受力方式不同，可分成單層懸索結構體系、雙層懸索結構體系和索網結構體系，不同結構類型所營造的空間特性存在較大的差別，多樣的結構組合形式滿足了不同的建筑空間需求。例如，德國漢諾威會展中心8/9展廳，采用了雙層懸索結構，很好地滿足了展覽空間大跨度的需求，同時鋼索產生的自然曲線輕巧且有韻律，展現出鋼構建筑的工業美感［8］。

在結構體系的藝術表現上，懸索所呈現的拋物線形式自由舒展，具有幾何美感，排列有序的懸索豐富了建筑空間中的屋頂界面。懸索結構的材料特質和力學特性改變了以往大跨度建筑屋頂厚重的固有印象，表現出輕盈通透的結構技術美感［8］。例如石家莊國際會展中心（見圖3），其展廳結構是世界上最大的懸索結構，建筑主要由雙向懸索結構體系構成。會展中心的會議空間和展覽空間由線性的交通空間串聯，整體呈現魚骨狀。建筑屋蓋結構所采用的主次雙向懸索結構較好地滿足了會展建筑大跨度空間的使用需求。充滿張力的結構體系形式在滿足功能要求的同時，使建筑屋面呈現出如波浪般起伏的韻律，建筑整體表現出很強的向上動勢。由懸索結構構成的大屋面也是對中國傳統建筑的致敬，雖然采用的是新材料、新技術，但建筑所體現的是渾然天成的中國審美和傳統的建筑風格，是幾何力學和建筑美學的統一。

4 結語

結構體系和藝術表現是會展建筑設計中的核心部分，結構體系是實現會展建筑藝術表現的技術支持，藝術表現會對建筑結構體系提出造型要求，在設計創作中兩者相互影響、相互制約。建筑造型的發展本質上就是建筑技術的發展，如今快速發展的結構技術為建筑外在表現帶來了無限可能，而大跨度建筑作為建筑結構技術要求最高的一類，藝術表現也最為突出。多樣的大跨度結構體系為會展建筑建設提供了有力支持，不同的會展建筑應當立足于場地特點，選擇技術合理又能展現地域特征的結構體系，使會展建筑設計不局限于對空間和結構的追求，更多體現對建筑精神和藝術表現的追求。

參考文獻：

［1］ 楊毅.特大型會展建筑分析研究［D］.廣州：華南理工大學，2012.

［2］ 劉帥.會展建筑外部形態的地域性表達研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2020.

［3］ 李韌.會展建筑展覽空間多功能設計研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2020.

［4］ 國曉偉.建筑創作中的結構美學研究［D］.邯鄲：河北工程大學，2014.

［5］ 陳建.解析會展建筑設計中的結構技術與結構表現［J］.城市建筑，2013（20）：62.

［6］ 何悅，鄭志.網架和網殼結構外露部分的藝術處理手法初探［J］.福建建筑，2010（5）：32-37.

［7］ 李興鋼.海南國際會展中心［J］.建筑技藝，2012（5）：126-131.

［8］ 徐洪濤.大跨度建筑結構表現的建構研究［D］.上海：同濟大學，2008.

作者簡介：紀偉東（1967—），男，山東青島人，碩士，教授，研究方向：綠色建筑、鋼結構建筑體系。

戴路斌（1996—），男，山東濟南人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：綠色建筑技術與設計。