关键字:结构 建筑
彭一刚先生在他的《建筑空间组合论》中曾经说过:“现代的建筑师必须和结构工程师相配合才能最终地确定设计方案,因此正确地处理好功能、结构之间的关系显得非常重要。”建筑是技术与艺术的结合。所以有美丽的建筑,是因为有结构这个坚实的骨架在支撑着建筑美丽的外表。意大利现代著名建筑师奈维认为:“建筑是一个技术与艺术的综合体。”美国现代著名建筑师赖特认为,建筑是用结构来表达思想的科学性的艺术。总之,建筑具有技术和艺术的双重性,建筑的技术性是不言而喻的。
在古代,建筑的功能,美与结构之间的矛盾并不突出。以中国的古典建筑为例,中国古典建筑中的斗拱、额枋、雀替等,从不同角度映衬出古典建筑的结构美。随着现代科学技术的进步,现代建筑结构的形式越来越丰富,如框架结构、薄壳结构、悬索结构等。建筑的结构与建筑的功能要求、建筑造型取得完全统一时,建筑结构也体现出一种独特的美。例如,著名的罗马小体育宫,采用了一种新颖的建筑结构,并且有意识地将结构的某些部分,如在周围的一圈丫形支架完全暴露在外,混凝土表面也不加装饰,这些支架好似许多体育健儿伸展着粗实的手臂承托着体育宫的大圆顶,表现出体育所特有的技巧和力量。正是这种结构的美,使这一建筑具有独特的艺术魅力。
在近现代,建筑机构与建筑的美结合的越来越紧密了。有过这样一段故事:在澳大利亚悉尼大桥附近有一个三面环水的奔尼浪岛。在这座岛上矗立着一组似群帆泊港,如白鹤惊飞的建筑群,它就是举世闻名的悉尼歌剧院。悉尼歌剧院占地1.8公顷,坐落在距离海面19米的花岗岩基座上,最高的壳顶距海面60米,总建筑面积88000平方米,有一个2700座的音乐厅,一个1550座的歌剧院,一个420座的小剧场。此外,还有展览、录音、酒吧、餐厅等大小房间900个。实际上是一座可以满足多种需要的文化中心。悉尼歌剧院造型独特,外观不凡。八个薄壳分成两组,每组四个,分别覆盖这两个大厅。另外有两个小壳置于小餐厅上。壳下掉挂钢桁架,桁架下是天花板。两组薄壳彼此对称互靠,外面贴乳白色的贴面砖,闪烁夺目,吸引了成千上万的旅游者,并已成为悉尼港的标志。悉尼歌剧院的建成,说起来还有一段趣话,1956年任澳大利亚总理的凯西尔有个担任乐团总指挥的好朋友古斯申,应他的要求由政府出资在奔尼浪岛上建一座歌剧院,决定向全世界征集方案。30个国家参加国送来了223个方案,由美国著名建筑师沙里宁等人组成的评委会进行评选。沙里宁因故来迟,初评工作已经告一段落。沙里宁看过评出的十个方案均不满意,他从被淘汰的213个方案中挑出丹麦建筑师伍重的方案。沙里宁认为此方案如能实现,必能成为伟大不凡的建筑。而这个方案不过是一个示意草图,其最大的特点是有一组薄壳组成,远望如海滨扬帆,景物生动,堂皇出众,富有诗意。沙里宁最后说服了评委采纳了这个方案。当把这个方案付诸实施时,却遇到了不可克服的困难。当时粗估,壳顶只需厚10厘米,底部厚50厘米,经过科学计算,如此巨大的薄壳根本无法实现。于是伍重不得不求助于英国著名工程师阿鲁普。但历时三年,经过多次计算、试验、均告失败,阿鲁普束手无策,一筹莫展。最后不得不放弃单纯的薄壳观念,代之以预应力Y型、T型钢筋混凝土肋骨拼接的三角瓣壳体。至此,才使壳体得以施工。但好事多磨,当工程进行到第九年时,(1957年),坚定不移的支持者凯西尔总理粹然去世,自由党上台以造价超过估计五倍唯为由,拒付所拖欠设计费,企图迫使工程停顿,而此时工程主体结构已经完成,势成骑虎,欲罢不能。最后政府三人小组取代伍重负责,工程才得以继续进行。从1973年始,历时十七年,耗资5000万英镑(超过原估价14倍), 悉尼歌剧院始告落成。显然,当时的技术水平有限,现在看来,采用薄壳结构已经不再是不可能的事了。

在如今的高科技时代,建筑与结构的结合更多表现为新材料的应用。以南京国际展览中心为例子: 南京国际展览中心采用了大量的最新材料,如高强度锰钢、硬质铝合金、硅酮化学制品、轻质混凝土构件、中空夹层钢化玻璃等来建造体量轻、用料少、能够工厂化制造并快速灵活按装的建筑。其中被称为第三代幕墙的软拉索点驳接玻璃幕墙是其最突出的构造手段和表现形式之一。玻璃幕墙是与玻璃工业的发展(隔热、反射性能的提高)、化学工业的发展(密封胶与垫衬技术的改进)、现代空调技术的发展(外围壁薄但能保证冬暖夏凉)和机械化施工技术的发展(超大超高型吊装机具的应用等)分不开的。由于它和那么多现代工业息息相关,因此,它的应用于建筑自然使人联想到这是现代科学技术进步的反映。点驳接玻璃幕墙是指玻璃幕墙的每一个分格用钢爪以点连接形式将幕墙各种荷载和作用传到中间结构,再由中间结构传到主体结构,因此玻璃表面没有任何金属框架,产生广阔的视野。随着玻璃物理性能的提高、产品的增多以及深加工技术的发展,建筑可以更多的利用玻璃透明的特性,追求建筑物内外空间的流通和融合,使建筑尽可能的轻巧和透明,使人们可以透过玻璃清楚看到支撑玻璃的整个结构体系,建设别具一格和充满想象力的建筑。
南京国际展览中心主建筑包括主展厅及西部辅助建筑两个部分,二层展厅集中安排在长300米、宽110米、高45米的无柱金属屋架之下。辅楼沿南北方向布置在主建筑的西侧。纵横交错的钢架、钢柱,大片大片的幕墙玻璃,把国展打造的钢骨铮铮,玲珑剔透,玻光闪闪。站在无柱大厅内,仰望硕大无比的钢屋架,那一条条彩钢板、一束束钢拱架、一榀榀钢檩架、一排排钢桁架、一根根钢园柱,处处透出"钢筋铁骨"的豪气。
为了强调建筑的结构美,国际展览中心摒弃了一切用来掩盖结构实体的庞杂的装饰物,突出了建筑艺术的真实性。屋顶主拱架的上下弦的侧向支撑、两端与中部开间设置的上弦水平支撑和垂直支撑、组合柱和壁式框架的抗侧结构等等,其结构关系交代得一清二楚。它的全部结构体系都赤裸裸的表现在外形上。一切都是实实在在的结构件,它们都是按照结构所需要的实际尺寸、形状和间距组合在一起的,不多也不少,刚刚正好,恰倒好处。国展中心的美在于毫无保留的准确的反映出它结构的条理性、明晰性和目的性。
结构美所表现的一种是理性和逻辑性,而另一种则是杂技式的力量。 壳体、悬索、吊挂、框架、网架和悬挑结构之所以觉得美,主要就是它们的轻薄、细巧,完全克服了重力。这是现代科学、现代技术的形象显现。现代化的建筑美离不开这些形象特征。
南京国际展览中心把雄伟的结构形象,强有力的钢铁结构网作为艺术设计的基础,让它们通过玻璃幕墙表现出来。这种钢结构和玻璃幕墙体现着现代科学和现代技术的成就,反映着人类对自然的征服,表现人们研究重力克服重力的成果,人能因此而获得一定的自由。因而, 南京国际展览中心的美,是体现着现代化的美。
南京国际展览中心所表现出来的众多的结构形式,包括屋面的薄壳结构、大屋架的悬挑结构和雨棚的悬索结构、辅助楼的钢筋混凝土框架结构 、拱架的大跨度的结构、楼板的超大面积予应力混凝土结构、夹层楼面的吊挂结构等都造就了这种美,这种美在建筑处理上强调它们的表演的难度和艰险,同时又强调结构的轻松自如。人们从这些结构中感到胜利的满足,见到了人的创造力和人的物质力量,这个美是力量的美。
大楼不仅充分暴露其内在的结构,连设备管道也一览无遗。沿街主要立面可清晰地辨认出馆内消防管道、雨水管道、空调管道和强弱电管道,这些管道和结构组成了大楼的骨骼和神经网络。穿着各异的参观者随着展品布置的路线在玻璃巨壳中游动,使人神奇不已和眼花缭乱。参观者和站在广场上的欣赏者,无不为这种现代科技的展示拍手叫绝。这就是当今最前卫的裸体建筑。这种室内外空间的交融和流通尽可能的吸引了最多的观众。在南京,通过南京国际展览中心,人们已开始能欣赏类似南京国际展览中心这样的裸体建筑的魅力,有人更称其为可与巴黎蓬皮杜国家艺术文化中心和罗浮宫金字塔相媲美的杰作。

济南国际机场也是建筑与结构完美结合的典型例子:济南国际机场航站楼总建筑面积为8万平方米;采用了双曲面大跨度钢结构;长465米,宽在50—120米区间变化,屋面最高点32.8米;两层结构局部四层,一层为到港层,二层为离港层。新航站楼钢结构采用的是独立受力结构,表面为双曲空间曲面结构,钢桁架为等腰三角形,上边长5米,高4米结构形式全国第一,钢桁架下弦杆直径508mm为全国最大,钢桁架间距30m为国内最宽,国内单榀最长桁架145m,重约97.3吨为国内第一,最高点32.8米,42组V柱支撑着6000余吨钢结构,并且其钢构件几何尺寸没有一个相同,其技术含量和施工难度在国内是罕见的。济南遥墙国际机场航站区扩建项目在设计和外墙材料的选用上要求严格。新航站楼造型由英国维克多设计公司设计,旅客流程采用中国民航机场建设总公司的设计成果,可满足旅客年吞吐量800-1000万人次,高峰期可满足3200人次/小时的需求。新航站楼长465米,宽度在120-50米之间变化。屋面最高点32.8米,总建筑面积8万平方米,是目前中国大陆现代化程度最高的候机楼之一。该航站楼为两层结构,一层为到港层,二层为离港层,航站楼屋面采用铝、镁、锰等金属材料。
由此可见,随着科技的发展、新材料的发现,建筑与结构的结合越来越紧密,建筑结构不再仅仅是作为建筑的骨架来支撑建筑,还越来越多,越来越好的提高了建筑的艺术性。合理的建筑结构对于建筑的美将起着越来越重要的作用。
