建筑的艺术性与科学性赏析

《建筑的艺术性与科学性赏析》论文——我所认识的建筑与结构的关系我所认识的建筑与结构的关系摘要：自古以来，结构都是建筑组成要素中最重要的一部分。随着科技水平的提高，建筑结构的样式日趋多样化，因而导致建筑的形式也日趋多样化。本文主要从古建筑与结构和现代建筑与结构两方面来剖析建筑与结构的关系。关键词：建筑，结构，古建筑，当代建筑。正文：一、前言有人把结构比作建筑的骨骼，以此突出结构对于建筑的重要性。地球上生物的进化规律是：越是高级的生物，骨骼就越复杂，而建筑也同样，建筑的造型、空间等内容，都依赖它的骨骼——结构承重着。就如同不同的生命有着不同的骨骼一样，不同的建筑也有着不同的结构。结构是为建筑服务的，建筑的表现是靠结构给予实现的。可以说，没有结构，就没有造型，也就没有空间。从建造的角度来看，把结构类比作生物的表皮，把造型类比作表皮和皮下组织就显得十分准确了。建筑的根本在于建造，在于建筑师应用材料并将之构筑成整体的创作过程和方法。建构应对建筑的结构和构造进行表现，甚至直接的表现，这才是符合建筑文化的。二、古建筑与结构现实是历史的延续，通过对影响西方各历史时期经典建筑形式的结构因素进行分析，便可推断出建筑与结构的密切关系。1.古希腊神庙列柱围廊式是古希腊神庙的典型形制。神庙建筑是构造型的，结构要求决定着建筑形式，神庙外周紧凑的柱列排序，正是由于石质嵋梁不适应弯矩荷载造成的。成为后世经典的陶立克和爱奥尼克柱式，最初也是体现梁柱结构布置的结构系统，后来成为依附于结构方式的艺术形式。另外，在希腊古典时期的神庙建筑中，起装饰作用的雕刻被严格控制在填充构件和非承重构件上。尽管最初的建造目的不是为了表现结构技术，但建造者采用了一种合理而简单的、从现有材料中制造出来的形式，让建造的逻辑形成了形式表达的重要组成部分。最终，古希腊神庙建筑的结构与建筑形式达到了一种完美的和谐。2.古罗马拱券建筑古罗马时期建筑方面取得的最伟大成就要得力于拱券结构方式，券、连续券、券柱式、弯顶等建造手段的运用，使结构材料的受力状况更加合理，也为古罗马建筑带了来崭新的内部空间和外观形象。建筑师在构思建筑的形制和艺术形象时，不能不立足于当时掌握的技术可能性，一方面不得不受它们的限制，另一方面又要充分利用它们的潜力。建筑师的创造性思维不是凭空而来随心所欲的，它必须以结构技术为基础，并反映当时当地的物质可能性。3.弯顶建筑在漫长的西方古典建筑时期，建筑师一直在探索利用弯顶来建造集中式的建筑形制和高大的内部空间。建于拜占庭时期的君士坦丁堡索菲亚大教堂则采用了帆拱技术，并建立起一套架在巨柱上的侧推力平衡系统，让内部空间更加开敞，外部形象也趋于饱满。到了文艺复兴早期，勃鲁乃列斯基在佛罗伦萨主教堂弯顶的建造中作了进一步探索，他在弯顶下加了一段鼓座，又采用哥特式的肋架尖券把弯顶向上拉高，从而获得了饱满、充盈着张力的外观形象，成为主教堂构图的中心，高高耸向天际。三、当代建筑与结构从宏观的角度来看，当代建筑与历史建筑是具有延续性的，当代建筑仍属于建筑历史发展中的一个片断。同时，当代的科学技术取得了空前的进步，建筑结构技术的发展也今非昔比，结构在与形式结合方面表现出一些新的方式。综合起来，可以把当代建筑形式与结构的关系归纳为以下几种类型。1.结构产生建筑形式结构产生建筑形式即建筑的形式是在应用某种结构体系基础上发展出来的，即使建筑形式并不是为了表现结构。古罗马的拱形结构建筑，如斗兽场、巴西利卡等均属此种类型。在这类建筑中，采用了结构上最合理的构件设置，并且结构的特征与建筑的美学规范相融合。这样做虽然不是为了歌颂技术，但却是人们想象性地利用了必要的技术。直到当代，建筑师仍在用框架结构的优越特点来实现他们所创造的丰富多彩的建筑形式。事实上，结构产生建筑形式已成为当代应用最为广泛的建筑形式与结构的关系类型。2.结构作为装饰结构作为装饰即按照视觉要求来应用结构体系和结构构件，并使其成为建筑形式表现的主要对象。这是19世纪后，特别在某些“高技派”建筑中新出现的一种建筑艺术特征。与经过装饰的结构不同，此类建筑结构的应用是由视觉因素而不是由技术因素决定的。因此，建筑的结构性能在技术标准方面往往不太理想。结构作为装饰物有以下三种情况：首先，结构从象征意义上被应用。这方面主要受当代工业和科幻小说的影响，目的在于赞美科技进步的作用，自由展现技术美学所产生的建筑艺术，而有时不惜牺牲结构技术自身的合理性。如伦敦劳埃德总部大厦、雷诺汽车展示中心等。这些构件更多具有技术象征意义，而有时与真正的结构受力需要则存在一定矛盾。其次，用暴露构件与人工环境相适应。在此种情况中，暴露结构的形式从技术角度上讲是合理的，但它只能够被看作是由建筑师提出的一种多余的或冗余度很高的技术问题解决方案。如巴黎蓬皮杜艺术中心、北京2008年奥运会“鸟巢”主体育场等。实际上，这类建筑是把原本可以简单处理的结构问题复杂化以满足视觉方面的需要。最后，采用某种表达结构的方法，以便建造易理解的体现技术的建筑物。常见的做法有不顾结构自身的逻辑，把混凝土结构的建筑外包金属去表达钢结构的工艺美，有些甚至用原本结构构件的形式去作纯粹的装饰，其目的仅是要把结构变成一种可读的符号。3.结构作为建筑在历史的不同时期，总有一些建筑形式是由结构且只有结构组成。如爱斯基摩人的雪屋、佛罗伦萨主教堂的弯顶以及英国的水晶宫等，它们均可看作是没有装饰的结构，即结构作为建筑。这些建筑都在技术的可行性方面达到了最佳程度，对结构的应用没有任何折扣。在一些大跨度和超高层建筑中，有可能达到结构技术的极限，结构因素也就成为了建筑形式的主要制约因素，必须优先考虑。而当代，随着高强钢材、高强混凝土、张拉膜、碳纤维等新型材料的出现，建筑结构更加轻质高强化，产生出空间析架、空间网架、预应力混凝土、索壳、索膜、索弯顶以及套筒和集束筒等一大批新型结构形式和结构技术，大量应用在当代的大跨和高层建筑中，如罗马小体育宫、伦敦千年弯顶、芝加哥西尔斯大厦等，建筑形式发生了革命性变化。美国西尔斯大厦——结构分析：建筑结构类型：束筒结构建筑概况：美国芝加哥的一幢办公楼，SOM建筑设计事务所设计，1974年建成，高443米，是当今世界最高建筑物之一。总建筑面积418000平方米，地上110层，地下3层。底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。在这些正方形的范围内都不另设支柱，租用者可按需要分隔。整个大厦平面随层数增加而分段收缩。在51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另外两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶。建筑特点：大厦结构工程师是1929年出生于达卡的美籍建筑师F.卡恩。他为解决像西尔斯大厦这样的高层建筑的关键性抗风结构问题，提出了束筒结构体系的概念并付诸实践。大厦的造型有如9个高低不一的方形空心筒子集束在一起，挺拔利索，简洁稳定。不同方向的立面，形态各不相同，突破了一般高层建筑呆板对称的造型手法。这种束筒结构体系是建筑设计与结构创新相结合的成果。结构分析说明西尔斯大厦高达443米，其平面由九个22.9米见方组成的竖筒，底层平面就是一个68.7米见方的大筒了。大厦的外形是逐渐上收，九个竖筒分别截止在不同的高度上，1到50层由九个竖筒组成正方形平面，51到66层截去3对角的两个坚筒，67到90层截去了另一组对角的两个竖筒组成一个十字形平面，91层到110层截去三个边形竖筒，只剩两个竖筒直达顶点。整幢大厦被当作一个悬挑的束筒空间结构，离地面越远剪力越小，大厦顶部由风压引起的振动也明显减轻。顶部设计风压为305千克力／米2，设计允许位移（振动时允许产生的振幅）为建筑总高度的1/500，即900毫米，建成后最大风速时实测位移为460毫米。西尔斯大厦用钢材76000吨，每平方米用钢量比采用框架剪力墙结构体系的帝国州大厦降低20％，仅相当于采用5跨框架结构的50％。这种束筒结构体系概念的提出和应用是高层建筑抗风结构设计的明显进展。