美学在桥梁结构设计中的应用

蔡浩良 胡雪瀛

摘要：本文结合现今各种桥梁，详细说明了美学的各个方面在桥梁结构造型设计中的应用，设计者如能将美学中的主从、对称、韵律、比例、尺度、均衡等多种因素应用到其设计作品中，则桥梁建筑作品不仅能发挥其本身的作用，还能供人观赏，给人以美的享受。

关键词：美学；桥梁建筑造型。

中图分类号：U442.5+6

桥梁建筑是一种为人类的生产和生活服务的结构，除能为人们提供其承载和跨越的功能以外，其外在的结构形式还能给人以一种精神上的享受，随着社会的发展和科学技术的进步，人们对桥梁建筑美的追求也将成为一种普遍的崇尚。

一、协调与统一在桥梁布置方面的考虑

协调与统一，主要指两个方面。其一是作为桥梁结构物，它和周围的自然景观及人工建筑一起位于人们的视觉空间中，故要求桥梁建筑要达到与环境的协调。不同的环境（包括自然地理环境、社会人文环境、历史文化环境、技术经济环境和规划建设环境）所要求的桥型也有所不同。在山区和风景区比较适合的桥型首推拱桥，因为拱桥的风格、功能和外形在与周围环境的统一较其他桥型优越，另外拱桥曲线的外部形态和韵律变化更符合人们的审美要求。在平原地区，视野开阔、环境呆板，修建的桥梁一是要用桥梁来调节一下环境的韵味，二是要给过往的人们一种耳目一新的感觉，使其精神为之一振。此时对一些大型桥梁可采用中、下承式拱桥、斜拉桥、悬索桥等。对于城市跨江桥梁和立交桥来说比较复杂。大型的桥梁建筑，在构成城市的形象上具有重要作用。有很多城市都是以桥梁作为本身的标志性建筑。桥梁建筑作为交通系统的一个重要组成部分，会使其周围环境发生变化，对周围环境造成影响。所在城市桥梁设计中，要遵循对周围环境进行保护、利用、改善和创造的原则。

其二是桥梁结构造型统一，首先要注意各结构部分的协调统一。一般来说，要避免不同结构体系混杂使用。桥梁建筑本身的各个组成部分，它们各自功能和造型不同，这种差别和变化必须在和谐和秩序中得到有机的统一，否则不是呆板单调，便是杂乱无章，也就唤不起人们的美感情趣。在桥梁众多组件当中，相邻组件的结合有很多种形式，形式的选择应服从于主体结构形式及受力特点的和谐统一这一原则。

赵州桥是世界最著名的古老的圆弧形石拱桥，为1300年前隋代工匠李春所建造。净跨径32.07m，宽9m，拱矢高7.23m，采用空腹式拱代替实腹式拱，这是一项科学的创新。拱桥即减轻了恒载，又增加排洪面积，消除了实体拱笨重呆滞的造型，融功能、技术、经济、美观于一体。该桥线形明快，构思巧妙，富于活力。赵州桥的雕刻艺术也是一绝，其栏板、望柱和锁口石上的狮象龙兽形态逼真，琢工精致秀丽，不愧为文物宝库中的艺术珍品。

桥梁结構的主从与重点

在由若干要素组成的整体中，每一要素在整体中都占有一定的比重和地位，倘若所有要

素都竞相突出自己，或者主次不分处于同等重要地位，则会削弱整体的完整统一性。桥梁建筑也是这样，从功能特点考虑总有主体和附属之分，而从结构受力体来说，有主要受力构件和次要受力构件之分。主桥与引桥、主孔与边孔之分、主体与附属存在主从差异，正是凭借着这种差异和对立，才使桥梁建筑形成一个完整协调的有机整体。桥梁的主从首先从布孔上考虑。跨越通航河流上的桥梁，有通航孔和非通航孔，不通航河流上的桥梁也有跨越主河槽的主孔和两边河滩上的边孔。通航孔和主孔不仅跨径大，标高高，而且有时为了适应大跨而采用不同的形式。斜拉桥、悬索桥基本结构图形简洁，由主塔、加劲主梁、拉索构成，主塔将竖向及斜向心理引诱线引向塔顶，形成人们瞩目的重要部位。高耸挺拔气势夺人的塔，配以轻柔的拉索、无限延伸的水平加劲梁，这些都突出了桥塔作为主体的主导地位，形成索体系桥梁突出的个性和鲜明的形象。视觉上的主从分明，力传递路线明确形成索结构桥型所独有的形态和美感。

桥梁结构的对称与均衡

对称是同形同量的对称组合，对称的造型统一感好，规律性强，使人产生庄严、整齐的

感觉。均衡则是在非对称的构图中，以不等的距离和尺寸形成力（体）的平衡感，对桥梁来说其非对称的均衡感还受地形地物的影响。均衡具有变化的美，其结构特点是生动活泼，有动感。从结构到布孔按着对称原则设计建造的桥例很多。有一些桥梁受地形、河流主航道、主河槽的影响采用了不对称布置，处理得当，也同样给人一种均衡的美感。

各结构的比例与尺度

比例的问题广泛存在于桥梁建筑设计中。它包括三个方面的内容：一是桥梁结构整体或

局部本身的三维尺寸的关系；二是桥梁结构整体与局部或局部与局部之间的三维尺寸关系；三是桥梁结构实体部分与空间部分的虚实比例关系，另外还有凸出部分和凹进部分、高起部分与底落部分的比例关系等。当桥下净空或桥面标高要求固定的情况下，由于跨度与梁高之间关系的影响，桥梁的虚实透视存在一个最佳的比例。建筑的比例关系，首先是按自然规律确定的，一旦这些自然规律所蕴含的美学价值被认可之后，这些表现自然规律之美的尺寸比例便被概括归纳为典范和准则。古希腊美学的主要奠基人之一——柏拉图，把短比长等于长比短长之和并无限推演所得到的比例关系称为黄金分割比例即(0.618：1=1：1.618即a：b=b：（a+b）)，认为这是永恒的比例，永恒的美。

自古以来，认为凡是符合这一比例的物体和图形都是美的，在人体和其他动物体上有很多部分体现了黄金分割的关系。如人体的上躯与下肢的比例、头部与躯干的比例都约为1：1.6左右，与黄金分割比例非常接近。

本世纪20年代初，马哈姆别奇提出动态匀称比例关系，即由整数平方根所形成的级数、、、、……所成的比例关系。如果正方形的一边为1，则其对角线的长度为；短边为1，长边为的矩形对角线是，依此类推得短边为1，长边为、、、的矩形。认为凡采用该比例数的图形是美的。这种比例法可由图1的作图法获得。

与比例相联系的另一个因素是尺度。比例是表现桥梁建筑物各部分数量尺寸关系之比，是对比的，可不涉及到具体尺寸。尺度则要涉及到真实尺寸的大小，但是又不同于尺寸的大小。尺度一般不是指构件真实尺寸的大小，而是指构件给人感觉上的大小印象与实际大小之间的关系。按说这两者应当是一致的，但在形象外观上却往往出现差异。如果两者一致，则意味着桥梁建筑处观形象正确地反映了建筑物的真实大小；如果不一致，则表明建筑形象歪曲了建筑物的真实大小。这时可分为大而不见其大，小而不见其小两种情况。这两种情况都称为失掉了应有的尺度感。一座桥梁建筑，其各部的比例和尺度只有达到匀称和协调才能给人以优美形象。这就如同人的面容一样，任何一个部位尺寸不当或比例失调，都会影响整体的形象。

结束语

桥梁建筑的审美，与其它的艺术形式的审美不同，它是以一个实实在在的、现实存在的、功能性极强的结构实体作为审美对象。它与一般的建筑结构物也有区别，桥梁建筑以其全部外裸的结构特性，以及各组成部分功能明确的形象来组成一个和谐的整体，启发人们的联想，激发人们美的感受。它除了遵循一般审美的规律要求外，还具有自己的审美特点。我们所做的不是对以往作品一次次的重复，而是要不断的一次次的创新。一种新的桥梁建筑形式在经过时间的考验后同样会受到人们的喜爱和关注。

参考文献

姚玲森《桥梁工程》，人民交通出版社，1985。

顾安邦等《公路桥涵设计手册－拱桥》，人民交通出版社1994。

李国豪等《中国桥梁》，同济大学出版社，1993。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。