结构美学视角下的建筑艺术表现力

徐伟琦，段 翔，吴定峰

(1.武汉轻工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉430023;2.中南建筑设计院股份有限公司第四建筑工作室，湖北武汉430073)

随着人类历史的发展和文明的积累，建筑从远古单纯简陋的居住巢居、穴居演变成今天种类多样的建筑类别，建筑对于人类的作用也逐渐由低层次发展为高级层次。马斯洛是美国著名的心理学家和哲学家，他的有关自我实现的学说闻名世界。他指出:“任何一个人都需要有一个被满足的层次，从基本的生理需求到情感上的自我实现，包括尊重和爱。高层次的需求会支配人的意识功能，但这是以满足较低层次的需求为前提的。”所以，在今天，生活水平的提高使人们自我实现的要求充分得到满足，在某种程度上人们对于建筑的功能层次需要也在悄然发生着转变，不再是过去的最低居住层次。人们开始探索更多需求，评价建筑是否合格的标准开始越来越取决于其所表现出的艺术化美学成分。

1 建筑艺术与结构

1.1 建筑艺术及其常用表现手段

艺术的概念在大众眼中多为对完美事物的精神追求，只有当事物具有表现力时，我们方可称之为艺术。而建筑的本质随着社会的发展逐渐发生着概念的转变，成为和艺术相挂钩的产物。有别于如绘画、雕刻及音乐等其他种类的艺术形式，建筑艺术可以认为其是一种综合性要求很强的艺术种类。画家为了达到艺术效果可以将画中的门窗等画的和人一样高，甚至不如人高，但是建筑师不能这样虚构。他必须考虑多方面的实用因素，如使用功能、防火材料、城市整体规划、经济预算等方面的限制要求，同时，还必须将结构的形式、施工工艺的可行性等因素加以考虑。随着人们对建筑艺术的要求越来越高，建筑的艺术表现风格也越来越多元化。一个成功的建筑作品可以通过多种途径的表现手段将其艺术性得以表达，表现方法大致可分为两大类——纯粹性表现与复杂性表现。纯粹性表现方法包括对建筑物的结构形态设计、色彩和材料质地选择、空间格局安排等(图1);而复杂性表现又可以通过文化与语言手段的表现、听觉、嗅觉与味觉手段的运用等方法提升建筑物艺术的表现魅力(图2)。

1.2 结构的本质及其与建筑艺术的关系

结构是一种实体形式，通俗来讲，如同人类的骨骼，是一种未经修饰过的物质材料。但是站在较全面的角度看待结构，其本质可以大体分为两个层次来认识:第一，组成结构的细部形式，构造构件及节点等部分;第二，结构的整体构成关系，也就是结构构件间的实体组织关系［1］。

结构形态与建筑之间的关系是相互依存的，作为建筑的“依靠”，一方面，结构形态在基础层面上为建筑提供了技术支撑，承担和化解了外力作用;另一方面，结构形态也形成了建筑最基本的原始轮廓。如果说空间是建筑的目的，结构则是实现建筑空间和形象的必要实体手段。所以建筑空间的塑造和结构的限制两者之间是相辅相成的。纵观建筑发展的主流，建筑和结构的关系一直是相互促进或相互制约的关系。人类自从产生建筑开始，建筑和结构就难分彼此。到十九世纪，工业革命带来结构技术的成熟，进而导致学科的细化，建筑和结构开始有了明确分工。再到二十世纪现代建筑的兴起，结构和建筑又开始表面上“貌合神离”。直至近现代建筑，由于新技术和材料的不断运用，结构日趋实现了建筑功能的多元化，结构的自由也给建筑艺术表现带来了越来越多的可能性，如表1所示。科学技术所带来的新型结构形态对于建筑艺术的外在表现作用有了新的意义，结构形态的作用随着建筑创作的多元化已经上升为一种建筑造型艺术。

图1 建筑艺术的纯粹性表达

图2 建筑艺术的复杂性表达

2 以结构形态视角作为建筑艺术表现创作的出发点

2.1 建筑艺术的结构合理性

建筑艺术给人的美感并不是虚无缥缈，是具有一定的科学原理来支撑的。这些原理外在体现为建筑艺术的表现力，内在则蕴含在结构的合理性之中。集中体现为以下几点。

表1 结构类别和建筑体型艺术的对应关系

2.1.1 稳定性

众所周知，结构的稳定性很大程度上体现在受力方面，而在另一方面，结构形态整体画面中呈现出的稳定性也有助于取得确定的理想建筑艺术效果。人们走进哥特教堂时所感受到空间的宏伟感觉所表现出的稳定性就是结构专家通过结构形态的塑造所营造出来的均衡感受(图3)。

图3 哥特式教堂室内外空间及飞扶壁结构表现

2.1.2 比例感

比例感是建筑美学规律一项重要的属性，而比例因素大多体现在结构形态的构成之中。合理的比例感是美学大关系很重要的一个因子，失去协调比例的事物无论怎么装饰都会是画蛇添足。人对比例天生具有敏感性，因为人体自身就是比例的载体。古希腊很多艺术家都对人体的美学比例进行过研究，风姿妩媚的“维纳斯”其下肢与其身高之比近于1∶1.6，从而进一步提出带有普遍意义的美学比例，认为存在黄金分割比，0.618就是美的分割点［2］。比例1∶1.618是形式美的基本规律，这个比例也近似的运用在很多著名的建筑之中(图4)，埃及的胡夫金字塔其高度与宽度之比为1∶1.6;庄重典雅的雅典帕提农神殿正面高度与宽度之比约为1∶1.6……这个比例的合理性也是经过力学证明的，从圆木中切取矩形截面梁，从强度考虑，最优的宽高比为1∶1.414，而从梁的刚度考虑，最佳的宽高比例为1∶1.732，而这1.414 与 1.732 正好把梁的强度与刚度统一于宽高比在1∶1.6。由此我们不容怀疑，适当的比例关系确实可以带来整体形态上的统一和协调。

图4 比例合理性在结构形态艺术中的体现

2.1.3 力学支撑

富有表现力的结构形态是合理的力学规律的外在表现，以基本力学规律作为构思建筑形态的支撑，同时在视觉上也给人带来极大的冲击。弯矩的计算是结构构思中一个重要的因素。同时，对于建筑师而言，在结构构思中对于结构形态弯矩图及其含义的推理和判断也可以启发我们对于建筑美学设计的基本思路。如电视塔和大跨度屋面结构及桥梁等，其外表形态与结构的弯矩图相似度极高(图5)。以弯矩图的形状作参考点确定建筑的大体形态既在结构受力上满足合理要求，又在艺术表现上独具一格。

图5 建筑结构形态与弯矩图形

所以，结构的合理性必然导致整体形态的得体，而错误的结构常常令人反感。在大多数情况下，结构的合理性虽然不是美观的充分保证，但仍是建筑艺术表现的必要条件。

2.2 结构形态的艺术表现力

在很多建筑工程项目实施过程中，有时会发生这样一种情况，经过装修过的建筑形象反而不如原始的结构框架美。这是一个非常有趣味性的现象，虽然不是很普遍，但至少也可以说明结构形态本身是具有艺术美感的。下面将结构形态具有的艺术价值加以归纳提炼。

2.2.1 科学美——内在美

结构形态有四个最基本的内在要求:平衡、稳定、强度及刚度。在对建筑外形的表现中，如实的反应结构的四个内在要求是对科学的尊重。而相应的科学美也可分为四种:刚度之美、平衡之美、强度之美和稳定之美。科学美也是内在的理性美和逻辑美，所以结构的内在美和科学美是相互对应的关系。上文所提到的建筑艺术的结构合理性中稳定性、比例感以及力学支撑都是科学技术在结构中的如实反映，是“表里如一”的内在美体现。许多建筑师在构思过程中为了达到非凡的艺术效果，以结构的科学性为前提采用异规的形态，其实也是对科学技术合理性的反映。

2.2.2 形态美——外在美

在不以装饰和材料性能为研究对象的前提下，结构形态就是一个由点、线、面、体而形成的单纯、抽象、纯粹的几何体。所以，结构的形态美也就是这些组成元素的美学问题。所以，结构展现在人们面前的外在美也就分为整体美和细部美。细部的组织排列构成整体，在组织的过程中形成韵律和节奏，有序和统一。

2.2.3 感觉美——心理美

视觉会引起人们知觉和心理的反应，而结构形态的外在美会给人以视觉享受，这种知觉心理所引起的感受就是感觉美。感觉美主要来源于人们从结构形态中所获得的中心感、方向感和领域感。大到整体形态，小到一个形态构件都会引起人的心理共鸣。

3 结构艺术美学表现的意义

著名的结构大师托马斯·特尔福德［3］曾经对结构艺术提出过自己的观点——材料使用要讲效率，工程建设要求经济，最终形式必须美观。这也是被众多结构艺术家广泛认同且执行推广的结构准则。众所周知，在社会生活中，只有自由和约束纪律达到平衡状态时，公共秩序才能安定，生活才能繁荣。同理，在结构艺术中，效率和经济就是约束纪律，而自由是每个设计师的设计思想。所以，只有三者达到平衡，才能设计出独有特色的结构艺术作品。结构形态表现设计的理念即是寻求与创造能够实现效率、经济和美观统一的结构形式，以最少量的材料和最低的成本实现最大限度的结构形态自由度。

3.1 建筑物层面的技术美学意义

结构艺术从其根本的职能手段来说是一种关乎技术的特殊形态，而与设计主体审美形态相关的艺术美是其中的一个分类。结构艺术与建筑的统一，一方面使得偏重技术法则的技术形态被赋予了建筑艺术美的意义，而在另一方面，又在建筑艺术的表达中植入了技术美的因子，两者相映得彰，共同构成了技术美学必不可少的一部分。结构艺术在与建筑空间、形态元素的协同中提供技术美学的潜能，这种潜能一方面通过结构局部或细部形态以显性形态表达建筑空间与形态的属性特征，使其呈现高技特征;另一方面，通过结构整体形态特征表现某种特有的气质，譬如巨型结构体系下的高层建筑造型可以直观地体现结构美学，通过结构构件裸露在外的处理，传递着一种结构自身关于力与美的张力(图6)。

图6 世界著名摩天大楼形态表现

3.2 社会环境层面的精神价值

结构艺术在与建筑的交叉融合中作为纯粹技术手段得到意义上的升华，同时又作为了艺术的载体而被赋予新的社会精神价值。结构精神性通过建筑空间与形态的延伸，从而在社会环境层面上与宗教信仰、哲学思想、审美观、技术观、文化性等产生交集。特定时代的社会精神因素依靠特定的物质形态得以传播并流传下去，作为建筑物质的技术基因的同时，结构形态作为建筑艺术的载体自然也契合于这些凝聚性的时代精神(如图7)。砖石拱券结构见证了古罗马的光辉历史与文化，斗拱反映了中国木建筑文化的精髓，穹窿顶的不同样式被赋予了不同的宗教色彩与民族特征，悉尼歌剧院成为了城市乃至国家的“形象名片”……所有这些例子都反映了结构艺术表现所产生的社会环境层面的精神价值。

图7 结构美学表现力的精神寓意

4 结束语

建筑艺术中存在结构的科学合理性，结构形态中又展现出艺术的美感。让人一目了然且清晰的结构逻辑是反映建筑美学的一个很重要方面，人们对待结构表现的态度应该是很直观的，并且应该是全面的。奈尔维［4］曾经说过:“建筑不是简单的技术加艺术，而是技术和艺术的综合体，这两者间是有本质区别的。”从中可以得出结论，建筑中既有技术的因素也有艺术的因素，应该当做一个整体来看。结构同理，虽然结构设计中大部分是关乎技术的内涵，但也是一个能够供以调配、自由组织、灵活性大的建筑设计要素，并和建筑的最终艺术效果紧紧相关，对建筑的表现力起到非常重要的作用，有时甚至会主导建筑设计。正如艾德华·爱伦指出的那样:“如果某人的结构只为了单纯地起到建筑支撑的作用，那不外乎是一种浪费”。德国的哲学家叔本华［5］曾经说过:“建筑的美感体现于其自身的重量和其支承方式……最动人的美形成于最全面与合理的将材料的强度与荷载的制约之间的斗争关系得以表达的过程中。”所以，结构表达在建筑的艺术性建构中具有不可或缺的作用，可以说结构的表现性越强，其建筑的艺术表现价值就越高。所以建筑师应对建筑的结构和构造进行表现，甚至是直接的表现，善始善终的在建筑设计的过程中处理好结构与表现的关系。但在实际工程设计中建筑师对结构形态的考虑总是自觉或是不自觉的，对结构形态的关注大多为注重结构的实用性，而对结构专门进行研究的结构工程师则更重视结构的稳定方面的计算。从两者工作的目的、思考的角度、深入的程度和提交的成果来看都缺乏一定的联系。所以，对结构形态表现力的思考和合理运用成为建筑与结构实现和谐统一的基点，以结构形态构思来表现建筑形态美可作为一种行之有效的创作方法。

［1］布正伟.结构构思论［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［2］刘先觉.现代建筑理论［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008.

［3］严钧，汤亮，托马斯·特尔福德.从建筑师到工程师［J］.建筑师，2006(2):31－32.

［4］奈尔维.建筑的艺术与技术［M］.北京:中国建筑工业出版社，1981.

［5］亚瑟·叔本华.人生之路如何走过:叔本华随笔［M］.张弈，译.合肥:安徽人民出版社，2012.