建筑设计中的结构技术与结构表现

刘吉先

摘要：随着生活水平的提高和科学的不断发展，人们对建筑物功能的多样化和形态的美观程度越来越重视，结构技术在建筑中的运用显得越来越重要，本文对建筑设计中几种常用的结构技术及其一般运用做了简单的介绍，从细节的雕琢、动感的营造和重力的冒险三个方面，提出了自己对于创造性地运用结构技术以增强结构表现的看法，希望对有志于建筑设计的同行有一定的参考作用。

关键词：建筑设计;结构技术;结构表现

建筑与我们的生活息息相关，不但具有宜居的实用价值，也具有美化环境的景观价值和进行交流展示的文化价值。建筑以结构为支撑和主要部件，其形态主要受到结构形态的制约，要设计出新奇美观的建筑形象，主要就是要发挥创造力，对结构因素进行别出心裁的使用。但是，对结构因素的使用不能单以美观为依据，还必须符合力学的原则。因此，结构技术在建筑设计中的作用就显得尤为重要。对结构技术掌握得越充分，运用起来越是得心应手，结构表现的空间也就越宽广。

1 建筑设计中结构技术的一般方法

不同的建筑有不同的使用功能，功能不同，需要刨造的结构形态也不同。在现代建筑设计中，为满足不同的使用功能，通常会用到以下几种结构形态：

1.1 承重结构

这种结构最符合传统力学的稳定原则。它的特点是，把承重和围护结合起来，建筑物从上到下，越来越大，越来越重，越来越坚实，建筑物的各个楼层非常整齐协调。

1.2 框架结构

这种结构能够适应多种多样的功能要求，在公共建筑中运用得最为广泛，对传统的建筑审美观既有突破又有传承。特点是可以灵活自由地分隔空间，既能够满足各种功能需求，又可以营造多种结构形态，实用与美观可以兼顾。

1.3 拱结构

这种结构多用于大型空间建筑以及隧道、桥梁等等，在视觉效果上显得壮观和层次分明。它是由曲线形的构件组成，有筒形拱、穹窿、交叉拱等不同造型。拱结构重在材料适当、外形合理，以用钢铁制造最为适宜，造成的拱结构跨度大、外形轻巧。

1.4 网架结构

这种结构由一定数量的系统化的杆件组成，外形轻巧，交错的杆件形成强烈的透视效果，富有表现力，容易造成壮观的感觉。它的特点是，节省材料，受力比较均匀，不容易变形。

1.5 悬索结构

这是一种柔性的受力结构，以钢索承重，适用于跨度比较大的建筑物。这种机构比较灵活，可以突破传统的方方正正的呆板建筑样式，建造各种美观的空间形态。

1.6 折板结构

这种结构是以薄平板为主要材料，按照一定角度拼接而成，稳定性和受弯能力突出。这种结构的建筑物，外形线条清晰，非常规整。

1.7 壳结构

这种结构也是由曲线形构件组成，具有优越的力学性能和很好的刚度、强度，屋面功能与承重功能合二为一，形态多样，可以造成多种自然界形态的结构表现。

以上是我们的建筑设计中常见的七种结构形态，我们要掌握它们的特点和适用范围，灵活地加以运用。有些建筑的外形比较复杂，功能也不是那么单一，这时候可能就要把多种结构形态结合起来，才能获得最大的效果。也有一些建筑的功能要求跟上述的结构形态不完全吻合，这时就需要运用结构技术形态对某些结构形态作一定的调整。另外，我们并没有穷尽各种结构形态的特点，建筑设计中，要学会用全新的眼光观察各种结构形态，尽可能多的發现和利用它们自身所涵的美感。

2 创造性的利用结构技术，增强结构表现

上面我们已经掌握了结构技术的一般方法，下面我再从三个角度谈一谈如何创造性的利用结构技术，从而实现最大化的结构表现。

2.1 细节的雕琢

大的框架受多种因素的制约，难以有明显的突破，因此，想要创新，我的第一个思路是从细部入手。人们向往宏伟壮观，也追求精雕细刻。细节的改变比较容易，而且经常可以对建筑物的好与坏产生决定性的影响，画龙点睛，还是画蛇添足，只是一点一画的差别。

在细节的雕琢方面，有很多现当代建筑设计大师们的例子值得我们效法。比如密斯·凡德罗，他在刻画建筑物的细部从而增强建筑物的结构表现上实力过人，享有盛誉。密斯对建筑结构组件的使用极其熟稔，可以灵活地进行排列组合，创造优美独特的结构表现。他尤其擅长细部构件的使用，每一个细微之处和连接点上都可以看出他的精雕细琢的匠心。因此，他的作品看上去高贵、完美，是无可争议的经典之作。又比如，菲利普·约翰逊精心设计的边登格罗教堂。整个建筑的支架由很多相同的白色网架制成，外墙屋顶采用反射玻璃，数量巨大的细小构件共同营造出一种如梦似幻的宁静气氛，让人不由自主地生起虔敬之心。

细节的雕琢没有成法可循，主要是依靠设计者的精心构思和敏锐的审美判断力。“读书破万卷，下笔如有神”，建筑设计者旁搜博采，有大量出彩的名楼在胸，再出之以精雕细琢，一定能够在细节上有所突破，造成优秀的作品。

2.2 动感的营造

建筑物最初和最终的目的是给人提供庇护之所，所以，坚实、稳固，“风雨不动如山”，一直是建筑设计者努力要达到的效果。但是，随着建筑技术的发展和现代人心态的改变，这种稳固的建筑观念已经开始动摇，出现了许多不同意见。顺应这种潮流，我们得出结构技术创新的第二个思路，给稳固的建筑物营造出动感。

建筑师Cahtrava的两个设计可以为我们营造建筑物的动感提供借鉴。一个是密尔沃基艺术博物馆，该建筑以水上运动器材为灵感，通过对屋面的特殊设计，将作为支撑的钢条按不同的倾斜角度进行排列，造成动感十足的效果。另外一个是法国里昂的一个客运站。他将工程设计与建筑设计结合起来，通过结构构成和轮廓的特别排列，将该站点造出一种凌空飞动的感觉。

需要注意的是，设计师要了解人的心理需求，在追求动感的营造的过程中，要根据建筑物的使用功能和面向的群体，时刻想到贴合人的心理感受，给人留下美好的印象，不能盲目下手，贪多求奇。

2.3 重力的冒险

建筑讲究坚实稳固，既要依从重力，又要对抗重力。从建筑史上我们可以看出，建筑技术的创新，很大程度上就是对重力局限的突破，许多伟大的建筑，尤其是一些世界奇迹，也是因为重力的冒险而垂范后世，让世人惊叹。因此，我想到的结构技术创新的第三个思路，是重力的冒险。

随着科学技术的日新月异，现代化的结构技术，已经可以将工程技术上的问题与建筑物外形的塑造同时完成，现代建筑已经离重力的手心越来越远，放眼城市里的高楼林立，我们很容易感到这一点。

说到重力的冒险，我们最先想到的通常就是楼层的高度。高度的要点在于越是上部要使用越轻巧的材料，并且要设法减小风的阻力。现在，世界上已经有了828米高的迪拜塔。但是，一说就能想到的，就已经不再有创造性可言。在建筑物的高度上，我们已经很难寻求突破，而且这是非常宏大的项目，不是寻常建筑可以奢望的。所以，我们必须另辟蹊径，从另外的角度向重力挑战。

新建的央视总部大楼的就是一个非常好的例子。这栋大楼的形态设计是以两个巨大的“ z ” 字交叉缠绕，在环形的顶部造成巨大悬挑结构，形成一个达70米的直角。大楼采用的是三维的环形形态，不取纵深，而是从横向上挑战重力，展示人类的科技力量。

参考文献：

[1] 张文宇 周浩.浅析公共建筑设计的结构技术创新[J].知识经济，2012（06）.

[2] 干幽燕.论现代公共建筑设计及结构技术[J].建材发展导向，2011（02）.

[3] 罗仕姜.浅谈公共建筑设计与结构技术[J].中国电子商务，2010（05）.

（作者单位：甘肃中兴盛鼎建筑工程公司）