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摘要：大跨度建筑的建设代表着一个国家的建筑水平以及一个时代的建筑水平，在大跨度建筑的建设中要提出一个科学而合理的建筑方案，才能满足实际的需要，才能达到建筑设计的艺术美感。本文通过对大跨度建筑方案中几种常用的结构表现手法的分析，实现在大跨度建筑方案创作中的良好应用，推动大跨度建筑建设的发展。
关键字：大跨度建筑；方案创作；结构；表现手法
Abstract: the construction of large span buildings represent a national construction and an era of construction, the construction of the building in the large span to put forward a scientific and reasonable construction scheme, to meet practical needs can reach the architectural design of artistic beauty. This article through to the big span construction scheme of several common structure analysis technique of expression, and realize the large span buildings in the good plan creation application, and promote the development of large span building construction.
Key word: big span construction; Plan creation; Structure; expression
中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：
大跨度建筑的建设是结构和技术的结合，只有有一个良好的结构再结合先进的技术才可能建设出一件良好的建筑作品。而结构是决定技术选择和应用的必要条件，也是决定建筑物形的必要条件，只有良好的结构才能实现良好的大跨度建筑物的建设。
在大跨度建筑物的设计方案的创作中，要采用不同的结构表现手法，而这些结构表现手法都有其独特的特征，只有对这些结构表现手法有一个充分的认识才能保证在创造中进行良好的应用，才能实现大跨度建筑的设计方案的完美性。在大跨度建筑物的创作中结构表现手法有很多种，在这里我们将对常用的几种结构表现手法进行简单的介绍，希望对大跨度建筑方案创作能提供一定的帮助和启示，从而建设处更多完美的大跨度建筑作品，提高国家和时代的建筑水平。
一、最充分的对结构力学的应用
不管是什么样的建筑都要考虑到结构力学的应用，因为建筑物只有受力合理才能保证建筑物的质量和性能，而作为大跨度建筑更应该考虑到结构力学的应用问题，只要在结构力学进行进行科学合理的在大跨度建筑中表现出来，才能让大跨度建筑物更加的完美，也保障了大跨度建筑的质量。应用结构力学的规律而对形态进行的调整，不光在建筑的建设中能够对材料进行充分的利用，也能使原本简单的结构而充满了活力。
弯矩是结构构思中进行推理判断所依靠的一个重要的基础力学概念。在这里我们用简支梁作为例子，当荷载进行均匀分布的作用下，其弯矩呈抛物线曲线，支座的弯矩为零而跨中的弯矩为最大。为了方便于施工，而让结构形状尽量简单常常瞎用的是等截面设计进行设计，采用的是矩形截面，同时在在对截面的尺寸的选择方面，其验算方法采用跨中的最大边缘应力进行验算。在对梁的形状进行设计的时候按照变矩图选用鱼腹式梁，这样可以保证梁的性能也可以节约材料。而为了将梁截面中和轴附近的材料进行最大程度的简化，也就出现了工字型截面构件。为了更好的性能和节约材料，将梁腹部挖出三角形孔洞，最后让梁变成了平面桁架。当平面桁架接近和简支梁变矩图接近的时候，材料将会得到最大的节约，而且桁架的性能比截面梁的性能更好。依靠弯矩概念，在大跨度建筑方案的创作中可以进行更好的结构构思。以柏林火车站的实际设计方案為例（如图一），屋面拟采用的是单拱形式，其最大跨度为50 米。在结构形式上做了修饰性变化，使得矢跨比较小，端部呈内收形式，在竖向荷载作用下，弯矩的作用就更加的明显。采用索桁架形式的设计形式，布置形式和弯矩图接近，充分展示了力学原则本身所提供的艺术表现力，让结构形态更为丰富，也让结构性能更加的良好。
二、纯几何的结构表现手法
纯几何形态的表现手法在大跨度建筑创作中得到广发的应用，因为纯几何结构的表现手法，就是将自然的各种复杂的原型经过人工的抽象化处理，最后让大跨度建筑出现一种良好的艺术形态，展现一种良好的艺术美感。在纯几何的结构表现手法中主要是两种对几何图形的使用方法，一种是直接应用简单的基本的几何图形，而另一种就是将基本的几何图形进行组合或者变形来组成一个新的几何形态，一般在大跨度建筑物建设中一般都是采用的第二种表现手法，因为这种表现手法更将几何形态的理性美、人工美和抽象美更好的展现出来，表现出一种人类对自然的改造以及留下人工进行雕琢的痕迹。在纯几何结构的结构表现手段的应用中有很多的例子，如法国的著名建筑师保罗·安德鲁设计的呈半椭圆球形状的国家大剧院，以及其主体结构由圆锥面在对称轴两侧切去一部分，利用画法几何方法进行切割的广州体育馆。更比如国家游泳中心“水立方”，它的结构灵感来源就是对泡沫结构的物理研究，从泡沫结构中分割出整体的形状，再从泡沫结构中分出各个内部空间（如图2）。在大跨度建筑方案中采用纯几何结构的结构表现手法可以在形态上看起来更加的简单大方、自然纯朴，增加建筑物的立体感和美感。
图2国家游泳馆水立方外景和结构模型
三、仿生拟态的结构表现手法
艺术来源于生活，在自然界中存在着各种形态的生物，而每一种生物都是依靠自身的结构、形态以及在环境中的生存方式才能够延续到今天，人类有再多的灵感构造也没有大自然的构造的完美，所以在大跨度建筑方案的创作中，要借助于自然的力量，对自然中存在的生物形态进行模仿、深化和利用，明白仿生拟态的结构表现手法的重要性。从一个鸡蛋我们可以看见自由抛物线曲线的张力以及薄壁高强的性能，在一片叶子上我们可以看见交叉网状的支承组织的机理。其实在自然中这种好的结构和形态还有很多，所以我们需要对生物进行发现和模拟，将其结构和形态应用到实际的大跨度建筑方案的创作中来，将其良好的性能进行合理的利用，这不光会丰富大跨度建筑的形态，更能将大跨度建筑物的性能得到提高，因为经受时间和空间磨练而留存的形态，必然有其优越的特点。在大跨度建筑的仿生拟态结构表现手段在大跨度建筑建设中也得到了广泛的应用。如模仿鸟巢的结构形态的北京奥运主体育馆，以及外形如一只海鸥的上海浦东机场等等。
而对于仿生拟态的结构表现手法我们应该做到对自然形态的一种全面认识，而不能只是进行一种表面的模仿，表面的模仿不能让生物的良好的生态形式在建筑设计方案中得到良好的展现，也没有对生物的生态性能进行一个良好的应用。生物形态的模仿不是简单的将生物形态进行体积上的放大，更要在实际的设计中考虑到实际的情况，做要做到结构和技术的完美结合。在这方面其反面例子就有著名的悉尼歌剧院，因为其模仿贝壳结构但是没有考虑到实际的情况，不再最后只能选择了钢筋很凝土肋骨拼接的三角瓣壳体。从而导致了室内音效的不尽完美。
四、“露骨式”结构构件的结构表现手法
结构构件在大跨度建筑中为建筑提供支撑、受力的作用，这是结构构件的一个基本的性能，但是同时结构构件也作为一种整体装饰的组成元素或者是主要元素，在大跨度建筑方案创作中这也是一个不错的表现形式，而这也就是“露骨式”结构构件的结构表现手法。其主要采用巨型构架的造型和坦露结构构件的手法展现出建筑物的技术美、结构美以及建筑物的立体感。因为结构构件本身就具备一定的的几何特征，几何特征鲜明的结构构件， 如同文学和绘画艺术的语言和符号，对建筑的行为特征进行了强化，对建筑的可识别性进行了增强。而闻名一世的著名建筑有华盛顿杜勒斯航站楼、罗马小体育馆、纽约肯迪尼国际机场的环球航空公司航站楼等就是采用的这种结构构件的表现手法。在结构构件的结构表现手法中很多建筑还利用钢材抗拉强度高的特点，用斜拉杆件中张力所呈现出的紧张感和力度感给人们以视觉冲击。这种独特的设计充分展现了当代建筑高超的技术水平，强烈表现力的结构和高度理性的完美结合就是这种表现手法今后发展的方向，如西班牙塞维利亚的阿拉米罗大桥。
参考文献：
[1]姚亚雄，建筑创作与结构形态[D]，哈尔滨：哈尔滨工业大学博士论文，1999
[2]邓中美，大跨度建筑的空间形态与结构技术理念探析[D]，武汉：武汉理工大学硕士论文，2003
[3]何隽，以结构形态构筑建筑形象的创作方法初探[D]，无锡：江南大学硕士论文，2004
关键字：大跨度建筑；方案创作；结构；表现手法
Abstract: the construction of large span buildings represent a national construction and an era of construction, the construction of the building in the large span to put forward a scientific and reasonable construction scheme, to meet practical needs can reach the architectural design of artistic beauty. This article through to the big span construction scheme of several common structure analysis technique of expression, and realize the large span buildings in the good plan creation application, and promote the development of large span building construction.
Key word: big span construction; Plan creation; Structure; expression
中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：
大跨度建筑的建设是结构和技术的结合，只有有一个良好的结构再结合先进的技术才可能建设出一件良好的建筑作品。而结构是决定技术选择和应用的必要条件，也是决定建筑物形的必要条件，只有良好的结构才能实现良好的大跨度建筑物的建设。
在大跨度建筑物的设计方案的创作中，要采用不同的结构表现手法，而这些结构表现手法都有其独特的特征，只有对这些结构表现手法有一个充分的认识才能保证在创造中进行良好的应用，才能实现大跨度建筑的设计方案的完美性。在大跨度建筑物的创作中结构表现手法有很多种，在这里我们将对常用的几种结构表现手法进行简单的介绍，希望对大跨度建筑方案创作能提供一定的帮助和启示，从而建设处更多完美的大跨度建筑作品，提高国家和时代的建筑水平。
一、最充分的对结构力学的应用
不管是什么样的建筑都要考虑到结构力学的应用，因为建筑物只有受力合理才能保证建筑物的质量和性能，而作为大跨度建筑更应该考虑到结构力学的应用问题，只要在结构力学进行进行科学合理的在大跨度建筑中表现出来，才能让大跨度建筑物更加的完美，也保障了大跨度建筑的质量。应用结构力学的规律而对形态进行的调整，不光在建筑的建设中能够对材料进行充分的利用，也能使原本简单的结构而充满了活力。
弯矩是结构构思中进行推理判断所依靠的一个重要的基础力学概念。在这里我们用简支梁作为例子，当荷载进行均匀分布的作用下，其弯矩呈抛物线曲线，支座的弯矩为零而跨中的弯矩为最大。为了方便于施工，而让结构形状尽量简单常常瞎用的是等截面设计进行设计，采用的是矩形截面，同时在在对截面的尺寸的选择方面，其验算方法采用跨中的最大边缘应力进行验算。在对梁的形状进行设计的时候按照变矩图选用鱼腹式梁，这样可以保证梁的性能也可以节约材料。而为了将梁截面中和轴附近的材料进行最大程度的简化，也就出现了工字型截面构件。为了更好的性能和节约材料，将梁腹部挖出三角形孔洞，最后让梁变成了平面桁架。当平面桁架接近和简支梁变矩图接近的时候，材料将会得到最大的节约，而且桁架的性能比截面梁的性能更好。依靠弯矩概念，在大跨度建筑方案的创作中可以进行更好的结构构思。以柏林火车站的实际设计方案為例（如图一），屋面拟采用的是单拱形式，其最大跨度为50 米。在结构形式上做了修饰性变化，使得矢跨比较小，端部呈内收形式，在竖向荷载作用下，弯矩的作用就更加的明显。采用索桁架形式的设计形式，布置形式和弯矩图接近，充分展示了力学原则本身所提供的艺术表现力，让结构形态更为丰富，也让结构性能更加的良好。
二、纯几何的结构表现手法
纯几何形态的表现手法在大跨度建筑创作中得到广发的应用，因为纯几何结构的表现手法，就是将自然的各种复杂的原型经过人工的抽象化处理，最后让大跨度建筑出现一种良好的艺术形态，展现一种良好的艺术美感。在纯几何的结构表现手法中主要是两种对几何图形的使用方法，一种是直接应用简单的基本的几何图形，而另一种就是将基本的几何图形进行组合或者变形来组成一个新的几何形态，一般在大跨度建筑物建设中一般都是采用的第二种表现手法，因为这种表现手法更将几何形态的理性美、人工美和抽象美更好的展现出来，表现出一种人类对自然的改造以及留下人工进行雕琢的痕迹。在纯几何结构的结构表现手段的应用中有很多的例子，如法国的著名建筑师保罗·安德鲁设计的呈半椭圆球形状的国家大剧院，以及其主体结构由圆锥面在对称轴两侧切去一部分，利用画法几何方法进行切割的广州体育馆。更比如国家游泳中心“水立方”，它的结构灵感来源就是对泡沫结构的物理研究，从泡沫结构中分割出整体的形状，再从泡沫结构中分出各个内部空间（如图2）。在大跨度建筑方案中采用纯几何结构的结构表现手法可以在形态上看起来更加的简单大方、自然纯朴，增加建筑物的立体感和美感。
图2国家游泳馆水立方外景和结构模型
三、仿生拟态的结构表现手法
艺术来源于生活，在自然界中存在着各种形态的生物，而每一种生物都是依靠自身的结构、形态以及在环境中的生存方式才能够延续到今天，人类有再多的灵感构造也没有大自然的构造的完美，所以在大跨度建筑方案的创作中，要借助于自然的力量，对自然中存在的生物形态进行模仿、深化和利用，明白仿生拟态的结构表现手法的重要性。从一个鸡蛋我们可以看见自由抛物线曲线的张力以及薄壁高强的性能，在一片叶子上我们可以看见交叉网状的支承组织的机理。其实在自然中这种好的结构和形态还有很多，所以我们需要对生物进行发现和模拟，将其结构和形态应用到实际的大跨度建筑方案的创作中来，将其良好的性能进行合理的利用，这不光会丰富大跨度建筑的形态，更能将大跨度建筑物的性能得到提高，因为经受时间和空间磨练而留存的形态，必然有其优越的特点。在大跨度建筑的仿生拟态结构表现手段在大跨度建筑建设中也得到了广泛的应用。如模仿鸟巢的结构形态的北京奥运主体育馆，以及外形如一只海鸥的上海浦东机场等等。
而对于仿生拟态的结构表现手法我们应该做到对自然形态的一种全面认识，而不能只是进行一种表面的模仿，表面的模仿不能让生物的良好的生态形式在建筑设计方案中得到良好的展现，也没有对生物的生态性能进行一个良好的应用。生物形态的模仿不是简单的将生物形态进行体积上的放大，更要在实际的设计中考虑到实际的情况，做要做到结构和技术的完美结合。在这方面其反面例子就有著名的悉尼歌剧院，因为其模仿贝壳结构但是没有考虑到实际的情况，不再最后只能选择了钢筋很凝土肋骨拼接的三角瓣壳体。从而导致了室内音效的不尽完美。
四、“露骨式”结构构件的结构表现手法
结构构件在大跨度建筑中为建筑提供支撑、受力的作用，这是结构构件的一个基本的性能，但是同时结构构件也作为一种整体装饰的组成元素或者是主要元素，在大跨度建筑方案创作中这也是一个不错的表现形式，而这也就是“露骨式”结构构件的结构表现手法。其主要采用巨型构架的造型和坦露结构构件的手法展现出建筑物的技术美、结构美以及建筑物的立体感。因为结构构件本身就具备一定的的几何特征，几何特征鲜明的结构构件， 如同文学和绘画艺术的语言和符号，对建筑的行为特征进行了强化，对建筑的可识别性进行了增强。而闻名一世的著名建筑有华盛顿杜勒斯航站楼、罗马小体育馆、纽约肯迪尼国际机场的环球航空公司航站楼等就是采用的这种结构构件的表现手法。在结构构件的结构表现手法中很多建筑还利用钢材抗拉强度高的特点，用斜拉杆件中张力所呈现出的紧张感和力度感给人们以视觉冲击。这种独特的设计充分展现了当代建筑高超的技术水平，强烈表现力的结构和高度理性的完美结合就是这种表现手法今后发展的方向，如西班牙塞维利亚的阿拉米罗大桥。
参考文献：
[1]姚亚雄，建筑创作与结构形态[D]，哈尔滨：哈尔滨工业大学博士论文，1999
[2]邓中美，大跨度建筑的空间形态与结构技术理念探析[D]，武汉：武汉理工大学硕士论文，2003
[3]何隽，以结构形态构筑建筑形象的创作方法初探[D]，无锡：江南大学硕士论文，2004