重慶鋼結構廠家

聯系我們

重慶鋼結構運營部

電話:023-67889995

地址:重慶市渝北區金渝大道66號新科國際廣場B2棟402室重慶建杰建筑工程有限公司

電話:13527346309

QQ:785599583

地址:重慶市綦江區通惠紅星紫郡6幢8-3

重慶博毅鋼結構有限公司

電話:023-48881188

地址:重慶市綦江區橋河園區

網址:starwarsshit.com


從建筑學角度談鋼結構——鋼結構與建筑概念

您的當前位置: 首 頁 >> 新聞中心 >> 行業新聞

從建筑學角度談鋼結構——鋼結構與建筑概念

發布日期:2019-02-12 作者: 點擊:

  1 鋼結構與建筑的關系


  在我們生存的世界中,結構俯拾皆是,小到原子分子,大到天體星系,無不有著復雜的結構支撐,小單元按照自然規律緊密結合,形成了大千世界。建筑物也是如此,由梁、柱、樓板、基礎、樓梯、門窗等基本構件以一定邏輯連結構成。通常意義上,“建筑結構是在一個建筑空間中用各種基本結構構件組合建造成的有某種特征的機體,為建筑物的持久使用和美觀需求服務,為人們的生命財產提供安全保障[1]。”結構就像是建筑的骨骼,支撐著建筑物,同時賦予建筑物以力的美感及特殊的空間感受。隨著時代的發展、材料的推陳出新、技術的推進,鋼結構從小眾走向大眾,在越來越多的公共和私人建筑中得到了全方位的應用。


  “鋼結構建筑是指由鋼板、型鋼、鋼管、鋼繩、鋼束等鋼構件,用焊、鉚、螺栓等方式連接而成的建筑[2]。”


  房屋的結構處于自然環境之中,需要承受自然的各種荷載,在別的設施出現之前,它就已經被建造出來。從建筑師的角度出發,它是提供安全保障的建筑技術基礎,約束著也開拓著建筑的空間和造型,推動著新時代的建筑變革。建筑創作中的“結構表現主義”將結構技術和建筑藝術、內容以及形式完美結合,創造了新的美學價值和文化性格。“皮之不存,毛將焉附”,可以說,建筑結構是建筑存在的前提,并且對空間氛圍有舉足輕重的影響。其中的鋼結構更是在時代發展的進程中漸漸成為主流,助力無數建筑大師創作出新奇而富有革命性的作品。


  遇到雷雨天氣,屋頂的鋼構件能夠收集雨水并排水,可兼作天溝,還能充當接閃器,把雷電引流到籠式避雷網上,這樣屋面就沒有突出的避雷針或避雷帶,從而能保持完整的立方體形態。


  水立方的建筑表皮就是它的建筑結構,它體現了氣泡在水中上升的動勢,通過激發人們對氣泡的記憶和聯想讓整座建筑變得輕盈,同時配合結構使用的透光膜材料能更好地模擬泡泡的形態,消減建筑的體量感和厚重感。


  2 鋼結構與建筑概念


  每當發生產業革命或是時代產生了急速變遷,專業領域的邊界就變得模糊不清,角色轉換促成了行業壁壘的打破,與此同時,工程師和建筑師可能從親密的合作者變成一個人同時扮演的兩個角色。這個時代涌現出了一些大師,他們部分是建筑設計師,部分是結構工程師,部分是糅合兩者的催化劑。但他們也并不總是使建筑裸露它們的骨架,仿佛是一具出土的化石,或是為了概念的構思和表達壓制結構的張牙舞爪。它們兩者:既不能東風壓倒西風,也不能西風壓倒東風,而應該是互相融合妥協、相輔相成的。下面就通過幾個建筑概念和結構表達完美結合的案例來闡明筆者的觀點[3]。


  2.1 輕盈


  從古至今,人們一直對天空有著無限的好奇,也一直沒有放棄讓建筑實體飄在空中的嘗試,希望能夠讓重力消失。隨著時代發展,結構承載力越來越強,建筑也隨之從敦實變得輕巧,但大多數時候,結構還是對建筑實體脫離地面產生了阻礙。鋼結構的出現和應用,使大家對“輕盈”的印象大大地豐富了。


  2.1.1 水立方——上升的氣泡


  為了貼合國家游泳館所包含的水元素,國家游泳館的概念就是它的名字——水立方。維埃爾和費蘭在1993年造出的由14面體和12面體作為兩種單體經嵌合和重復構成的肥皂泡,迄今為止仍是分割三維空間的最優方案,水立方的設計師將它作為結構概念,既具有水的美感,又能體現數學的嚴謹邏輯。


  建筑師用鋼網架和充氣枕組合而成的膜結構表現了水立方的概念。鋼筋混凝土結構在地下和基礎部分,通過鋼筋和地上的鋼網架結構焊接起來,構成了一個立方體狀的鋼質籠子。在屋頂部分,槽形鋼構件固定著一塊塊充氣枕,還是通過焊接的方式與組成四面外墻的架子連接起來。


  遇到雷雨天氣,屋頂的鋼構件能夠收集雨水并排水,可兼作天溝,還能充當接閃器,把雷電引流到籠式避雷網上,這樣屋面就沒有突出的避雷針或避雷帶,從而能保持完整的立方體形態。


  水立方的建筑表皮就是它的建筑結構,它體現了氣泡在水中上升的動勢,通過激發人們對氣泡的記憶和聯想讓整座建筑變得輕盈,同時配合結構使用的透光膜材料能更好地模擬泡泡的形態,消減建筑的體量感和厚重感。


  2.1.2 里斯本世博會葡萄牙館入口——飄動的帳幔


  作為一個跨度達70多m的大跨結構,如想實現柔和的氛圍,覆蓋的頂部只能有輕盈的感覺,不然則會落入沉悶壓抑的窠臼中。


  入口選取帳幔的概念,帳幔具有數學上的懸鏈線形態,既具有可計算性又具有自然的美感,同時從力學上說,懸鏈線也讓材料的內部應力最小,是力學的最優解方案。鋼索的柔性正好可以自然地在適當壓力下達到懸鏈線的形態。在選材初期,原本的計劃是用織物包覆,但織物需要更多鋼索穩定,反而破壞了應有的柔和的感覺,于是后期選擇了剛性的混凝土材料,做成輕薄的瓦狀砌塊,懸掛在鋼索上,提供給鋼索所需的壓力。


  在鋼索兩端留出兩條邊不放置混凝土砌塊,讓光線灑落下來,通過漫反射讓光線充盈在整個通道里,中和了所連接的兩邊建筑中磚塊帶來的利落線條。


  2.1.3 波爾多住宅——飛翔的盒子


  在設計之初,庫哈斯的建筑概念就是“飛翔的盒子”,追求的空間感覺是輕盈和漂浮,為了達到這個目的,必須讓支撐結構消隱在視線范圍內。傳統的“桌子”形態可以實現底層架空,但這實在過于庸常,也缺少飛翔的輕盈感。于是巴爾蒙德從“桌子”出發,先將四條“桌腿”錯動開來,再將其中的兩條翻轉到頂上,利用粗壯的鋼梁、墜重物的鋼索和混凝土核心筒形成支撐和懸掛相結合的結構體系。而后利用坡地的地形,將部分結構體掩藏起來。


  偏心卻均衡的支撐,讓這座“盒子”狀的建筑好像是即將發射的導彈一樣充滿動態。經過精確計算各種情況下的承載力,鋼梁和鋼索的支撐和張拉滿足了建筑物的穩定性,卻給人即將傾覆的危險感,加強了飛翔和運動的氛圍。從建筑學角度來說,視覺效果的不穩定性和實際感受的安全性的沖突,更體現了矛盾的美感。


  小結:由以上三個案例可以看出,設計靈感經常來自于自然界或者生活經驗,并從中抽取數學邏輯進行概念生成,與輕盈相關的聯想是漂浮,是舞動,是上升的氣泡,是飄蕩的帳幔,基于數學上的規律、科學的發現和鋼結構強大的承載力和靈活性,解決了從自然語言到建筑語言的轉譯。


  2.2 仿生


  鋼結構因其機動性和靈活性,可以很好地模擬自然界中動植物的骨架體系。原生生物經由自然環境的錘煉,其生物結構骨架異常符合力學原理,是建筑概念無限的靈感寶庫。許多建筑師遵循著力學原理和形體類比的原則,設計出建筑的結構模型,最后得到了各種各樣新奇的地標性建筑。形體建構的模式可以分為生長、網織、運動和表層四種模式


  2.2.1 生長模式


  模仿樹的形態創造大面積覆蓋的灰空間(沒有圍護結構僅有頂的開放空間)已經是非常成熟的設計手法,比如卡拉特拉瓦設計的BCE商業街。支撐體系模仿樹冠的形態結構,最上層的枝杈支撐著玻璃頂,將重力荷載和活荷載等一層一層地向下面的枝杈傳遞,接近于軸向傳力,最終通過豎立柱傳到地面。樹的結構經過抽象和簡化之后充分發揮了抗壓性能,創造出了通透開敞的大空間。


  2.2.2 網織模式


  自然界中有許多網織狀的生物結構,如蜘蛛網、果實的經絡、鳥類的巢穴等。人類通過模仿蜘蛛網的構造方式,用鋼材創造了懸索結構,大幅提升了建筑空間的跨度,這就是網織模式中的一種。


  2.2.3 運動模式


  動物的骨骼系統一直在運動,經過漫長的進化和自然選擇,形成了越來越符合力學規則的形態。這樣的形態能夠有效引導和分散外力,對內臟器官起到良好的保護作用。在骨骼系統中,關節作為連接節點起著至關重要的作用,還能夠對力有一定的緩沖作用。建筑師或結構工程師時常將關節作為結構設計的靈感來源。比如卡拉特拉瓦就是一個將機械運動引入建筑領域的大師,他擅長利用幾何結構的形變創新連接方式,發掘建筑潛在的機械潛質,他的許多作品都有動態效果,使得靜態結構能有呼之欲出的視覺感受,還有些建筑結構本身能夠通過可活動構件結構的折疊和開合,如同機械一般運動起來。


  2.2.4 表層模式


  自然界中有許多兼具輕巧質地和均勻曲度的薄殼結構,比如動物的頭蓋骨、貝殼和海螺殼等。它們的表面結構很精巧,雖然很薄但非常耐壓,受到的壓力均布在整個表面上。在細胞層面上,生物體內充滿了組織液、血液和淋巴液等液體或氣體,單個細胞的細胞膜依靠內部的細胞液膨脹保持形狀不變,抵抗外部作用力。類似充氣薄膜的結構中,外應力分布在外表層,根據細胞脹壓原理,人們設計了各種充氣膜結構,這種建筑結構的特點就是輕盈和別致。薄殼結構和充氣膜結構統稱為表層模式仿生。


  3 小結


  建筑作為一門兼具理工和藝術特色的學科門類,與純藝術的區別在于它是要被實際建造的,需要借助技術和結構的力量才能呈現出最大的美感。隨著科學技術的不斷發展和進步,一次又一次的材料革命帶來了建筑業的巨大變革,建筑師所能發揮的余地也越來越大,鋼結構作為現代科技的產物,也在許多次嘗試之后得到了建筑師越來越廣泛的青睞和靈活的應用。


  建筑設計從屬于設計,其落腳點是美學,而在結構設計中,遵循的法則在于力學規律。美學和力學都是大自然的產物,在一定程度上是相輔相成的,但人類對于這些的認識經過了很多曲折。在古代,由于建筑工匠既要設計圖稿又要親自建造或督建,很多古建筑都能完美體現當時美學和結構的統一。要雄渾莊嚴,在古希臘就是高聳的柱林,高度讓人心生畏懼;在西漢就是高臺樓闕,壘土做栱、大氣磅礴。在現代,結構技術日新月異地發展,新材料層出不窮,讓新的空間可能性也呈幾何級數增長。洛可可時期的建筑師沉溺于細部的精雕細琢而掩藏了真實的結構。但隨著時間過去,人們漸漸意識到理性且充滿力量的建筑結構也可以有簡潔明快的美感,充當建筑的造型。


  文中提及的案例,基本是以自然界中的結構為基礎進行抽象,以現在最具靈活性的鋼結構轉譯為建筑語言,用鋼架串上膜表達氣泡,用鋼索和混凝土瓦表達帳幔,用異形柱表達樹,用螺旋形鋼架扭成“小黃瓜”,用肋架和拉索表達翅膀,用弧形鋼架表現蛋殼。方案的生成過程就是從自然環境獲取概念,從概念中抽取結構,用現有最適宜的鋼材去表達結構,暗合生命的出現與生長過程。這樣做出來的建筑具有獨一無二的特點,或與自然環境和諧,或與地理文脈和諧,或與建筑自身和諧,是對建筑師訴求的滿足[5]。


  結構不只是教科書上一板一眼的鋼梁、鋼柱、鋼桁架、鋼網架,在對案例的分析中發現,建筑的生動和活力來自于對結構的靈活運用,而不是生搬硬套,結構的意義不僅在于支撐,同樣在于塑造。自然造物,萬物有靈,渾然一體,我們對建筑的設計追求也在于此,而鋼結構作為骨骼,內臟被容納,皮肉要附庸,隨著建筑概念而生長,也影響著概念的整體表達。


本文網址:http://starwarsshit.com/news/453.html

關鍵詞:重慶鋼結構廠家

最近瀏覽:

  • 在線客服
  • 聯系電話
    18523383307
  • 在線留言
  • 手機網站
  • 在線咨詢
    歡迎給我們留言
    請在此輸入留言內容,我們會盡快與您聯系。
    姓名
    聯系人
    電話
    座機/手機號碼
    郵箱
    郵箱
    地址
    地址