大跨度建筑結構表現的建構研究

古力銘

【摘要】結構表現屬于大跨度建筑的重要審美領域，具有著技術美和藝術美的雙重內涵。而大跨度建筑結構表現的內容極廣，包括著結構細部表現、結構材料的運用等多種內容，同時也與歷史文化有著密切的聯系。所以，在如今這個技術與藝術相融合的時代，大跨度建筑取得了飛速的發展。因此，基于這種情況，本文從建構角度對大跨度建筑結構的特點和結構表現的要求進行了分析，進而對大跨度建筑的建設提供了參考。

【關鍵詞】大跨度建筑；結構表現；建構

引言：結構表現不僅能將設計手法轉化為真實的建筑，還能夠進行具有藝術性的結構形態的創造。所以，結構表現實際上是貫穿于建筑設計的整個過程的。而從建構的角度來說，建筑的藝術性和技術性是要保持融合的。所以，盡管利用計算機能夠進行任何結構體系的分析，卻無法完成對建筑的結構表現的分析，進而不利于設計者進行建筑的創作。因此，本文從建構角度，對當前流行的大跨度建筑的結構表現問題進行了討論。

1、建構視野中的大跨度建筑的結構特點

1.1建筑結構與建筑的高度關聯

相較于民用建筑，大跨度建筑的結構與建筑有著更為密切的關聯程度。從某種角度上來看，建筑空間的維和、形體構筑、形象塑造等內容都與結構有著緊密的聯系。而大跨度建筑的結構與建筑有著高度的關聯，幾乎可以認為其建筑和結構是一種概念。從本質上來看，大跨度建筑的結構體系是建筑創作的根本，而結構的合理性設計也處于建筑的核心地位。從建筑結構上來分，大跨度建筑由屋蓋結構和下部支撐結果所組成，而由于屋蓋結構的技術難度以及其對建筑空間的影響較為突出，所以是大跨度建筑結構表現的重點內容。而受到力學規律的支配，大跨度建筑結構的形態和使用范圍都有著明確的內在規定，所以建筑構思和設計將受到這些規定的影響和制約[1]。

1.2高造價的結構

相較于其他類型的建筑，大跨度建筑結構顯然具有造價高的特點。正常的情況下，進行大跨度建筑的建設，需要耗費大量的社會勞動資源。就拿我國的主體育場方案“鳥巢”來說，在經過不斷的優化和調整后，該大跨度建筑仍需要耗費22.67億元的工程造價，用鋼量則達4.2萬噸。而就目前來看，在國內外體育場館中，該建筑的用鋼量最多、規模最大，同時也是施工難度最大的建筑工程。因為在建筑學上，結構的重量和跨度并不是正比關系，而是一種指數的關系。具體來說，就是如果一個建筑的跨度為100米，其用鋼量就會達到80-100kg/m2，而跨度為200米，用鋼量就將達到250kg/m2。所以，從這個例子可以發現，大跨度建筑具有結構造價高的特點[2]。

1.3高技術含量的結構

在進行大跨度建筑的設計時，需要進行結構、施工、節能、智能控制等多種技術問題的綜合考慮，而技術因素由于建筑物的美學處理有著密切的關系。所以，在進行大跨度建筑的設計時，需要進行新技術和高端技術的應用，進而使建筑形式具有一定時代特征。具體來說，在進行大跨度建筑的結構設計時，首先需要考慮的就是所采用的技術能否滿足建筑的跨度要求。所以，設計者首要考慮的就是屋蓋結構中可能產生的巨大彎矩和結構自重的問題，進而需要采用相應的技術措施進行結構承受荷載和自重間的平衡的保持。而與此同時，由于大跨度建筑的設計需要減輕自重，所以設計者需要使用效率較高的結構形式。但是由于結構的有效性越高，結構的復雜性就越大，所以也就需要使用更多的技術進行建筑的設計。因此，大跨度建筑的結構設計具有高技術含量的特征，可以算作是一座城市乃至國家的文明成就的體現[3]。

2、建構視野中的大跨度建筑結構表現的內在要求

2.1效能要求

建筑結果是否合理，主要取決于建筑的結構形態能否發揮出其基本的效能。而想要支撐起建筑，建筑的結構就必須能夠承受各種形式的外力，其中包括了建筑物自重、雪荷載、風荷載和各種各樣的活荷載等等。同時，建筑的結構形式、材料運用、構造處理、結構耐久和技術可行性等多種因素也會對結構效能的實現起到重要的影響。所以，具有復雜結構的大跨度建筑結構表現具有一定的效能要求。而結構的合理性也可以被認為是結構的正確性，所以在某種程度上來講，結構的正確性與功能和經濟的真實性同樣屬于構成建筑美學價值的重要條件。因此，在完整的結構體系下，合理的結構形態和恰當的結構布置才能使結構具有正確性。另外，作為一種合理的重力傳承關系，結構正確性還需要體現出結構的最優化原理、平衡原理和應力分配規律，并需要與建筑的藝術形式和功能要求保持一致。而在這種情況下，結構材料的效能才能得到最大程度的發揮[4]。

2.2經濟要求

在進行大跨度建筑設計的過程中，經濟是決定性的因素。所以，在進行建筑設計評價和創作時，結構技術的經濟指標是較為重要的依據。因為，無論建筑設計的構思多么巧妙、方案多么完備，在經濟條件并不允許的情況下，設計就會成為無用功。一般情況下，結構的經濟性是通過較少的營建費用來體現的。而營建費用不僅包括人工費用和材料費用，還要涉及到材料運輸、腳手架大致等施工費用。所以，評價結構經濟性的重要指標中，結構的后續耐久性也是重要的指標之一。另外，隨著人類文明的發展，建筑設計中的節能問題受到了人們的廣泛關注。所以，近年來，建筑設計中的節能問題也成為了評建筑結構的經濟性的重要指標。而對結構的經濟性進行考慮，可以使設計者在有限的資源和無限的欲望之間尋找平衡點，進而保證設計的合理性。因此，大跨度建筑的結構表現也有著對經濟的內在要求[5]。

2.3藝術要求

在建筑藝術中，結構具有著自身獨特的視覺表現力，是一種重要的藝術形式。而建筑結構的美不僅體現在宏觀層面上，也體現在中觀和微觀等多層面上。一方面，在宏觀層面，結構的美體現在建筑體型中的雕塑美上。另一方面，在中觀層面，結構的美體現在結構構件和空間處理的完美結合的表現力上。另外，在微觀層面，結構的美就是細部節點的精致美。而在進行結構設計時，具有平衡、穩定、強度和剛度這四種要求，同時這四個基本要求就是建筑形象中對結構的科學美的要求。所以，結構的科學美可以體現為建筑結構的平衡的美、穩定的美、強度的美和剛度的美。因此，在進行結構表現的過程中，應該使結構的科學美內容與視覺空間藝術美的形式相互融合，進而達成結構技術與建筑藝術的統一[6]。

結論：總而言之，結構表現的重要任務就是對社會因素、經濟因素、技術因素和人文因素進行綜合，從而利用結構邏輯和形象思維使大跨度建筑具有情感和藝術的屬性，進而展現出建筑的深刻內涵和優美形式。而當建筑結構的傳力方式能夠通過特定的組合構建表現出來，就能使人們產生情感的共鳴。所以，在成功的建筑中，結構表現的作用能夠被清晰的表現出來。因此，本文從建構角度對大跨度建筑結構表現問題進行的研究，對于促進大跨度建筑的發展有著一定的意義。

參考文獻：

[1]范寶君.大跨度建筑結構形式與建筑造型[J].科技創新與應用，2012，17（01）：185.

[2]龐宇寧.大跨度建筑的合理結構形態初探[D].中華科技大學，2013.

[3]李鋼，韓立寧.對大跨度建筑結構形式的設計研究[J].門窗，2014，07（01）：245.

[4]楊娟.大跨度建筑的結構特點與結構表現的內在要求探討[J].科技信息，2010，35（01）：591+599.

[5]潘海軍，吳遠翔.大跨度建筑結構形態的審美表現[J].低溫建筑技術，2009，10（01）：23-24.

[6]張龍.結構仿生在大跨度建筑設計中的應用研究[D].河北工業大學，2014.