藝術(shù)有使建筑物美化的力量。而與建筑共存的結(jié)構(gòu)正是表現(xiàn)美的一種手段。合理運用結(jié)構(gòu)功能產(chǎn)生的造型。并進行藝術(shù)加工。使之具有豐富動人的美的感染力，才能使建筑具有真實的表現(xiàn)力。試圖從鋼結(jié)構(gòu)自身所蘊涵的技術(shù)美學(xué)成分結(jié)合力學(xué)規(guī)律探討力與形的統(tǒng)一，從鋼結(jié)構(gòu)所開辟的空間創(chuàng)造舒適的使用環(huán)境探討形與質(zhì)的統(tǒng)一，從鋼結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的視覺空間形態(tài)體現(xiàn)建筑創(chuàng)作的意圖探討形與意的統(tǒng)一，綜合考慮實現(xiàn)建筑藝術(shù)的表與里、技與藝、情與理的統(tǒng)一。
建筑藝術(shù)與其它純藝術(shù)的區(qū)別之一。在于它無法建立在空想的基礎(chǔ)上。它需借助于技術(shù)的支撐，同時技術(shù)的發(fā)展也常常給建筑藝術(shù)注入新的內(nèi)容。隨著人們對鋼材的廣泛研究和探索，已從它的技術(shù)特性中演變出完全不同于其它材料的造型能力�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)體系大致可分為大跨體系、高聳體系和輕鋼體系，而每個體系又可細分為許多子體系。面對如此豐富多樣的結(jié)構(gòu)體系。在進行建筑設(shè)計時需了解其內(nèi)在材料特性、力學(xué)規(guī)律和結(jié)構(gòu)邏輯。統(tǒng)籌考慮建筑的功能、空間和形態(tài)，方能選用一個結(jié)構(gòu)合理、空間合用、造型優(yōu)美的結(jié)構(gòu)體系，達到建筑藝術(shù)創(chuàng)造中真、善、美的境界。
建筑造型是結(jié)構(gòu)形態(tài)的外在表現(xiàn)，應(yīng)力求表達結(jié)構(gòu)的內(nèi)在邏輯規(guī)律，將結(jié)構(gòu)自身所蘊涵的技術(shù)美學(xué)充分地表達出來，達到建筑創(chuàng)作中“真”的境界，實現(xiàn)力與形的統(tǒng)一；結(jié)構(gòu)所開辟的空間要體現(xiàn)建筑的使用功能，它應(yīng)考慮建筑在使用時各方面的要求，為其創(chuàng)造一個舒適的使用環(huán)境。達到建筑創(chuàng)作中“善”的境界，實現(xiàn)形與質(zhì)的統(tǒng)一;視覺空問呈現(xiàn)著空問形態(tài)，現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)為建筑創(chuàng)作提供了豐富的設(shè)計語言。我們在設(shè)計時要善用這些語言，體現(xiàn)建筑創(chuàng)作的意圖，創(chuàng)造一個優(yōu)美和諧的形象，達到建筑創(chuàng)作巾“美”的境界，實現(xiàn)形與意的統(tǒng)一。這也就是鋼結(jié)構(gòu)選型的科學(xué)性、空間性和藝術(shù)性。為此在鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)選型時，要綜合考慮建筑空間這三方面的要求，正確處理它們之間的矛盾，達到建筑藝術(shù)的表與里、技與藝、情與理的統(tǒng)一。
一 力與形的統(tǒng)一
住現(xiàn)代建筑的造型中�？梢猿浞掷媒Y(jié)構(gòu)中符合力學(xué)規(guī)律和力學(xué)原理形式美的因素，達到力與形的統(tǒng)一，來增強建筑藝術(shù)的表現(xiàn)力。歷史上一些優(yōu)秀的建筑體系，如我國古代木構(gòu)架建筑、古羅馬石拱穹窿建筑、西歐文藝復(fù)興之前的哥特建筑等。都在建筑空間造型中突出地反映出了結(jié)構(gòu)形式的基本特征和結(jié)構(gòu)運用的基本技巧。
1. 結(jié)構(gòu)受力特征與建筑造型的統(tǒng)一
鋼結(jié)構(gòu)受力的基本特點是軸向受力優(yōu)于橫向受彎.軸向受拉優(yōu)于軸向受壓，多向受力優(yōu)于單向受力。在此基礎(chǔ)上發(fā)展了類型眾多的結(jié)構(gòu)體系，在整體受力狀況上有很大的差異，也為現(xiàn)代建筑造型提供了豐富多彩的手段。大跨體系必須著重地研究如何克服屋蓋結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生的巨大彎矩，由此發(fā)展了剛性體系、柔性體系和組合體系：而高聳體系則必須注意如何抵抗水平荷載.導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的發(fā)展呈現(xiàn)出構(gòu)件立體化、巨柱周邊化、結(jié)構(gòu)支撐化和體型圓錐化的趨勢。因此建筑造型應(yīng)在結(jié)構(gòu)受力合理的基礎(chǔ)上，將結(jié)構(gòu)自身的受力特征以可感知的形態(tài)表達出來。增強建筑的藝術(shù)表現(xiàn)力。
例如滑鐵盧國際候車廳中弧形桁架式三鉸拱的造型和結(jié)構(gòu)中受力彎矩圖一致。壓桿和拉索的布置也和彎矩圖中壓力和拉力的分布一致。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的受力特征以最直觀的圖式呈現(xiàn)出來。無論在實質(zhì)上還是在視覺上都產(chǎn)生非常好的穩(wěn)定性。與人們習(xí)慣的心理感受完全一致。
2.結(jié)構(gòu)作用原則與建筑造型的統(tǒng)一
結(jié)構(gòu)必須達到自身的平衡與穩(wěn)定，才能實現(xiàn)承擔(dān)荷載、傳遞內(nèi)力的作用。因此根據(jù)力學(xué)要求，對稱或不對稱的結(jié)構(gòu)形式都必須保持均衡與穩(wěn)定，這同建筑造型中形式美的規(guī)律是一致的。隨著現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷發(fā)展，平衡與穩(wěn)定的概念所包含的內(nèi)涵更加豐富了。例如拉力在結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定中起著越來越大的作用。帶有索的各種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，如懸索結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)、索桿結(jié)構(gòu)等。從根本上改變了傳統(tǒng)建筑基于受壓力原理之上的空間造型特征。不僅會變得輕巧、雅致，甚至給人以飄然失重的感覺。而且在一些情況下還富有奇妙的藝術(shù)效果。在建筑的設(shè)計中。如能充分考慮結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定性要求。并通過適當(dāng)?shù)膹娀涂鋸�，用藝術(shù)的手法表現(xiàn)出來。必能創(chuàng)造出非常有特色的建筑作品。巴塞羅那的長途通訊塔通過3對鋼纜拉索將整個結(jié)構(gòu)固定起來。以簡潔而有效的途徑獲得了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，也通過深層的結(jié)構(gòu)來構(gòu)建了一種新的美學(xué)概念。
3.結(jié)構(gòu)構(gòu)成方式與建筑造型的統(tǒng)一
為達到結(jié)構(gòu)中材盡其用的目的�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)成呈現(xiàn)出平面結(jié)構(gòu)向立體結(jié)構(gòu)發(fā)展、單一結(jié)構(gòu)向組合結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢。結(jié)構(gòu)的立體化有利于改善整體的受力性能。甚至可使結(jié)構(gòu)的傳力方式發(fā)生改變。如受彎構(gòu)件演化為軸向受力構(gòu)件。最大限度地發(fā)揮材料的力學(xué)性能。此外。結(jié)構(gòu)的立體化在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成相互支撐的關(guān)系。能更好地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的平衡與穩(wěn)定。組合結(jié)構(gòu)充分利用不同結(jié)構(gòu)的受力特點或不同材料的力學(xué)性能，使各種結(jié)構(gòu)揚長避短、剛?cè)岵�。從而達到材盡其用的目的。經(jīng)過合理的組織和安排。結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方式能夠充分地展現(xiàn)出來。成為建筑表現(xiàn)自身的有力途徑。
廣州新白云國際機場是國內(nèi)第一個按中樞理念設(shè)計和施工的大型國際機場。機場航站樓屋頂采用以人字柱支承的大跨度雙曲面鋼屋蓋，在水平和垂直面投影均為曲線，其空間架最大連續(xù)長度237m.主桁架最大跨度76m，結(jié)構(gòu)形式新穎。置身于偌大的機場中，無論從哪個角度審視，都能欣賞到流暢而富于韻律的線條美。
二 形與質(zhì)的統(tǒng)一
滿足建筑的功能需求是結(jié)構(gòu)選型最基本的前提.也是結(jié)構(gòu)設(shè)計的實質(zhì)所在�，F(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用廣泛，可用于各種類型的建筑，如多層住宅、聯(lián)合廠房、大跨體育建筑、高層的旅館和辦公樓。這些建筑的使用功能自然各有不同，為此在結(jié)構(gòu)選型時要力圖達到形與質(zhì)的統(tǒng)一， 對使用空間的性質(zhì)加以分析，如空間的大小、形狀、各部分的組成關(guān)系，以及由于使用要求而提出的特殊空間要求等，然后對其進行綜合協(xié)調(diào)，使所選結(jié)構(gòu)類型滿足建筑的使用功能。
1.結(jié)構(gòu)覆蓋空間與建筑使用空間一致
結(jié)構(gòu)的運用是為了創(chuàng)造合符使用要求的空間。在結(jié)構(gòu)覆蓋的使用空間中，除了容納建筑物使用空間以外。還包括了結(jié)構(gòu)部分所占的一部分空間。當(dāng)結(jié)構(gòu)的覆蓋空間與建筑物的使用空間趨近一致時。不僅可以提高空間的使用效率，還將為減少照明、采暖時的空調(diào)負荷以及節(jié)約維修費用等創(chuàng)造有利條件。
北師大珠海分校風(fēng)雨操場是用一個巨大的弧形網(wǎng)殼將整個建筑覆蓋起來。建筑順著主拱中軸線呈發(fā)射狀依次連接到混凝土環(huán)粱上。網(wǎng)架貫通整個建筑。形成一個富有層次的共享空間。通過透明的玻璃幕墻。室外優(yōu)美的環(huán)境一覽無余。而室內(nèi)層次分明。氣勢恢弘磅礴。將結(jié)構(gòu)空間和使用功能極富創(chuàng)造性地結(jié)合在一起。
2.結(jié)構(gòu)幾何形體與建筑使用要求一致
現(xiàn)代社會的發(fā)展不斷對建筑物功能提出新的標(biāo)準與要求。不同使用功能的建筑要求相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式與之相適應(yīng)。如同為高層建筑，高層旅館只需小開間的客房即可.而現(xiàn)代辦公樓則希望有通透的大面積辦公空間。這自然對結(jié)構(gòu)形式提出了不同的要求。建筑物的使用要求涉及面很廣，除了使用空間的大小、形狀外，諸如采光、照明、通風(fēng)排氣、音響、排水等要求。對結(jié)構(gòu)形式或結(jié)構(gòu)幾何形體的確定。都有比較直接的影響。通風(fēng)排氣、音響、排水等需要一個優(yōu)秀的建筑方案。能對這些問題進行創(chuàng)造性的解決。將結(jié)構(gòu)的合理陛與建筑的使用要求進行完美地結(jié)合。日本電器總公司大樓就是根據(jù)建筑不同的使用要求將內(nèi)部空間分為3部分。在底層部分形成了一個富有生氣的共享空間。強化了該部分的公共性；在共享空間的上部留有一個寬44m、高16m的風(fēng)口�？梢跃徑怙L(fēng)對建筑的沖擊力。同時也可以讓柔和的光線灑向底層的共享空間：上部則是比較集中的辦公和會議空間。該建筑的結(jié)構(gòu)形式和建筑內(nèi)部的各種使用要求以獨具匠心的表現(xiàn)手法巧妙地結(jié)合起來。
3.結(jié)構(gòu)體系之間的組合與建筑空間的組合一致
現(xiàn)代建筑向著將大型化、相關(guān)聯(lián)的功能融為一體的綜合化的方向發(fā)展。許多大型的綜合建筑在城市中出現(xiàn)。很多相互關(guān)聯(lián)的功能常常融為一體，一幢建筑往往容納商業(yè)、娛樂、辦公等諸多功能.也可能出現(xiàn)以一種功能為主，周邊依存許多附屬功能的建筑。此時一種單一的結(jié)構(gòu)體系往往難以滿足建筑使用功能的需要。這就要求和建筑的使用功能相對應(yīng)的不同結(jié)構(gòu)體系組合在一起，方能創(chuàng)造一個合用的空間。這種組合不僅可為水平方向的組合，也可為垂直方向上的組合。Iq本熊本市公園室內(nèi)運動場空間構(gòu)成的基本構(gòu)想是用一個直徑125 m的圓頂覆蓋中心場地。并用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)覆蓋周邊自由安排的其他設(shè)施。結(jié)構(gòu)之間的組合完全和建筑內(nèi)部空間的組合一致，使之創(chuàng)造出一個優(yōu)美的建筑形象。猶如一朵白云漂浮在綠色的草坪上。
三 形與意的統(tǒng)一
現(xiàn)代形式豐富的鋼結(jié)構(gòu)體系開辟了形態(tài)各異的建筑空間。結(jié)構(gòu)不僅為空間提供有效的支撐。而且可能成為空間形態(tài)重要的表現(xiàn)元素。因此在結(jié)構(gòu)體系由“隱沒”到“顯現(xiàn)”的發(fā)展過程中。主動利用和展示結(jié)構(gòu)體系的美學(xué)特征并加以夸張和表現(xiàn)是現(xiàn)代建筑空間設(shè)計的重要趨勢。在建筑空間的創(chuàng)作中要根據(jù)設(shè)計的意圖。合理利用結(jié)構(gòu)幾何形體來限定人們視覺感受的空間范圍。形成不同的空間輪廓、空間動勢與空間韻律。
1.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面豐富空間輪廓
空間界面不僅是建筑物內(nèi)部與外部環(huán)境的“臨界面”。而且也自然而然地構(gòu)成了人們身臨其境的“視野屏障”。不同空間界面按不同方式圍合而成的空間輪廓。給人以不同的心理作用。并產(chǎn)生不同的視覺藝術(shù)效果。通過結(jié)構(gòu)的合理運用。哪怕只要使得空間界面的某一部分獲得相應(yīng)的變化。人們對視覺空間的異樣變化就會產(chǎn)生。把兩種或兩種以上的空間界面各自相應(yīng)的變化加以組合時.就會產(chǎn)生奇妙的空間輪廓，上述那種人們對視覺空間的異樣感受就會因此而“強化”。以空間界面來限定空間。創(chuàng)造豐富多姿的空間輪廓。
伊甸園工程采用了一種雙層弓弦式結(jié)構(gòu)。中央受壓弦桿用截面逐漸縮小的管狀桿件制成。用這種弓弦式結(jié)構(gòu)組成了從15—120m大小不同的穹隆。根據(jù)地形和功能將這些穹隆隨意組合，形成了和自然極為和諧的類似生物體結(jié)構(gòu)。內(nèi)部空間更是變化豐富，不同大的穹隆和不同的自然環(huán)境結(jié)合產(chǎn)生了不同的空間感受。天光云影通過透明的穹隆映人室內(nèi)。和周圍環(huán)境融為一體。
2.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面以強調(diào)空間動勢
現(xiàn)代建筑的空間構(gòu)圖常�？梢越柚诮Y(jié)構(gòu)體形所形成的空間界面的變化。來造成和增強視覺空間向前、向上、旋轉(zhuǎn)、起伏等動勢感。這不僅能顯示出人類現(xiàn)代文明生活中的速度感與節(jié)奏感的加快，適應(yīng)人們審美心理的變化;同時，在許多情況下這種動勢感在空間序列中還具有吸引與組織人流的功能作用廣州新白云國際機場航站樓就是一個典型的例子。為實現(xiàn)一種新穎的設(shè)計風(fēng)格。航站樓屋頂鋼結(jié)構(gòu)采用了國內(nèi)跨度最大的曲線結(jié)構(gòu)。整體設(shè)計猶如大鵬展翅。主樓如大鵬的身子。東西兩側(cè)的候機樓則是大鵬展開的翅膀。突出了與航站樓建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)的“向前欲飛”的空間動勢。熬個外觀設(shè)計用呈現(xiàn)自然流暢的緩弧形熬體造型。創(chuàng)造了無限延展的視覺想象。蘊涵了機場作為空中橋梁連接世界的美好意愿。這里，由傾斜屋頂與墻面所造成的空間動勢很自然地反映了結(jié)構(gòu)構(gòu)成的特點。并與該建筑物的使用性質(zhì)與藝術(shù)風(fēng)格十分相稱。
3.利用結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間界面以組成特有的空間韻律
如果說空間輪廓變化的有意強化形成了空間動勢的話。那么空間輪廓特征的有意重復(fù)便形成了特有的空間韻律。值得注意和借鑒的是，為了適應(yīng)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)及其施工技術(shù)的發(fā)展。不僅在工業(yè)建筑中。而且在民用與公共建筑中.也傾向于重復(fù)采用同一結(jié)構(gòu)單元來進行空間組合。這些結(jié)構(gòu)單元的平面多取正方形、六邊形、三角形或圓形等，盡管它們的體形與尺寸都是一樣的。然而通過平面上的交錯組合或剖面上的高低布置。仍然可以造成富于變化并具有一定結(jié)構(gòu)空間韻律的視覺空間藝術(shù)效果。倫敦第三機場采用了一種基本的鋼管“樹”結(jié)構(gòu)單元。這座建筑由36個這樣的基本單元組合而成。建筑空間內(nèi)部的設(shè)備布置和頂棚采光也與結(jié)構(gòu)組合相一致，彼此呼應(yīng)，相互加強，結(jié)構(gòu)形式和空間輪廓不斷重復(fù)形成了特有的空間韻律。以簡潔而有力的手法表達了現(xiàn)代機場建筑高效組織和快速流動的概念。
一個好的建筑，建筑與結(jié)構(gòu)必是有機結(jié)合的統(tǒng)一體。如奈爾維所說：“建筑是，而且必須是一個技術(shù)與藝術(shù)的綜合體。而并非是技術(shù)加藝術(shù)。”因而建筑師在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計時，要將結(jié)構(gòu)內(nèi)在邏輯規(guī)律用藝術(shù)的形式表達出來，達到力與形的統(tǒng)一；用合理而優(yōu)美的結(jié)構(gòu)形式去強化建筑自身的創(chuàng)作意圖，達到形與質(zhì)的統(tǒng)一。在此基礎(chǔ)上，充分重視建筑的場所特性和人與空間的關(guān)系，使技術(shù)在更高的層次上與情感的抒發(fā)融為一體。
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