大跨度建筑结构表现的建构研究

古力铭

【摘要】结构表现属于大跨度建筑的重要审美领域，具有着技术美和艺术美的双重内涵。而大跨度建筑结构表现的内容极广，包括着结构细部表现、结构材料的运用等多种内容，同时也与历史文化有着密切的联系。所以，在如今这个技术与艺术相融合的时代，大跨度建筑取得了飞速的发展。因此，基于这种情况，本文从建构角度对大跨度建筑结构的特点和结构表现的要求进行了分析，进而对大跨度建筑的建设提供了参考。

【关键词】大跨度建筑；结构表现；建构

引言：结构表现不仅能将设计手法转化为真实的建筑，还能够进行具有艺术性的结构形态的创造。所以，结构表现实际上是贯穿于建筑设计的整个过程的。而从建构的角度来说，建筑的艺术性和技术性是要保持融合的。所以，尽管利用计算机能够进行任何结构体系的分析，却无法完成对建筑的结构表现的分析，进而不利于设计者进行建筑的创作。因此，本文从建构角度，对当前流行的大跨度建筑的结构表现问题进行了讨论。

1、建构视野中的大跨度建筑的结构特点

1.1建筑结构与建筑的高度关联

相较于民用建筑，大跨度建筑的结构与建筑有着更为密切的关联程度。从某种角度上来看，建筑空间的维和、形体构筑、形象塑造等内容都与结构有着紧密的联系。而大跨度建筑的结构与建筑有着高度的关联，几乎可以认为其建筑和结构是一种概念。从本质上来看，大跨度建筑的结构体系是建筑创作的根本，而结构的合理性设计也处于建筑的核心地位。从建筑结构上来分，大跨度建筑由屋盖结构和下部支撑结果所组成，而由于屋盖结构的技术难度以及其对建筑空间的影响较为突出，所以是大跨度建筑结构表现的重点内容。而受到力学规律的支配，大跨度建筑结构的形态和使用范围都有着明确的内在规定，所以建筑构思和设计将受到这些规定的影响和制约[1]。

1.2高造价的结构

相较于其他类型的建筑，大跨度建筑结构显然具有造价高的特点。正常的情况下，进行大跨度建筑的建设，需要耗费大量的社会劳动资源。就拿我国的主体育场方案“鸟巢”来说，在经过不断的优化和调整后，该大跨度建筑仍需要耗费22.67亿元的工程造价，用钢量则达4.2万吨。而就目前来看，在国内外体育场馆中，该建筑的用钢量最多、规模最大，同时也是施工难度最大的建筑工程。因为在建筑学上，结构的重量和跨度并不是正比关系，而是一种指数的关系。具体来说，就是如果一个建筑的跨度为100米，其用钢量就会达到80-100kg/m2，而跨度为200米，用钢量就将达到250kg/m2。所以，从这个例子可以发现，大跨度建筑具有结构造价高的特点[2]。

1.3高技术含量的结构

在进行大跨度建筑的设计时，需要进行结构、施工、节能、智能控制等多种技术问题的综合考虑，而技术因素由于建筑物的美学处理有着密切的关系。所以，在进行大跨度建筑的设计时，需要进行新技术和高端技术的应用，进而使建筑形式具有一定时代特征。具体来说，在进行大跨度建筑的结构设计时，首先需要考虑的就是所采用的技术能否满足建筑的跨度要求。所以，设计者首要考虑的就是屋盖结构中可能产生的巨大弯矩和结构自重的问题，进而需要采用相应的技术措施进行结构承受荷载和自重间的平衡的保持。而与此同时，由于大跨度建筑的设计需要减轻自重，所以设计者需要使用效率较高的结构形式。但是由于结构的有效性越高，结构的复杂性就越大，所以也就需要使用更多的技术进行建筑的设计。因此，大跨度建筑的结构设计具有高技术含量的特征，可以算作是一座城市乃至国家的文明成就的体现[3]。

2、建构视野中的大跨度建筑结构表现的内在要求

2.1效能要求

建筑结果是否合理，主要取决于建筑的结构形态能否发挥出其基本的效能。而想要支撑起建筑，建筑的结构就必须能够承受各种形式的外力，其中包括了建筑物自重、雪荷载、风荷载和各种各样的活荷载等等。同时，建筑的结构形式、材料运用、构造处理、结构耐久和技术可行性等多种因素也会对结构效能的实现起到重要的影响。所以，具有复杂结构的大跨度建筑结构表现具有一定的效能要求。而结构的合理性也可以被认为是结构的正确性，所以在某种程度上来讲，结构的正确性与功能和经济的真实性同样属于构成建筑美学价值的重要条件。因此，在完整的结构体系下，合理的结构形态和恰当的结构布置才能使结构具有正确性。另外，作为一种合理的重力传承关系，结构正确性还需要体现出结构的最优化原理、平衡原理和应力分配规律，并需要与建筑的艺术形式和功能要求保持一致。而在这种情况下，结构材料的效能才能得到最大程度的发挥[4]。

2.2经济要求

在进行大跨度建筑设计的过程中，经济是决定性的因素。所以，在进行建筑设计评价和创作时，结构技术的经济指标是较为重要的依据。因为，无论建筑设计的构思多么巧妙、方案多么完备，在经济条件并不允许的情况下，设计就会成为无用功。一般情况下，结构的经济性是通过较少的营建费用来体现的。而营建费用不仅包括人工费用和材料费用，还要涉及到材料运输、脚手架大致等施工费用。所以，评价结构经济性的重要指标中，结构的后续耐久性也是重要的指标之一。另外，随着人类文明的发展，建筑设计中的节能问题受到了人们的广泛关注。所以，近年来，建筑设计中的节能问题也成为了评建筑结构的经济性的重要指标。而对结构的经济性进行考虑，可以使设计者在有限的资源和无限的欲望之间寻找平衡点，进而保证设计的合理性。因此，大跨度建筑的结构表现也有着对经济的内在要求[5]。

2.3艺术要求

在建筑艺术中，结构具有着自身独特的视觉表现力，是一种重要的艺术形式。而建筑结构的美不仅体现在宏观层面上，也体现在中观和微观等多层面上。一方面，在宏观层面，结构的美体现在建筑体型中的雕塑美上。另一方面，在中观层面，结构的美体现在结构构件和空间处理的完美结合的表现力上。另外，在微观层面，结构的美就是细部节点的精致美。而在进行结构设计时，具有平衡、稳定、强度和刚度这四种要求，同时这四个基本要求就是建筑形象中对结构的科学美的要求。所以，结构的科学美可以体现为建筑结构的平衡的美、稳定的美、强度的美和刚度的美。因此，在进行结构表现的过程中，应该使结构的科学美内容与视觉空间艺术美的形式相互融合，进而达成结构技术与建筑艺术的统一[6]。

结论：总而言之，结构表现的重要任务就是对社会因素、经济因素、技术因素和人文因素进行综合，从而利用结构逻辑和形象思维使大跨度建筑具有情感和艺术的属性，进而展现出建筑的深刻内涵和优美形式。而当建筑结构的传力方式能够通过特定的组合构建表现出来，就能使人们产生情感的共鸣。所以，在成功的建筑中，结构表现的作用能够被清晰的表现出来。因此，本文从建构角度对大跨度建筑结构表现问题进行的研究，对于促进大跨度建筑的发展有着一定的意义。

参考文献：

[1]范宝君.大跨度建筑结构形式与建筑造型[J].科技创新与应用，2012，17（01）：185.

[2]庞宇宁.大跨度建筑的合理结构形态初探[D].中华科技大学，2013.

[3]李钢，韩立宁.对大跨度建筑结构形式的设计研究[J].门窗，2014，07（01）：245.

[4]杨娟.大跨度建筑的结构特点与结构表现的内在要求探讨[J].科技信息，2010，35（01）：591+599.

[5]潘海军，吴远翔.大跨度建筑结构形态的审美表现[J].低温建筑技术，2009，10（01）：23-24.

[6]張龙.结构仿生在大跨度建筑设计中的应用研究[D].河北工业大学，2014.