基于建筑理念的结构设计思维分析

李志刚

（中工武大设计研究有限公司湖北武汉　430070）

基于建筑理念的结构设计思维分析

李志刚

（中工武大设计研究有限公司湖北武汉430070）

本文根据建筑理念结构设计思维，从建筑项目实际角度出发，运用结构设计思维来解决建筑设计中所面临的问题，使得建筑物符合所处位置的外部环境，地质条件等各方面的要求。本文核心思想在为设计师在建筑实践中提供结构设计思维，希望让结构设计和建筑设计相互结合来提高建筑设计的创新。

结构设计思维；外界环境；结构创新；结构设计

引言

随着我国社会经济的飞速发展，建筑业也得到了快速发展。人们对建筑物的要求越来越多，所以在设计方面也要面对许多问题，例如结构的设计与创新等。结构设计的宗旨是要保证结构的安全，同时还需满足要求并达到经济合理的目的。

1　结构设计与建筑设计的结合

结构设计分为建筑结构设计和产品结构设计两种，其中建筑结构又包括上部结构设计和基础设计。

从西方的建筑思想可以看出，工学一直影响着建筑设计的进程。建筑师在设计方案时就非常关心结构设计的培训，将具体的结构操作当做解决建筑问题的方法。而又由于很好的工学教育背景，建筑师将看似不同领域的结构设计方法用进建筑设计中，反而推动了建筑设计理念的创新。

在实际案例中如何将其他的结构方案引入建筑中去解决问题，这样的思路在北京鸟巢的顶盖桁架结构（如图1）中就有所体现，都可以说是以结构工程师的角度创新性地解决了建筑中的问题。这种设计的产生，需要建筑设计与结构设计自始至终的紧密互动；也需要建筑师与结构工程师双方对工作内容的认识深度。建筑设计就如同科学研究一般由问题主导，以结构设计的不同概念带来不同的建筑设计结果。这种基于建筑思考的结构设计，并非否定图像操作与空间意向的价值，而是作为另一种思考建筑问题的方式以期引起建筑师与建筑行业学生的关注。

图1　鸟巢

结构设计如何比原来的一些层面更高，建筑设计如何不应该只关注表面象征性，美学特性的产物，这些要求达到一种结构设计的综合互动。在这种情形下，作为设计主导的建筑师必须通过超越本学科的一些基本理念——即通过基于建筑理念对结构设计思维的重新诠释，将其纳入到建筑师的思考范畴，以期达到结构与建筑在设计上的良好结合。

2　基于建筑思考的结构设计

建筑的结构设计不能仅仅作本位思考。假设将所有的建筑结构都从设计之初就强制定义成某一种结构的话，任何的操作都只会局限这一种结构的限定中。而无论是我们所谓大跨度设计问题，还是大空间设计问题，都是由结构之外的空间问题所引起的。以下将从工程项目的地理环境，地块的城市设计，活动场所的创造三方面来探讨在建筑设计中发现的问题，并通过结构设计来解决问题的设计思维。

2.1地理环境决定的结构策略

根据地理环境的不同而作出有针对性的设计策略，并不仅仅停留在结构设计的层面，这种方法广泛适用于建筑设计的每一个环节。而结构的选择与构件的设计作为建筑设计的重要部分，符合地域特征的考虑会大大提升建筑完成后的性能。在瑞士北部的阿尔贝斯山区，哪里的地域环境有两个特点：①山地与坡地的地形；②严寒气候条件。因此就有外墙与走廊的隔墙成了建筑承载结构，这些墙体厚度较大并且加入保温层，巧妙的满足环境特点。而结构的选择与构件的设计作为建筑设计的重要部分，符合地域特征的考虑会大大提升建筑完成后的性能。还有东京的普拉达店（如图2）又是另一种环境引起的结构设计，本店设计时一种由几何控制得到了荷载在立面上传递荷载的构件，斜向构件为他提供了水平抗侧力。并且日本地区多地震，必须要求建筑物抗震级别要高。所以普拉达店结构完成了传递竖向荷载的几何可变格构，让建筑通过变形来抵消地震水平和竖向震动而产生的多余荷载。同时它有着特殊楼板与立面连接方式，让它随地震摆动，不会使楼板与竖向结构因为抵抗地震力而发生破坏。

还有现代建筑界的顶级大师贝聿铭设计的美国国家大气研究中心如图3，该建筑坐落于克罗拉多州的落基山脉山谷中，那里的弗德台地国家公园是北美印第安人史前居住地遗迹保留地。

他说：当地印地安人的建筑就与那种自然的环境做到了完美的相称与协调.他们使用同样的石头，使用同样简单的造型，一些大的石块，大的石窟，简单的几何形状，自然的造型，都是值得我们学习的。大气研究中心外形简朴浑厚，塔楼式的屋顶使建筑物本身像巍峨的山峰与周围的环境色彩相调和。

2.2城市设计对结构设计的影响

图2　东京普拉达旗舰店

图3　美国国家大气研究中心

结构设计与城市设计之间并不存在直接的关系，更有可能是相互推导、相互促进的状态。良好的城市结构依赖于新建筑学元素与其建筑环境之间的良性互动在谈论城市设计前，将这个概念延伸到建筑与场地环境相关的层面。早在很多年前，西方有名人士就曾提出：“整体大于它的各部分的总和。”同时达·芬奇也曾指出：“并不是任何时候美的东西都是好的。”残缺、丑陋也是一种美，这句话完全可以放在建筑环境美的角度来理解。单体建筑要根据环境担任角色，有时一幢建筑单独来看并不完善，甚至平淡无奇，但由于建筑群的相互作用，反而会使其在总体环境中显得协调得体。瑞士巴塞沃尔的学校就是一个由场地状况而产生的结构命题，他是由于一个储油罐坑，他们通过此坑的重新利用而做出分析，建筑师从中想到了把地下和底层设计成大空间，底层以上空间变成小空间的设计想法，所以就有了悬挑的楼板和需要斜拉索的承重墙的设计。

2.3为使用者活动创造的结构构件

建筑最终目的是用在现实生活中，因此建筑使用者的细心设计会很好地提高建筑设计的品质。如果将这种关照结合在结构设计上，更能提升建筑的使用效率。内建筑的设计就是一个很好的案例（如图4）就是一个很好的案例，比如他们在2007年完成一个可以说是中国历史上的第一个情侣式酒店。他们从2004年开始设计，把一个座落在珠海海边情侣路的旧的办公楼从表面到内部进行了一系列的改造。当时他们希望用一个简单的方法，来营造一个中国水墨的意境。于是他们就做了一片云石的墙面，而其它的都是黑色的地面，包括镜面，还有一些可以反射的东西，从而形成一个空间氛围。还有北京的鸟巢也是在这一种设计理念，通过立体感给人视觉一假象，让人有一种连续无遮挡的室内视觉空间，让建筑更加可观。

图4　阿里巴巴总部——楼梯

3　总结

综上所述结构设计与建筑设计之间有着密切的关系，设计师要是能合理运用二者，将它们巧妙结合并通过对他们的理解才能对设计有更好创新。在做建筑设计时要考虑建筑所在的条件，建筑体会受到外部怎样的影响，我们设计的建筑会如何使用，使用者会有怎样的感受，从这些问题中通过总结和提炼。从而设计出更好的作品，避免结构设计沦为想象与象征等这样流于形式的命题。

[1]日本建筑协会.建筑设计资料的集成[M].天津：天津大学出版社，2006，04.

[2]刘志伟，张晓新.建筑结构设计中需要注意的问题[J].科技创新与应用，2012（16）.

[3]周定前.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中华民居（下旬刊），2013（05）.

TU318

A

1673-0038（2015）26-0031-02

2015-6-6

李志刚（1979-），男，中级工程师，本科，主要从事建筑结构设计工作。