建筑结构与美学

摘 要:建筑具有技术和艺术的双重性,建筑的技术性是不言而喻的。

关键字:建筑结构; 美学; 现代建筑设计; 科学技术

中图分类号:TU-80 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2010)4-132-001

“现代的建筑师必须和结构工程师相配合才能最终地确定设计方案,因此正确地处理好功能、结构之间的关系显得非常重要。”

——彭一刚《建筑空间组合论》

作为一门与人的生活息息相关的艺术学科,建筑不可避免地与技术有着密不可分的关系,长久以来技术很大程度上是作为对建筑的限制存在着,因此建筑师常被称为“带着镣铐跳舞”的人。但是,我们必须看到,建筑也正是因为有着各种条件的制约才有了其独特的魅力,所以有美丽的建筑,是因为有结构这个坚实的骨架在支撑着建筑美丽的外表。意大利现代著名建筑师奈维认为:“建筑是一个技术与艺术的综合体。”美国现代著名建筑师赖特认为,建筑是用结构来表达思想的科学性的艺术。在古代,建筑的功能,美与结构之间的矛盾并不突出。建筑的美更多的是表现在对单纯结构的修饰,或者说当时的建筑结构本身在潜移默化中替代了建筑本身的美。以中国的古典建筑为例,中国古典建筑中的斗拱、额枋、雀替等,从不同角度映衬出古典建筑的结构美。随着现代科学技术的进步,现代建筑结构的形式越来越丰富,如框架结构、薄壳结构、悬索结构等。建筑的结构与建筑的功能要求、建筑造型取得完全统一时,建筑结构也体现出一种独特的美。例如,著名的罗马小体育宫,采用了一种新颖的建筑结构,并且有意识地将结构的某些部分,如在周围的一圈丫形支架完全暴露在外,混凝土表面也不加装饰,这些支架好似许多体育健儿伸展着粗实的手臂承托着体育宫的大圆顶,表现出体育所特有的技巧和力量。正是这种结构的美,使这一建筑具有独特的艺术魅力。

在近现代,建筑结构与建筑的美结合的越来越紧密了。有过这样一段故事:在澳大利亚悉尼大桥附近有一个三面环水的奔尼浪岛。在这座岛上矗立着一组似群帆泊港,如白鹤惊飞的建筑群,它就是举世闻名的悉尼歌剧院。悉尼歌剧院占地1.8公顷,坐落在距离海面19米的花岗岩基座上,最高的壳顶距海面60米,总建筑面积88000平方米,有一个2700座的音乐厅,一个1550座的歌剧院,一个420座的小剧场。此外,还有展览、录音、酒吧、餐厅等大小房间900个。实际上是一座可以满足多种需要的文化中心。悉尼歌剧院造型独特,外观不凡。八个薄壳分成两组,每组四个,分别覆盖这两个大厅。另外有两个小壳置于小餐厅上。壳下掉挂钢桁架,桁架下是天花板。两组薄壳彼此对称互靠,外面贴乳白色的贴面砖,闪烁夺目,吸引了成千上万的旅游者,并已成为悉尼港的标志。悉尼歌剧院的建成,说起来还有一段趣话,1956年政府决定出资在奔尼浪岛上建一座歌剧院,决定向全世界征集方案。30个参加国送来了223个方案,由美国著名建筑师沙里宁等人组成的评委会进行评选。沙里宁因故来迟,初评工作已经告一段落。沙里宁看过评出的10个方案均不满意,他从被淘汰的213个方案中挑出丹麦建筑师伍重的方案。沙里宁认为此方案如能实现,必能成为伟大不凡的建筑。而这个方案不过是一个示意草图,其最大的特点是由一组薄壳组成,远望如海滨扬帆,景物生动,堂皇出众,富有诗意。沙里宁最后说服了评委采纳了这个方案。当把这个方案付诸实施时,却遇到了不可克服的困难。当时粗估,壳顶只需厚10厘米,底部厚50厘米,经过科学计算,如此巨大的薄壳根本无法实现。于是伍重不得不求助于英国著名工程师阿鲁普。但历时三年,经过多次计算、试验、均告失败,阿鲁普束手无策,一筹莫展。最后不得不放弃单纯的薄壳观念,代之以预应力Y型、T型钢筋混凝土肋骨拼接的三角瓣壳体。至此,才使壳体得以施工。但好事多磨,新上台的自由党以造价过高为由拒付所拖欠设计费,企图迫使工程停顿,而此时工程主体结构已经完成,势成骑虎,欲罢不能。最后政府三人小组取代伍重负责,工程才得以继续进行。从1973年始,历时17年,耗资5000万英镑(超过原估价14倍), 悉尼歌剧院始告落成。显然,当时有限的技术水平严重限制了建筑的制造和美学的表现,现在看来,采用薄壳结构已经不再是不可能的事了。

在如今的高科技时代,建筑与结构的结合更多表现为新材料的应用,如高强度锰钢、硬质铝合金、硅酮化学制品、轻质混凝土构件、中空夹层钢化玻璃等来建造体量轻、用料少、能够工厂化制造并快速灵活安装的建筑。以玻璃幕墙的使用为例,玻璃幕墙是与玻璃工业的发展(隔热、反射性能的提高)、化学工业的发展(密封胶与垫衬技术的改进)、现代空调技术的发展(外围壁薄但能保证冬暖夏凉)和机械化施工技术的发展(超大超高型吊装机具的应用等)分不开的。由于它和那么多现代工业息息相关,因此,它的应用于建筑自然使人联想到这是现代科学技术进步的反映。点驳接玻璃幕墙是指玻璃幕墙的每一个分格用钢爪以点连接形式将幕墙各种荷载和作用传到中间结构,再由中间结构传到主体结构,因此玻璃表面没有任何金属框架,产生广阔的视野。随着玻璃物理性能的提高、产品的增多以及深加工技术的发展,建筑可以更多地利用玻璃透明的特性,追求建筑物内外空间的流通和融合,使建筑尽可能地轻巧和透明,使人们可以透过玻璃清楚看到支撑玻璃的整个结构体系,建设别具一格和充满想象力的建筑。现代建筑的特点很大程度上正是结构在建筑中不加修饰地显露,相比以往在结构上加以装饰,以装饰图案来表现美,现代建筑的美直接表现在赤裸裸的技术展示上。现代技术的发展让以往难以想象的建筑结构得以实现,在用科学技术征服结构的意义上,结构和美学的转化正是技术进步的象征。

结构美所表现的不仅是理性和逻辑性,而另一种则是杂技式的力量。壳体、悬索、吊挂、框架、网架和悬挑结构之所以觉得美,主要就是它们的轻薄、细巧,完全克服了重力。这是现代科学、现代技术的形象显现。现代化的建筑美离不开这些形象特征。

由此可见,随着新材料的发现与应用、新结构的采用、新施工方法的实施,建筑与结构的结合越来越紧密,建筑结构早已不再仅仅是建筑表面下的支撑,还越来越多,越来越好的提高了建筑的艺术性甚至独立成为建筑美的一部分。成功的建筑结构将对建筑美学的发展起到越来越重要的作用。