現(xiàn)代建筑中通透空間的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)
摘 要 通透空間在現(xiàn)代建筑中的廣泛應(yīng)用，使得其背后的支撐結(jié)構(gòu)成為建筑空間的重要組成部分。本文從分析支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)成形式出發(fā)，說(shuō)明在現(xiàn)代建筑通透空間的設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)的重要性。
關(guān)鍵詞 結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì) DPG構(gòu)造方式
一、前 言
現(xiàn)代社會(huì)，隨著計(jì)算機(jī)的普及和社會(huì)的普遍開(kāi)放，已經(jīng)使我們實(shí)實(shí)在在地感受到信息時(shí)代的到來(lái)。信息時(shí)代的一個(gè)重要概念就是開(kāi)放和交流，表現(xiàn)在建筑上，它反映出一種追求開(kāi)放和交流的建筑意識(shí)，這不僅體現(xiàn)在建筑的內(nèi)部空間，更體現(xiàn)在建筑與外部的關(guān)系中。建筑向外部展示的不僅僅是自身的造型，更是通過(guò)開(kāi)放的空間、通透外墻展示出建筑內(nèi)在的空間次序和內(nèi)部壯觀的景色。因此，在現(xiàn)代建筑中，這種內(nèi)外交融的通透空間得到了廣泛的應(yīng)用。通透空間的形成，使得建筑設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)對(duì)透明性追求的同時(shí)也大面積地暴露了建筑的結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)在充當(dāng)支撐的同時(shí)更成為展示體，支撐玻璃體的結(jié)構(gòu)造型、節(jié)點(diǎn)細(xì)部和施工技術(shù)等均被嚴(yán)格要求，其自身的結(jié)構(gòu)特征也決定著玻璃建筑的透明度。這樣，為了構(gòu)造完善的建筑空間，在進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)本身力學(xué)設(shè)計(jì)的同時(shí)，就有必要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的造型設(shè)計(jì)，以追求建筑和結(jié)構(gòu)的完善結(jié)合。
二、建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)
建筑藝術(shù)與其他純藝術(shù)的區(qū)別之一，在于它無(wú)法建立在空想的基礎(chǔ)之上，它需借助于技術(shù)的支撐，而同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也常常給建筑藝術(shù)注入新的內(nèi)容，結(jié)構(gòu)、材料、產(chǎn)品、施工等技術(shù)的發(fā)展，給建筑師提供了發(fā)揮的基礎(chǔ)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)造型本身作為一種重要的表現(xiàn)形式，也越來(lái)越得到更多建筑師的運(yùn)用。
建筑設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)在于美學(xué)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)在于力學(xué)，美學(xué)與力學(xué)的結(jié)合并不是現(xiàn)代建筑所持有的新的課題，早在古希臘、羅馬和中國(guó)的古建筑中都可找到其完美結(jié)合的例證。現(xiàn)代建筑中，各種結(jié)構(gòu)和材料技術(shù)的迅速發(fā)展一次次將新的空間夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，又一次次沖擊古老的建筑美學(xué)的概念。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間中，建筑師為追求設(shè)計(jì)美學(xué)完美，盡可能利用裝修手段將結(jié)構(gòu)隱藏起來(lái)。但是，近幾十年來(lái)，隨著通透空間的大量應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的理性和技術(shù)的美感被重新認(rèn)識(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以其特有的理性造型，給建筑設(shè)計(jì)師注入了新的內(nèi)容。為此，結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)也就應(yīng)運(yùn)而生。
所謂的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師相互配合的結(jié)晶，它并不等同于單純地暴露結(jié)構(gòu)，暴露的方式、位置、結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件造型等都必須納入建筑設(shè)計(jì)的范疇才能展示其魅力。例如日本東京國(guó)際會(huì)議中心的弧形屋頂桁架，其造型已無(wú)法僅從結(jié)構(gòu)的需求來(lái)進(jìn)行解釋，它同時(shí)更應(yīng)該被看作是一種建筑藝術(shù)造型。建立在理性的技術(shù)基礎(chǔ)上并注入了感性的建筑思維的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)，在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中起著不可忽視的作用，它體現(xiàn)出現(xiàn)代空間造型對(duì)技術(shù)的認(rèn)同。
三、通透空間中的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)
通透空間的魅力在于它的透明，而空間的透明度則受制于它本身的結(jié)構(gòu)支撐體系。由于玻璃的尺寸受其材料制作和施工的限制，大面積的玻璃部件只能通過(guò)各種構(gòu)造體系來(lái)完成，同時(shí)玻璃的構(gòu)造方式和支撐結(jié)構(gòu)形式又對(duì)建筑空間的表現(xiàn)有一定的影響。所以，從某種意義來(lái)講，通透空間設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是玻璃構(gòu)造方式及其背后的支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
1．幾種主要的玻璃構(gòu)造方式
大面積玻璃的通透空間設(shè)計(jì)出現(xiàn)的歷史并不是很長(zhǎng)，如何最大限度地將大面積玻璃部件的透明性展示出來(lái)，一直是玻璃構(gòu)造體系研究的重點(diǎn)。到目前為止，歸納起來(lái)，基本上主要有以下幾種構(gòu)造方式：
玻璃肋構(gòu)造方式：在玻璃部件中增加垂直部件表面的肋玻璃，玻璃之間通過(guò)粘接劑結(jié)合在一起，完全取消了用于支撐玻璃的金屬框架的存在，可以產(chǎn)生出完全由玻璃組成的部件，從而帶來(lái)空間的完全透明和開(kāi)放感。這種方式著重追求的是空間的透明，盡量虛化了支撐結(jié)構(gòu)的存在。
SSG構(gòu)造方式Structural Sealant Glazing 在玻璃的內(nèi)側(cè)，以鐵、鋁合金、不銹鋼等金屬構(gòu)件作為玻璃支撐。玻璃在金屬框外部，與金屬框之間采用粘接方式，玻璃之間用密封膠互相連接。這種構(gòu)造方式可以使金屬框不暴露在建筑的外面，出現(xiàn)在建筑外部的是完全齊平對(duì)接的玻璃平面。依托這種方式形成的通透空間，可以形成較完善的建筑外部造型，內(nèi)部暴露的金屬構(gòu)件造型能力有限，且由于金屬構(gòu)件的遮擋，對(duì)空間的通透性也有一定的影響。
DPG構(gòu)造方式Dot Point Glazing?。阂卜Q作點(diǎn)式玻璃結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)造方式通過(guò)在鋼化玻璃的四角鉆出小孔，插入帶有自由旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的金屬支撐爪駁接爪 ，四點(diǎn)為一組，各組之間一般通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)系和支撐。DPG構(gòu)造方式在我國(guó)出現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)。但短短的幾年中卻迅速地得以推廣。這是一種杰出的構(gòu)造方式，它不僅可以產(chǎn)生高透明度的玻璃部件，同時(shí)也由于其支撐體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以不受限制地制造出大面積的和任意傾斜角度的玻璃部件，具有安全性高、裝飾性強(qiáng)、維修更換方便等特點(diǎn)。由于駁接爪本身造型精美、極具工藝性，所以這種構(gòu)造方式具有很強(qiáng)的現(xiàn)代表現(xiàn)力。
2．DPG構(gòu)造方式的支撐結(jié)構(gòu)形式
在上述三種構(gòu)造方式中，DPG構(gòu)造方式自出現(xiàn)以來(lái)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，這不僅是由于其本身具有較強(qiáng)的現(xiàn)代表現(xiàn)力，而且DPG構(gòu)造方式的支撐結(jié)構(gòu)可有多種變化，具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)造型能力，這就使建筑師有多種表達(dá)建筑風(fēng)格的手段，使每個(gè)建筑作品均具有獨(dú)特之處，不會(huì)形成千篇一律。通常，DPG構(gòu)造方式的支撐結(jié)構(gòu)有以下幾種形式：
玻璃肋板結(jié)構(gòu)：通過(guò)金屬支撐爪用玻璃肋板作為支撐結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)是通透性好，構(gòu)造簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)無(wú)銹蝕問(wèn)題。適用于大堂、大廳及共享空間等部位。但在無(wú)層間結(jié)構(gòu)的大空間應(yīng)用時(shí)，結(jié)構(gòu)的高度受到一定的制約。
單柱式結(jié)構(gòu)：用單根鋼管、工字架或方柱作為支撐結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)為構(gòu)造簡(jiǎn)潔，占地面積小，有建筑韻律感，適用于有層間結(jié)構(gòu)的部位。但其柱高受到制約，一般情況下，若立柱超過(guò)7m為滿足結(jié)構(gòu)受力要求，其柱直徑將過(guò)大，從而和玻璃板面分格比例失調(diào)。
桁架式結(jié)構(gòu)：用各種桁架結(jié)構(gòu)，如魚(yú)腹桁架、平行弦桁架、三角桁架等作為支撐結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是將鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)美與玻璃材料的“透”完美地結(jié)合起來(lái)，使建筑充滿現(xiàn)代藝術(shù)感。但若設(shè)計(jì)不當(dāng)，易使人感覺(jué)笨重呆滯。其表面處理可采用油漆、防火涂料或氟碳噴涂來(lái)滿足使用功能和建設(shè)藝術(shù)構(gòu)思。
拉桿、拉索式桁架結(jié)構(gòu)：用圓鋼拉桿及懸空連接桿組成空間受力結(jié)構(gòu)體系或用鋼絞線和懸空連接桿張拉成空間索桁架系統(tǒng)作為支撐結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是整個(gè)結(jié)構(gòu)體系為一柔性體，承載能力強(qiáng)，輕盈美觀，通透性好，技術(shù)難度高，是高科技和現(xiàn)代建筑藝術(shù)的完善結(jié)晶。但施工難度大，張拉工藝復(fù)雜，因此造價(jià)比其他形式的結(jié)構(gòu)都高。
3．通透空間中玻璃的類型
在通透空間中，玻璃材料占有極其重要的位置，因?yàn)樗粌H要滿足透明的要求，而且要滿足建筑對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)要求。常見(jiàn)的玻璃類型有以下幾種：
單片鋼化玻璃：將普通玻璃先切割成要求尺寸，然后加熱到接近的軟化點(diǎn)，再進(jìn)行快速均勻的冷卻而得到。鋼化處理后玻璃的強(qiáng)度約是普通玻璃的四倍以上，玻璃破碎后，碎片成均勻的小顆粒并且沒(méi)有刀狀的尖角，使用起來(lái)具有一定的安全性。因?yàn)槭菃纹ＡВ室欢ㄒ獙?duì)玻璃進(jìn)行均質(zhì)處理，以大幅度降低鋼化玻璃的自爆率。其特點(diǎn)是造價(jià)較低，加工簡(jiǎn)單。
鋼化夾膠玻璃：將普通玻璃與鋼化玻璃用有機(jī)膠粘合在一起，使玻璃強(qiáng)度增加，當(dāng)玻璃受到?jīng)_擊發(fā)生破裂時(shí)，碎片被膠粘住，只形成輻射狀裂紋，不致因碎片飛散造成人身傷亡事故。鋼化夾膠玻璃組合種類很多，組合的原則是兩塊玻璃的彈性模量不宜差別過(guò)大。鋼化夾膠玻璃安全性較好，隔音性能良好，且可通過(guò)改變膠膜顏色達(dá)到各種藝術(shù)效果。
鋼化中空玻璃：將普通玻璃與鋼化玻璃用鋁制空心邊框框住，用膠結(jié)或焊接密封，中間形成自由空間，并充以干燥空氣而形成中空玻璃。鋼化中空玻璃具有隔熱、隔音、防霜、防結(jié)露等優(yōu)良性能，玻璃之間相隔6－12mm。鋼化玻璃在合成中空前也應(yīng)進(jìn)行均質(zhì)處理。
其他類型：玻璃的選擇可根據(jù)功能需要做各種特殊設(shè)計(jì)，如鋼化夾膠后再合成中空、雙層中空、彎鋼化玻璃、彎鋼化夾膠、彎鋼化中空等。但組合越復(fù)雜，造價(jià)就越高，設(shè)計(jì)使用時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展，結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)作為體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步和時(shí)代特點(diǎn)的重要表現(xiàn)形式，已經(jīng)越來(lái)越成為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)代建筑已經(jīng)到了結(jié)構(gòu)工程師的時(shí)代，一個(gè)優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)，不但需要建筑師的精心構(gòu)思，也需要結(jié)構(gòu)工程師不辭辛苦的配合和技術(shù)探索。不可否認(rèn)，由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)以及建筑材料等方面的落后，我國(guó)的結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)水平較國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距，建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)脫節(jié)的現(xiàn)象還十分常見(jiàn)，結(jié)構(gòu)造型設(shè)計(jì)還不能充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。隨著我國(guó)加入WTO，在國(guó)際建筑業(yè)的沖擊下，希望能為我們的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師帶來(lái)一些啟示，創(chuàng)造出更加優(yōu)秀的建筑作品。
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
