为了能够更好的表达现代建筑中的结构构思,以及建筑中各结构构件之间的传力方式,则要充分的考虑建筑各部分之间功能的需求,在对建筑进行艺术创作时,要充分考虑其形象与逻辑思维。
多方面的进行钢结构建筑形式上的探索是非常有必要的,可以考虑从自然学、几何学等交叉学科中探索结构中力学传递的基本原则。虽然单纯的考虑现实社会中结构形式的经济性,往往与人们期望相反,但是站在理性与科学的角度上对其进行分析,综合来说这种结构形式却是经济且合理的。在运用高技术的钢结构建筑中,一般采用开放式、向心式以及张拉等结构体系形式。
1张拉式
钢铁在没有被人类大量使用的时候,在建筑用材中,人们往往考虑的是石材、木材以及混凝土材料,但是由于这几种材料虽然具有较好的抗压能力,但是其承受抗拉的能力非常低,在它们受到地震或风等水平拉力时,在这壁结构材料中往往将拉力通过各种方式对其进行转化,使其变成压力传递到地基中。
随着钢材这种具有很好抗拉性能的材料在钢结构建筑中的普遍运用,这种结构观念被彻底改变。特别是各种新型的拉力体系随着拉力索、悬索等结构构件的诞生,更是推动了钢结构建筑的发展。
悬挂结构被运用在建筑中时,往往需要在建筑中设置钢架或者支柱等结构凸出物,在这些立柱、钢架、吊索等被暴露在空间结构中时,也获得了轻巧纤细的结构形态,形成一种由线元素所构成的唯美建筑形象。
追溯到19世纪时,人类在桥梁的建设中就己经开始运用拉力结构縣。于1937年由建筑师勒?柯布西耶主持建造的位巴黎的世界博览会展览馆，在但是建筑界形成强烈反响,柯布西耶将悬挂的钢索网布置在纤细的塔架之间,用帐篷材料来做成展览馆的围护结构,使得这一临时展览空间形成一种高食出众的视觉效 果。在现代建筑的晚期发展过程中,高技派建筑师们比如罗杰斯、福斯特等,在对悬吊的张拉式钢结构构件的运用中,不仅将其运用在大跨、高食的建筑中,在一些底层建筑中也将其表现得淋漓尽致。
比如对屋盖结构体系采用悬吊结构进行处理,比如密斯的克朗楼就采用这种手法。在PA 技木研究中心设计中，罗杰斯米用了640平方米的玻璃屋顶以及拱廊结构来作为建筑的主体部分,因此大的空间设计能够容纳技术研究中心大部分的公共服务工作。斯隆伯杰研究中心是建筑师米切尔?霍普金斯设计而成,位于英国,主体结构有两个钢框架组合而成,各不相同的高度、跨度以及层次的钢桁架组成这两个钢框架。
三个宽达24米的地带由两个南北走向的单层并列区域组合而成,随着高度的不同这两个研宄区域的结构功能也随之改变,塔架由钢索撞杆高食在中央建筑结构的边缘对其进行承载。此外,在伦敦多克兰德由格雷姆肖设计的一处商业娱乐建筑方案中,采用一种蓬式张拉结构的设计,由吊索与帐篷相结合而进行处理,采用的桅杆、悬索以及白帆建筑造型的设计使得人们很容易就想到了船只,使得建筑形象生动。
位于中国香港由福斯特设计的汇丰银行,同样也是采用了悬吊张拉式结构,整个建筑外观上能对其结构骨架进行清洗的表达,钢柱架支杆分别位于结构体系的两端,共8组两行。
2向心式
框架结构建筑在古埃及、希腊以及罗马等巨石建筑以及柱式建筑汇总运用最多,平面体系的特征表现为不稳定的平行四边形,由于这种体系在设计时没有考虑到对高度及跨度的要求,由于所达到的高度与跨度有限,从而在现代建筑设计中很少采用。
因此同样也是采用几何形式的向心体系被提出,但这种体系不仅仅符合力学特征,而且能够设计出大跨度与超高层的建筑,即在罗马拱券以及哥特式建筑中就表现出来了。
在向心体系的发展中,不难看出几何学的发展与应用出现在它每个历史时期,最有代表性的是拓补学,与普通的平面体系相比,向心体系的优势主要体现在:
(1)可创造出大的结构空间以满足人们的需求,以及为建造超高层建筑而提供了依据。
(2)在这种体系的应用下,其组成单元可对其分别单独加工而成,方便结构的施工与组合,也有利于结构的重复利用。
(3)支撑体系或空间覆盖结构具有高强度的特性,能够在这些体系上随意的添加结构附件。将结构构件围合成一个共人类使用的空间这是建筑的目的,从拓扑学的角度出发来讲,不管人类对空间形状的需求是圆形还是方形,都可以归类于几何多面体。因此方便了人们对这种向心式结构在建筑中的应用。
3开放式
高技术在建筑结构中的运用导致其对空间结构开放性的追求,由于人们对生态系统越来越清晰的认识,因此对建筑结构及空间的设计中也体现出开放式的设计思想。自然界的生态系统属于一个高度有序、层次分明的开放系统,同理在建筑中,考虑空间结构及运动秩序的规则性,能提高建筑结构的逻辑表现力。
各式各样的结构构件组合成了建筑的结构体系,然后按照一定的次序与等级对其进行装配,同时在这种开放式结构中能够对建筑内部及外在进行及时的调整,以使得建筑能够跟随时代的脚步进行及时的更新,发挥其长久的建筑功能作用。
