懸索橋造型與景觀設(shè)計(jì)

1、淺析懸索橋造型與景觀設(shè)計(jì)青島工學(xué)院 土木工程系 摘要：從懸索橋的形態(tài)特征動(dòng)身,分別闡述了懸索橋的造型設(shè)計(jì)和景觀設(shè)計(jì),進(jìn)而分析了橋梁造型與橋梁景觀的聯(lián)系和區(qū)分。最后,依據(jù)國(guó)內(nèi)目前橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)況,提出了景觀橋梁的概念。塔型設(shè)計(jì)是一門綜合性的藝術(shù), 是結(jié)構(gòu)工程學(xué)和建筑美學(xué)的有機(jī)結(jié)合。懸索橋的造型設(shè)計(jì)同時(shí)又是一門共性化的藝術(shù), 她的身上不行避開(kāi)地鐫刻著建筑傳統(tǒng)和設(shè)計(jì)師個(gè)人風(fēng)格的烙印。前者要求塔型構(gòu)造除了本身各部分之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)之外, 還必須和加勁梁的設(shè)計(jì)風(fēng)格相協(xié)調(diào)。而兩者的綜合則可以解釋一些令人費(fèi)解的現(xiàn)象。關(guān)鍵詞：懸索橋;橋塔;造型設(shè)計(jì);景觀設(shè)計(jì);景觀橋梁According to the suspen

2、sion bridge modeling and landscape designZhengxianboAbstract:From the morphological characteristics of suspension bridge, respectively expounds the modelling of suspension bridge design and landscape design, and analyzes on the bridge modelling and bridge landscape relation and difference. Finally,

3、according to the current live broadcast of bridge design, and puts forward the concept of bridge landscape. Tower design is a comprehensive art, is a structure engineering and architectural aesthetics, organic union. The modelling of suspension bridge design is also a personalized art, her body inev

4、itably an engraving of the traditional architectural and stylist the imprint of personal style. Former request tower structure besides itself should be mutual coordination between the parts, but also must design the style of the stiffening girder and coordination. The comprehensive may explain some

5、inexplicable phenomenon.Keywords: suspension bridge; Bridge tower; Modelling design; Landscape design; Of bridge landscape5 / 51 簡(jiǎn)介懸索橋的形態(tài)特征懸索橋是利用橋塔將主纜凌空架起,并通過(guò)有序排列的吊桿把設(shè)有加勁梁或加勁桁架的橋面懸掛起來(lái)的結(jié)構(gòu)1 。橋面均布恒載使主纜形成賞心悅目的拋物線形,纖柔的橋面凌空掛起,結(jié)構(gòu)明顯易見(jiàn)而引人注目。懸索橋潛藏著力的緊張感而富于無(wú)可比擬的力度感。由加勁縱梁、橋塔和主纜構(gòu)成。豎直吊桿的心理誘導(dǎo)力線群與橋塔平行,有助于增進(jìn)橋塔向高空伸展的

6、動(dòng)態(tài)。如果接受斜吊桿,連續(xù)斜桿的心理誘導(dǎo)力線有減緩橋塔往上動(dòng)態(tài)的傾向。懸索橋的梁、塔、纜合理而簡(jiǎn)潔的構(gòu)圖,勾畫出剛勁的縱梁借助于氣概壯麗的弧形主纜,使大跨徑一躍而過(guò),表現(xiàn)出力線明快、簡(jiǎn)潔流暢的現(xiàn)代氣息。一躍而過(guò)的懸索橋,可制造出宏偉規(guī)模的景觀形象,形成該地域的標(biāo)志性建筑和巡游景點(diǎn)。有人依據(jù)在懸索橋上驅(qū)車行駛的心理感受,譜寫出懸索橋主旋律,體現(xiàn)了連續(xù)、富于節(jié)奏、反復(fù)、和諧韻律。懸索橋特有的形態(tài)特征為:流暢、輕快、極富心理誘導(dǎo)力的曲線主旋律;排列有序的吊桿,表現(xiàn)出連續(xù)反復(fù)、節(jié)奏美麗的主韻律;凌空氣概磅礴的形態(tài),體現(xiàn)了柔中濟(jì)剛、輕快飄逸總體造型。德國(guó)漢堡的Kohlbrand 橋2 懸索橋造型設(shè)計(jì)2.

7、 1 立面構(gòu)成在跨徑組合上,依據(jù)鷹部屋福平對(duì)懸索橋所作的美學(xué)分析,設(shè)主跨跨徑為2A ,兩邊跨均為B 時(shí),AB 以接近或超過(guò)黃金比(1. 6181) 為宜,以突出主跨,使整個(gè)立面造型均衡。橋塔高度由受力和主纜垂度決定,通常應(yīng)將橋塔選得高些使立面宏偉,同時(shí)也削減索力利于錨固,而橋塔的材料數(shù)量增加并不多。從立面構(gòu)成上點(diǎn)要素的作用來(lái)看,塔頂掌握著整個(gè)索面,沒(méi)有足夠的塔身高度就起不到掌握作用。橋塔有了足夠高度后,主纜中央離開(kāi)主跨橋面就有一段距離,維護(hù)了主纜外形的完整性。主纜用得粗些,使外輪廊線更加明確。橋面要設(shè)置一段豎曲線保持外觀連續(xù),并將橋面結(jié)構(gòu)處理得輕松而纖柔,使內(nèi)外輪廓線形成較好的對(duì)比。武漢白沙洲

8、大橋2. 2 橋塔造型橋塔多數(shù)為簡(jiǎn)潔的剛架,不宜設(shè)置過(guò)多的橫梁,特別要注意頂部橫梁與塔柱外形的協(xié)調(diào)。高橋塔時(shí),為了確保塔柱的橫向剛度,以剪刀撐代替剛架的橫梁,同時(shí)還應(yīng)按序列要求削減頂部橫梁尺度與剪刀撐取得協(xié)調(diào)。從整體效果動(dòng)身,將頂部橫梁下緣處理為協(xié)作塔柱的復(fù)合曲線。塔頂索鞍之間設(shè)置裝飾性的護(hù)墻,使橫梁外形簡(jiǎn)潔,也使橋塔呈現(xiàn)出一種有機(jī)的整體外貌。同樣,瀨戶大橋的橋塔也給人留下簡(jiǎn)潔、勻稱的外貌。塔柱伸出頂部橫梁之外作為設(shè)置索鞍的所在,避開(kāi)了頂部沉重的感覺(jué),尤其是索_適用于斜拉橋) 橋塔的設(shè)計(jì)中, 有幾點(diǎn)是需要仔細(xì)處理的: 第一, 要合理支配下、中、上三個(gè)塔段的高度分比例。依據(jù)美學(xué)原則, 類似甘蔗的

9、節(jié), 按由短到長(zhǎng)挨次設(shè)置的塔段高度給人以穩(wěn)重、流暢的感覺(jué)。如果做到下短上長(zhǎng)有困難, 則應(yīng)逐步減小上層塔柱的截面尺寸。其次, 如果橋面以上塔柱的高度低于橋面以下塔柱高度的2 倍,則橋面以上的塔柱間應(yīng)使用單橫梁。強(qiáng)度不夠時(shí)將頂部橫梁的高度加大, 橫梁下緣做成拱型曲面(圖14)。第三, 橋上、橋下的塔段設(shè)計(jì)風(fēng)格應(yīng)當(dāng)盡可能和諧。香港青馬大橋適度的變化是允許的,只要構(gòu)造上蘊(yùn)涵的內(nèi)在節(jié)奏和韻律不遭到破壞。第四, 需要仔細(xì)支配塔柱剖面尺寸、橫梁剖面尺寸和塔高間的相對(duì)比例關(guān)系, 不要使塔柱和橫梁顯得過(guò)于笨重, 給人以不舒適的沉重感。塔型設(shè)計(jì)是一門綜合性的藝術(shù), 是結(jié)構(gòu)工程學(xué)和建筑美學(xué)的有機(jī)結(jié)合。塔型設(shè)計(jì)同時(shí)又

10、是一門共性化的藝術(shù), 她的身上不行避開(kāi)地鐫刻著建筑傳統(tǒng)和設(shè)計(jì)師個(gè)人風(fēng)格的烙印。前者要求塔型構(gòu)造除了本身各部分之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)之外, 還必須和加勁梁的設(shè)計(jì)風(fēng)格相協(xié)調(diào)。而兩者的綜合則可以解釋一些令人費(fèi)解的現(xiàn)象。伊藤學(xué)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有味的現(xiàn)象。日本的大跨懸索橋比較多地接受了桁架式的塔型設(shè)計(jì), 而歐美的同類橋梁則比較多地接受了剛架式的塔型設(shè)計(jì)。比較典型的有桁架式的日本明石海峽大橋和剛架式的美國(guó)金門大橋等。伊藤學(xué)認(rèn)為,造成這一現(xiàn)象的主要緣由是, 日本的地震和強(qiáng)風(fēng)等橫向荷載比較大, 接受桁架式的塔型設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)。我們認(rèn)為, 日本明石海峽大橋和美國(guó)金門大橋設(shè)計(jì)風(fēng)格上的差異更多地源于設(shè)計(jì)傳統(tǒng)和設(shè)計(jì)師的個(gè)人風(fēng)格, 而

11、不是源于地理上的差異。日本人的確喜愛(ài)使用交叉桁架式的塔型, 如日本的關(guān)門橋、南、北備贊瀨戶大橋、因島大橋等, 但未必源于地理環(huán)境上的差異。第一, 金門大橋的橋位位于有名的加利福尼亞強(qiáng)地震帶上, 并且和明石海峽大橋一樣, 曾經(jīng)患病過(guò)強(qiáng)地震的洗禮。其次, 歐洲和美國(guó)也都有一些桁架式塔型的大跨度懸索橋, 如葡萄牙里斯本的塔古斯河橋、美國(guó)的奧克蘭海灣橋、英國(guó)蘇格蘭福斯灣公路大橋等。第三, 日本人接受剛架式塔型的大跨度懸索橋也不少, 如日本的來(lái)島大橋、大島大橋、東京港彩虹橋、下津井瀨戶大橋等。還有一個(gè)有味的現(xiàn)象: 美國(guó)人設(shè)計(jì)的橋塔比較剛勁, 而英國(guó)人設(shè)計(jì)的橋塔則比較纖柔。我們對(duì)這一現(xiàn)象的解釋是: 美國(guó)人

12、設(shè)計(jì)的這些橋梁接受了高度7m12 m 的高大的桁架式加勁梁, 無(wú)論從美學(xué)還是從力學(xué)的角度看, 橋塔都應(yīng)該設(shè)計(jì)得比較剛勁。而英國(guó)人設(shè)計(jì)的這些橋梁接受了高度為310 m415 m的扁平的鋼箱梁, 無(wú)論從美學(xué)還是從力學(xué)的角度看, 橋塔都應(yīng)該設(shè)計(jì)得比較纖柔。事實(shí)上, 由英國(guó)人設(shè)計(jì)的香港青馬大橋, 由于加勁梁的高度為717m , 其橋塔同樣設(shè)計(jì)得剛勁有力。因此,對(duì)橋梁設(shè)計(jì)而言, 體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的個(gè)人風(fēng)格和魅力固然重要, 但橋型設(shè)計(jì)和橋梁的內(nèi)在功能及與周邊環(huán)境的關(guān)系保持協(xié)調(diào)則更為重要。我們的看法是, 如果接受扁平的鋼箱梁為加勁梁, 則橋塔造型以接受剛架式為宜。3、懸索橋景觀照明方案和特點(diǎn)懸索橋主要由錨碇、主塔

13、、主纜、吊索、鋼梁（鋼箱梁或鋼桁梁）等結(jié)構(gòu)組成，美麗的懸索橋夜景就需要利用照明勾畫出懸索橋的主體輪廓，突出各個(gè)結(jié)構(gòu)的建筑特點(diǎn)，應(yīng)用光和色體現(xiàn)出懸索橋所隱藏的文化內(nèi)涵，同時(shí)反映出所在地經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和社會(huì)進(jìn)展的水平。要設(shè)計(jì)和確定景觀照明方案，需要全面了解懸索橋各主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用功能、表面裝飾和涂裝保護(hù)材料的特性，同時(shí)不能脫離橋梁所在區(qū)域的周邊環(huán)境。 圖一 懸索橋結(jié)構(gòu)示意圖3 主塔泛光照明主塔是懸索橋的主體結(jié)構(gòu)，可為鋼結(jié)構(gòu)，也可為混凝土結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)目前均為混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是宏偉、高大、壯麗。泛光照明主要投射塔身。為了取得較好的投射效果，需要在不同的區(qū)域設(shè)置投射燈具。橋塔表面宜進(jìn)行涂料涂裝，既可美化

14、表面（還可有防腐蝕功能），又可提高對(duì)燈光的反射率。為了反映塔體的真實(shí)狀況，選用白色光源較為適宜。從燈具安裝考慮，橋面以上部分塔身的亮度接受自下而上，逐漸變暗的方式較能體現(xiàn)主塔的宏偉。橋面以下塔體依據(jù)塔基礎(chǔ)的狀況選擇不同的投射方式。泛光燈具安裝在鋼梁結(jié)構(gòu)上時(shí)要考慮防震問(wèn)題，同時(shí)實(shí)行有效保護(hù)措施。泛光燈具安裝在橋面時(shí)應(yīng)實(shí)行防眩光措施，削減對(duì)路面車輛和水面船只的光干擾。一般情況下，選擇車行方向的兩立面和上下游外側(cè)面為照耀面。 3 塔頂照明塔頂是懸索橋的制高點(diǎn)，一般懸索橋都在塔頂增加了塔頂裝飾性建筑。塔頂泛光照明主要是對(duì)其外表投射照明，并突出塔頂結(jié)構(gòu)的制高點(diǎn)構(gòu)造，以此顯示出塔頂建筑的特色。依據(jù)結(jié)構(gòu)和材

15、料裝飾特點(diǎn)，可接受白色和彩色光源，表現(xiàn)塔頂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。在塔頂頂端一般設(shè)置航空障礙燈，一方面是航空警示，另一方面頂端警示燈的紅色頻閃效果，夜間給欣賞者以塔頂高聳入云、直插星空的感覺(jué)。4、懸索橋景觀照明方案的選擇懸索橋景觀照明要達(dá)到的效果是在懸索橋主要結(jié)構(gòu)上以合適的光分布，適宜的色顯示，加上掌握技術(shù)，表現(xiàn)出懸索橋的結(jié)構(gòu)特征和夜景特點(diǎn)，展現(xiàn)出懸索橋出神入畫的景觀魅力。方案選擇上力求以較少的投資，追求較好，較完善的效果，力爭(zhēng)較高的經(jīng)濟(jì)效益比。41 選擇功能性合理的燈具和光源首先燈具和光源的光學(xué)性能、照度、色調(diào)、色溫、顯色性等均要滿足要求，以實(shí)現(xiàn)照明的景觀效果。要注意選擇高效率的燈具、光源和掌握方式，以

16、較少的燈具、投資和能耗，爭(zhēng)取較好的效果。5、懸索橋景觀照明方案的應(yīng)用由于投資者和設(shè)計(jì)人員的努力以及知名品牌廠商的樂(lè)觀參加，我國(guó)懸索橋的景觀照明進(jìn)步較快，新的懸索橋景觀照明突出了結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有用方案均表現(xiàn)出點(diǎn)懸索橋結(jié)構(gòu)線面結(jié)合、錯(cuò)落有序、明暗相交、層次分明和重點(diǎn)突出的特點(diǎn)，完整的表現(xiàn)出懸索橋的美麗橋型，初步形成了以下較成熟的方案設(shè)計(jì)原則：）全面生疏懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用功能、建筑風(fēng)格、表面裝飾材料及周圍的環(huán)境；）通過(guò)光與色的變化勾畫大橋的輪廓，突出結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，體現(xiàn)建筑風(fēng)格內(nèi)涵；）光源用色簡(jiǎn)潔、淡雅，表現(xiàn)橋梁真實(shí)本色，少用慎用彩色光源；）突出節(jié)能和綠色環(huán)保照明，接受高效、長(zhǎng)壽、省電的燈具、光源和掌握方

17、式；）平安、絕緣、防水、防塵、防腐、防震，便利安裝、使用、維護(hù)和維修；）不破壞原結(jié)構(gòu)，不影響整體外觀，與周圍環(huán)境有機(jī)結(jié)合。6 結(jié)論在最近幾十年里，大跨徑懸索橋的飛速進(jìn)展，顯示了人類在橋梁的有用要求，和美學(xué)要求的提高。在懸索橋的橋塔方面，從以前單獨(dú)考慮在有用功能的平安方面，到如今的利用現(xiàn)代化的技術(shù)，利用高新的材料，使得在橋塔的使用功能在不斷提高，跨度越來(lái)越大的前提下，橋塔的體積，重量等都在削減。這大大的滿足了現(xiàn)代人類追求美觀有用的心理。在懸索方面，性能更好的高分子材料的應(yīng)用，將懸索的截面面積較少，越來(lái)越細(xì)巧的懸索，卻擔(dān)當(dāng)起更高的荷載。照明如今也成為懸索橋景觀不行缺少的一部分，甚至于說(shuō)照明的應(yīng)用，

18、不僅僅可以在很大程度上彌補(bǔ)懸索橋的體積的龐大，和與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)的缺點(diǎn)，越來(lái)越多的城市懸索橋的建立作為城市標(biāo)志性的建筑。照明可以將懸索橋的流暢的條形，夜晚光亮的顏色，繁華的都市的象征，展現(xiàn)的淋漓盡致。參考文獻(xiàn)1史永吉，面對(duì)21世紀(jì)焊接橋梁的進(jìn)展。中國(guó)鐵道科學(xué)2周先念,周世忠，21世紀(jì)特大跨橋梁的展望A，中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁與結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)2000 年橋梁學(xué)術(shù)商量會(huì)論文集C3周世忠.，懸索橋的總體設(shè)計(jì)A，江陰長(zhǎng)江公路大橋工程建設(shè)論文集C，北京人民交通出版社。4LeonhardtF. Bridges Aesthetics and Design M . MIT Press。.5伊藤學(xué).橋梁造型M，北京人民交通出版社,19986盛洪飛.橋梁建筑美學(xué)M，北京人民交通出版社,1999.7董聰.現(xiàn)代結(jié)構(gòu)系統(tǒng)牢靠性理論及其應(yīng)用M，北京科學(xué)出版社,2001.reference1Shiyongji， Of the 21 st century welding the development of the bridge. China railway science2Zhouxiannian，Zhoushizhong 21 century super-l