結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)課程論文

1、仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-自然與建筑結(jié)構(gòu)的交融式設(shè)計(jì)摘要：大自然處處存在天然的美感與協(xié)調(diào)，而城市的快速發(fā)展則是在一定的程度上破壞了這種美感和協(xié)調(diào)性，城市建筑異軍突起，看似千姿百態(tài)實(shí)則形態(tài)單一，如何設(shè)計(jì)切合自然美感，功能，環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)是新世紀(jì)建筑師與結(jié)構(gòu)師們必須面對的問題，而在21世紀(jì)初，隨著仿生學(xué)理論的建立與逐步發(fā)展，將仿生學(xué)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中，使更多的城市建筑結(jié)構(gòu)與自然相協(xié)調(diào)，且能同時(shí)滿足功能需求，美觀，環(huán)保且易于建造。實(shí)體的仿生，是從自然界中選取研究對象，將對象的形態(tài)，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能，考慮用不同的材料和工藝手段進(jìn)行創(chuàng)造新的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，具有科技性，時(shí)代性和標(biāo)志性。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)

2、概念，仿生建筑，美觀，協(xié)調(diào)性，功能與環(huán)保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例：北京水立方游泳中心一建筑結(jié)構(gòu)功能和目標(biāo)水立方的設(shè)計(jì)靈感來源于肥皂泡，主體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部空間巨大，同時(shí)設(shè)立了多個(gè)大型的游泳池，不僅能夠完全勝任比賽的要求，平時(shí)生活中也可以繼續(xù)使用，不像有的奧運(yùn)場館，奧運(yùn)會結(jié)束后出了紀(jì)念價(jià)值之外就沒有了其他作用，也帶不來經(jīng)濟(jì)收益。方形是中國古代城市建筑最基本的形態(tài)，它體現(xiàn)的是中國文化中以綱常倫理為代表的社會生活規(guī)則?！疤靾A地方”的設(shè)計(jì)哲學(xué)催生了“水立方”，而這個(gè)“方盒子”又能夠最佳體現(xiàn)國家游泳中心的多功能要求。傳統(tǒng)文化與建筑功能就這樣實(shí)現(xiàn)了完美結(jié)合。在中國文化里，水是一種重要的自然元素，并激發(fā)起人們歡樂的

3、情緒。國家游泳中心賽后將成為北京最大的水上樂園，所以設(shè)計(jì)者針對各個(gè)年齡層次的人，探尋水可以提供的各種娛樂方式，開發(fā)出水的各種不同的用途，他們將這種設(shè)計(jì)理念稱作“水立方”。肥皂泡式的膜結(jié)構(gòu)具有很好的透光作用，不需要過多的燈光來供應(yīng)照明，因此節(jié)約了能源，體現(xiàn)了環(huán)保的意識，而08年的奧運(yùn)會目標(biāo)，“綠色”，“環(huán)?！本褪瞧渲械闹黝}，和自然界像協(xié)調(diào)，同國家奧運(yùn)中心，另一個(gè)仿生建筑“鳥巢”相互呼應(yīng)。在全球化的語境下，地域性就顯得很重要了，而一個(gè)地方地域性的特色表示，很多時(shí)候往往會采取地標(biāo)性建筑來擔(dān)當(dāng)這個(gè)角色，因此仿生建筑有了新的要求，需要融入更多的歷史文化，人文觀念等進(jìn)去，而對中國來說，水具有極為深刻的文化

4、代表性，上善若水，是古代哲學(xué)家的人文情懷的體現(xiàn)，也是對后人的告誡，因此水立方的設(shè)計(jì)，不僅僅是給奧運(yùn)會提供了一處比賽的場地，也向世界展現(xiàn)出了中國的特色，傳達(dá)了中國人的理念。 水立方 水泡式的膜結(jié)構(gòu)二，結(jié)構(gòu)方案的選擇 結(jié)構(gòu)是決定一座建筑是否能夠修建的最主要因素，選擇什么樣的結(jié)構(gòu)，直接決定了建筑功能與外形會是什么樣的，一幢建筑，在兼顧可施工性的情況下還得考慮多種結(jié)構(gòu)方案，從中選擇最能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)概念，也是最為主要的，一旦確定了結(jié)構(gòu)方案，那么施工方案等也就跟著確定。水立方的結(jié)構(gòu)方案的選擇與優(yōu)化極盡曲折，因?yàn)椴捎媚そY(jié)構(gòu)，這是從未有過的，乃是國內(nèi)外的首創(chuàng)。“水立方”是世界上首個(gè)基于“氣泡理論”建造的多面體鋼架

5、結(jié)構(gòu)建筑。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給施工帶來了很大困難。 “水立方”的創(chuàng)意來自于肥皂泡的構(gòu)造。這種在自然界常見的形態(tài)從未在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)過。從截面上看，水立方墻面和屋頂都分為內(nèi)外3層，9803個(gè)球形節(jié)點(diǎn)、20870根鋼質(zhì)桿件中，沒有一個(gè)零件在空間定位上是完全平行的，傳統(tǒng)的二維圖紙無法標(biāo)出工件的坐標(biāo)。因此給設(shè)計(jì)者帶來了很大的挑戰(zhàn)，一個(gè)無法施工的結(jié)構(gòu)方案，哪怕是再卓越，再完美，也等于廢紙一張，在水立方確定之前，鳥巢已經(jīng)修建好，因此水立方與之要能和諧搭配，鳥巢代表陽，水立方則代表陰，中國講究的是陰陽平衡，水則是代表陰的最佳代表事物，因此設(shè)計(jì)中要將之體現(xiàn)出來。水代表陰陽中的陰，也代表著明凈，輕巧與厚重并重，厚德

6、載物等等，水立方采用了水泡外形，膜結(jié)構(gòu)，這將水文化極好地體現(xiàn)了出來，這也是水立方設(shè)計(jì)方案最終從數(shù)十種設(shè)計(jì)方案中脫穎而出，最終被確定為國家奧運(yùn)游泳中心的原因之一。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性也就凸顯出來了，我們要的是賦予了某種“概念”的建筑結(jié)構(gòu)，而不僅僅是一幢方方正正，中規(guī)中矩，除了提供功能之外卻沒有其他作用的“死”建筑。我們需要能詮釋與傳達(dá)某種文化，凸顯地域性，以及風(fēng)俗特色等的“活”建筑，水立方的設(shè)計(jì)，恰好滿足這一基本需求。三，建筑是一種美的藝術(shù) 大自然有無數(shù)鬼斧神工的杰作，五一不被稱作“自然藝術(shù)品”，除了給人們帶來無數(shù)的驚嘆，感嘆自然力量的神奇之外，還彰顯出了極致的美感。而建筑，則是出自人類工程師以

7、及建筑師之手的藝術(shù)品。仿生建筑，不僅僅是仿的外形，還有利用其獨(dú)特的圍觀結(jié)構(gòu)達(dá)到功能建造的同時(shí)，將仿生的神韻更好地體現(xiàn)出來。美國現(xiàn)代建筑學(xué)家托伯特哈姆林，提出了現(xiàn)代建筑技術(shù)美的10大法則，即：統(tǒng)一、均衡、比例、尺度、韻律、布局中的序列、規(guī)則的和不規(guī)則的序列設(shè)計(jì)、性格、風(fēng)格、色彩等，水立方的設(shè)計(jì)，無疑是很符合建筑藝術(shù)美感的，比如建筑風(fēng)格來說，水元素是世界的，因此水立方是中西方文化的交融，但又獨(dú)具特色、又比如色彩，一滴水是透明的，但無數(shù)的水滴凝聚在一起就形成了獨(dú)特的“海之藍(lán)”，讓人感覺寧靜自然，又不失歡快。建筑美學(xué)的內(nèi)容是藝術(shù)的審美本質(zhì)和審美特征；建筑藝術(shù)的審美創(chuàng)造與現(xiàn)實(shí)生活關(guān)系；建筑藝術(shù)的發(fā)展歷程

8、和建筑觀念、流派、風(fēng)格的發(fā)展嬗變過程；建筑藝術(shù)的形式美法則；建筑藝術(shù)的創(chuàng)造規(guī)律和應(yīng)具有的美學(xué)品格；建筑藝術(shù)的審美價(jià)值和功能；鑒賞建筑藝術(shù)的心理機(jī)制、過程、特點(diǎn)、意義、方法等?；谶@一要求，水立方的設(shè)計(jì)中，基于“泡沫”理論的設(shè)計(jì)靈感，設(shè)計(jì)師們?yōu)椤胺胶凶印卑狭艘粚咏ㄖ馄?，上面布滿了酷似水分子結(jié)構(gòu)的幾何形狀，表面覆蓋的ETFE(四氟乙烯)透明膜又賦予了建筑冰晶狀的外貌，使其具有獨(dú)特的視覺效果和感受，輪廓和外觀變得柔和，水的神韻在建筑中得到了完美的體現(xiàn)。也將仿生建筑獨(dú)特的美感生動地體現(xiàn)了出來。可以說，來源于自然，回歸自然，這種交融式的設(shè)計(jì)方式，使得建筑更具美感。 突出了水神韻的水立方，極具美感四

9、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)必須兼顧可施工性和可維護(hù)性任何建筑都是設(shè)計(jì)出來的，也是建造出來的，只有建造在地基的實(shí)體建筑才是有意義的，藝術(shù)可以天馬行空，但作為藝術(shù)之一的建筑，必須得考慮實(shí)際的建造施工問題。水立方的設(shè)計(jì)方案提出來的時(shí)候，各方面的因素都考慮到了，但遇到的最大難題就建造施工。因?yàn)樗⒎绞鞘澜缟献畲蟮哪そY(jié)構(gòu)工程，很多關(guān)鍵性的技術(shù)成了難題，最主要的就是室內(nèi)聲環(huán)境系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)和ETFE膜結(jié)構(gòu)裝配系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵性技術(shù)不到位，自然是不能盲目施工的，因此必須解決好了這些技術(shù)難題方能施工?！八⒎健闭w建筑由3000多個(gè)氣枕組成，氣枕大小不一、形狀各異，覆蓋面積達(dá)到10萬平方米，堪稱世界之最。除

10、了地面之外，外表都采用了膜結(jié)構(gòu)。安裝成功的氣枕將通過事先安裝在鋼架上的充氣管線充氣變成“氣泡”，整個(gè)充氣過程由電腦智能監(jiān)控，并根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣壓、光照等條件使“氣泡”保持最佳狀態(tài)。膜結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)得意兼顧，而骨架結(jié)構(gòu)，也就是主體鋼結(jié)構(gòu)，經(jīng)過一系列的技術(shù)攻關(guān)，成功地找到了鋼桿的連接點(diǎn)坐標(biāo)，使其施工技術(shù)得以解決。另外，這種 “泡泡裝”一樣的膜材料有自潔功能，使膜的表面基本上不沾灰塵。即使沾上灰塵，自然降水也足以使之清潔如新。這就保證了可維護(hù)性，此外，膜材料具有較好的抗壓性，如果萬一出現(xiàn)外膜破裂，根據(jù)應(yīng)急預(yù)案，可在8個(gè)小時(shí)內(nèi)把破損的外膜修好或換新。維護(hù)較為方便，哪怕是破了，也容易修補(bǔ)?！八⒎健本К撎尥傅耐庖律厦孢€點(diǎn)綴著無數(shù)白色的亮點(diǎn)，被稱為鍍點(diǎn)，它們可以改變光線的方向，起到隔熱散光的效果，也在一定的程度上減少了強(qiáng)光對膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。結(jié)語：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最高境界就是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，概念來源于多方面，比如歷史，比如自然。而更多的設(shè)計(jì)者認(rèn)