橋梁結(jié)構(gòu)力與美的體現(xiàn)設(shè)計方法

開始

橋梁結(jié)構(gòu)力與美的體現(xiàn)橋梁美的認(rèn)識橋梁美的創(chuàng)造橋梁美的評價橋梁結(jié)構(gòu)力與美的體現(xiàn)橋梁美學(xué):環(huán)球展望

橋梁和橋梁所在地的統(tǒng)一

Bridge/placeintegration

關(guān)聯(lián)設(shè)計Contextualdesign

相互關(guān)聯(lián)

Context結(jié)構(gòu)上的表現(xiàn)形式

Structurallyexpressiveform同時存在的目標(biāo)

Simultaneity橋梁美學(xué)準(zhǔn)則

Bridge－AestheticsGuidelines局限Limitations抽象

Abstractions橋梁美的認(rèn)識橋梁和橋梁所在地的統(tǒng)一

專家們提出的最普遍的建議是橋梁和橋梁所在地的結(jié)合，其中后者包括“景觀”、“城市風(fēng)景”、“城市空間”、“環(huán)境”、“風(fēng)景區(qū)”等，前者要對后者不“干擾”、要“諧和”、“互補”、“增強”、“保護”、“偎依”等。

“我們必須注意自然平衡，以盡可能不干擾景觀的方式構(gòu)成我們的橋梁。只要橋梁建筑在鄰近引人入勝的自然風(fēng)景區(qū)，這一點就特別重要”?！猇onOlnhausen(瑞典)。

“……我們認(rèn)為必須將橋梁與其所在地環(huán)境，景觀或城市風(fēng)景相結(jié)合，特別是在涉及尺寸關(guān)系和比例的場合。在過去幾十年問，由于將笨重的混凝土塊體置入城市老區(qū)的中心已經(jīng)造成了許多錯誤……往往，具有深、重梁的長跨橋梁會破壞可愛的河谷風(fēng)景或城市……”——Leonhardt(德國)。

橋梁美的認(rèn)識關(guān)聯(lián)設(shè)計

“…因為橋粱建在—定的環(huán)境中，不僅應(yīng)保護現(xiàn)有的景觀，而且應(yīng)與設(shè)定的環(huán)境互補，甚至為之增色”。在此基礎(chǔ)上，專家們建議采用“相互關(guān)聯(lián)”(contextual)設(shè)計法。采用這種方法，意指對橋梁所在地的所有或至少大多數(shù)重要元素或方面(建筑的、歷史的、環(huán)境的、地形的、結(jié)構(gòu)的、幾何的、地質(zhì)的、社會的、文化的、考古學(xué)的等等)都加以鑒定和研究。橋梁美的認(rèn)識結(jié)構(gòu)上的表現(xiàn)形式

世界第一流工程師和建筑師提出的第二個最共同的建議，是關(guān)于橋梁在結(jié)構(gòu)上的表現(xiàn)形式，即關(guān)于顯現(xiàn)橋梁主體力學(xué)結(jié)構(gòu)的形式。

“橋梁還須表現(xiàn)為單純、清晰的形式，因而給人以可靠和穩(wěn)定的感覺。在這點上，我們必須尋求簡單?；镜臉蛄盒问竭€必須與使用的材料相稱。砌磚與木結(jié)構(gòu)橋各自限定為不同于鋼橋或鋼筋混凝土橋的形式?！薄狶eonhardt(德國)。

“橋梁建筑形式最重要的原則，就是獲得清晰和輪廓分明的可以剖析的結(jié)構(gòu)，去掉掩飾和不必要的細節(jié)，而只有直接的線條，即令人稱心悅目，又能給人作出合理的解釋”。——

Ghaswala

(印度)。

橋梁美的認(rèn)識同時存在的目標(biāo)

橋梁構(gòu)形應(yīng)設(shè)計成在視覺上最大限度地引人人勝的狀態(tài)下承受其荷載。橋梁形式的塑造不應(yīng)只求荷載效應(yīng)，而不考慮其外觀，同時橋梁形式的塑造也不應(yīng)只求外觀，而不考慮橋梁承受荷載的效應(yīng)。功能和外觀兩者共同確定形式，忽視一個或另一個主要目標(biāo)的橋梁設(shè)計師，將在錯誤的時間、錯誤的地點建造著錯誤的橋梁。橋梁美的認(rèn)識同時存在的目標(biāo)(續(xù))

“在這方面，無論如何，必須強調(diào)根據(jù)工程要求，但以較少變化或裝飾試圖改進外觀的設(shè)計橋梁的方法，應(yīng)該受到最強有力的措辭譴責(zé)。只有把美學(xué)設(shè)計發(fā)展成為總體思想的主要部分，才能實現(xiàn)優(yōu)秀的設(shè)計。因此，必須有建筑師的充分介入，這一點，從基本形式正在設(shè)想的時候就要開始”。——Liebenberg(南非)。

“橋梁建筑形式最重要的原則，就是獲得清晰和輪廓分明的可以剖析的結(jié)構(gòu)，去掉掩飾和不必要的細節(jié)，而只有直接的線條，即令人稱心悅目，又能給人作出合理的解釋”。——

Ghaswala(印度)。橋梁美的認(rèn)識橋梁美學(xué)準(zhǔn)則

《環(huán)球橋梁美學(xué)》的許多作者，深信明智的采用由其他人推定和建議的準(zhǔn)則可以接近和偶爾達到美的實現(xiàn)。盡管多數(shù)橋梁專家蔑視使用定則或準(zhǔn)則，另一些專家告誡切忌全部使用，而許多專家則容許和推薦把定則或準(zhǔn)則作為實現(xiàn)美的幫助手段來使用。

“我們不能假定這些準(zhǔn)則的簡單應(yīng)用本身就將產(chǎn)生一座美麗的橋梁。設(shè)計師仍須具有想像力、直覺感，以及形式和美的感覺……然而，準(zhǔn)則提供給我們一個較好的起點，幫助我們對我們的設(shè)計進行關(guān)鍵性的評價，特別是在模型階段，這樣能夠使得我們察覺美學(xué)設(shè)計的錯誤”?！狶eonhardt(德國)。限制橋梁美的認(rèn)識抽象設(shè)計優(yōu)秀功能安全經(jīng)濟美學(xué)橋梁所在地觀察者設(shè)計師A形式B表面C材料A環(huán)境B建筑C歷史A技術(shù)B分析C創(chuàng)造性和美學(xué)A形式B表面C材料1表現(xiàn)2比例3細長度4形狀5一致性6次序7變化8透明9裝飾1終面2色彩3照明4裝飾1質(zhì)量2耐久性1觀察2評價3個人意見4文化研究5辯和批評D社會A車輛使用者B行人C臨近居民D專業(yè)人員橋梁美的認(rèn)識戴維·P·比林頓DavidP.Billington《塔和橋——結(jié)構(gòu)工程的新藝術(shù)術(shù)》TheTowerandTheBridge—TheNewArtofStructuralEngineering塔和橋——結(jié)構(gòu)工程的新藝術(shù)術(shù)“……他們(設(shè)計大師們)都高度重視輕巧和和安全，經(jīng)濟和功功能以及優(yōu)美的外外觀。這些基本的的理想導(dǎo)致不同的的形式，這表明在在結(jié)構(gòu)方面沒有所所謂最合適的條件件，有的是很多合合理的選擇。這些些選擇為每個設(shè)計計師提供了表現(xiàn)其其個人思想的自由由，并表現(xiàn)其風(fēng)格格”。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識結(jié)構(gòu)藝術(shù)的的思想以埃菲爾鐵鐵塔和布魯魯克林橋為為代表的大大型結(jié)構(gòu)工工程體現(xiàn)了了一種新的的藝術(shù)形式式，即結(jié)構(gòu)構(gòu)藝術(shù)，平平行于建筑筑并完全獨獨立。僅僅顯示出出結(jié)構(gòu)與表表現(xiàn)結(jié)構(gòu)并并不是一回回事，結(jié)構(gòu)構(gòu)的表現(xiàn)應(yīng)應(yīng)當(dāng)清楚地地標(biāo)明荷載載的傳遞（（力量）與與構(gòu)件的連連接（安全全）。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識結(jié)構(gòu)藝術(shù)的的特點結(jié)構(gòu)藝術(shù)與與建筑藝術(shù)術(shù)的區(qū)別體體現(xiàn)在尺寸寸、用途和和形式的差差別。和建建筑藝術(shù)相相比，結(jié)構(gòu)構(gòu)藝術(shù)的特特點包括：：尺寸相當(dāng)大大，需要進進行工程設(shè)設(shè)計；用途相當(dāng)簡簡單；形式本身的的設(shè)計是為為了控制應(yīng)應(yīng)力，而非非創(chuàng)造空間間。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識橋梁美學(xué)的的三個“神話”加拿大多倫倫多大學(xué)PaulGauvreau橋梁美學(xué)的的三個“神話”THETHREEMYTHSOFBRIDGEAESTHETICS形式從屬于于功能FormFollowsFunction,公眾總是對對的TheCustomerIsAlwaysRight，建筑師會更更好的完成成工作ArchitectsDoItBetter.橋梁美的認(rèn)認(rèn)識“形式從屬于于功能”源起：“形式從屬于于功能”源于美國建筑師師LouisSullivan的個人美學(xué)學(xué)觀點，他他在美國摩摩天大樓形形式發(fā)展的的進程中有有重要的影影響。他認(rèn)為建筑筑的每一個個視覺造型型單元都必必須是某一一功能的一一致體現(xiàn)。。橋梁美學(xué)中中的普遍認(rèn)認(rèn)識：良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)性能、便便宜的工程程造價就足足以體現(xiàn)視視覺上的美美感。PaulGauvreau的認(rèn)識：橋梁應(yīng)該是是功能明顯顯的，但功功能無法決決定橋梁的的形式。結(jié)結(jié)構(gòu)性能和和經(jīng)濟性本本身毫無美美學(xué)意義，，在天才的的設(shè)計師手手中效率和和經(jīng)濟的原原則有助于于創(chuàng)造和提提煉視覺形形式，因為為如果不這這樣的話，，再好的視視覺形式也也有可能被被擱置、棄棄用。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識“公眾總是對對的”在今年來的的橋梁建設(shè)設(shè)中有一種種趨勢，在在橋梁的設(shè)設(shè)計過程中中越來越多多的引入公公眾的參與與。公眾過過分的參與與在某種程程度上是由由于公眾擔(dān)心在其附附近修建的的橋梁不是是一個好看看的“鄰居”，同時堅信信沒有他們們的參與，，他們的擔(dān)擔(dān)心將不會會有人重視視。過分遵遵從公眾的的意見，不不可能對現(xiàn)現(xiàn)在的觀點點提出有意意義的挑戰(zhàn)戰(zhàn)，因為公公眾的意見見強調(diào)的是是認(rèn)從而不不是創(chuàng)新。。沒有了有有意義的創(chuàng)創(chuàng)新也就無無從談起橋橋梁的美。。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識“建筑師會更更好的完成成工作”標(biāo)志性橋梁梁：“形式從屬于于功能”的例外業(yè)主們往往往不惜重金金打造標(biāo)志志性橋梁并并且指定建建筑師在橋橋梁造型上上起主導(dǎo)作作用。建筑師與橋橋梁工程師師建筑師布置置抽象的、、符號化的的視覺形象象，他們很很少能夠游游刃有余的的處理對對對荷載和平平衡明確的的、有意義義的視覺表表達。往往往會為了了富有表現(xiàn)現(xiàn)力的視覺覺形象，而而使力流迂迂回曲折，，“走錯了路”。工程師們對對橋梁美學(xué)學(xué)的職業(yè)理理解局限于于“功能決定形形式”的思想，以以及由此產(chǎn)產(chǎn)生的眾多多毫無光澤澤的橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)，使得人們們更傾向于于尋求建筑筑師的幫助助。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識建筑師與橋橋梁工程師師的關(guān)系橋梁工程師師、建筑師師應(yīng)通力合合作。橋梁工程師師在橋梁的的設(shè)計建造造過程中應(yīng)應(yīng)起主導(dǎo)作作用。起主導(dǎo)作用用的橋梁工工程師應(yīng)具具備一定的的藝術(shù)和美美學(xué)素養(yǎng)，，并能對建筑筑師的意見見采取積極極的配合的的態(tài)度。橋梁美的認(rèn)認(rèn)識橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造橋梁造形心理引誘力力、靜態(tài)的動勢勢、造型三要素素外形表現(xiàn)方方法、美學(xué)規(guī)則、力學(xué)性能的的表現(xiàn)橋梁景觀環(huán)境與環(huán)境境調(diào)查、橋梁與環(huán)境境的關(guān)系、視點與視點點場橋梁造型和和景觀設(shè)計計的實踐表現(xiàn)手法各種橋梁形形式的靜力力特點和造造型格調(diào)、、高速公路路跨線橋的的造型研究究具有代表性性的橋梁橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造橋梁造型三三要素——形、色、質(zhì)質(zhì)形的構(gòu)成形的構(gòu)成要要素平面構(gòu)成：點、線、、面立體構(gòu)成：線材，板板材、塊材材形的構(gòu)成法法則組合構(gòu)成法法、切割構(gòu)構(gòu)成法視錯覺（錯視）造型單元及及造型單元元的組合橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造橋梁造型單單元設(shè)計法法確定了幾類類基本的造造型單元，，橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的各個組組成構(gòu)件就就可以以這這些基本造造型單元為為模板，按按具體的結(jié)結(jié)構(gòu)要求進進行尺度、、比例的變變化，并最最終構(gòu)成橋橋梁結(jié)構(gòu)整整體。橋梁整體造造型設(shè)計法法整體造型設(shè)設(shè)計法更加加強調(diào)的是是橋梁形式式的整體性性。在這里里，各構(gòu)件件的功能性性得到一定定的弱化，，相互之間間沒有明顯顯的區(qū)分。。色彩構(gòu)成與與材料料構(gòu)成色彩構(gòu)成光源色與物物體色色別、明度度、飽和度度蒙塞爾色系系、奧斯特特瓦德色系系、日本色色研所色系系配色的有調(diào)調(diào)和與對比比材料構(gòu)成質(zhì)感設(shè)計的的基本法則則：配比原則主從原則適合原則橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造外形表現(xiàn)方方法輕巧感形：提高重重心可取得得輕巧的造造型效果色：應(yīng)用明明度高的色色彩(輕感感色)質(zhì)：采用細細密、光澤澤的表面穩(wěn)定感包括結(jié)構(gòu)上上的“實際穩(wěn)定”和外觀上的的“視覺穩(wěn)定”形：重心下降法法、擴大支支撐面色：深(重)色色彩質(zhì)：表面粗糙、、無光澤、、具有較大大的量感的的材料運動感斜直線、彎彎曲線橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造造型的美學(xué)學(xué)規(guī)則比例與尺度度對稱與均衡衡穩(wěn)定與輕巧巧節(jié)奏與韻律律統(tǒng)一與變化化對比與調(diào)和和過渡與呼應(yīng)應(yīng)主從與重點點比擬與聯(lián)想想單純與和諧諧橋梁美的創(chuàng)創(chuàng)造力學(xué)性能的的表現(xiàn)利用拓?fù)鋼浞治鰞?yōu)優(yōu)化橋梁梁造型主梁和橋橋塔的氣氣動選型型和造型型設(shè)計的的結(jié)合曲線梁在在梁、拱拱、斜拉拉和懸索索四種體體系中的的應(yīng)用橋梁美的的創(chuàng)造利用拓?fù)鋼浞治鰞?yōu)優(yōu)化橋梁梁造型拓?fù)鋬?yōu)化化的目的的就是在在單獨荷荷載或多多個荷載載的作用用下，尋尋求對材材料的最最佳使用用方式，，即造型型的優(yōu)化化（shapeoptimizationorlayoutoptimization）。。對材料的的最充分分使用在在拓?fù)鋬?yōu)優(yōu)化中，，代表的的是最大大剛度的的設(shè)計。。下圖是一一個V＝60的例子，，其中圖圖a表示載荷荷和邊界界條件，，圖b則以密度度云圖形形式繪制制的拓?fù)鋼浣Y(jié)果。。橋梁美的的創(chuàng)造環(huán)境與環(huán)環(huán)境調(diào)查查心理學(xué)上上一般將將環(huán)境分分為三類類：自然環(huán)境境如如峽峽谷、江江河、平平原、海海灣等社會環(huán)境境如如田田原、工工廠、碼碼頭等文化環(huán)境境如如文文教區(qū)、、宗教區(qū)區(qū)環(huán)境調(diào)查查的內(nèi)容容包括地地形地勢勢、環(huán)境境色彩構(gòu)構(gòu)成以及及地區(qū)自自然和人人文環(huán)境境等。調(diào)調(diào)查結(jié)果果的匯總總和整理理將成為為后續(xù)展展開設(shè)計計的重要要依據(jù)。。橋梁美的的創(chuàng)造橋梁與環(huán)環(huán)境的關(guān)關(guān)系橋梁與環(huán)環(huán)境相結(jié)結(jié)合的三三種方法法：消去法，，隱蔽橋橋梁的存存在融合法，，使橋梁梁和環(huán)境境按基本本相同的的格調(diào)融融合強調(diào)法，，強調(diào)突突出橋梁梁的存在在橋梁美的的創(chuàng)造視點與視視點場橋梁的形形態(tài)隨著著觀察方方向的不不同，會會呈現(xiàn)各各種不同同的外形形。視點是“觀”的出發(fā)點點，視點點場是“觀”的范圍。。對于不同同位置和和性質(zhì)的的視點，，有景觀觀的如下下分類：：根據(jù)水平平視角及及視距，，景觀分分為遠景景、中景景、近景景和可觸觸摸景。根據(jù)視點點位置的的高低可可分為仰仰視景觀觀，平視視景觀和和俯視景景觀。另外根據(jù)據(jù)視點行行為的性性質(zhì)可分分為靜態(tài)態(tài)景觀和和動態(tài)景景觀。橋梁美的的創(chuàng)造橋梁造型型和景觀觀設(shè)計的的表現(xiàn)手手法素描圖、、渲染圖圖模型計算機效效果圖、、模擬動動畫、虛擬現(xiàn)實實技術(shù)橋梁參數(shù)數(shù)化三維維造型橋梁美的的創(chuàng)造設(shè)計概念念的提出出與展開開設(shè)計概念念回答的的是這樣樣一個問問題，即即：要設(shè)設(shè)計一個個什么樣樣的橋。。它是設(shè)設(shè)計過程程中的中中心思想想、是基基調(diào)。其其后每一一步具體體設(shè)計都都應(yīng)圍繞繞這個主主題，而而不能隨隨意發(fā)揮揮。設(shè)計計概念的的建立和和豐富必必須是在在對環(huán)境境情況和和結(jié)構(gòu)性性能的準(zhǔn)準(zhǔn)確把握握的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，同同時融入入設(shè)計師師創(chuàng)造性性的勞動動。橋梁美的的創(chuàng)造橋梁形式式的靜力力特點和和造型格格調(diào)梁式橋梁式橋以以受彎為為主，但但在梁式式橋的主主梁中潛潛藏著沿沿水平方方向左右右伸展的的力，并并由此給給橋梁帶帶來了緊緊張感和和動勢。。拱橋拱橋的基基本心理理引誘力力線是由由拱肋和和梁組成成，但吸吸引力最最強的還還是由拱拱肋產(chǎn)生生的。拱拱橋的特特征就在在于它的的孕育著著力的緊緊張感的的弧形心心理引誘誘力線，，以很大大跨徑一一躍而過過，具有有極優(yōu)美美的力動動感。懸索橋與與斜拉橋橋懸索橋與與斜拉橋橋都可以以歸于纜纜索承重重橋梁，，兩者向向上伸展展的主塔塔的動勢勢和水平平伸展的的加勁梁梁的動勢勢，在保保持令人人滿意的的視覺平平衡的同同時，產(chǎn)產(chǎn)生了橋橋梁整體體上十分分優(yōu)美的的力動感感。橋梁美的的創(chuàng)造高速公路路跨線橋橋的造型型研究環(huán)境調(diào)查查設(shè)計概念念跨線橋布布孔的特特點與比比例主梁形式式及其視視覺連續(xù)續(xù)性墩臺的設(shè)設(shè)計結(jié)構(gòu)的力力學(xué)分析析互通立交交匝道橋橋之間的的區(qū)分與與呼應(yīng)同一高速速公路上上各跨線線橋的個個性與共共性——多樣與統(tǒng)統(tǒng)一整條高速速公路的的“色彩”——個性橋梁美的的創(chuàng)造從MAILLART的Salginatobel橋看技術(shù)術(shù)的繼承承與創(chuàng)新新1999年20世世紀(jì)最美美麗橋梁梁的評選選ROBERTMAILLART設(shè)計的瑞士Salginatobel橋，一座鐮刀型的的混凝土三鉸鉸拱橋梁美的創(chuàng)造造從MAILLART的Salginatobel橋看技術(shù)的繼繼承與創(chuàng)新（續(xù)一）Stauffacher橋——石結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)更多的保留了了傳統(tǒng)石拱橋橋的外觀，而而沒有體現(xiàn)出出混凝土拱的的結(jié)構(gòu)形式。。橋梁美的創(chuàng)造造從MAILLART的Salginatobel橋看技術(shù)的繼繼承與創(chuàng)新（續(xù)二）Zuoz橋——中空箱槽的設(shè)設(shè)計高的，無用的的豎墻其實是是對傳統(tǒng)的羅羅馬拱拱肩墻墻的一種視覺覺表現(xiàn)。橋梁美的創(chuàng)造造從MAILLART的Salginatobel橋看技術(shù)的繼繼承與創(chuàng)新（續(xù)三）Tavanasa橋——三鉸拱形式去掉了橋臺附附近很高的豎豎墻，于是產(chǎn)產(chǎn)生了一種嶄嶄新的三鉸拱拱的形式。橋梁美的創(chuàng)造造從MAILLART的Salginatobel橋看技術(shù)的繼繼承與創(chuàng)新（續(xù)四）Tavanasa橋(1905)和Salginatobel橋(1930)以Tavanasa橋為模板，報報價最低，同同時在質(zhì)量和和外觀上也被被認(rèn)為是最好好的橋梁美的創(chuàng)造造圖多多羅橋的造造型和景觀設(shè)設(shè)計主題：光與影、未來來性、飛躍、、存在感內(nèi)容：結(jié)合風(fēng)洞試驗驗的結(jié)果進行行綜合考慮橋塔造型：橋塔上部和下部形式、塔柱切切角、下塔柱柱轉(zhuǎn)角位置斜拉索布置：錨固間距圓順順過渡、塔下無索區(qū)區(qū)長度橋墩造型：與下塔柱形狀狀相協(xié)調(diào)、盡盡量不妨礙視視野表面涂裝：與主題的呼呼應(yīng)、與環(huán)境境的協(xié)調(diào)、與與已建橋梁的的統(tǒng)一橋梁美的創(chuàng)造造多多羅圖片一一多多羅圖片二二程陽風(fēng)雨橋的的鑒賞建于1912—1924年:—座石墩、木面面、瓦頂?shù)拈L長廊式橋梁木梁伸臂結(jié)構(gòu)構(gòu)：“木上加木，層層層遞出”壓重的五座塔塔式樓亭：有有主有次，有有同有異橋梁美的創(chuàng)造