试论大跨建筑结构适应性与可生长性.docVIP

试论大跨建筑结构适应性与可生长性 　　摘要：通过与自然生物结构的生长变化的类比，引出关于大跨建筑结构的适应性和可生长性的思考。探讨了大跨建筑结构具有适应性和可生长性的成因和主要表现形式，并以此为基础提出了相应的大跨建筑设计理念和手法。 　　关键词：大跨建筑结构；适应性；可生长性 　　中图分类号：TU208.5 　　文献标识码：A 　　文章编号：1008-0422(2011)07-0035-06 　　 　　1 引言 　　 　　大跨建筑结构的某些重要特征使它可以与自然界生物的生长变化作类比，比如它的大跨度结构技术所创造的平面与空间的灵活性，以及由于工业化装配技术所带来的结构可拆装性，都使得大跨结构具有类似于自然生物的有机生长的不断变化的适应性和灵活性。这与结构对于特定功能的适应性并不矛盾，前者意味着结构在某一时间进程中对于功能变化的不断适应，后者则反映了结构在某一特定时段与当时功能的适应匹配。因为自然生物总是不断生长变化的，从一颗小小的种子长成为参天大树，从一个受精卵发育为一个四肢健全、能思考会行动的人，这一进程中生物体的功能不断发生变化，其结构也以变化的形式与功能相适应。建筑借用生物有机生长的概念，是以一种更为抽象的类比方式，反映出结构对于建筑在其生命周期中功能的变更和调整所具有的适应能力。这种适应能力在大跨建筑上体现尤为明显，使其结构可以如同生物体一般自然生成。 　　 　　2 　　大跨建筑结构与生物有机生长的类比 　　 　　大跨建筑结构的适应性与生物有机生长之间存在着类比联系，其共同点与核心概念是变化生长。布鲁诺-塞维在他于1950年发表的著作《走向有机建筑》一书中，对“有机”的概念作了界定，强调了“事物从其基本的核中(开始)的一种自然的生长”这一概念，并以赖特对于哥特建筑的特别偏好作为说明他自己思想的一个证据：“哥特(艺术)，特别是在英格兰，具有一种生长的力量……人们不断的发现某些东西在(继续)增加……建筑的形式处在发展的状态之中，这些形式是有弹性的；它们随着时间及用途的变化而改变。这种(逐渐)伸展和生长的感觉，在古典建筑中是找不到的。??。哥特建筑的有机生长特性来自于其空间是由结构和材料直接决定的，其建筑空间和形态反映了力流的走向，因此就如同自然生长而成，毫无形式主义的生硬和虚伪，这一点恰恰与现代大跨建筑的特性一致，都体现了结构的主导作用。生物的有机生长过程较之建筑具有无可比拟的复杂性，因为其过程是在生物遗传密码控制之下以特定方式和路线进行的。但从过程的发展趋势来看，总是由较小的部分以复制的方式逐步增长的，而且不管其功能如何改变，生物体的结构总是能够灵活适应，这可以与建筑结构以模数单元扩建和提供灵活的使用空间类比；而且生物的生长总是从最初的细胞单元开始不断重复复制而成的，并且在很多生物身上都体现出身体各部位明显的自相似特征，而大跨建筑的结构常常以单元格组成，这些单元格的不断复制和排列组合就能形成各种不同的结构形式，这也与生物的生长过程相类似。比如很多生物以对数螺线的方式生长，而这一生长形式最大的特征就是其形体按比例放大之后仍与原来的形式相同，只不过角度发生改变，这就反映出生长中的自相似特征(图1～图2)。 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　　3 　　大跨建筑结构适应功能的变化 　　 　　现代大跨建筑的结构适应性反映了大工业时代的特征，即为提高生产效率而对结构合理化和标准化的要求，以及对新材料、新技术和使用灵活性的需要。大跨建筑的结构技术先导作用使其更有可能创造出适应性很强的空间形式，应对功能不断变化的要求。结构对于功能变化的适应性主要体现在：结构创造自由的平面和灵活的空间以提供功能变化的可能性；结构的设计易于建筑的改建和扩建，以满足建筑未来发展的需要。这种适应性离不开大跨结构技术的发展，比如先进的结构能够提供更大跨度的空间，结构的合理化和标准化程度的提高，结构构件可以预制并装配，结构以模数单元进行组装或拆卸，这样才能使结构充满灵活性，如同生物一般有机生长。 　　 　　3.1自由的平面与空间 　　大跨结构的显著特点就是能够提供大跨度的无柱空间，使建筑平面和空间的功能布置变得非常灵活方便，因此具有极强的适应性。诺曼-福斯特曾说：“随着香港银行项目的开始，我们发展了一系列摒弃了传统的方块蛋糕加核心服务区的高层建筑模式。通过分散或重新安置核心区的位置，我们得以解放平面，打开视野并拓展新的空间可能性”。福斯特的香港银行采用了当时创新的巨型钢桁架悬挂结构系统，巨大的钢桁架由水平方向的5组结构连接。每一个这种两层高的“桥”负担其下方8层钢筋混凝土楼板的重量，它们成了大平台和火灾避难层，还可以平衡远离竖向桁架的设备、楼梯和电梯的重量。整个结构完全由巨大的桁架作支撑，在内部