桥梁结构力与美的体现设计方法

开始

桥梁结构力与美的体现桥梁美的认识桥梁美的创造桥梁美的评价桥梁结构力与美的体现桥梁美学:环球展望

桥梁和桥梁所在地的统一

Bridge/placeintegration

关联设计Contextualdesign

相互关联

Context结构上的表现形式

Structurallyexpressiveform同时存在的目标

Simultaneity桥梁美学准则

Bridge－AestheticsGuidelines局限Limitations抽象

Abstractions桥梁美的认识桥梁和桥梁所在地的统一

专家们提出的最普遍的建议是桥梁和桥梁所在地的结合，其中后者包括“景观”、“城市风景”、“城市空间”、“环境”、“风景区”等，前者要对后者不“干扰”、要“谐和”、“互补”、“增强”、“保护”、“偎依”等。

“我们必须注意自然平衡，以尽可能不干扰景观的方式构成我们的桥梁。只要桥梁建筑在邻近引人入胜的自然风景区，这一点就特别重要”。——VonOlnhausen(瑞典)。

“……我们认为必须将桥梁与其所在地环境，景观或城市风景相结合，特别是在涉及尺寸关系和比例的场合。在过去几十年问，由于将笨重的混凝土块体置入城市老区的中心已经造成了许多错误……往往，具有深、重梁的长跨桥梁会破坏可爱的河谷风景或城市……”——Leonhardt(德国)。

桥梁美的认识关联设计

“…因为桥粱建在—定的环境中，不仅应保护现有的景观，而且应与设定的环境互补，甚至为之增色”。在此基础上，专家们建议采用“相互关联”(contextual)设计法。采用这种方法，意指对桥梁所在地的所有或至少大多数重要元素或方面(建筑的、历史的、环境的、地形的、结构的、几何的、地质的、社会的、文化的、考古学的等等)都加以鉴定和研究。桥梁美的认识结构上的表现形式

世界第一流工程师和建筑师提出的第二个最共同的建议，是关于桥梁在结构上的表现形式，即关于显现桥梁主体力学结构的形式。

“桥梁还须表现为单纯、清晰的形式，因而给人以可靠和稳定的感觉。在这点上，我们必须寻求简单。基本的桥梁形式还必须与使用的材料相称。砌砖与木结构桥各自限定为不同于钢桥或钢筋混凝土桥的形式。”——Leonhardt(德国)。

“桥梁建筑形式最重要的原则，就是获得清晰和轮廓分明的可以剖析的结构，去掉掩饰和不必要的细节，而只有直接的线条，即令人称心悦目，又能给人作出合理的解释”。——

Ghaswala

(印度)。

桥梁美的认识同时存在的目标

桥梁构形应设计成在视觉上最大限度地引人人胜的状态下承受其荷载。桥梁形式的塑造不应只求荷载效应，而不考虑其外观，同时桥梁形式的塑造也不应只求外观，而不考虑桥梁承受荷载的效应。功能和外观两者共同确定形式，忽视一个或另一个主要目标的桥梁设计师，将在错误的时间、错误的地点建造着错误的桥梁。桥梁美的认识同时存在的目标(续)

“在这方面，无论如何，必须强调根据工程要求，但以较少变化或装饰试图改进外观的设计桥梁的方法，应该受到最强有力的措辞谴责。只有把美学设计发展成为总体思想的主要部分，才能实现优秀的设计。因此，必须有建筑师的充分介入，这一点，从基本形式正在设想的时候就要开始”。——Liebenberg(南非)。

“桥梁建筑形式最重要的原则，就是获得清晰和轮廓分明的可以剖析的结构，去掉掩饰和不必要的细节，而只有直接的线条，即令人称心悦目，又能给人作出合理的解释”。——

Ghaswala(印度)。桥梁美的认识桥梁美学准则

《环球桥梁美学》的许多作者，深信明智的采用由其他人推定和建议的准则可以接近和偶尔达到美的实现。尽管多数桥梁专家蔑视使用定则或准则，另一些专家告诫切忌全部使用，而许多专家则容许和推荐把定则或准则作为实现美的帮助手段来使用。

“我们不能假定这些准则的简单应用本身就将产生一座美丽的桥梁。设计师仍须具有想像力、直觉感，以及形式和美的感觉……然而，准则提供给我们一个较好的起点，帮助我们对我们的设计进行关键性的评价，特别是在模型阶段，这样能够使得我们察觉美学设计的错误”。——Leonhardt(德国)。限制桥梁美的认识抽象设计优秀功能安全经济美学桥梁所在地观察者设计师A形式B表面C材料A环境B建筑C历史A技术B分析C创造性和美学A形式B表面C材料1表现2比例3细长度4形状5一致性6次序7变化8透明9装饰1终面2色彩3照明4装饰1质量2耐久性1观察2评价3个人意见4文化研究5辩和批评D社会A车辆使用者B行人C临近居民D专业人员桥梁美的认识戴维·P·比林顿DavidP.Billington《塔和桥——结构工程的的新艺术》》TheTowerandTheBridge—TheNewArtofStructuralEngineering塔和桥——结构工程的的新艺术“……他们(设计大师们们)都高度重视视轻巧和安安全，经济济和功能以以及优美的的外观。这这些基本的的理想导致致不同的形形式，这表表明在结构构方面没有有所谓最合合适的条件件，有的是是很多合理理的选择。。这些选择择为每个设设计师提供供了表现其其个人思想想的自由，，并表现其其风格”。桥梁美的认认识结构艺术的的思想以埃菲尔铁铁塔和布鲁鲁克林桥为为代表的大大型结构工工程体现了了一种新的的艺术形式式，即结构构艺术，平平行于建筑筑并完全独独立。仅仅显示出出结构与表表现结构并并不是一回回事，结构构的表现应应当清楚地地标明荷载载的传递（（力量）与与构件的连连接（安全全）。桥梁美的认认识结构艺术的的特点结构艺术与与建筑艺术术的区别体体现在尺寸寸、用途和和形式的差差别。和建建筑艺术相相比，结构构艺术的特特点包括：：尺寸相当大大，需要进进行工程设设计；用途相当简简单；形式本身的的设计是为为了控制应应力，而非非创造空间间。桥梁美的认认识桥梁美学的的三个“神话”加拿大多伦伦多大学PaulGauvreau桥梁美学的的三个“神话”THETHREEMYTHSOFBRIDGEAESTHETICS形式从属于于功能FormFollowsFunction,公众总是对对的TheCustomerIsAlwaysRight，建筑师会更更好的完成成工作ArchitectsDoItBetter.桥梁美的认认识“形式从属于于功能”源起：“形式从属于于功能”源于美国建筑师师LouisSullivan的个人美学学观点，他他在美国摩摩天大楼形形式发展的的进程中有有重要的影影响。他认为建筑筑的每一个个视觉造型型单元都必必须是某一一功能的一一致体现。。桥梁美学中中的普遍认认识：良好的结构构性能、便便宜的工程程造价就足足以体现视视觉上的美美感。PaulGauvreau的认识：桥梁应该是是功能明显显的，但功功能无法决决定桥梁的的形式。结结构性能和和经济性本本身毫无美美学意义，，在天才的的设计师手手中效率和和经济的原原则有助于于创造和提提炼视觉形形式，因为为如果不这这样的话，，再好的视视觉形式也也有可能被被搁置、弃弃用。桥梁美的认认识“公众总是对对的”在今年来的的桥梁建设设中有一种种趋势，在在桥梁的设设计过程中中越来越多多的引入公公众的参与与。公众过过分的参与与在某种程程度上是由由于公众担心在其附附近修建的的桥梁不是是一个好看看的“邻居”，同时坚信信没有他们们的参与，，他们的担担心将不会会有人重视视。过分遵遵从公众的的意见，不不可能对现现在的观点点提出有意意义的挑战战，因为公公众的意见见强调的是是认从而不不是创新。。没有了有有意义的创创新也就无无从谈起桥桥梁的美。。桥梁美的认认识“建筑师会更更好的完成成工作”标志性桥梁梁：“形式从属于于功能”的例外业主们往往往不惜惜重金打打造标志志性桥梁梁并且指指定建筑筑师在桥桥梁造型型上起主主导作用用。建筑师与与桥梁工工程师建筑师布布置抽象象的、符符号化的的视觉形形象，他他们很少少能够游游刃有余余的处理理对对荷荷载和平平衡明确确的、有有意义的的视觉表表达。。往往会会为了富富有表现现力的视视觉形象象，而使使力流迂迂回曲折折，“走错了路路”。工程师们们对桥梁梁美学的的职业理理解局限限于“功能决定定形式”的思想，，以及由由此产生生的众多多毫无光光泽的桥桥梁结构构，使得人人们更倾倾向于寻寻求建筑筑师的帮帮助。桥梁美的的认识建筑师与与桥梁工工程师的的关系桥梁工程程师、建建筑师应应通力合合作。桥梁工程程师在桥桥梁的设设计建造造过程中中应起主主导作用用。起主导作作用的桥桥梁工程程师应具具备一定定的艺术术和美学学素养，，并能对建建筑师的的意见采采取积极极的配合合的态度度。桥梁美的的认识桥梁美的的创造桥梁造形形心理引诱诱力、静态的动动势、造型三要要素外形表现现方法、美学规则则、力学性能能的表现现桥梁景观观环境与环环境调查查、桥梁与环环境的关关系、视点与视视点场桥梁造型型和景观观设计的的实践表现手法法各种桥梁梁形式的的静力特特点和造造型格调调、高速速公路跨跨线桥的的造型研研究具有代表表性的桥桥梁桥梁美的的创造桥梁造型型三要素素——形、色、、质形的构成成形的构成成要素平面构成成：点、线线、面立体构成成：线材，，板材、、块材形的构成成法则组合构成成法、切切割构成成法视错觉（错视））造型单元元及造型型单元的的组合桥梁美的的创造桥梁造型型单元设设计法确定了几几类基本本的造型型单元，，桥梁结结构的各各个组成成构件就就可以以以这些基基本造型型单元为为模板，，按具体体的结构构要求进进行尺度度、比例例的变化化，并最最终构成成桥梁结结构整体体。桥梁整体体造型设设计法整体造型型设计法法更加强强调的是是桥梁形形式的整整体性。。在这里里，各构构件的功功能性得得到一定定的弱化化，相互互之间没没有明显显的区分分。色彩构成成与材材料构构成色彩构成成光源色与与物体色色色别、明明度、饱饱和度蒙塞尔色色系、奥奥斯特瓦瓦德色系系、日本本色研所所色系配色的有有调和与与对比材料构成成质感设计计的基本本法则：配比原则则主从原则则适合原则则桥梁美的的创造外形表现现方法轻巧感形：提高高重心可可取得轻轻巧的造造型效果果色：应用用明度高高的色彩彩(轻感感色)质：采用用细密、、光泽的的表面稳定感包括结构构上的“实际稳定定”和外观上上的“视觉稳定定”形：重心下降降法、扩扩大支撑撑面色：深(重)色彩质：表面粗糙糙、无光光泽、具具有较大大的量感感的材料料运动感斜直线、、弯曲线线桥梁美的的创造造型的美美学规则则比例与尺尺度对称与均均衡稳定与轻轻巧节奏与韵韵律统一与变变化对比与调调和过渡与呼呼应主从与重重点比拟与联联想单纯与和和谐桥梁美的的创造力学性能能的表现现利用拓扑扑分析优优化桥梁梁造型主梁和桥桥塔的气气动选型型和造型型设计的的结合曲线梁在在梁、拱拱、斜拉拉和悬索索四种体体系中的的应用桥梁美的的创造利用拓扑扑分析优优化桥梁梁造型拓扑优化化的目的的就是在在单独荷荷载或多多个荷载载的作用用下，寻寻求对材材料的最最佳使用用方式，，即造型型的优化化（shapeoptimizationorlayoutoptimization）。对材料的最充充分使用在拓拓扑优化中，，代表的是最最大刚度的设设计。下图是一个V＝60的例子，其中中图a表示载荷和边边界条件，图图b则以密度云图图形式绘制的的拓扑结果。。桥梁美的创造造环境与环境调调查心理学上一般般将环境分为为三类：自然环境如如峡谷谷、江河、平平原、海湾等等社会环境如如田原原、工厂、码码头等文化环境如如文教教区、宗教区区环境调查的内内容包括地形形地势、环境境色彩构成以以及地区自然然和人文环境境等。调查结结果的汇总和和整理将成为为后续展开设设计的重要依依据。桥梁美的创造造桥梁与环境的的关系桥梁与环境相相结合的三种种方法：消去法，隐蔽蔽桥梁的存在在融合法，使桥桥梁和环境按按基本相同的的格调融合强调法，强调调突出桥梁的的存在桥梁美的创造造视点与视点场场桥梁的形态随随着观察方向向的不同，会会呈现各种不不同的外形。。视点是“观”的出发点，视视点场是“观”的范围。对于不同位置置和性质的视视点，有景观观的如下分类类：根据水平视角角及视距，景景观分为远景景、中景、近近景和可触摸摸景。根据视点位置置的高低可分分为仰视景观观，平视景观观和俯视景观观。另外根据视点点行为的性质质可分为静态态景观和动态态景观。桥梁美的创造造桥梁造型和景景观设计的表表现手法素描图、渲染染图模型计算机效果图图、模拟动画画、虚拟现实技术术桥梁参数化三三维造型桥梁美的创造造设计概念的提提出与展开设计概念回答答的是这样一一个问题，即即：要设计一一个什么样的的桥。它是设设计过程中的的中心思想、、是基调。其其后每一步具具体设计都应应围绕这个主主题，而不能能随意发挥。。设计概念的的建立和丰富富必须是在对对环境情况和和结构性能的的准确把握的的基础上，同同时融入设计计师创造性的的劳动。桥梁美的创造造桥梁形式的静静力特点和造造型格调梁式桥梁式桥以受弯弯为主，但在在梁式桥的主主梁中潜藏着着沿水平方向向左右伸展的的力，并由此此给桥梁带来来了紧张感和和动势。拱桥拱桥的基本心心理引诱力线线是由拱肋和和梁组成，但但吸引力最强强的还是由拱拱肋产生的。。拱桥的特征征就在于它的的孕育着力的的紧张感的弧弧形心理引诱诱力线，以很很大跨径一跃跃而过，具有有极优美的力力动感。悬索桥与斜拉拉桥悬索桥与斜拉拉桥都可以归归于缆索承重重桥梁，两者者向上伸展的的主塔的动势势和水平伸展展的加劲梁的的动势，在保保持令人满意意的视觉平衡衡的同时，产产生了桥梁整整体上十分优优美的力动感感。桥梁美的创造造高速公路跨线线桥的造型研研究环境调查设计概念跨线桥布孔的的特点与比例例主梁形式及其其视觉连续性性墩台的设计结构的力学分分析互通立交匝道道桥之间的区区分与呼应同一高速公路路上各跨线桥桥的个性与共共性——多样与统一整条高速公路路的“色彩”——个性桥梁美的创造造从MAILLART的Salginatobel桥看技术的继继承与创新1999年20世纪纪最美丽桥梁梁的评选ROBERTMAILLART设计的瑞士Salginatobel桥，一座镰刀型的的混凝土三铰铰拱桥梁美的创造造从MAILLART的Salginatobel桥看技术的继继承与创新（续一）Stauffacher桥——石结构传统更多的保留了了传统石拱桥桥的外观，而而没有体现出出混凝土拱的的结构形式。。桥梁美的创造造从MAILLART的Salginatobel桥看技术的继继承与创新（续二）Zuoz桥——中空箱槽的设设计高的，无用的的竖墙其实是是对传统的罗罗马拱拱肩墙墙的一种视觉觉表现。桥梁美的创造造从MAILLART的Salginatobel桥看技术的继继承与创新（续三）Tavanasa桥——三铰拱形式去掉了桥台附附近很高的竖竖墙，于是产产生了一种崭崭新的三铰拱拱的形式。桥梁美的创造造从MAILLART的Salginatobel桥看技术的继继承与创新（续四）Tavanasa桥(1905)和Salginatobel桥(1930)以Tavanasa桥为模板，报报价最低，同同时在质量和和外观上也被被认为是最好好的桥梁美的创造造图多多罗桥的造造型和景观设设计主题：光与影、未来来性、飞跃、、存在感内容：结合风洞试验验的结果进行行综合考虑桥塔造型：桥塔上部和下部形式、塔柱切切角、下塔柱柱转角位置斜拉索布置：锚固间距圆顺顺过渡、塔下无索区区长度桥墩造型：与下塔柱形状状相协调、尽尽量不妨碍视视野表面涂装：与主题的呼呼应、与环境境的协调、与与已建桥梁的的统一桥梁美的创造造多多罗图片一一多多罗图片二二程阳风雨桥的的鉴赏建于1912—1924年:—座石墩、木面面、瓦顶的长长廊式桥梁木梁伸臂结构构：“木上加木，层层层递出”压重的五座塔塔式楼亭：有有主有次，有有同有异桥梁美的创造造程阳风雨桥图图片金门桥和大海海带桥桥塔造造型浅析金门桥桥塔杆的概念杆件组合、加加法构