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——结构工程的新艺术术》TheTowerandTheBridge—TheNewArtofStructuralEngineering塔和桥——结构工程的新艺术术“……他们(设计大师们)都高度重视轻巧和和安全，经济和功功能以及优美的外外观。这些基本的的理想导致不同的的形式，这表明在在结构方面没有所所谓最合适的条件件，有的是很多合合理的选择。这些些选择为每个设计计师提供了表现其其个人思想的自由由，并表现其风格格”。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重金金打造标志志性桥梁并并且指定建建筑师在桥桥梁造型上上起主导作作用。建筑师与桥桥梁工程师师建筑师布置置抽象的、、符号化的的视觉形象象，他们很很少能够游游刃有余的的处理对对对荷载和平平衡明确的的、有意义义的视觉表表达。往往往会为了了富有表现现力的视觉觉形象，而而使力流迂迂回曲折，，“走错了路”。工程师们对对桥梁美学学的职业理理解局限于于“功能决定形形式”的思想，以以及由此产产生的众多多毫无光泽泽的桥梁结结构，使得人们们更倾向于于寻求建筑筑师的帮助助。桥梁美的认认识建筑师与桥桥梁工程师师的关系桥梁工程师师、建筑师师应通力合合作。桥梁工程师师在桥梁的的设计建造造过程中应应起主导作作用。起主导作用用的桥梁工工程师应具具备一定的的艺术和美美学素养，，并能对建筑筑师的意见见采取积极极的配合的的态度。桥梁美的认认识桥梁美的创创造桥梁造形心理引诱力力、静态的动势势、造型三要素素外形表现方方法、美学规则、力学性能的的表现桥梁景观环境与环境境调查、桥梁与环境境的关系、视点与视点点场桥梁造型和和景观设计计的实践表现手法各种桥梁形形式的静力力特点和造造型格调、、高速公路路跨线桥的的造型研究究具有代表性性的桥梁桥梁美的创创造桥梁造型三三要素——形、色、质质形的构成形的构成要要素平面构成：点、线、、面立体构成：线材，板板材、块材材形的构成法法则组合构成法法、切割构构成法视错觉（错视）造型单元及及造型单元元的组合桥梁美的创创造桥梁造型单单元设计法法确定了几类类基本的造造型单元，，桥梁结构构的各个组组成构件就就可以以这这些基本造造型单元为为模板，按按具体的结结构要求进进行尺度、、比例的变变化，并最最终构成桥桥梁结构整整体。桥梁整体造造型设计法法整体造型设设计法更加加强调的是是桥梁形式式的整体性性。在这里里，各构件件的功能性性得到一定定的弱化，，相互之间间没有明显显的区分。。色彩构成与与材料料构成色彩构成光源色与物物体色色别、明度度、饱和度度蒙塞尔色系系、奥斯特特瓦德色系系、日本色色研所色系系配色的有调调和与对比比材料构成质感设计的的基本法则则：配比原则主从原则适合原则桥梁美的创创造外形表现方方法轻巧感形：提高重重心可取得得轻巧的造造型效果色：应用明明度高的色色彩(轻感感色)质：采用细细密、光泽泽的表面稳定感包括结构上上的“实际稳定”和外观上的的“视觉稳定”形：重心下降法法、扩大支支撑面色：深(重)色色彩质：表面粗糙、、无光泽、、具有较大大的量感的的材料运动感斜直线、弯弯曲线桥梁美的创创造造型的美学学规则比例与尺度度对称与均衡衡稳定与轻巧巧节奏与韵律律统一与变化化对比与调和和过渡与呼应应主从与重点点比拟与联想想单纯与和谐谐桥梁美的创创造力学性能的的表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）。。对材料的的最充分分使用在在拓扑优优化中，，代表的的是最大大刚度的的设计。。下图是一一个V＝60的例子，，其中图图a表示载荷荷和边界界条件，，图b则以密度度云图形形式绘制制的拓扑扑结果。。桥梁美的的创造环境与环环境调查查心理学上上一般将将环境分分为三类类：自然环境境如如峡峡谷、江江河、平平原、海海湾等社会环境境如如田田原、工工厂、码码头等文化环境境如如文文教区、、宗教区区环境调查查的内容容包括地地形地势势、环境境色彩构构成以及及地区自自然和人人文环境境等。调调查结果果的汇总总和整理理将成为为后续展展开设计计的重要要依据。。桥梁美的的创造桥梁与环环境的关关系桥梁与环环境相结结合的三三种方法法：消去法，，隐蔽桥桥梁的存存在融合法，，使桥梁梁和环境境按基本本相同的的格调融融合强调法，，强调突突出桥梁梁的存在在桥梁美的的创造视点与视视点场桥梁的形形态随着着观察方方向的不不同，会会呈现各各种不同同的外形形。视点是“观”的出发点点，视点点场是“观”的范围。。对于不同同位置和和性质的的视点，，有景观观的如下下分类：：根据水平平视角及及视距，，景观分分为远景景、中景景、近景景和可触触摸景。根据视点点位置的的高低可可分为仰仰视景观观，平视视景观和和俯视景景观。另外根据据视点行行为的性性质可分分为静态态景观和和动态景景观。桥梁美的的创造桥梁造型型和景观观设计的的表现手手法素描图、、渲染图图模型计算机效效果图、、模拟动动画、虚拟现实实技术桥梁参数数化三维维造型桥梁美的的创造设计概念念的提出出与展开开设计概念念回答的的是这样样一个问问题，即即：要设设计一个个什么样样的桥。。它是设设计过程程中的中中心思想想、是基基调。其其后每一一步具体体设计都都应围绕绕这个主主题，而而不能随随意发挥挥。设计计概念的的建立和和丰富必必须是在在对环境境情况和和结构性性能的准准确把握握的基础础上，同同时融入入设计师师创造性性的劳动动。桥梁美的的创造桥梁形式式的静力力特点和和造型格格调梁式桥梁式桥以以受弯为为主，但但在梁式式桥的主主梁中潜潜藏着沿沿水平方方向左右右伸展的的力，并并由此给给桥梁带带来了紧紧张感和和动势。。拱桥拱桥的基基本心理理引诱力力线是由由拱肋和和梁组成成，但吸吸引力最最强的还还是由拱拱肋产生生的。拱拱桥的特特征就在在于它的的孕育着着力的紧紧张感的的弧形心心理引诱诱力线，，以很大大跨径一一跃而过过，具有有极优美美的力动动感。悬索桥与与斜拉桥桥悬索桥与与斜拉桥桥都可以以归于缆缆索承重重桥梁，，两者向向上伸展展的主塔塔的动势势和水平平伸展的的加劲梁梁的动势势，在保保持令人人满意的的视觉平平衡的同同时，产产生了桥桥梁整体体上十分分优美的的力动感感。桥梁美的的创造高速公路路跨线桥桥的造型型研究环境调查查设计概念念跨线桥布布孔的特特点与比比例主梁形式式及其视视觉连续续性墩台的设设计结构的力力学分析析互通立交交匝道桥桥之间的的区分与与呼应同一高速速公路上上各跨线线桥的个个性与共共性——多样与统统一整条高速速公路的的“色彩”——个性桥梁美的的创造从MAILLART的Salginatobel桥看技术术的继承承与创新新1999年20世世纪最美美丽桥梁梁的评选选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