结构与建筑
建筑与结构完美结合的典型案例

建筑与结构完美结合的典型案例建筑与结构完美结合的典型案例:1. 建筑名称:悉尼歌剧院地点:澳大利亚悉尼简介:悉尼歌剧院是世界著名的建筑与结构完美结合的典型案例之一。
其独特的壳状建筑外观与内部结构的巧妙设计完美结合,形成了一个具有高度识别度和艺术性的建筑。
2. 建筑名称:埃菲尔铁塔地点:法国巴黎简介:埃菲尔铁塔以其独特的结构设计成为了建筑与结构完美结合的典型案例之一。
铁塔的骨架结构以及其精确的计算和工程设计使得整个建筑得以稳固地立于地面上,同时也成为了巴黎的地标之一。
3. 建筑名称:帝国大厦地点:美国纽约简介:帝国大厦是建筑与结构完美结合的典型案例之一。
其钢铁结构设计和悬挑的建筑形式使得大厦具有了独特的外观和极高的稳定性,成为了纽约市天际线的标志性建筑之一。
4. 建筑名称:波兹南市政厅地点:波兰波兹南简介:波兹南市政厅以其建筑与结构完美结合的设计而闻名。
建筑外观运用了哥特式建筑风格,并通过完善的结构设计保证了建筑的稳定性和耐久性。
5. 建筑名称:北京国家体育场(鸟巢)地点:中国北京简介:鸟巢是建筑与结构完美结合的典型案例之一。
其特殊的鸟巢形状和钢结构设计使得整个体育场具备了良好的视觉效果和结构稳定性,成为了2008年北京奥运会的标志性建筑。
6. 建筑名称:大本钟地点:英国伦敦简介:大本钟是建筑与结构完美结合的典型案例之一。
其钟楼外观的哥特式建筑风格和内部的精确机械结构相结合,形成了一个具有历史价值和独特美感的建筑。
7. 建筑名称:兰州天河机场地点:中国兰州简介:兰州天河机场以其建筑与结构完美结合的设计而著名。
其独特的建筑形式和结构设计使得整个机场具有了良好的视觉效果和功能性,成为了兰州的地标之一。
8. 建筑名称:迪拜塔(哈利法塔)地点:阿拉伯联合酋长国迪拜简介:迪拜塔是建筑与结构完美结合的典型案例之一。
其独特的外观和高度的结构稳定性使得塔楼成为了世界上最高的建筑之一,同时也成为了迪拜的地标性建筑。
建筑及其结构简介

第一节 建筑及其 结构简介
一、建筑及其分类 二、建筑空间组合的 原则及形式* 三、建筑构件与结构
3、大厅式组合 第一节 建筑及其 大厅式组合是在人流集中、厅内具有一定活动特点并 结构简介 需要较大空间时形成的组合方式。这种组合方式常常以一 个面积较大、活动人数较多、有一定视听等使用特点的大 一、建筑及其分类 厅为主,再辅以其它辅助房间。比如剧院、会场、体育馆 等。大厅式组合中,由于人员较多,交通路线组织问题就 二、建筑空间组合的 比较突出了,应使人流的通行畅通安全、导向明确。 原则及形式* 三、建筑构件与结构
第一节 建筑及其 结构简介 一、建筑及其分类 二、建筑空间组合的 原则及形式* 三、建筑构件与结构
2、结构经济合理 第一节 建筑及其 材料、结构和技术是构成建筑空间形式的物质条件和 结构简介 手段,它们对建筑空间的组成形式提供了很多可能性,同 时也限制了一些建筑空间,合理的结构还能带来更大的经 一、建筑及其分类 济性。 二、建筑空间组合的 3、设备管线布置简捷集中 在一些建筑中,有些管线设备比较多的房间,如住宅 原则及形式* 中的厨房、厕所等,在平面布置时,应尽量将这些设备管 三、建筑构件与结构 线集中布置;如果上下层房间性质差不多,应使设备管线 上下对齐。 4、体型简洁、构图完整 建筑体型和立面设计,必须符合建筑造型和立面构图 方面的规律性,把适用、经济、美观三者有机地结合起来。
建筑物作为人们亲手创造的人为环境的重要组成部分, 第一节 建筑及其 需要耗用大量的人力和物力,它除了具有满足物质功能的 结构简介 使用要求以外,其空间组合和建筑形象常常会赋予人们以 精神上的感受。因此,“适用、安全、经济、美观”就成 了建筑业的建筑方针。 一、建筑及其分类* 1、适用—满足使用功能的要求,如建筑面积、布局、 技术设备、设施以及保温、隔热隔声的环境。 二、建筑空间组合的 2、安全—耐久、耐火、抗震等方面的功能。 原则及形式 3、经济—造价、能源消耗、建设周期、维修管理费用 等。 三、建筑构件与结构 4、美观—建筑室内外的形象能给人们美的享受,满足 人们对美的追求。 (二) 建筑的分类 1、按使用性质 分为民用建筑、工业建筑、农业建筑。 2、按主要承重结构材料 分为木结构、混合结构、钢筋混凝土结构、钢—钢筋 混凝土结构、钢结构、其它结构。在目前的建筑中,钢结 构和钢筋混凝土结构的建筑占绝大多数。
建筑设计与结构的三种关系

建筑设计与结构的三种关系建筑设计与结构是紧密相关的两个概念,它们之间的关系是相互依存、相互作用的。
建筑设计旨在满足人们的空间需求和功能要求,而结构则是支撑和保持建筑物稳定的框架。
下面将从不同的角度探讨建筑设计与结构之间的三种关系。
1.功能性关系:建筑设计的目标是满足人们的使用需求和功能要求,创造一个适宜居住、办公、学习、娱乐等活动的空间。
这就要求建筑设计师在设计过程中要考虑到建筑物的结构形式和组织布局。
建筑结构系统的设计应该能够实现建筑物的功能需求,并使其具备足够的稳定性和安全性。
例如,在设计办公楼时,设计师需要考虑到建筑物内部的空间分配、交通流线、照明、通风等方面的功能需求,而结构工程师需要设计出相应的结构系统,如梁柱、楼板、桁架等,以支撑和保持建筑物的稳定性。
2.相互引导关系:建筑设计和结构设计在整个设计过程中相互引导和影响。
在建筑设计初期,建筑师通常根据建筑物的功能、风格、氛围等设计特点,确定建筑物的整体布局和形态。
而这些设计要求会直接或间接地制约结构的设计。
例如,在设计一座豪华酒店时,建筑师可能会提出更大的开间、更高的层高以及大门延伸的区域等要求,这些对结构的设计师将导致更大的荷载和风压荷载要求。
在设计过程中,建筑师和结构工程师需要紧密合作,相互交流,确保建筑设计和结构设计的协调一致。
结构设计师需要根据建筑设计师的要求,确定最佳的结构类型和方案,以实现建筑设计的目标。
3.创造性关系:建筑设计与结构设计之间还存在着一种创造性的关系。
建筑设计师通过其对空间环境、人文环境和自然环境的深入理解,能够创造出独特的建筑形象和结构构造。
建筑师为了实现特定的设计理念和表达方式,可能会提出一些极具创造性的设计要求,这就需要结构工程师在结构设计中能够提供有创造性的解决方案。
例如,建筑师可能会提出设计一个悬浮在地面上的建筑物,这就需要结构工程师设计出合适的支撑系统和各种耐力构件,以实现建筑师的创造性设计要求。
建筑结构与建筑材料

建筑结构与建筑材料建筑结构与建筑材料1. 引言建筑结构和建筑材料是建筑领域的两个重要方面。
建筑结构涉及建筑物的框架和支撑系统,而建筑材料则涉及用于构建建筑物的各种材料。
本文档将详细介绍建筑结构和建筑材料的相关内容。
2. 建筑结构2.1 结构组成建筑结构主要包括框架结构、钢筋混凝土结构、木结构和预应力结构等。
框架结构由柱、梁和板构成,用于支撑建筑物的重量。
钢筋混凝土结构由钢筋和混凝土组成,具有较高的强度和稳定性。
木结构在轻型建筑中广泛使用,具有良好的隔热性能。
预应力结构通过在混凝土中施加预应力,提高结构的承载能力。
2.2 结构设计结构设计需要考虑建筑物的荷载情况、使用需求以及地质条件等因素。
设计师需要进行强度和稳定性分析,选择合适的结构形式和材料。
使用计算机辅助设计软件可以提高设计效率和准确性。
2.3 结构施工结构施工包括基础施工、框架搭设、钢筋混凝土浇筑等工序。
施工人员需要遵循相关的施工规范和安全标准,确保结构施工质量。
同时,还需要合理管理施工进度和资源分配。
3. 建筑材料3.1 建筑材料分类建筑材料可以按照用途分为结构材料、装饰材料和功能材料。
结构材料包括混凝土、砖块、钢材等;装饰材料包括涂料、瓷砖、玻璃等;功能材料包括保温材料、防水材料等。
3.2 建筑材料性能与选择建筑材料的性能直接影响建筑物的使用寿命和安全性能。
例如,混凝土应具有一定的强度、抗压能力和耐久性。
选择合适的建筑材料需要考虑材料的物理性能、化学性能、经济性以及环境影响等因素。
3.3 建筑材料的环保性随着人们对环境保护的重视,建筑材料的环保性越来越受到关注。
环保建筑材料应具有低污染、低能耗、可循环利用等特点。
例如,绿色建筑使用环保材料可以降低室内空气污染和能源消耗。
4. 本文档所涉及附件如下:附件1:建筑结构设计示例图纸附件2:建筑材料供应商名录附件3:建筑结构施工规范5. 本文档所涉及的法律名词及注释:法律名词1:建筑法注释:建筑法是指规定了建筑行业的法律法规,包括建筑工程的设计、施工、验收等方面的规定。
结构与建筑的关系(建筑设计)

剪力墙施工
结构特征和适用范围:
在框架结构中适当布置能抵抗水平推力的墙体,并 使框架拄楼板有可靠连接而形成的结构体系。房间 的竖向荷载由剪力墙和框架结构共同承担,而水平 荷载主要由刚度较大的剪力墙来承担。在我国一般 适用于25层以下的建筑,总高度在90m以内。
在这类结构中,如何合理布置剪力墙的位置,数量 及间距对受力、变形及经济性有很大影响。
主要内容: 1、结构与建筑的关系 2、建筑结构
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建筑设计,包括平、立、剖面图,在满足使用要求 的基础上,还必须综合考虑其他各专业(结构、电 气、暖通、给排水等)的要求。
结构与建筑的关系,是一个协调与统一的关系。建 筑设计是统领主体,是在主体上满足功能要求和形 象要求的,结构设计虽然是配合建筑设计的,但是 有自己的特点。
当建筑物跨度较大,(超过30m)平面形状为矩形 和其他形状时,还可采用各种形式的空间结构,由 于空间结构更好的发挥了材料的力学性能,因此常 能取得较好的经济效果,并使建筑物的形象具有一 定的表现力。空间结构系统包括各种形状的网架结 构、折板结构、薄壳结构、悬索结构、帐篷薄膜结 构、充气薄膜结构等。
2、除标高用m来标注外,其余尺寸一律用mm表 示,不须要写单位。标高的标注要注意。
3、尺寸标注按照人看的方向,不要写倒了。 4、须写清图名。例:一层平面 、二层平面。 5、写清剖切符号。 6、不要随便用斜线。也不要画不相干的东西。 7、标出轴线来,横向和纵向用不同的方式表达。 8、极少数同学按照要求写出了说明和计算。
结构设计要保证建筑物的安全、使用寿命、能 够抵御自然界的地震、台风等自然灾害。
所以结构工程师必须在正确分析外部荷载的基 础上,经过计算,慎重选择建筑材料和建筑结 构,确定建筑各个构件的具体尺寸,出具详细 可执行的施工文件。以保证建筑物的顺利建成。
第一节 建筑与结构的关系(建筑学)

第一节建筑与结构的关系一、建筑与结构(一)结构对建筑的制约结构受力学规律的支配,对建筑的多种多样要求,一般只能满足一部分,对建筑有很强的制约作用,主要表现在下述几个方面。
1、空间和形体大空间公共建筑的空间和外观形体,虽然出自于物质和精神功能的需要,但其构筑成形则受结构的制约,如空间的大小、高低、曲直及外观形体都与所用的结构形式有关。
有些建筑用大跨结构,多采用先进的空间结构,这样比较经济。
而空间结构是三维实体,它对建筑空间的围合与限定颇有个性特点。
有些建筑用大跨结构虽然只做顶界面-屋面。
但屋盖结构对建筑平面形状、空间体型以及外观形体也有很大影响,如圆顶、网壳、悬索、薄膜等结构对建筑的影响虽然各不相同,各有千秋,但都是巨大的;有些建筑用大跨结构既覆盖又围合其空间,结构形体往往就是建筑形体;这种情况下,结构对建筑的影响,更具有决定性意义。
2、界面和形象不同的结构形式对建筑界面(顶界面、侧界面)的建立都有独特的影响。
常常构成具有独特个性的立面或完整的建筑外观,对建筑形象的塑造有决定性的影响。
现代大空间公共建筑的顶界面一般很少采用吊灯,而是直接暴露结构,结构的构件的粗细、走向、网络图案及其韵律就成为建筑空间艺术的重要组成部分,技术美学发挥着重要的空间造型作用。
3、形式美的表达建筑造型的比例、尺度、节奏、韵律、均衡、稳定等等形式美问题在大空间公共建筑中需要同结构形式揉合在一起综合处理。
虽然有时面的划分有较大的独立性,但它应该同网格的布置协调一致,正确反映出结构的受力和传承的特点,使建筑形态与结构形态吻合一致,否则会出现形式与结构的脱节,造成虚假。
建筑形式美的推敲应以结构形式为基础,以期达到建筑与结构的有机结合。
(二)建筑对结构的相互促进建筑与结构既有彼此制约的一面,也有相互促进的一面。
大空间公共建筑对结构最主要的要求就是形式多样化,为建筑创造提供得心应手的手段,这是建筑对结构的最大促进。
反之,当结构技术取得突破,就为建筑设计创造了更大的创作余地,促进建筑的发展。
建筑施工图与结构施工图的区别

建筑施工图与结构施工图的区别建筑施工图和结构施工图是在建筑工程过程中使用的两种不同类型的图纸。
虽然它们在名称上很相似,但在内容和用途上存在一些明显的区别。
本文将探讨建筑施工图和结构施工图之间的区别,并详细介绍它们各自的特点和用途。
一、建筑施工图1. 定义建筑施工图是建筑设计师制作的一种图纸,用于指导建筑施工过程并明确各种建筑元素的安装位置和细节。
它通常包括建筑的平面图、立面图、剖面图、装饰图、电气布置图等,以及相关施工说明和标注。
2. 内容建筑施工图主要描述建筑物的布局、尺寸、形状和外观等方面。
它包括建筑的整体结构、墙体、门窗、楼梯、天花板、地板等各个部分的设计和安装细节。
此外,它还包括建筑元素之间的相互关系、建筑材料的使用、建筑设备的布置等内容。
3. 用途建筑施工图被用于指导建筑施工过程。
承包商和工程人员可以根据该图纸了解建筑设计师的意图,并安装各种建筑元素。
此外,它也为监理人员提供了一个检查建筑施工质量是否符合设计要求的依据。
二、结构施工图1. 定义结构施工图是由结构工程师和设计师制作的一种图纸,用于指导和规划建筑物的结构施工过程。
它通常包括立柱、梁、楼板、墙体等构件的布局和细节,以及相关施工说明和标注。
2. 内容结构施工图主要描述建筑物的结构部分,包括主要承重构件的布置、尺寸和连接细节等。
它还包括混凝土、钢筋等材料的使用,以及结构构件之间的连接和支撑方式等内容。
3. 用途结构施工图被用于指导和规划建筑物的结构施工过程。
它提供了承包商和工程人员理解设计师和结构工程师的意图的桥梁,并确保结构部分的施工符合设计要求。
此外,它也为监理人员提供了一个检查结构施工质量的依据。
三、尽管建筑施工图和结构施工图都是用于指导建筑施工过程的图纸,但它们之间存在一些重要的区别:1. 内容不同:建筑施工图主要关注建筑物的布局、外观和装饰等方面,而结构施工图专注于建筑物的结构部分,如承重构件的布置和连接方式等。
2. 职业背景不同:建筑施工图通常由建筑设计师制作,而结构施工图则由结构工程师和设计师联合制作。
建筑与结构完美结合得到经典案例

建筑与结构完美结合得到经典案例建筑与结构完美结合的经典案例1. 罗浮山风景区大佛殿:位于中国福建省福州市,是一座建筑与自然景观融为一体的寺庙。
大佛殿采用了传统的中国古建筑风格,建筑结构与周围的山水景观相互融合,形成了独特的景观效果。
2. 吴哥窟:位于柬埔寨的吴哥古迹是世界上最大的宗教建筑群之一,被联合国教科文组织列为世界文化遗产。
吴哥窟的建筑结构与其所处的自然环境相得益彰,使其成为了世界上独一无二的建筑奇观。
3. 斯托克霍尔姆市政厅:位于瑞典斯德哥尔摩市,是该市最重要的建筑之一。
市政厅的建筑与结构融为一体,采用了瑞典传统的建筑风格,同时又注入了现代化的设计理念,使其成为了该市的标志性建筑。
4. 巴黎圣母院:位于法国巴黎市,是一座哥特式建筑的代表作品。
圣母院的建筑结构与其宏伟的立面相得益彰,使其成为了巴黎市的地标性建筑。
5. 静安寺塔:位于中国上海市,是一座古老的佛教寺庙。
寺庙的塔楼结构与其所处的环境相协调,使其成为了上海市的重要景点之一。
6. 林肯纪念堂:位于美国华盛顿特区,是为了纪念美国第16任总统亚伯拉罕·林肯而建造的建筑。
纪念堂的建筑结构与其所处的公园环境相互融合,形成了一处宁静而庄严的纪念场所。
7. 悉尼歌剧院:位于澳大利亚悉尼市,是世界上最著名的建筑之一。
歌剧院的建筑结构与其所处的海滨环境相得益彰,成为了悉尼市的标志性建筑。
8. 罗马斗兽场:位于意大利罗马市,是古罗马时期的建筑遗址之一。
斗兽场的建筑结构与其所处的历史环境相协调,体现了古罗马人的建筑智慧。
9. 埃菲尔铁塔:位于法国巴黎市,是世界上最著名的建筑之一。
铁塔的建筑结构与其所处的城市景观相互融合,成为了巴黎市的象征性建筑。
10. 雅典卫城:位于希腊雅典市,是古希腊时期的建筑遗址之一。
卫城的建筑结构与其所处的山丘环境相得益彰,体现了古希腊人的建筑艺术水平。
这些案例都是建筑与结构完美结合的经典范例,它们不仅在设计理念和建筑风格上独具特色,更通过与自然环境、历史文化相融合,展现了建筑与结构之间的协调与和谐。
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结构与建筑——应县木塔的杰出成就曲哲关于结构与建筑的关系,麦克唐纳在《结构与建筑》[1]一书中做了令人满意的归纳,他把结构与建筑的关系划为六大类:1.经过装饰的结构:“建筑完全由所偏爱的结构系统的形式逻辑所影响(基本是决定)”,他列举了雅典的帕提农神庙和范斯沃斯住宅等典型的例子。
简单的说,这时结构因素是建筑师考虑的重点,这些结构往往比较合理,但要么建筑师非常偏爱某种结构,要么技术水平没有达到任建筑师发挥的地步,否则这种以经过装饰的结构作为建筑的形式在建筑师中没有太大的市场。
2.结构作为装饰物:“设计过程由视觉因素而不是技术因素所驱动,因而结构性能往往并不理想。
”麦克唐纳举了蓬皮杜中心的例子。
蓬皮杜中心虽然夸张的暴露了结构,但它的结构并不能令人满意,很多呈现出来的所谓“结构”从技术上讲并不合理,而只是一种装饰。
3.结构作为建筑:“建筑由结构和只有结构组成”。
这往往也是由技术上的限制导致的。
所以这里面的例子多是技术性很高的建筑,如大跨度,超高层之类。
4.结构产生建筑形式5.结构被接受:与第4类一起,“允许结构要求强烈的影响建筑物的形式,即使结构本身不一定是裸露的。
采用了结构上最合理的构件设置,并且使建筑适应这种设置。
”麦克唐纳对4、5两类似乎没有做明确的区分。
我认为这两类是结构与建筑之间和谐自然的关系,这样的建筑也理应成为建筑与结构的精品。
可惜这样的精品并不多。
麦克唐纳举出了罗马万神庙等例子。
6.结构被忽略:在这里,建筑师总算可以尽情的发挥想象力,而不用去听结构师们的唠叨了。
但其市场只在于结构技术游刃有余的领域,比如体量比较小的建筑,比如廊香教堂。
以上的归纳起码能令我满意。
把结构与建筑的关系说成技术与艺术的关系,则不妨做出如下更加概括一些的归类:第一种是技术主导。
麦克唐纳所说的第1和第3类就属于这一种。
设计者首先考虑的是结构问题;第二种是艺术主导。
上面第2和第6类即属此种。
建筑意图可以充分的发挥。
第三种便是技术与艺术的完美结合,即上面的4、5两类。
这时,建筑与结构不分彼此,相辅相承。
以上三种实在难分优劣,但就个人而言,我更钟情于第三种,这一点从上文的字里行间早已流露出很多了。
为了避免空虚的概念混战,下面结合一个我国本土出产的结构与建筑完美结合的实例——山西应县木塔,来表达我的结构与建筑观。
一、应县木塔概况应县木塔正名“佛宫寺释迦塔”,建于辽代清宁二年(公元1056年),位于今山西省应县城内。
木塔高67.31米,矗立在佛宫寺内,在应县城中鹤立鸡群。
塔平面呈八角形,第一层重檐,以上各层均为单檐,全塔共六檐,二到五层每层下都有“平坐”。
平坐在塔内形成暗层,所以从结构上讲可以说全塔九层。
从狭义建筑的角度看,应县木塔外观壮丽,各个部分比例均衡,形象美好。
塔的立面形象集中的反映了辽代的建筑风格,象征意义明确,功能完备。
图1:塔与大殿和山门的空间关系从结构的角度看,应县木塔屹立九百余年而基本完好,期间历经地震、战乱之扰而岿然不动。
这些都得益于它完备的结构体系和建材性能的充分发挥。
无论从建筑还是结构的角度,应县木塔都堪称杰作,而将二者合一,则更令人叹为观止。
虽然在应县木塔这里,建筑与结构融为一体,难以决然分开,下文仍试图从两个方面分别展示应县木塔的风采。
二、应县木塔的建筑特色——缜密的数学比例中国古建筑的重要精神就是处理建筑群空间。
小到四合院,大到阿房宫,无不以院落空间为基本元素,着力刻画。
说起应县木塔的建筑特色,首先要说的也应该是佛宫寺建筑群的院落空间。
它很简单,主要由前大后小的两个院落构成。
这个空间在建筑设计上有许多独具匠心之处。
比如站在山门的里面望木塔,正好可以越过木塔顶层的挑檐看到塔顶宝刹的基座。
其实在设计时,是这一视觉关系决定了塔与山门之间的最近距离。
同样,站在塔的后阶上望向后面的大殿,也正好可以使视线越过大殿的挑檐看到其最高点。
图1展示了这些考虑周到的关系。
佛宫寺的院落布置运用周到的数学比例,制造了体量适当的空间。
但是院落空间的考虑并不是本节的重点。
应县木塔作为一个单体建筑,其本身更体现出缜密的数学比例。
先说平面。
应县木塔即使在今日,也不能不算是宏伟的建筑。
然而它的平面布置却非常简明。
如图2左半侧所示,平面分为内外两槽,外檐每面三开间,内槽每面一开间。
内槽安置佛像,外槽则是人流活动的地方。
表面上明确简单的平面布置,却关系到实用、外形、结构布置等诸多方面。
其尺寸的决定成为平面设计的重点。
应县木塔平面布置各部分的尺寸,是在当时惯用作法的数字范围之内,根据用材等方面,图2:应县木塔的平面布置比较外檐 内槽结合八边形边长与直径的关系以及较经济的用料规格而决定的。
并且在预计和工程规模中达到了所能做到的最大尺度。
图2的右半侧假想加大内槽的尺寸,如果用料不变,则不得不把内槽每面做成三间,外槽也要相应的加大尺寸。
一则工程量增加很多,再则内槽次间与明间的比例极不和谐,结构不如原来的紧凑。
可见,设计者在进行平面设计时,除了建筑造型、功能等方面的考虑外,同时综合了用材、经济、结构等各方面的要求。
再来看立面。
塔的高度是根据数学的规律设计的。
其立面尺寸中存在三个基数a、b、c 和两个变异数b1、c1,且2a=b+c=A=8.83m。
全塔外观五层,阶基高度为a,一至四层每层的高度都正好为A,第五层略减为b1+c1。
可见A为一个标准高度,这和平面的尺寸关系紧密。
平面与立面尺寸的紧密联系获得了比例严密而有节奏的外形轮廓。
需要指出的是,木结构古建筑的层高远比现代混凝土住宅的层高复杂。
木结构古建筑的结构高度大且构造复杂,并且往往分不清结构高度与建筑高度,所以能从应县木塔的立面尺寸中发现上述比较简明的数学比例说明在立面设计阶段设计者对木塔的立面构成有较好的把握。
前面说过A与平面尺寸关系密切。
其实A=8.83m正好是第三层柱头的面阔尺寸。
把第三层的八个柱头相连形成一个八边形,则该八边形内接圆的周长恰好与塔高接近。
另外还有一些看起来很奇妙的数学关系,这里不再列举。
(图3)除了平面与立面之外,应县木塔的平坐、檐柱、斗栱等细部设计也都存在数学比例,内部空间也在一定的数学比例范围之内,各层略有出入。
图3:应县木塔立面中的几何比例上述种种事实说明,应县木塔的全部设计是按照数学比例确定的。
这些数学比例不是简单的考虑结构也不是简单的考虑功能,更不是单纯追求视觉的和谐。
可以说应县木塔的数学比例综合考虑了从建筑形象、功能到结构选材、受力的诸多方面。
当然它不是由某些理论确定了,而是通过艰辛的劳动取得的。
从上面的介绍中可以看出,应县木塔的设计并没有截然分为建筑设计与结构设计两个部分。
问题都是通过综合的考虑得到解决的。
劳动积累的数学比例既保持了辽代的建筑风格,又获得了良好的空间与结构性能。
三、应县木塔的结构特色——水平分层的柔性体系斗栱在我国古代建筑结构中发挥着重要的作用。
应县木塔也不例外。
全塔共用54种斗栱,斗栱在建筑立面上占据着显眼的位置(图3)。
斗栱构造复杂,在整体结构中,不但承担着较大的力作用,且在动力或地震力作用下,由于其本身的柔性特点,在受力变形中可吸收较大的能量,起到了减震的作用。
[3]斗栱的柔性是我国木结构体系具有较大柔性的重要原因之一。
除去塔基和宝刹不说,应县木塔的主体结构高51.14米,全部用木结构。
这样的高度既使在现代也属于高层建筑了。
它又分为五层塔身、四层平坐和一层塔顶,共十层重叠而成。
除塔顶外,其余九层都采用相同的结构形式(图4)。
外檐柱和内槽柱均被足够多的杆件联系成两套八角形的柱圈,柱圈又有斜撑来加强其强度。
斗栱与斗栱连接成强度很大的整体,形成斗栱结构层,其中央部分为空筒状,可以铺地板,也可以做藻井。
注意图4为了观察方便,画出了下一层的斗栱结构层和上一层的柱,实际应该是斗栱结构层支撑在柱头上。
图3:立面上满目的斗栱图4:水平结构体系示意图 斗栱结构层外檐柱内槽柱这样的结构体系的特点是:水平方向明确分层,每一层是一个整体构造物,同时又创造出本层的使用空间。
结构错综细致,各方向之间相互制约,不易变形,整体刚度大。
层与层之间,只是各层整体结构的重叠,不需要通顶的长柱且十分稳定。
这种结构体系每一层具有足够的刚性,层与层之间的结合,以及杆件与杆件之间的结点都是柔性的,在地震时可以有效吸收能量而整体结构不致破坏。
结构形式的适用性总是与结构的尺寸紧密相关。
工程规模、材料等一定的情况下,建筑设计中各部分尺寸的考虑已经在一定程度上决定了结构体系的基本性能。
所以上述结构体系的有效性仍有赖于建筑设计中综合的考虑。
应县木塔已巍然屹立九百余年,是已发现的我国现存唯一的全木结构佛塔。
这足以证明了其结构体系的可靠性。
据史料记载,公元1333年至1368年间,也就是元顺帝在位期间,应县木塔所在地曾发生过强烈的地震,“地大震七日,塔屹然不动”。
1926年山西军阀内战,炮击此塔200余弹,虽造成众多局部损坏,但塔仍然屹立。
其结构之可靠,令人叹服。
四、数学是结构与建筑结合的纽带应县木塔集中体现了辽代建筑的风格,其结构之可靠又令人叹服,无论是结构还是建筑都堪称精品。
而它二者兼备,为处理结构与建筑二者的关系提供了成功的范例。
如何处理好结构与建筑的关系?这个问题日益严峻的摆在建筑师与工程师之间。
随着建筑教育与结构工程教育日益疏远,结构与建筑脱节的问题丝毫没有好转的迹象。
现代的建筑越来越倾向于使结构完全服从于建筑艺术,设计过程中结构与建筑也明显产生了主从关系。
但结构与建筑本应是相依相存的兄弟。
建筑之为建筑,正在于它的工程性。
脱离了实际工程谈建筑,则与一般的造型艺术无异。
结构之为结构,正在于它的合理性。
为了满足奇特的建筑造型而放弃本身的合理性,结构即告死亡。
建筑的工程性与结构的合理性,都以数学的手段得到实现。
数学其实早已涉入各种艺术。
完美的人体比例、精妙的音程关系,都以数学的形式表达。
建筑艺术的工程性对数学的要求更加强烈。
不单纯要求通过数学获得美好的视觉比例,还要通过数学决定适合的空间体量并实现空间与空间的和谐、空间与材料的和谐。
数学对于结构工程的重要性已不必强调了。
自从牛顿把数学与力学结合到一起,结构工程中就从来少不了数学的身影。
随着近来结构计算的日趋复杂,数学对于结构的强大作用更加突显出来。
结构与建筑在数学这里获得和谐。
五、参考文献[1]安格斯·J·麦克唐纳:结构与建筑.中国水利水电出版社知识产权出版社北京:2003[2]陈明达:应县木塔. 文物出版社北京:1980[3]赵均海:中国古建筑木结构斗拱的动力实验研究. 实验力学,第14卷第1期:1999。