建筑之美与力学之美

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《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美建筑之美与力学之美------------浅谈古典时期建筑师对建筑功能、结构、美学的思考建筑空间，都是人们凭着一定的物质材料从自然空间中围隔出来的，但一经围隔后，这种空间就改变了性质—由原来的自然空间而变为人造空间，人们围隔空间主要服从于两个目的的：其一，也是最根本的，是为了满足一定的功能使用要求；其二，还要满足一定的审美要求。就前一种要求而言，就是要符合于功能的规定性。具体地讲所围隔的空间必须具有确定的量（大小、容量）、确定的形和确定的质（能避风雨、御寒暑、具有适当的采光通风条件）；就后一种要求而言，则是要使这种围隔符合于美的法则---具有统一和谐而又富有变化的形式或艺术表现力。如果把符合于功能要求的空间称之为使用空间；把符合于审美要求的空间称之为视觉或意境空间；把按照材料性能和力学的规律性而围合起来的空间称之为结构空间，这三者由于形成的根据不同，各自所受的制约条件不同，各自所遵循的法则不同，因而它们并不天然就是吻合一致的。可是在建筑中这三者却是一身而三任并合而为一的，这就要求建筑师必须把三者有机地统一为一体。在古代，功能、美、结构三者之间的矛盾并不突出。在近代，由于科学技术的进步和发展，工程结构已经形成了一门独立的科学体系，并从建筑学中分离了出来而形成为相对独立的专业，和古代建筑师不同，现代的建筑师必须和结构工程师相配合才能最终地确定设计方案。而在古代，当时的建筑师既是艺术家又是工程师，他们在创作的最初阶段几乎就把这三方面的问题都同时地、综合的加以考虑，放映在作品中三者的关系完全熔铸在一起，他们在创造结构时从来就是把满足功能要求和满足审美要求联系在一起考虑的，时代要求建筑师对建筑结构有很深的研究和对美学有较强的感悟能力。我们暂且不管时代的局限性，古代建筑师的这种对专业钻研的孜孜以求，对所从事的行业有全面系统的认识，这点很值得我们当代建筑师思考，反省。欧洲人把古希腊和古罗马称作“古典时代”6 《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美。古希腊和古罗马的文明辉煌灿烂，在许多方面都达到很高水平。自由民主制城邦是古希腊文化的先进代表，他们留给欧洲的遗产主要是民主精神和相应的人文主义科学精神和相应的现实主义。在建筑方面，是凝聚了人文主义和现实注意的柱式，多种建筑的布局形制以及城市的规划。虽然古罗马文化的高峰期在它的帝国时代，也就是它残酷的奴隶制的极盛时期，但借着空前强大的物质力量和发达的社会生活，古罗马人对建筑作出了伟大的贡献，欧洲有一句谚语：光荣归于希腊，伟大归于罗马。这主要是拱券结构和它的施工技术并发展了多种多样的住宅和公共建筑形制。罗马人也以他们严谨的精神，初步建立了建筑的理论体系。总的来说，古典时期的建筑在建筑史上的影响是深远而巨大的，是人类几千年建筑史上的一颗奇葩。这是人类改造自然和利用自然的伟大成果，以下我将以古典时期的一些典型建筑，折射在那个时代建筑师对于建筑功能、结构、美学的理解。注重细节，力求完美------柱式元素推动建筑的发展在希腊时期，石造的大型庙宇的典型形制是围廊式，由于考虑到石材的力学特性是抗压不抗拉，造成其结构特点是密柱短跨，柱子、额枋和檐部的艺术处理基本上决定了神庙的外立面形式。因此古希腊发展了两种较成熟的柱式：多立克柱式和艾奥尼柱式，一种体现男性的刚毅和粗壮，另一种体现了女性的柔美和秀丽。柱式在围廊式建筑中得到很大地利用。位于雅典卫城的巴特农神庙围廊式建筑的典型代表，帕特农神庙的设计代表了全希腊建筑艺术的最高水平。从外貌看，它气宇非凡，光彩照人，细部加工也精细无比。它在继承传统的基础上又作了许多创新，事无巨细皆精益求精，由此成为古代建筑最伟大的典范之作。它采取八柱的多立克式，东西两面是8根柱子，南北两侧则是17根，东西宽31米，南北长70米。东西两立面（全庙的门面）山墙顶部距离地面19米，也就是说，其立面帕特农神庙高与宽的比例为19比31，接近希腊人喜爱的“黄金分割比”，难怪它让人觉得优美无比。柱高10.5米，柱底直径近2米，即其高宽比超过了5，比古风时期多利亚柱式（三种希腊古典建筑柱式中最简单的一种）通常采用的4比1的高宽比大了不少，柱身也相应颀长秀挺了一些。这反映了多利亚柱式走向古代规范的总趋势。6 《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美这座多利亚式建筑风格的神庙，建于公元前447～前421年，神庙里安放着雕刻家菲迪亚斯的作品——雅典娜神像。神庙全部是用雕刻和浮雕装饰起来的。后来神庙几次遭战火破坏，如今还在西边保留着一些石柱和建筑物。从雅典各个方向都可以看到位于卫城顶端的巴特农神庙。整座堂宏伟壮观，结构严密，比例协调，据说建成之初是一座白色大理石建筑。巴特农神庙是举世闻名的古代七大奇观之一，也是雅典最著名的古迹之一。经过几千年的风风雨雨，有些神庙的结构至今屹立不倒，可见当时建筑师对于建筑结构有着深刻的认识。继承和创造---光辉的拱券技术拱券技术，尤其是混凝土的拱券技术，是罗马建筑最大的特色、最大的成就，是它对欧洲建筑最大的贡献，影响之大，无与伦比。正是出色的拱券技术才使罗马宏伟壮丽的建筑有了实现的可能，是罗马建筑那种空前大胆的创造精神有了物质的根据。甚至，罗马的城市的选址、人规模、格局和大型公共建筑的分布等也都与混凝土的拱券技术密切不可分。罗马人大量的继承了希腊的建筑遗产，但这些遗产都经过拱券技术的改造，改变了建筑的形制、形式和风格。希腊的柱式，也在和拱券技术结合之后扩充了它的艺术手法，拓宽了它的适应性，从而增强了生命力。拱券技术保证了罗马人不会成为简单的模仿者。大大促进古罗马拱券结构发展的是良好的天然混凝土。它的主要成分是一种活性火山灰，加上石灰和碎石之后，凝结力强、坚固、不透水。起初用它来填充石砌的基础、台基和墙垣砌体里的空隙，后来，大约公元前2世纪，开始成为独立的建筑材料。到公元前1世纪中叶，天然混凝土在拱券结构中几乎完全排斥了石块，从墙脚到拱顶是天然混凝土的整体。这说明当时建筑师细心的观察，它可用碎石作骨料，节约石材，用浮石或者其他轻质石材作骨料，减轻结构的重量，能很好的把天然物质，运用于建筑建造中，很好的利用了其自然特性，解决建筑结构中的一些问题。从筒形拱和穹顶到为了摆脱承重墙的限制，提出了的几个新的方案，其中最有效的方案，是公元1世纪中叶开始的使用的十字拱。十字拱覆盖在方形的间上，只需要四角有支柱，而不必要连续的承重墙，建筑内部空间得到解放，这是拱券技术的极有意义的重大进步。和4瓣拱一样，它也促进了建筑平面的模数化。摆6 《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美脱了承重墙，架在四个支柱之上，十字拱需要新的方法来平衡它的测推力。之后就随之产生了肋架拱，发展到此时，古罗马的建筑结构已经完全走出了模仿希腊的模仿阴影。罗马万神庙是穹顶建筑的杰出代表，它的门廊高大雄壮，也华丽浮艳，代表这罗马建筑的典型风格。门廊前阔33米，正面8根柱子，高14.18米，科林斯式，其内部艺术处理非常成功，因为用连续的承重墙，所以内部空间是单一的，有限的。它十分完整，几何形状单纯、明确而和谐，开朗、阔大而庄严。诗人雪莱说它是宇宙的模型。这无不体现当时建筑师对于艺术的解读。巧妙利用地形，合理缩短工期，力争和谐-----古罗马大斗兽场角斗场起于共和末期，也遍布各城市。平面是长圆形的，相当于两个剧场的观众席相对合一，他们专为野蛮的奴隶主和游氓们看角斗而造。从功能、规模、技术和艺术风格各方面来看，罗马城里的大角斗场是过罗马的建筑的代表作之一，它的施工速度之快也是一个奇迹。6 《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美大角斗场长轴188m，短轴156m，中央的表演区长轴86m，短轴54m，观众席大约有60排座位，逐排升起，分为5区。最上一层观众席背靠着外立面的墙，没有用拱券支承，而是用木构，为的是怕拱券沉重的侧推力挤垮了外墙。观众席总的升起坡度接近62%，观览条件很好。为了架起这一圈观众席，它的结构是真正的杰作。底层有7圈灰华石的墩子，每圈80个。外面3圈墩子之间是两道环廊，用环形的筒形拱覆盖。由外面内，第四和第五，第六和第七圈墩子之间也是环廊，而第三和第四、第四和第六圈墩子之间砌石墙，墙上架混凝土的拱，呈放射形排列。第二层，靠外墙有两道环廊，第三层有一道。整个庞大的观众席就架在这些环拱和放射拱上。这一整套拱，空间关系复杂，但处理得井井有条，整洁简洁。底层平面上，结构面积只占六分之一，在当时是很大的成就，且材料经济实用。这个大角斗场可以容纳5~8万人，里面高48.5m，分为四层。下三层各80间券柱式，由于券柱式的虚实、明暗、方圆的对比很丰富，角斗场本身又是长圆形的，光影富有变化，所以虽然周圈一律，却并不单调。相反，这样的处理保持并充分战线了它几何形体的单纯性，浑然而无始终，更显得宏伟、完整、其大无比。叠柱式的水平划分更强化了这效果和它的整体感。大角斗场的位置原是尼禄皇宫内花园的人工湖，填平后，基础底下比较软。但两千多年来，大角斗场没有发生基础的沉降问题，可见工程的水平很高。这座建筑物的结构、功能和形式三者和谐统一。它的形制完善，在体育建筑中一直沿用到现在，并没有原则上的变化，它雄辩地证明着古罗马建筑所达到的高度。过罗马人曾用大角斗场象征永恒，说：“只要角斗场在，罗马就在。”它是当之无愧的。纵观古典时代的建筑发展，我们无不感叹前人利用自然和改造自然的雄伟魄力，其丰功伟绩光芒耀眼，我们生活在一个科技高速发展的时代，近代科学技术的伟大成就为我们提供的手段，不仅对于满足功能要求经济、有效并强有力得多，而且其艺术表现力也为我们提供了极其广阔的可能性。巧妙的利用这种可能性将能创造出丰富多采的建筑艺术形象。基于这一点，有的建筑师认为：每一个时代都是用它当代的技术来创作自己的建筑的，但是没有任何一个时代有过像我们现在在处理建筑上所拥有的这样神奇的技术。面对这种情况，我们应当怎样对待技术？毫无疑问，我们应当利用它、驾驭它，深入研究建筑结构技术，全面培养自己对建筑方面的各项能力，创作出好的作品，只有这样，才不愧于时代赋予我们这一代建筑师的职责。6 《建筑力学》论文---------建筑之美与力学之美参考文献：彭一刚著《建筑空间组合论》.中国建筑工业出版社.陈志华著《外国建筑史》.中国建筑工业出版社.程大锦著《建筑：形式、空间与秩序》天津大学出版社6