作者简介
布正伟,教授级高级建筑师,国家特许一级注册建筑师。1939年出生于湖北安陆。1962年毕业于天津大学(原北洋大学),1965年获建筑学硕士学位。1967年后分别在北京纺织工业部设计院、中南建筑设计研究院、中国民航机场设计院和建设部原直属中房集团建筑设计事务所任建筑师、副总建筑师、总建筑师兼总经理等职务。40多年来,一直从事民用与公共建筑设计,室内外环境艺术设计及其理论研究,参与和主持工程设计百余项,1990年代以后的建筑作品曾荣获国家级、部级、省级、市局级奖励十余项,其中包括:国家级金质奖一项、部级三等奖一项、省级一等奖两项、部直属级一等奖一项以及市、局级一等奖多项。学术专著有《自在生成论--走出风格与流派的困惑》、《创作视界论--现代建筑创作平台建构的理念与实践》、《结构构思论--现代建筑创作结构运用的思路与技巧》、 《建筑语言论--建筑语言的系统、规则、运用与审美》、《当代中国建筑师丛书:布正伟》(作品专集)。曾先后赴印度、美国、西班牙、日本、德国参加亚洲建协、国际建协等举行的建筑师大会和学术交流活动,并宣读或发表相关主题学术论文。1992年荣获国务院颁发的"为发展我国工程技术事业做出突出贡献"的特殊津贴证书,1995年入选日本出版、全球发行的《世界581位建筑师》一书,2000年由美国科学传记学会评选载入新千禧年世界科学名人录。现为中房集团建筑设计事务所资深总建筑师,布正伟A+E设计工作室主持人,天津大学建筑学院、哈尔滨工业大学建筑学院等高等院校客座教授,建设部教授级高级建筑师职称评审委员,中国建筑学会·建筑师学会建筑理论与创作委员会主任委员。
前 言
现代建筑,是凝结着人类科学技术与文化艺术非凡智慧的复杂综合体。建筑学的发展正处在一个深刻的变革时期,这突出地表现在它的各门学科的构成及其相互关系上。而其中,建筑学专业的基本技能训练,怎样才能与结构技术的巨大进步相适应,已成为我们正在探索的新领域。
在漫长的古代和中世纪,从事建筑营造活动的丁匠,既是建筑师,又是结构工程师。随着社会生活和大工业生产的发展,科学技术的进步,结构工程日趋复杂,建筑学与结构工程学的区分才应运而生。在人类建筑实践的总进程中,这是合乎事物发展规律的。然而,长期以来,由于建筑师们并没有消除旧的手丁业生产方式的影响,没有彻底摆脱由此而产生的传统建筑观念的束缚,所以,在处理结构与建筑功能、建筑艺术以及建筑经济之间的关系问题时,往往处于消极、被动的地位。即便是在工业技术、现代物质文明最先发达起来的西方各国,直到本世纪初,绝大部分建筑师也仍然是革新结构技术、开创建筑设计新局面的落伍者。
正确对待与运用结构技术,乃是现代建筑师出色完成其历史使命的一个先决条件。这一点,在20世纪60年代就已比较普遍地为国外建筑界所公认,并十分明显地体现在他们的建筑创作实践中了。由于种种原因,在我们的建筑教学、生产设计以及学术研究方面,仍然存在着建筑与结构相互脱节的现象。特别应当指出,传统的教学思想体系和教学方法,越来越不适应现代建筑及其结构技术的发展。我们可以看到,被培养的建筑学专业人材,在学完了材料力学、理论力学、结构力学、钢筋混凝土结构学等一整套庞杂的教程内容之后,一般来说,却不善于根据建筑功能、建筑艺术以及建筑经济等诸方面的要求,运用工程结构的基本原理,去综合地考虑设计中的结构问题。有的甚至错误地认为,建筑师只管"空间"的创造,至于如何实施,如何在结构上作文章,那都是结构工程师的事。所以,在建筑专业与结构专业的配合过程中,常常出现这样一种消极被动的局面:要么结构完全迁就建筑的要求,以至造成结构工程的巨大浪费;要么建筑就盲目地被结构牵着鼻子走,以至使建筑完全丧失它应有的文化品格。
目前,国外和国内出版了一些从某一个范围或角度来论述建筑设计中有关结构问题的著作,它们大致可以归纳为以下几类:
建筑师所应掌握的结构工作的基本力学原理;
结构几何形式的构成原理(包括仿生结构原理);
各种新结构形式的设计原理及其应用(如薄壳、折板、网架、悬索、充气结构等);
结构技术与建筑艺术(或建筑美学)的相互关系(包括建筑构图原理中有关结构造型的处理);
对各种结构形式的技术经济分析等等。
无疑,这些文献、著作对于开阔我们的眼界,提高我们的设计素养和创作水平,都是极为有益的。然而,国内外建筑创作的丰富实践也清楚地表明了,结构的运用既非只是一个结构技术本身的问题,而且,也不是孤立地、分门别类地去学习那些被"肢解开来"的理论知识--如建筑力学、建筑构造、设计原理、构图手法等所能奏效的。这里,最重要的,就是要把所涉及到的各种知识融汇贯通起来,使之彼此关联、相互渗透,在理论上形成反映现代建筑创作规律的思想体系,并在实践中使之能引导建筑师自觉地去培养那种潜藏着职业本能的综合创造力。这就是我在本书中所要努力追求和探索的。
该书稿初次完成于1979年。1980年10月作者在中国建筑学会第五次代表大会与学术年会上,宣读了论文"结构构思与现代建筑艺术的表现技巧"。之后,本书第二章和第三章的基本内容曾在"建筑师"丛刊上连载。1986年9月《现代建筑的结构构思与设计技巧》一书,由天津科学技术出版社出版,先后两次印刷共发行了26000册。这次重新整理、补充文字和插图,距本书初稿完成已有二十多年了。这期间,国内外建筑创作实践发生了巨大的变化,我们从一些新词语,诸如"全球化"、"信息社会"、"数字技术"、"绿色建筑"、"生态平衡"、"可持续发展"、"节约型社会"等的频繁出现,便可以体察到这种变化的深刻性。而与此同时,这种深刻变化所带来的巨大冲击,也使我们产生了不大不小的困惑:在现代建筑创作的结构运用方面,我们该如何看待过去?又该如何面对未来?在进入新世纪的今天,当有机会重新出版这本书的时候,我正是带着这样的问题,去重新学习、重新思考、重新判断的。
这次出版对1986年版本的内容作了一些重要补充。为了更好地说明现代建筑创作中结构构思所具有的现实针对性,我特意加进了一篇题为"进入新世纪后的建筑创作与结构运用"的论述作为导论。我相信,即使不看这篇文字,只要浏览一下该导论部分选人的那些图例,恐怕也会引起我们在新建筑语境形势下对结构构思的莫大兴趣。由于结构的运用与建筑艺术创作中的价值取向有着直接而又比较复杂的联系--这也是我们常常出现争论或产生困惑的一个根源所在--故而,我又用了较多的篇幅,在第六部分补充论述了"结构运用中的建筑美学问题",希望能对我们在现代建筑创作中正确对待与运用结构有一点参考意义。还需要说明的是,现代建筑的结构构思离不开结构传力中的力学规律,原书对其中的普遍规律已有详细论述,这次则又补充了"各类结构形式工作原理要点",这将有助于我们进一步去认识结构传力中的特殊规律,从而更增加了本书的实用价值。这次出版还相应补充了许多有意思的插图,并对全书的版式做了调整。
我国著名建筑大师、中国工程院院士马国馨先生为本书的重新出版撰写了序言,从中我们可以领略到他对现代建筑创作中如何对待与运用结构问题的真切关注与独特见解,无疑,这对我们的阅读与思考会起到很好的启示作用。
我衷心地期待各位专家和广大读者给与指教。
布正伟
2005.6.18
重写于北京
序言 知行博涉历苦甘 马国馨
前言
导论 进入新世纪的建筑创作与结构运用1
1.结构构思是综合创造力的体现27
一、结构在建筑中的作用:双重空间中的结构30
二、结构构思的特殊意义:对建筑骨骼的摹想30
三、结构构思的中心问题:综合处理各种信息31
四、结构构思的力学判断:结构传力普遍规律31
五、结构构思的发展层次:逐步形成结构方案38
(一)从总体关系上把握结构方案的形成 38
(二)从局部关系上调整结构方案 38
六、结构构思的辩证思维:思维序列的灵活性39
七、结构构思的敏感能力:思路与手法的统一40
2.结构构思与合用空间的创造41
一、建筑物的使用空间与结构的覆盖空间43
(一)利用不同体形的平面结构,构成与使用空间相适应的顶界面或侧界面 44
(二)将覆盖太空间的单一结构,化为体量较小的连续重复的组合结构 44
(三)选择其平面、剖面与建筑物使用空间相适应的各种新结构形式 44
(四)利用组合灵活的混成结构,以适应建筑物使用空间的平面与剖面形式 49
(五)通过平面结构与空间结构的组合,与大小使用空间的归并相适应 49
二、建筑物的使用要求与结构的合理几何体形52
(一)采光、照明与结构的合理几何体形 52
(二)通风、排气与结构的合理几何体形 52
(三)音响与结构的合理几何体形 55
(四)开启面与结构的合理几何体形 56
(五)排水与结构的合理几何体形 56
三、建筑物的空间组合与结构的静力平衡系统60
(一)单一式大空间与屋盖结构的静力平衡系统 61
(二)复合式大空间与屋盖结构的静力平衡系统 64
(三)并列式大空间与屋盖结构的静力平衡系统 64
(四)单元式大空间与屋盖结构的静力平衡系统 64
(五) 自由式大空间与屋盖结构的静力平衡系统 68
(六)开放空间与悬挑结构的静力平衡系统 68
四、建筑物的空间扩展与结构的整体受力特点72
(一)空间扩展所带来的结构整体受力状况的变化 72
(二)与空间扩展相适应的不同结构体系 76
(三)高层结构的整体受力特点对建筑平面--空间布局的影响 77
(四)大跨结构的整体受力特点对建筑平面--空间布局的影响 82
五、建筑物的空间扩展与结构传力的定向控制82
(一)水平承重结构受力性能的改进与空间扩展 85
(二)悬挑结构受力性能的改进与空间扩展 85
(三)空间结构受力性能的改进与空间扩展 85
3.结构构思与视觉空间的创造89
一、结构构成与空间限定92
(一)利用结构构成的空间界面以丰富空间轮廓 92
(二)利用结构构成的空间界面以强调空间动势 93
(三)利用结构构成的空间界面以组织特有的空间韵律103
二、结构线网与空间调度103
(一)在结构线网中分割空间105
(二) 向结构线网外延伸空间109
(三)在结构线网上开放空间109
三、结构形式与空间造型117
(一)结构的形式美与空间造型117
(二)结构形式的特征与建筑形象的个性134
(三)结构的技巧性与结构外露的艺术处理144
(四)悬挑结构与现代建筑的艺术造型155
(五)V型支撑结构与现代建筑的艺术造型161
(六)高技术结构与现代建筑的艺术造型170
4.结构构思与经济价值的创造173
一、结构线网的布置与建筑平面布局177
二、结构传力的全过程与建筑剖面设计184
三、结构传力系统的组织与不同结构部位的用材186
(一)受压构件与受拉构件的材料结构组合186
(二)受压构件与受弯构件的材料结构组合187
(三)受拉构件与受弯构件的材料结构组合189
四、结构的经济尺寸范围与结构的合理几何形状192
五、结构方案的创造性与结构工程的具体实施194
5.结构构思的想象力与意图表达201
一、结构构思的想象力203
(一)结构构思的诱发联想203
(二)结构构思的科学设想204
二、结构构思的意图表达204
(一)结构构思的各种草图表达204
(二)通过平面图表达结构构思的基本意图212
(三)通过剖面图表达结构构思的基本意图212
(四)通过图解表达结构构思的基本意图212
(五)以表现结构为主的透视图画法212
(六)以表现结构为主的模型制作212
6.结构运用中的建筑美学问题231
一、凸显结构作用的建筑思潮的兴起234
二、现代主义建筑运动的重要组成部分241
三、"结构合理"与建筑形象的美246
四、"表现结构"与建筑艺术表现250
五、"虚假结构"与建筑艺术处理255
7.各类结构形式工作原理要点269
一、平面结构系统271
(一)承重墙与支柱271
(二)梁与桁架272
(三)拱275
(四)刚架276
二、空间结构系统276
(一)折板276
(二)薄壳279
(三)网架281
(四)悬索285
(五)膜结构287
(六)充气结构288
(七)盒子结构288
(八)索杆结构288
结束语291
后记292
主要参考文献294