景觀橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

趙佳男，萬杰龍

[同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092]

0 引言

關(guān)于橋梁建筑美學(xué)已有大量的研究[1]，但作為橋梁工程師在工作中遇到橋梁方案設(shè)計(jì)時(shí)，仍存在不知從何入手的問題。對于景觀橋梁設(shè)計(jì)，國外有明確的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)分，設(shè)計(jì)模式是由建筑師牽頭、結(jié)構(gòu)配合，而國內(nèi)設(shè)計(jì)模式是橋梁工程師為主導(dǎo)、景觀工程師配合，因此對橋梁工程師的藝術(shù)修養(yǎng)尤其對景觀設(shè)計(jì)思維要求也越來越高。本文通過大量國內(nèi)外案例研究對橋梁景觀設(shè)計(jì)關(guān)鍵維度進(jìn)行梳理，明確方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合兩個(gè)典型案例，讓橋梁設(shè)計(jì)師能夠了解方案設(shè)計(jì)的著力點(diǎn)和創(chuàng)作思維邏輯。

1 研究方法

橋梁景觀設(shè)計(jì)過程是一種高級(jí)而復(fù)雜的思維活動(dòng)，它運(yùn)用自然、人文、工程、技術(shù)等綜合知識(shí)和技巧，在實(shí)現(xiàn)基本交通功能的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造出新的橋梁造型和空間，是一種高級(jí)的創(chuàng)造性活動(dòng)。設(shè)計(jì)思維活動(dòng)不單純依據(jù)某一個(gè)要素發(fā)展，而是定位、環(huán)境、文化、空間、結(jié)構(gòu)等多因子的綜合作用。設(shè)計(jì)思維的深度和廣度主要依托設(shè)計(jì)師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是個(gè)人長期積累和創(chuàng)造的結(jié)果，同時(shí)也與個(gè)人的直覺、靈感、洞察力、價(jià)值觀和心智模式等緊密相關(guān)，常帶有主觀性、隨意性、模糊性，將這類知識(shí)概念化的表達(dá)出來是難點(diǎn)和關(guān)鍵，也是進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)和源泉。

通過對國內(nèi)外20 個(gè)典型的景觀橋梁案例進(jìn)行研究，將橋型分為人行橋和車型橋兩大類，車型橋又分為拱橋、斜拉橋等橋型，著重解讀橋梁方案構(gòu)思的重要維度，包括項(xiàng)目定位、方案解讀、周邊環(huán)境、當(dāng)?shù)匚幕?、設(shè)計(jì)元素等，通過對這些優(yōu)秀景觀橋梁進(jìn)行整理分析，將景觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)歸納為位置與功能定位、環(huán)境與景觀分析、文化及形態(tài)設(shè)計(jì)、空間設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五大維度。將方案要點(diǎn)分解為這五大維度后，進(jìn)一步研究方案設(shè)計(jì)的思維方法和最終形成方案的邏輯關(guān)系。收集案例、歸納要點(diǎn)、組合維度、方案構(gòu)成是本文的基本研究方法和過程，旨在通過對大量案例的研究總結(jié)，幫助橋梁工程師理解方案產(chǎn)生的過程，從而更高效的進(jìn)行方案創(chuàng)作工作。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 位置與功能定位

位置和功能定位反映的是所建橋梁的宏觀背景，是對項(xiàng)目的城市區(qū)位、交通基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域未來發(fā)展規(guī)劃等外部條件進(jìn)行分析，定位橋梁在項(xiàng)目所在區(qū)域中所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧?，例如，地?biāo)性[2]、紀(jì)念性、延續(xù)性等建筑。主要解決的是需要一座什么樣的橋梁，對橋梁功能的需求不局限于提供人和車通行的通道，更多的是橋梁建成后對于城市或者周邊的意義。從橋梁意義出發(fā)是構(gòu)思方案的第一個(gè)重要角度，尤其適用于中國國情的方案設(shè)計(jì)：國外眾多橋梁方案的產(chǎn)生更注重的是空間和功能的邏輯性，國內(nèi)的橋梁則更加注重其深層內(nèi)涵和意義的表達(dá)，以及對積極向上精神的弘揚(yáng)與倡導(dǎo)。

2.2 環(huán)境與景觀風(fēng)格

橋梁特質(zhì)與環(huán)境協(xié)調(diào)是方案設(shè)計(jì)的必要條件[3]，環(huán)境和周邊景觀分析是定義橋梁特質(zhì)包括風(fēng)格、造型、材質(zhì)、色彩較為重要的一環(huán)，橋梁周邊環(huán)境可以是CBD 式的城市建筑群，可以是歷史悠久的文化古城，也可以是綠水青山的自然風(fēng)光。根據(jù)環(huán)境和周圍景觀的不同，選擇不同類型的橋梁特質(zhì)，使其能夠和諧的融入周圍景觀中，成為城市生活或者自然風(fēng)光的一部分。橋梁風(fēng)格分為現(xiàn)代與古典，莊嚴(yán)與活潑，動(dòng)感與靜止等。橋梁造型分為曲線與直線、輕盈與厚重、高聳與延綿等，橋梁材質(zhì)分為石材、混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、不銹鋼、耐候鋼等，橋梁色彩分為暖色與冷色、安靜與跳躍、消逝與突出等，選擇什么樣的橋梁特質(zhì)是構(gòu)思方案第二個(gè)重要的角度，決定了橋梁方案的外觀類型和整體感覺。除此之外，色彩、附屬、照明等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)也體現(xiàn)整體造型的風(fēng)格。

2.3 文化與形態(tài)設(shè)計(jì)

在橋梁定位和特質(zhì)確定之后，我們要對建橋所在城市進(jìn)行文化的挖掘[4]。文化元素可以是歷史，可以是民俗，也可以是地域性符號(hào)，傳遞著方案設(shè)計(jì)的深層次思想內(nèi)涵，可能決定方案創(chuàng)作的主題與概念，影響著建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展方向[5]。在橋梁造型設(shè)計(jì)中如何恰當(dāng)?shù)厝谌氲赜蛐晕幕?，從藝術(shù)到技術(shù)演變，對于橋梁形態(tài)設(shè)計(jì)的影響至關(guān)重要。橋梁方案與純粹的藝術(shù)不同，需要把抽象和形象思維相結(jié)合，在符合邏輯基礎(chǔ)上不斷大膽地設(shè)計(jì)創(chuàng)新，而社會(huì)的審美觀念會(huì)制約方案設(shè)計(jì)思維，猶如清代與宋代瓷器風(fēng)格大相徑庭，任何建筑方案的產(chǎn)生都具有其時(shí)代特征，而優(yōu)秀的設(shè)計(jì)創(chuàng)意都是綜合的、深度的提煉，絕非憑空想象或閉門造車。創(chuàng)意形成的過程一般是元素的調(diào)研、提煉、抽象、融合、推敲、成型一系列動(dòng)作的組合，這需要一定的美學(xué)基礎(chǔ)和實(shí)踐。對于同樣的文化元素，不同的設(shè)計(jì)師演化得到的方案形態(tài)多種多樣，除了大膽的空間想象，構(gòu)件比例的調(diào)整、截面的變化、各部分的重組等都影響著橋梁的造型。

2.4 空間設(shè)計(jì)

空間設(shè)計(jì)包括外部和內(nèi)部兩個(gè)方面，從橋梁以外的角度看包括建筑尺度分析、天際線高度與構(gòu)成分析、多角度視覺分析、結(jié)構(gòu)比例優(yōu)化等，是作為一個(gè)建筑體，從場地角度分析與周邊建筑物的關(guān)系以及自身各部分尺寸之間的關(guān)系。從橋梁內(nèi)部空間考慮出發(fā)點(diǎn)是人和車使用的感受[6]，橋梁在實(shí)現(xiàn)其連接溝通功能基礎(chǔ)上，穿梭于橋上時(shí)可以給人以宏偉、厚重、秀麗、動(dòng)感、輕盈等不同的感受，也有越來越多的橋梁，在橋上布置觀景平臺(tái)和休憩空間，在橋下布設(shè)休閑娛樂設(shè)施和交流空間，賦予其一定的建筑空間使用功能，在完成了造型及形態(tài)設(shè)計(jì)后對其外在和內(nèi)在的空間進(jìn)行推敲和設(shè)計(jì)，是景觀橋梁方案設(shè)計(jì)非常重要的一步，影響著最終方案的成形和審美。

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

越來越多景觀橋梁設(shè)計(jì)趨向于合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從力學(xué)的角度實(shí)現(xiàn)美學(xué)的目標(biāo)[7]。作為橋梁工程師應(yīng)從橋梁專業(yè)的角度首先判斷出可選擇的橋型，并結(jié)合技術(shù)條件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)后才開始建筑方案的思考和創(chuàng)新，在建筑方案構(gòu)思的過程中如果打破了原來的總體設(shè)計(jì)，再從橋梁專業(yè)角度判斷是否滿足其原有技術(shù)條件，或者是否可以突破原技術(shù)條件，這是一個(gè)互相影響和反復(fù)調(diào)整的過程。橋梁的景觀設(shè)計(jì)一般無法脫離傳統(tǒng)橋型，懸索橋、斜拉橋、拱橋、梁橋，在梳理的案例中不難發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力最為復(fù)雜的懸索橋型景觀造型突破的可能性較小，而梁橋、拱橋、斜拉橋結(jié)構(gòu)受力模式相對簡單，能夠突破傳統(tǒng)造型的可能性也更大。除外部技術(shù)條件外，結(jié)構(gòu)本身的安全性需求決定了構(gòu)件尺寸、比例、細(xì)節(jié)等設(shè)計(jì)，因此要求橋梁結(jié)構(gòu)不斷地突破和創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)橋梁造型的創(chuàng)新[8]。

3 案例一：都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋

都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋方案為AC-CA 競賽獲獎(jiǎng)方案，該方案旨在成為“一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接，刺激多樣化的城市活動(dòng)，促進(jìn)壯觀的城市景觀”，見圖1。

圖1 都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋

3.1 位置與功能定位

橋梁位于都柏林核心城區(qū)東部，東側(cè)3 km 即為海岸線。地塊和路網(wǎng)決定了該橋在通行功能之外需要有更大的延展性，應(yīng)當(dāng)成為一個(gè)具有豐富多樣性的綜合城市場所，在多個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)周邊街區(qū)整體性的提升，相較于地標(biāo)性，更應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是融合性，見圖2。

圖2 都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋位置及功能定位

3.2 環(huán)境與景觀風(fēng)格

綜合性的城區(qū)性質(zhì)、密集的街區(qū)地塊和較小的河流尺度，構(gòu)成了橋梁的區(qū)域環(huán)境。橋梁的總體景觀塑造在整體輪廓的尺度上需要保持相對克制，而在橋面環(huán)境的尺度上精心雕琢，創(chuàng)造豐富的變化，整體風(fēng)格上偏重于精致、自然和宜人，并體現(xiàn)深遠(yuǎn)的時(shí)空感，見圖3。

圖3 環(huán)境與景觀風(fēng)格

3.3 文化與形態(tài)設(shè)計(jì)

都柏林歷史長達(dá)一千余年，具有深厚的文化底蘊(yùn)。橋梁有機(jī)的空間彎曲線形與城市會(huì)議中心、相鄰的豎琴橋相呼應(yīng)，也與這座海濱城市的海洋文化相契合，曲線整體的對稱性延續(xù)了自格魯吉亞時(shí)期近300年的美學(xué)傾向，與整個(gè)城市在審美上產(chǎn)生強(qiáng)烈共鳴，見圖4。

圖4 都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋空間彎曲線形

3.4 空間設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師希望將橋梁打造為城市觸媒，旨在形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的鏈接促進(jìn)多樣的城市活動(dòng)：通行、會(huì)面、休憩、觀景等，甚至使其成為一個(gè)露天劇場，見圖5。在多種可能性中，設(shè)計(jì)師希望突出一點(diǎn)——?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)環(huán)顧城市的空間，以實(shí)現(xiàn)對都柏林豐富歷史背景的充分展示。

圖5 都柏林旋轉(zhuǎn)人行橋空間設(shè)計(jì)

3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁長約120 m，寬約30 m，可轉(zhuǎn)動(dòng)橋墩立于橋梁中心，形成T 形懸臂結(jié)構(gòu)，利用桁架式挑臂實(shí)現(xiàn)橋面變寬和曲線造型，使橋梁結(jié)構(gòu)與其形態(tài)完美融合，見圖6。

圖6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意

4 案例二：三山大橋

三山大橋是為北京2022 冬奧會(huì)設(shè)計(jì)的跨媯河橋梁方案，在前往北京冬奧會(huì)的室外賽事主要舉辦地張家口的途中，這座大橋在山巒層疊的景觀中成為一座引人入勝的雕塑，見圖7。

圖7 三山大橋

4.1 位置與功能定位

大橋地處北京高密度的市區(qū)與城市北側(cè)跌宕河谷之間的門戶位置，緊鄰園博會(huì)用地，該地塊在展會(huì)結(jié)束后改造成為市民的休閑娛樂區(qū)。大橋連接各重要節(jié)點(diǎn)場所，成為更廣泛的北京擴(kuò)展區(qū)總體規(guī)劃中不可或缺的公共聯(lián)系紐帶，從形式上把新區(qū)與北京的城市肌理融為一體。

4.2 環(huán)境與景觀風(fēng)格

橋梁設(shè)計(jì)結(jié)合考慮了項(xiàng)目周邊起伏的山巒與河谷環(huán)境。在自然景觀中連續(xù)、流暢、延伸的曲線被運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，同時(shí)其雙螺旋結(jié)構(gòu)又體現(xiàn)出人造物的精致和有序。設(shè)計(jì)師以一種后現(xiàn)代的筆觸將二者融合，使人與自然和諧相處的理念充分體現(xiàn)，令山景、河景、橋景相得益彰，見圖8。

圖8 三山大橋環(huán)境與景觀風(fēng)格

4.3 文化與形態(tài)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師利用重復(fù)的空間圓環(huán)序列，打造出一個(gè)多層次的景觀形態(tài)，將山巒造型與奧運(yùn)五環(huán)合二為一，將其精神內(nèi)核和承載的期冀隱喻在具象的曲線之中，見圖9。

圖9 空間圓環(huán)序列打造多層次景觀形態(tài)

從側(cè)面看時(shí)，大橋似一系列山峰和山谷，與臨近的蔥郁山坡形成了和諧的對話；從頂部看，大橋通過類似DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)將媯河兩岸連接起來，陣列的圓環(huán)演變自奧運(yùn)標(biāo)志，象征人類團(tuán)結(jié)。對于觀眾而言，大橋宛如一座多層次的標(biāo)志，在各個(gè)視點(diǎn)呈現(xiàn)出不同的形象，見圖10。

圖10 大橋側(cè)面、頂部效果

4.4 空間設(shè)計(jì)

在前往奧運(yùn)會(huì)賽事的途中，“穿越圓環(huán)”成為一個(gè)標(biāo)志性場景，見圖11。天然綠籬和樹木帶將大橋的機(jī)動(dòng)車道和人行道分隔開來，并連接了兩側(cè)的綠化河岸，進(jìn)一步強(qiáng)化了大橋的“公共空間”屬性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人車分流。橋面寬度的變化使人行道存在多個(gè)廣場式區(qū)域，吸引市民駐足停留，為橋梁空間功能的拓展提供可能。

圖11 空間設(shè)計(jì)示意

4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

橋梁長度452 m，由三組交叉相連的拱形鋼結(jié)構(gòu)組成，最大跨徑95 m。拱結(jié)構(gòu)序列形成了一個(gè)預(yù)應(yīng)力雙螺旋，在各自頂部和底部互為交叉支撐，主梁通過鋼索懸吊于拱。空間布置的拉索不僅提高了拱圈的整體穩(wěn)定，還強(qiáng)化了整體結(jié)構(gòu)的剛度。鋼索構(gòu)成的波狀表面圍合成大橋的內(nèi)部空間，見圖12。

圖12 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意

5 結(jié)語

景觀橋梁方案設(shè)計(jì)理念因人而異，沒有統(tǒng)一的法則，但在方案調(diào)研過程、考慮因素、思維邏輯方面有一定的規(guī)律可循。本文從大量方案中梳理出方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)幾大要點(diǎn)，橋梁工程師可以自行對其他方案案例進(jìn)行分解和梳理，作為積累學(xué)習(xí)的方法論，吸收更多的方案設(shè)計(jì)邏輯和創(chuàng)造靈感。在創(chuàng)作方案時(shí)遵循以上要點(diǎn)作為切入點(diǎn)和考慮方向，能夠有效提高效率，因時(shí)因地做出多樣化的設(shè)計(jì)，筆者在工作實(shí)踐中收到良好的應(yīng)用效果。