大跨度會(huì)展建筑中結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)研究

摘要：隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)體系為建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作提供了有力的技術(shù)支持，大跨度建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)突破了以往只把建筑結(jié)構(gòu)作為技術(shù)手段的傳統(tǒng)觀念，越來越多地參與到建筑內(nèi)部空間意境的營造和外部建筑形態(tài)的塑造中，基于大跨度結(jié)構(gòu)的建筑語言豐富了現(xiàn)代建筑藝術(shù)。近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，會(huì)展業(yè)逐漸興起且規(guī)模不斷擴(kuò)大，大跨度結(jié)構(gòu)的會(huì)展建筑作為各類型展覽的承辦平臺(tái)發(fā)展迅猛，全國各省市都建設(shè)了大量造型各異的會(huì)展建筑，在彰顯城市形象的同時(shí)為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。文章首先闡述了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)會(huì)展業(yè)的推動(dòng)作用及會(huì)展建筑在城市發(fā)展中的重要意義；然后總結(jié)了當(dāng)代會(huì)展建筑使用功能的多元化及結(jié)構(gòu)體系類型的差異性，強(qiáng)調(diào)建筑屋蓋部分作為大跨度結(jié)構(gòu)體系的實(shí)際載體，對(duì)會(huì)展建筑外在表現(xiàn)力有重要作用；最后通過三個(gè)當(dāng)代優(yōu)秀會(huì)展建筑實(shí)際案例，從大跨度結(jié)構(gòu)體系和藝術(shù)表現(xiàn)這兩方面分析大跨度會(huì)展建筑中常見的桁架結(jié)構(gòu)體系、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系、懸索結(jié)構(gòu)體系，詳細(xì)說明實(shí)際建筑案例中結(jié)構(gòu)體系與整體造型的相互協(xié)調(diào)，以此闡明會(huì)展建筑中結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出的形式美對(duì)建筑的藝術(shù)表現(xiàn)起著主導(dǎo)作用。文章所展現(xiàn)的會(huì)展建筑之美是建筑師利用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)營造出的建筑空間科學(xué)性和藝術(shù)性的統(tǒng)一，通過建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)思并豐富建筑設(shè)計(jì)創(chuàng)作是文章強(qiáng)調(diào)的建筑結(jié)構(gòu)體系與藝術(shù)表現(xiàn)的密切關(guān)系。

關(guān)鍵詞：會(huì)展建筑；大跨度建筑；結(jié)構(gòu)體系；藝術(shù)表現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TU242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）06-0-03

0 引言

會(huì)展業(yè)因群聚性、多元性、導(dǎo)向性等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。過去20年，隨著中國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和國際化進(jìn)程的不斷加快，中國的會(huì)展業(yè)朝著多元化、市場化、國際化的方向發(fā)展，借助經(jīng)濟(jì)發(fā)展的東風(fēng)，會(huì)展業(yè)迎來了發(fā)展的黃金時(shí)期，在此期間中國舉辦了奧運(yùn)會(huì)、世博會(huì)等一系列國際國內(nèi)大型活動(dòng)。中國會(huì)展業(yè)興起的同時(shí)，帶來了會(huì)展建筑的建設(shè)熱潮，全國各省市陸續(xù)建設(shè)了會(huì)展建筑［1］。2023年，隨著國內(nèi)新冠肺炎疫情趨于平穩(wěn)，國際性、區(qū)域性的展會(huì)將帶動(dòng)會(huì)展行業(yè)恢復(fù)重振，會(huì)展建筑作為會(huì)展業(yè)承辦的物質(zhì)平臺(tái)，對(duì)后疫情時(shí)代城市的經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展有重要意義，也反映了城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

會(huì)展建筑在城市中扮演的角色越發(fā)重要，往往成為一個(gè)地區(qū)的標(biāo)志性建筑，其使用功能也呈現(xiàn)多樣化的趨勢。綜合性的會(huì)展中心需要承辦展覽推廣、大型演出、企業(yè)年會(huì)和活動(dòng)集會(huì)等多種項(xiàng)目，為滿足功能需求，會(huì)展建筑基本采用大跨度結(jié)構(gòu)體系。大跨度結(jié)構(gòu)形成的大空間滿足了會(huì)展功能需求，也影響了建筑造型的藝術(shù)表現(xiàn)。過去，結(jié)構(gòu)體系的可行性是大跨度建筑的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，如今隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和新型材料的發(fā)展，結(jié)構(gòu)和材料不再限制建筑造型，更難實(shí)現(xiàn)的造型、更大的跨度都能實(shí)現(xiàn)，因此建筑外在呈現(xiàn)的視覺效果得到了重視。一些大跨度建筑正是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出色的藝術(shù)表現(xiàn)而被世人熟知，因此在會(huì)展建筑設(shè)計(jì)中，建筑師要綜合考慮結(jié)構(gòu)體系和藝術(shù)表現(xiàn)之間的聯(lián)系。

1 會(huì)展建筑概述

現(xiàn)代會(huì)展建筑是在工業(yè)革命后，隨商品經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的，主要功能包括會(huì)議和展覽這兩部分，其中展廳空間是整個(gè)會(huì)展建筑的核心空間，占比最大。雖然當(dāng)代會(huì)展建筑還是以展覽空間為核心內(nèi)容，但是相比具有文化和藝術(shù)屬性的博物館和美術(shù)館，會(huì)展建筑能夠提供更多的建筑使用功能。會(huì)展行業(yè)對(duì)會(huì)展建筑功能和空間形式的需求隨著時(shí)代發(fā)展不斷發(fā)生改變，建筑空間和使用功能也愈發(fā)多樣化，除了常見的會(huì)議和展覽的基本功能外，還需要承辦企業(yè)年會(huì)、活動(dòng)集會(huì)、大型演出等項(xiàng)目，因此會(huì)展建筑一般都是多功能的綜合性建筑［2］。

近三年來，新冠肺炎疫情使會(huì)展業(yè)趨于停擺，但另一方面，部分城市中被作為臨時(shí)方艙醫(yī)院使用的大型會(huì)展建筑在疫情控制中起到了關(guān)鍵作用，給會(huì)展建筑的多功能設(shè)計(jì)提供了新思路。

2 會(huì)展建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)基本認(rèn)識(shí)

2.1 大跨度結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)

會(huì)展建筑一般采用大跨度結(jié)構(gòu)，大跨度結(jié)構(gòu)按整體結(jié)構(gòu)的組成大致可分為兩部分，即屋蓋結(jié)構(gòu)和支承結(jié)構(gòu)。屋蓋結(jié)構(gòu)主要承受屋面荷載，對(duì)建筑形象的塑造起主導(dǎo)作用，是會(huì)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分。隨著對(duì)會(huì)展建筑的跨度需求越來越大，屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)自重成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重中之重。支承結(jié)構(gòu)是承受大跨度屋面荷載并保持屋面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)部分，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)外露時(shí)也需要考慮其造型需求，其呈現(xiàn)的視覺效果要力求與屋蓋部分和諧，可以采用相似的材料、一致的色彩、合理的界面過渡等手法處理。此外，不同的大跨度結(jié)構(gòu)體系有截然不同的力學(xué)特點(diǎn)，所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)造型也大相徑庭，因此大跨度建筑的造型和結(jié)構(gòu)體系有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，建筑造型必須按照所選定的結(jié)構(gòu)體系來塑造。

2.2 會(huì)展建筑結(jié)構(gòu)體系的類型

屋頂部分是大跨度建筑的重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容，也是大跨度結(jié)構(gòu)體系的主體部分。不同結(jié)構(gòu)體系所構(gòu)建的屋頂造型大不相同，所呈現(xiàn)的藝術(shù)表現(xiàn)力體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者對(duì)建筑性格的重點(diǎn)把控。在會(huì)展建筑設(shè)計(jì)過程中，建筑師要根據(jù)場地所處的地域特征和會(huì)展所要呈現(xiàn)的精神內(nèi)涵選擇合適的屋蓋結(jié)構(gòu)形式，以滿足會(huì)展建筑的外在藝術(shù)表現(xiàn)需求。根據(jù)功能需求，會(huì)展建筑基本采用大跨度結(jié)構(gòu)體系，常見的大跨度結(jié)構(gòu)類型主要有桁架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、張弦梁結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)等。目前，國內(nèi)大型會(huì)展中心展廳屋蓋結(jié)構(gòu)采用最多的是桁架結(jié)構(gòu)體系和張弦結(jié)構(gòu)體系，桁架結(jié)構(gòu)體系占55%，張弦結(jié)構(gòu)體系占31%。張弦結(jié)構(gòu)體系是一種混合結(jié)構(gòu)體系，由抗彎剛度較高的剛性構(gòu)件和高強(qiáng)度拉索組合而成，具有穩(wěn)定性好、自重輕等特點(diǎn)，因此隨著跨度的增加，會(huì)展建筑中采用張弦結(jié)構(gòu)的比例也在增加。

3 會(huì)展建筑結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)

建筑的結(jié)構(gòu)具有一定的視覺表現(xiàn)力，是建筑藝術(shù)的重要組成部分。20世紀(jì)現(xiàn)代主義建筑大師沙利文提出形式服從功能的觀點(diǎn)，突出了建筑功能對(duì)建筑形式的決定性作用。會(huì)展建筑因特殊的功能需求，要求建筑室內(nèi)要有大范圍的無柱空間，建筑整體的藝術(shù)表現(xiàn)也受大跨度空間的影響［3］?；诳臻g需求而產(chǎn)生的大跨度結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑表現(xiàn)力起決定性作用，大跨度空間作為建筑的主體，往往成為建筑造型的焦點(diǎn)。會(huì)展建筑的結(jié)構(gòu)體系多種多樣，實(shí)際項(xiàng)目中常常采用多種結(jié)構(gòu)體系結(jié)合的形式，不同的結(jié)構(gòu)體系帶來的藝術(shù)表現(xiàn)各不相同。以下對(duì)會(huì)展建筑中常見的桁架結(jié)構(gòu)體系、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系、懸索結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行案例分析。

3.1 桁架結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)

桁架結(jié)構(gòu)是由桿件端部相連而形成的格構(gòu)化梁式結(jié)構(gòu)，相比普通梁，格構(gòu)化的結(jié)構(gòu)形式使用料大為節(jié)省，同時(shí)可以通過桿件的不斷重復(fù)而適用于多種建筑造型，應(yīng)用場景較為廣泛［4］。從藝術(shù)表現(xiàn)手法來看，桁架結(jié)構(gòu)采用穩(wěn)定的三角桿件組合方式，組合的桿件使空間產(chǎn)生了通透的效果，同時(shí)，規(guī)律重復(fù)的桿件結(jié)構(gòu)彰顯出結(jié)構(gòu)形式的韻律感，決定了建筑空間的表現(xiàn)性［5］。以西安絲路國際會(huì)展中心為例（見圖1），分析桁架結(jié)構(gòu)在會(huì)展建筑中的藝術(shù)表現(xiàn)。

西安絲路國際會(huì)展中心的展廳部分采用了并聯(lián)式空間桁架結(jié)構(gòu)體系，跨度達(dá)到了117米。中跨桁架均采用漸變多邊形截面，使室內(nèi)空間的上界面呈現(xiàn)出柔和的曲線，既增強(qiáng)了室內(nèi)空間的視覺效果，又是對(duì)“絲綢”這一意象的回應(yīng)。室內(nèi)空間上界面并不像傳統(tǒng)大跨度建筑那樣通過裸露結(jié)構(gòu)本身來展現(xiàn)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)美觀，而是以半透格柵配合燈帶緊貼桁架中的結(jié)構(gòu)桿件，以此將復(fù)雜的桿件隱藏起來，回避了桁架結(jié)構(gòu)的外在造型缺陷，轉(zhuǎn)而呈現(xiàn)出簡潔、輕盈的室內(nèi)空間效果。桁架的外圍部分通過桿件的組合延伸，形成出挑的類似屋檐的結(jié)構(gòu)，用現(xiàn)代建筑語言再現(xiàn)了西安古城的文化符號(hào)。屋檐的桁架部分與桁架間的空隙增強(qiáng)了屋檐的韻律感，屋頂上排列而成的桁架形成起伏層疊的形態(tài)，展現(xiàn)出絲綢的輕盈，也體現(xiàn)出沙丘的流動(dòng)，這些都是桁架結(jié)構(gòu)特性帶來的藝術(shù)美感。

3.2 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種類似平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的空間桿系結(jié)構(gòu)，是以桿件為基礎(chǔ)有規(guī)律地組成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上，結(jié)合了殼體和網(wǎng)架的受力特點(diǎn)，網(wǎng)殼中的桿件只承受軸向的壓力和拉力；藝術(shù)表現(xiàn)上，繼承了殼體結(jié)構(gòu)的自由靈動(dòng)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)律統(tǒng)一，形成曼妙動(dòng)感的曲面幾何造型。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)造型多樣，相比網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，能夠通過曲面的扭轉(zhuǎn)變形得到多樣的空間形態(tài)，建筑的造型能力更強(qiáng)。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)能夠在桿件構(gòu)成邏輯下表現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)美感，建筑更具律動(dòng)性和通透性，在滿足空間功能要求和結(jié)構(gòu)支撐要求的同時(shí)，滿足了建筑造型的美觀要求［6］。

網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)按層數(shù)分，可以分為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和雙層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。雙層網(wǎng)殼是將兩個(gè)單層網(wǎng)殼通過腹桿連接起來，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更強(qiáng)，形式也更復(fù)雜，能夠滿足復(fù)雜的空間造型需求，但從結(jié)構(gòu)形式的藝術(shù)表現(xiàn)來看，單層網(wǎng)殼形式更為簡潔和靈動(dòng)。

總體來說，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系既有平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系整齊規(guī)則的造型特點(diǎn)，又有殼體結(jié)構(gòu)體系自由流動(dòng)的曲面形態(tài)，將兩者造型優(yōu)點(diǎn)集于一體。例如，海南國際會(huì)展中心采用單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)體系（見圖2），很好地展現(xiàn)了單層網(wǎng)殼自由通透、靈活律動(dòng)的形式表現(xiàn)特點(diǎn)。海南國際會(huì)展中心毗鄰大海，建筑整體造型主要由起伏波動(dòng)的展廳屋蓋組成，這種獨(dú)特的建筑外觀形象是對(duì)周圍海洋環(huán)境的回應(yīng)，同時(shí)建筑與環(huán)境的契合增強(qiáng)了建筑的藝術(shù)感染力和視覺效果［7］。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為會(huì)展內(nèi)部的空間表現(xiàn)提供了支持，屋蓋的網(wǎng)格根據(jù)采光需求設(shè)置了屋頂天窗，為展覽空間提供了舒適、柔和的自然光線。會(huì)展室內(nèi)空間的網(wǎng)殼屋蓋體系和鋼柱支撐體系都沒有多余的裝飾，兩者相互協(xié)調(diào)，使室內(nèi)的視覺效果和諧統(tǒng)一，在體現(xiàn)結(jié)構(gòu)力度的同時(shí)充分展現(xiàn)出構(gòu)建形式的美感和韻律。

3.3 懸索結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)

懸索結(jié)構(gòu)體系是由一系列受拉鋼索和邊緣支撐構(gòu)件組成的承重結(jié)構(gòu)體系。懸索結(jié)構(gòu)體系主要是通過懸掛在支撐構(gòu)件的柔性索來跨越大空間，一般懸索采用高強(qiáng)度鋼索，索只受軸向的拉力，能夠充分發(fā)揮材料的力學(xué)特點(diǎn)。懸索靈活布置的特點(diǎn)造就了豐富的懸索結(jié)構(gòu)類型，按照受力方式不同，可分成單層懸索結(jié)構(gòu)體系、雙層懸索結(jié)構(gòu)體系和索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，不同結(jié)構(gòu)類型所營造的空間特性存在較大的差別，多樣的結(jié)構(gòu)組合形式滿足了不同的建筑空間需求。例如，德國漢諾威會(huì)展中心8/9展廳，采用了雙層懸索結(jié)構(gòu)，很好地滿足了展覽空間大跨度的需求，同時(shí)鋼索產(chǎn)生的自然曲線輕巧且有韻律，展現(xiàn)出鋼構(gòu)建筑的工業(yè)美感［8］。

在結(jié)構(gòu)體系的藝術(shù)表現(xiàn)上，懸索所呈現(xiàn)的拋物線形式自由舒展，具有幾何美感，排列有序的懸索豐富了建筑空間中的屋頂界面。懸索結(jié)構(gòu)的材料特質(zhì)和力學(xué)特性改變了以往大跨度建筑屋頂厚重的固有印象，表現(xiàn)出輕盈通透的結(jié)構(gòu)技術(shù)美感［8］。例如石家莊國際會(huì)展中心（見圖3），其展廳結(jié)構(gòu)是世界上最大的懸索結(jié)構(gòu)，建筑主要由雙向懸索結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成。會(huì)展中心的會(huì)議空間和展覽空間由線性的交通空間串聯(lián)，整體呈現(xiàn)魚骨狀。建筑屋蓋結(jié)構(gòu)所采用的主次雙向懸索結(jié)構(gòu)較好地滿足了會(huì)展建筑大跨度空間的使用需求。充滿張力的結(jié)構(gòu)體系形式在滿足功能要求的同時(shí)，使建筑屋面呈現(xiàn)出如波浪般起伏的韻律，建筑整體表現(xiàn)出很強(qiáng)的向上動(dòng)勢。由懸索結(jié)構(gòu)構(gòu)成的大屋面也是對(duì)中國傳統(tǒng)建筑的致敬，雖然采用的是新材料、新技術(shù)，但建筑所體現(xiàn)的是渾然天成的中國審美和傳統(tǒng)的建筑風(fēng)格，是幾何力學(xué)和建筑美學(xué)的統(tǒng)一。

4 結(jié)語

結(jié)構(gòu)體系和藝術(shù)表現(xiàn)是會(huì)展建筑設(shè)計(jì)中的核心部分，結(jié)構(gòu)體系是實(shí)現(xiàn)會(huì)展建筑藝術(shù)表現(xiàn)的技術(shù)支持，藝術(shù)表現(xiàn)會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系提出造型要求，在設(shè)計(jì)創(chuàng)作中兩者相互影響、相互制約。建筑造型的發(fā)展本質(zhì)上就是建筑技術(shù)的發(fā)展，如今快速發(fā)展的結(jié)構(gòu)技術(shù)為建筑外在表現(xiàn)帶來了無限可能，而大跨度建筑作為建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)要求最高的一類，藝術(shù)表現(xiàn)也最為突出。多樣的大跨度結(jié)構(gòu)體系為會(huì)展建筑建設(shè)提供了有力支持，不同的會(huì)展建筑應(yīng)當(dāng)立足于場地特點(diǎn)，選擇技術(shù)合理又能展現(xiàn)地域特征的結(jié)構(gòu)體系，使會(huì)展建筑設(shè)計(jì)不局限于對(duì)空間和結(jié)構(gòu)的追求，更多體現(xiàn)對(duì)建筑精神和藝術(shù)表現(xiàn)的追求。

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作者簡介：紀(jì)偉東（1967—），男，山東青島人，碩士，教授，研究方向：綠色建筑、鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。

戴路斌（1996—），男，山東濟(jì)南人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：綠色建筑技術(shù)與設(shè)計(jì)。