為了能夠更好的表達現(xiàn)代建筑中的結(jié)構(gòu)構(gòu)思,以及建筑中各結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的傳力方式,則要充分的考慮建筑各部分之間功能的需求,在對建筑進行藝術(shù)創(chuàng)作時,要充分考慮其形象與邏輯思維。

多方面的進行鋼結(jié)構(gòu)建筑形式上的探索是非常有必要的,可以考慮從自然學(xué)、幾何學(xué)等交叉學(xué)科中探索結(jié)構(gòu)中力學(xué)傳遞的基本原則。雖然單純的考慮現(xiàn)實社會中結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性,往往與人們期望相反,但是站在理性與科學(xué)的角度上對其進行分析,綜合來說這種結(jié)構(gòu)形式卻是經(jīng)濟且合理的。在運用高技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)建筑中,一般采用開放式、向心式以及張拉等結(jié)構(gòu)體系形式。

1張拉式

鋼鐵在沒有被人類大量使用的時候,在建筑用材中,人們往往考慮的是石材、木材以及混凝土材料,但是由于這幾種材料雖然具有較好的抗壓能力,但是其承受抗拉的能力非常低,在它們受到地震或風(fēng)等水平拉力時,在這壁結(jié)構(gòu)材料中往往將拉力通過各種方式對其進行轉(zhuǎn)化,使其變成壓力傳遞到地基中。

隨著鋼材這種具有很好抗拉性能的材料在鋼結(jié)構(gòu)建筑中的普遍運用,這種結(jié)構(gòu)觀念被徹底改變。特別是各種新型的拉力體系隨著拉力索、懸索等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的誕生,更是推動了鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展。

懸掛結(jié)構(gòu)被運用在建筑中時,往往需要在建筑中設(shè)置鋼架或者支柱等結(jié)構(gòu)凸出物,在這些立柱、鋼架、吊索等被暴露在空間結(jié)構(gòu)中時,也獲得了輕巧纖細的結(jié)構(gòu)形態(tài),形成一種由線元素所構(gòu)成的唯美建筑形象。

追溯到19世紀時,人類在橋梁的建設(shè)中就己經(jīng)開始運用拉力結(jié)構(gòu)縣。于1937年由建筑師勒?柯布西耶主持建造的位巴黎的世界博覽會展覽館，在但是建筑界形成強烈反響,柯布西耶將懸掛的鋼索網(wǎng)布置在纖細的塔架之間,用帳篷材料來做成展覽館的圍護結(jié)構(gòu),使得這一臨時展覽空間形成一種高食出眾的視覺效 果。在現(xiàn)代建筑的晚期發(fā)展過程中,高技派建筑師們比如羅杰斯、福斯特等,在對懸吊的張拉式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的運用中,不僅將其運用在大跨、高食的建筑中,在一些底層建筑中也將其表現(xiàn)得淋漓盡致。

比如對屋蓋結(jié)構(gòu)體系采用懸吊結(jié)構(gòu)進行處理,比如密斯的克朗樓就采用這種手法。在PA  技木研究中心設(shè)計中，羅杰斯米用了640平方米的玻璃屋頂以及拱廊結(jié)構(gòu)來作為建筑的主體部分,因此大的空間設(shè)計能夠容納技術(shù)研究中心大部分的公共服務(wù)工作。斯隆伯杰研究中心是建筑師米切爾?霍普金斯設(shè)計而成,位于英國,主體結(jié)構(gòu)有兩個鋼框架組合而成,各不相同的高度、跨度以及層次的鋼桁架組成這兩個鋼框架。

三個寬達24米的地帶由兩個南北走向的單層并列區(qū)域組合而成,隨著高度的不同這兩個研宄區(qū)域的結(jié)構(gòu)功能也隨之改變,塔架由鋼索撞桿高食在中央建筑結(jié)構(gòu)的邊緣對其進行承載。此外,在倫敦多克蘭德由格雷姆肖設(shè)計的一處商業(yè)娛樂建筑方案中,采用一種蓬式張拉結(jié)構(gòu)的設(shè)計,由吊索與帳篷相結(jié)合而進行處理,采用的桅桿、懸索以及白帆建筑造型的設(shè)計使得人們很容易就想到了船只,使得建筑形象生動。

位于中國香港由福斯特設(shè)計的匯豐銀行,同樣也是采用了懸吊張拉式結(jié)構(gòu),整個建筑外觀上能對其結(jié)構(gòu)骨架進行清洗的表達,鋼柱架支桿分別位于結(jié)構(gòu)體系的兩端,共8組兩行。

2向心式

框架結(jié)構(gòu)建筑在古埃及、希臘以及羅馬等巨石建筑以及柱式建筑匯總運用最多,平面體系的特征表現(xiàn)為不穩(wěn)定的平行四邊形,由于這種體系在設(shè)計時沒有考慮到對高度及跨度的要求,由于所達到的高度與跨度有限,從而在現(xiàn)代建筑設(shè)計中很少采用。

因此同樣也是采用幾何形式的向心體系被提出,但這種體系不僅僅符合力學(xué)特征,而且能夠設(shè)計出大跨度與超高層的建筑,即在羅馬拱券以及哥特式建筑中就表現(xiàn)出來了。

在向心體系的發(fā)展中,不難看出幾何學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用出現(xiàn)在它每個歷史時期,最有代表性的是拓補學(xué),與普通的平面體系相比,向心體系的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:

(1)可創(chuàng)造出大的結(jié)構(gòu)空間以滿足人們的需求,以及為建造超高層建筑而提供了依據(jù)。

(2)在這種體系的應(yīng)用下,其組成單元可對其分別單獨加工而成,方便結(jié)構(gòu)的施工與組合,也有利于結(jié)構(gòu)的重復(fù)利用。

(3)支撐體系或空間覆蓋結(jié)構(gòu)具有高強度的特性,能夠在這些體系上隨意的添加結(jié)構(gòu)附件。將結(jié)構(gòu)構(gòu)件圍合成一個共人類使用的空間這是建筑的目的,從拓撲學(xué)的角度出發(fā)來講,不管人類對空間形狀的需求是圓形還是方形,都可以歸類于幾何多面體。因此方便了人們對這種向心式結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用。

3開放式

高技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)中的運用導(dǎo)致其對空間結(jié)構(gòu)開放性的追求,由于人們對生態(tài)系統(tǒng)越來越清晰的認識,因此對建筑結(jié)構(gòu)及空間的設(shè)計中也體現(xiàn)出開放式的設(shè)計思想。自然界的生態(tài)系統(tǒng)屬于一個高度有序、層次分明的開放系統(tǒng),同理在建筑中,考慮空間結(jié)構(gòu)及運動秩序的規(guī)則性,能提高建筑結(jié)構(gòu)的邏輯表現(xiàn)力。

各式各樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合成了建筑的結(jié)構(gòu)體系,然后按照一定的次序與等級對其進行裝配,同時在這種開放式結(jié)構(gòu)中能夠?qū)ㄖ?nèi)部及外在進行及時的調(diào)整,以使得建筑能夠跟隨時代的腳步進行及時的更新,發(fā)揮其長久的建筑功能作用。