拱橋美學(xué)設(shè)計(jì)的基本原則

拱橋美學(xué)設(shè)計(jì)的基本原則

拱橋被認(rèn)為是最美麗的橋梁。自古以來(lái),縱觀世界各地,以雄偉、優(yōu)美為造型的各式拱橋,常常作為城市的標(biāo)志與驕傲。橋梁美學(xué)是橋梁科學(xué)技術(shù)與美學(xué)的結(jié)合。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)拱橋建筑也與時(shí)俱進(jìn)地提出了更高要求。故研究、設(shè)計(jì)和建造結(jié)構(gòu)合理,造型美觀的拱橋是交通建設(shè)發(fā)展的需求。研究拱橋中的美學(xué)必然要先了解美的基本屬性和基本法則。1美的基本屬性1.1主觀性客觀審美對(duì)象是與審美主體的主觀意識(shí)相結(jié)合而得出美與丑的判斷的,那么就必然帶有一定的主觀性。1.2客觀美的客觀性在于它的物質(zhì)性。橋梁建筑的客觀基礎(chǔ)具體是指其形態(tài)、材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)和功能要求等。1.3設(shè)身之地,不設(shè)限制在不同時(shí)代,由于物質(zhì)技術(shù)條件、人的思想觀念與精神面貌不同,會(huì)引起審美觀念的差異。如在文藝復(fù)興時(shí)期,西方橋梁以裝飾為美。進(jìn)入21世紀(jì),人們的生活節(jié)奏加快了,“天然去雕飾”般的簡(jiǎn)約風(fēng)格便成為橋梁美的一個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)。審美觀念即使在同一時(shí)代也會(huì)因不同地區(qū)和民族而有所不同。如中國(guó)古代橋梁欄桿上?？逃歇{、龍等,而西方古代橋梁常用神和偉人作為雕飾。再如云南西雙版納的橋梁欄桿上?？逃邢笳鞔鲎宓目兹笀D案,而在新疆地區(qū)的橋梁欄桿造型常帶有伊斯蘭風(fēng)格。另外,同一地區(qū)的人因社會(huì)美學(xué)修養(yǎng)、文化素質(zhì)等的不同,也會(huì)造成不同的審美觀念,即使是同一個(gè)人,也會(huì)因其處境、情緒、年齡的變化產(chǎn)生不同的審美觀念。所以美不是固定不變的,而是相對(duì)的。1.4共性和永恒性不同社會(huì)階層對(duì)美的感受和認(rèn)識(shí),并不一定都處于對(duì)立狀態(tài),人類對(duì)美的感受具有共性,美的內(nèi)涵和標(biāo)準(zhǔn)具有普遍性和永恒性。如中國(guó)趙州橋、意大利天使橋等,一直以來(lái)都被認(rèn)為是橋梁中的精品?？梢?jiàn)美不僅客觀存在,而且由于文化的繼承和融合,無(wú)論是古代還是現(xiàn)代,不同地區(qū)人們的審美觀也有共性,這就是絕對(duì)性的一面。1.5審美的標(biāo)準(zhǔn)在一定時(shí)期內(nèi),一定社會(huì)里,人們存在著較統(tǒng)一的、能為社會(huì)公眾普遍接受的審美標(biāo)準(zhǔn)。如文藝復(fù)興時(shí)期,人們普遍認(rèn)為裝飾是美不可或缺的因素?，F(xiàn)在,簡(jiǎn)潔明快、纖細(xì)流暢的橋梁被人們認(rèn)為是美麗的,比例和諧、均衡穩(wěn)定、韻律優(yōu)美成為橋梁美的普遍原則。1.6創(chuàng)造美是可能美需要?jiǎng)?chuàng)新,才會(huì)有生命力,而主客觀條件的不斷變化使得創(chuàng)造美成為可能。橋梁中由于科技的進(jìn)步,人們審美觀念的變化,橋梁形式也越來(lái)越多樣化,橋型不斷豐富,這些都是美的創(chuàng)造性在橋梁領(lǐng)域的表現(xiàn)。2橋梁的一般規(guī)則2.1橋梁各部分之間、相鄰橋梁之間的多元中國(guó)美學(xué)中關(guān)于“同”與“和”的論述,其實(shí)質(zhì)是“同”與“異”的對(duì)立統(tǒng)一。橋梁的各部分之間或相鄰橋梁之間應(yīng)該呈現(xiàn)多樣才能不單調(diào),這就是“同中有異”。同時(shí)不應(yīng)使各部分毫無(wú)秩序,呈現(xiàn)多元中心的局面。應(yīng)從復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)中提取共同的因素使結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出渾然一體的形象,這又是“異中有同”。2.2橋梁美學(xué)中的協(xié)調(diào)處理協(xié)調(diào)是手段,和諧是效果和目的。和諧的事物可以引起人們生理和心理的共鳴,由此產(chǎn)生美感。因此,橋梁設(shè)計(jì)中必須以協(xié)調(diào)求得和諧。橋梁美學(xué)中的協(xié)調(diào)處理包括本身協(xié)調(diào)和公共協(xié)調(diào)兩種?！氨旧韰f(xié)調(diào)”是最重要的協(xié)調(diào),主體美不需要不必要的裝飾,而是靠主體本身形成自然之美,“公共協(xié)調(diào)”是指橋梁與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。2.3橋梁美不斷由三維結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)建筑與橋梁中的比例是以一定的比率在建筑中寓有韻律的重復(fù)出現(xiàn)。一般包含三個(gè)方面:1)橋梁結(jié)構(gòu)整體或局部的三維尺寸關(guān)系。2)橋梁結(jié)構(gòu)整體與局部或局部與局部的三維尺寸關(guān)系。3)橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)體部分與空間部分的比例關(guān)系。橋梁美不可或缺的特征是橋梁在三維空間中有和諧的比例關(guān)系。為使比例在橋梁中有秩序和富于韻律地出現(xiàn),對(duì)稱是所采用的一類具體方法。2.4起伏韻律和漸變韻律節(jié)奏是最簡(jiǎn)單的韻律,富有理性成分。韻律是節(jié)奏的重復(fù)與變化,富有感性成分,節(jié)奏和韻律可以引起人生理和心理上的共鳴,從而產(chǎn)生美感。韻律是藝術(shù)的精髓,美的最高標(biāo)準(zhǔn)。橋梁韻律可這樣來(lái)表述:“橋梁形式的韻律是美學(xué)中諸相對(duì)面范疇間的關(guān)系,在整體中做有規(guī)律的變化或重復(fù),以得到動(dòng)人的美感?！睒蛄航ㄖ羞B續(xù)韻律是指一種或幾種組成部分的連續(xù)使用和重復(fù)出現(xiàn)的有組織排列所產(chǎn)生的韻律感。如橋梁中多孔空腹式拱橋重復(fù)出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的韻律感。漸變韻律是指某些組成部分,如體量大小、高矮寬窄等做有規(guī)律的增減,以造成統(tǒng)一和諧的韻律感。起伏韻律與漸變韻律一樣也是將某些組成部分做有規(guī)律的增減變化,不同之處是在體量處理中要突出某一因素變化,使體型組合和細(xì)部處理起伏生動(dòng)。交錯(cuò)韻律運(yùn)用各種造型因素作為有規(guī)律的縱橫交錯(cuò),相互穿插等手法,形成豐富的韻律感。3拱橋的美學(xué)3.1鋼桁架式拱拱的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主拱形態(tài)是拱橋最重要的視覺(jué)要素。拱圈曲線通常為圓弧線、拋物線或懸鏈線。圓弧線的矢跨比較大,常用于較小跨徑的拱橋,這種形態(tài)的拱圈施工方便,形態(tài)簡(jiǎn)潔優(yōu)美、寧?kù)o穩(wěn)定。拋物線的拱圈能顯出強(qiáng)烈的動(dòng)力感,懸鏈線線形很符合人的審美心理,這些線形自然和諧,可以靈活選擇矢跨比,是大中跨拱橋普遍采用的拱軸曲線。拱橋的矢跨比不僅是重要的技術(shù)指標(biāo),影響拱圈的內(nèi)力變化,而且矢跨比還會(huì)對(duì)拱橋的外觀有重要的影響。從美學(xué)角度看,矢跨比越小,越顯得優(yōu)雅與美觀,跨越感也越強(qiáng),但矢跨比也不能太小,否則對(duì)墩臺(tái)的水平推力太大,對(duì)墩臺(tái)、基礎(chǔ)的要求也會(huì)更高,不經(jīng)濟(jì),矢跨比通常都在1/10～1/5之間。鋼拱、剛架拱的矢跨比可以比圬工拱橋的矢跨比小。根據(jù)主拱圈與橋面的相對(duì)位置不同,拱橋可以分為上承式、中承式和下承式。當(dāng)人在上承式橋上移動(dòng)時(shí),不能看見(jiàn)拱圈的形態(tài),視野開(kāi)闊,當(dāng)從側(cè)面觀察時(shí),拱圈力感強(qiáng)烈,多跨可產(chǎn)生優(yōu)美的連續(xù)韻律。中承式拱橋起伏明顯,構(gòu)件輕巧給人以美感,并具有廣泛的適用場(chǎng)合。設(shè)計(jì)時(shí)必須注意拱肋與橋面交會(huì)點(diǎn)處的處理應(yīng)該連續(xù),這不僅要表現(xiàn)在截面形式、尺寸上,而且應(yīng)表現(xiàn)在材料運(yùn)用上。多跨下承式連拱橋從側(cè)面看時(shí)也能給人優(yōu)美的連續(xù)韻律。特別是單拱肋拱橋,由于沒(méi)有橫向連接系,顯得非常簡(jiǎn)潔。在城市景點(diǎn)或旅游地區(qū),為了配合當(dāng)?shù)鼐坝^往往采用中、下承式拱橋。實(shí)腹式拱橋可以用石材或天然石材的貼面材料,充分體現(xiàn)其堅(jiān)實(shí)、古樸、厚重的特點(diǎn),但自重較大,因此常用于小跨徑橋梁中,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意局部與整體的協(xié)調(diào),橋墩應(yīng)厚實(shí)以體現(xiàn)承載的力感,通常采用較矮的橋墩,墩頂也不宜太薄。當(dāng)跨度大于40m,高跨比小于1/7時(shí),使用空腹拱可以減輕自重,節(jié)省材料,避免笨重感,空腹拱拱上構(gòu)造虛實(shí)相間,形成統(tǒng)一的節(jié)奏和韻律,同時(shí)對(duì)景觀視域障礙小。拱腹也可以是桁架形式,這種形式結(jié)構(gòu)合理,節(jié)省材料,自重較輕,輕盈空透,無(wú)論是鋼桁架式拱還是混凝土桁架拱橋,最重要的是要遵守序列的原則,構(gòu)件數(shù)量和斜桿傾斜方向應(yīng)盡量少。剛架拱的構(gòu)件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)自重輕、剛度大、造型優(yōu)美簡(jiǎn)練。斜腿的尺寸應(yīng)與拱圈的相適應(yīng)。通常來(lái)說(shuō),這種結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)成拱的特點(diǎn)。因此,斜腿應(yīng)比拱圈薄,間距應(yīng)適當(dāng)加大,使橋下空間盡量空透,但也不能太大,否則受力不合理。3.2橋跨造型的變化拱橋的橋墩布置不僅受橋下凈空要求、地質(zhì)水文要求、通車通航情況還受美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)等影響。拱橋橋墩是橋跨結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn),由于拱橋有水平與垂直推力,因此橋墩應(yīng)設(shè)在視覺(jué)上能提供水平與垂直支撐反力的地形處。從跨數(shù)上來(lái)說(shuō),如果跨數(shù)比較少,則用奇數(shù)跨比用偶數(shù)跨要好,偶數(shù)跨可能出現(xiàn)二重性問(wèn)題,而且從跨中向兩邊矢高和跨度逐漸遞減,各跨的矢跨比應(yīng)保持一致,如果橋跨較多,奇數(shù)跨和偶數(shù)跨并沒(méi)有明顯的區(qū)別。拱橋橋墩造型比梁橋橋墩造型變化要小些,而且一般為場(chǎng)工實(shí)體墩,斷面形式也比較簡(jiǎn)單。常見(jiàn)的有長(zhǎng)方形、帶半圓、拋物線或三角形分水尖的橋墩。實(shí)體污工橋中也可將墩延伸至橋面。橋墩設(shè)計(jì)時(shí)與梁橋橋墩一樣,要體現(xiàn)力線明確,體量上應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào),顯示出安全穩(wěn)定感。3.3橋臺(tái)的隱蔽方式橋臺(tái)的體量是橋臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素。橋臺(tái)體量過(guò)大時(shí)顯得笨重,與輕盈優(yōu)美的拱曲線和周圍景觀不協(xié)調(diào)。因此,應(yīng)盡量采取使其隱蔽的方式,減小橋臺(tái)的體量感,如對(duì)于跨越山谷的拱橋,可以充分利用山體做埋置式橋臺(tái),加上被山林樹(shù)叢遮掩,橋很自然地融合于景觀之中。但是,如果橋梁兩端在視覺(jué)上沒(méi)有可靠支撐,則橋臺(tái)的體量不能太小,橋臺(tái)體量必須能體現(xiàn)出對(duì)拱的強(qiáng)大抗推力和穩(wěn)定感。另外也可以在橋臺(tái)面上刻凹槽、雕刻或切角處理,減輕橋臺(tái)笨重感