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上海现代建筑设计集团华东建筑设计研究院总工程师,中国建筑学会高层建筑委员会副主任,同济大学博士生导师,英国注册工程师协会资深会员.国家勘察设计大师.结构设计代表作品：东方明珠电视塔、浦东机场、央视大楼、2010年上海世博会世博轴等.

人类对美的追求是与生俱来的,对建筑美的追求也不例外.以往通常认为建筑的美观与否是建筑师的事,其实结构工程师也是追求设计的美的,这就是结构美.美的建筑加上美的结构会造就真正的艺术瑰宝,因此结构师是可以和建筑师共同来创造美好的建筑的.有了这种追求,相信结构工程师的工作会更有乐趣,也会更有成效.

那么什么叫做结构美?我认为应该包括三方面的内容：首先是要符合力学的逻辑、力学的原则.力学原则对结构设计有很大的指导意义,这是结构工程师必须遵守的.比如力的传递路线明确、刚度分布均匀等都是力学上要遵循的原则.有时候由于受到建筑方案体型的制约,很难完全符合力学的合理性,但是结构还是要来实现它,这就对结构工程师的创造力和技能水平提出了更高的要求.

另外一个就是构图美.所谓构图美就是建筑美学在结构上的体现.建筑美学有很多要素,比如说统一、均衡、比例、尺度、韵律、序列等,这些建筑美学的要素同样也适合于结构,符合这些要素的结构才是美的结构.

第三个就是要注重细部美,即节点的形式、节点的做法等,尤其是外露的结构,细部更为重要.

结构是一个很大的产业,在我国从业的结构工程师要比建筑师多很多,但对于结构美的重视不够.特别是高层和超高层建筑,在大多数情况下结构是被包裹的,就会让人觉得建筑美观与结构关系不大,从而导致结构设计的粗糙化,这是非常值得我们思考的问题.结构美是可以在建筑外形上得到表现的.下面介绍国外一些建筑和结构完美结合的案例.

国内外经典案例

西班牙马德里的欧洲之门是一个倾斜15°的建筑（超过了比萨斜塔的12°倾角）,建筑立面上突出表现了结构元素,拉杆和压杆组成一个平衡力系,使倾斜的建筑给人一种稳定感.香港中银大厦楼很高,且当地风力强劲,使得建筑物的结构系统需要非比寻常的解决方式,结构工程师采用带斜撑的巨形框架体系,并在建筑立面上加以表现,三角形母题非常有力度.不仅建筑本身非常美,也把结构美暴露在外面.北京香山饭店其中庭采用空间桁架,屋面采光窗和吊顶按桁架节间布置,把结构充分暴露出来,取得了非常独特的装饰效果.芝加哥西尔斯大厦曾经是世界最高建筑,其结构上最大的特点是采用了刚度非常好的束筒结构,九个束筒自下往上在不同的高度截去,最后有两个筒通到顶部,形成力学上合理、外形又很丰富的建筑形象.汉考克大厦的结构也非常有特点,下大上小的体型有利于减小风效应,X形支撑结构效率非常高,这些技术的结合达到了十分经济的效果,建筑外形也令人印象深刻.911事件中被毁的纽约世界贸易中心采用密柱框筒体系,主要的柱子距离为1m,柱间窗户宽度500mm,形成挺拔的竖向线条.尤其是下部,大柱距向密柱的转换,一根柱子分成三根,优美的线条令人叫绝,这个建筑的结构美也是表现在外面的.罗马小体育宫为直径60m的球形穹顶,在结构上与看台脱开.由沿圆周均匀分布的36个“Y”形斜撑承托,把荷载传到埋在地下的一圈地梁上.球顶下缘由各支点间均分,向上拱起,避免了不利的弯矩.从建筑效果上看,既使轮廓丰富,又可防止因视错觉产生的下陷感.

此外还有世界上最大的木结构建筑（西班牙塞维利亚）、西班牙瓦伦西亚科技城、里斯本东方火车站、神圣家族大教堂（安东尼奥·高迪的毕生代表作,始建于1884年,目前仍在在修建中）.这些作品都是结构美与建筑美结合的典范,值得我们借鉴.下面重点讲一下我做过的两个项目.

中央电视台新台址大楼于2012年5月16日落成.这个大楼非常不规则,但其实它是有自身的几何的.主楼形体由底边边长为160m、高度为760m的正四角锥通过几何切割而成,所有的面都是在这上面切割出来的,主要的面就是四棱锥的表面,屋顶斜切一刀,这就是中央电视台形象的主题.最终形成了L形连体结构（内筒多次转换）,外框筒双向6°倾斜.塔楼1及塔楼2平面分别为40m×60m以及40m×50m,最大悬臂分别为67m及75m.

整个结构就是一个支撑框筒,内部竖向井道不形成筒体,绝大部分的重力荷载和全部水平荷载都是靠外面的筒体承受.建筑给人印象深刻的就是160m高空巨大的75m悬挑,这可能也是世界之最吧.

最初的方案立面是满布的斜网格.对斜网格进行初步的结构分析可以看出各部分受力是不均匀的,这不仅带来材料利用率不高,还使结构刚度过大,从而导致地震力过大.接着进行结构优化,优化的结果是根据力的大小布置杆件,因而形成不规则的布置,这符合力学的逻辑.在立面上把这个力学逻辑表达出来可能会创造出一个新的、更有意思的形象.建筑师与工程师达成一致,于是就形成了最终的立面效果,同样玻璃幕墙的分格也这样做了.幕墙支承的布置跟内部结构的支撑系统相一致.

下面讲