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1、桥梁美学之结构艺术 David P. BillingtonPrinceton University Frederick Gottemoeller Rosales Gottemoeller Associates, Inc.3.1简介3.2 工程师的审美和结构艺术 3.3建筑结构的三个方面 3.4 结构和建筑 3.1简介 在近些年，桥梁设计的真正问题包含了更多除桥跨结构和施工以外的方面已经成为趋势。公众往往表达了对于桥梁外观的关注，并且意识到一座桥梁的视觉效果对于其所在的社区的影响是持续的。因而这种视觉效果需要受到认真的对待。 公众知道土木工程为人类文明服务：用来取水，运输，作庇护所。人们生活的质
2、量取决于诸如沟渠、桥梁、塔式建筑、交通站点和会议厅等土木建筑的质量，他们的建造费用以及他们的最终形成视觉效果。最优的工程，往往是用尽量少的公众经费造出功能可依赖的工程作品，并且当经过细心地设计能使之成为一件艺术品。 因而，世界范围内的工程师被迫去表达一种美学理念。工程师不可以以仅仅考虑结构的元素而把视觉质量留给别人来规避这种美学理念。正是结构自身的形状和尺寸决定了桥梁总体的外观而不是一些细节的东西比如颜色以及表面层。工程师必须了解他们最终学为他们所造的建筑的外观负责，因而他们控制建筑构件的形状和尺寸。工程师以往经常处理结构的功能，有效性和花销问题，但现在他们必须准备好去处理外观的问题了。3.2
3、工程师的审美和结构艺术美学对于大多数的工程师是一个神秘的课题，因为它为成为工程师们的常用分析工具。这也是工程学校较少教到的课题。许多当下的工程师尚未意识到从英国的ThomasTelford工程师开始，很多人已经将美学作为他们工程的一种明显的考虑因素。在1812年，Telford将结构艺术表述为在有效和经济原则下的结构的人性表达。有效性指的是用最少的材料获得最可靠的性能，而经济性则指建筑有着具有竞争力的建设和维护费用。在这些方面，结构艺术家发现了选择形式和细节来表达他们自己想象的方式正如Telford在他的 Craigellachie桥（图3.1）上所做的那样。在此桥上，拱结构被用踌铁做成了一种
4、最有效的结构，而它的钻石结构模式的拱肩支杆处于桥上从结构考虑可以有多种选择的位置，很明显是着眼于外形来做的选择。 图3.1Thomas Telfords Craigellachie桥 这些意识到桥梁美学中心地位的工程师，往往也被在纯技术层面上认为是最好的。从年开始我们可以吧和看成是19世纪这一领域无可非议的领头人。他们设计了最大和最具技术挑战性的结构，并且他们是他们所在行业的领袖。Telford 是第一个标准工程组织土木工程院第一任主席且留职14年直到去世。Eiffel指导创建他自己的设计建设制造公司且建造了最大跨度的拱结构和最高的塔；Robling建立了他大范围的电线绳索制造组织同时建造了世
5、界上最大跨度桥梁。（图3.2）在钢筋混凝土领域，Robert Maillart (18721940)是20世纪早期最主要的建筑艺术家。他早期的1905年的 Tavanasa桥和后来的1930年的 Salginatobel (图 3.3)以及1936年的Vessy 桥设计中，他设想了一种新型的三铰拱结构还包括他自己发明的中空的箱型钢筋混凝土。瑞士工程师 r Christian Menn (1927 )则向人们证明了一种对拱、预应力和斜拉形式的深入理解是怎样可使一种结构具有值得在艺术馆展览的艺术价值。尤其值得注意的是1964年的 Reichenau拱桥，1974年的Felsenau 预应力悬臂桥以
6、及1980年的Ganter 混凝土斜拉桥。同时，德国工程师Jorg Schlaich发展了一种新的理念即让轻结构用缆绳结构，这种结构以 Stuttgart周围的树枝形的柱脚桥（图3.4）最具特色。图3.2John Roeblings Brooklyn Bridge 图3.3 Robert Maillerts Salginotobel 桥 图3.4 一个的Jorg Schlaich的footbridge工程师的美学观从那些寻求用结构来表现的艺术家对形式有意的选择体现出来。它既不是寻求经济性的无意识结果也不是提前假设性的优化计算的结果。许多优秀的建筑师已然意识到让结构成为一种艺术共存于而不是独立于
7、建筑的可能性。这些人就从过去的两个世纪毅以来已经定义了一种新的传统，即是我们所说的建筑美学的理想状态结构艺术。尽管结构艺术已经成为一种时尚，它并不能被贴上仅是又一场现代艺术运动的标签。一方面，它的形式理念从它第一次被 Thomas Telford.表述以来几乎没有变化。这种理念脱胎于和工业革命以及民主思潮的后果相抗争的社会并非偶然。建筑艺术的传统式具有民主观念的传统。在我们现代，建筑艺术成果表明了当把自由和纪律控制的平衡时我们的日常生活才发展的最好。建筑艺术的原则是有效性，经济性且他的自由滑体现于它提供给各个设计者个人模式表达的潜在性，而这种模式是由对工程优雅的美学激发的。这即是三个最主要的结
8、构艺术理念有效性，经济性和优雅性。3.3建筑结构的三个方面第一个方面是具有科学性。每一个工作的结构或机器必须在运转时符合自然规律。在这个层面上，科技就成为了自然界因素的一部分。对于科学家解释自然现象有用的分析方法对于工程师描述他们自己的艺术创作行为也是有用的。正是这种相似性助长了这种荒谬的观点即：工程师应用科学。不过，科学家寻求发自已经存在的规律然后用创造的公式来说明他的运行；然而，工程师想要做的是发明一种模式，用这些公式来检验他们的设计。因为被科学家研究的模式与工程师们研究的是如此的不同，这些分析的方法也会不同；然而，因为两付模式都存在于自然界中，他们必须遵循同样的自然规律。因而，这种科学维
9、度是靠有效性来量度的。科技模式也存在于社会生活中。他们的形式取决于政治以及经济模式同时也受自然规律制约。由此，第二种维度是社会维度。在过去或者是现在的一些荒蛮的地方，被人类创造建筑或机器，往往以他们最原始的状态存在，可能仅仅是一个单独个人的成果；而在现代文明的社会这些科技成果，极有可能是一人之力设计的却往往是整个社会的成果。由此，人们必须通过公共税收或是私人商贸赞助来支持他们。经济成为了衡量建筑的社会维度。科技产物外在的决定我们的工业级城市景观。他们是我们这个摩登时代有力的标志之一。建筑和机械限制了我们的环境。就如，十九世纪的火车让位于二十世纪的汽车和飞机，大规模的复杂的科技成果包括建筑结构和
10、机械成为了公众话题。能源工厂，武器系统，跨河工程都代表着工业文明的前途以及问题。华盛顿州的金门大桥，以及verrazano桥集合了布鲁克林大桥设定的传统。芝加哥汉考克西尔大厦，纽约woolworth,帝国大厦，世贸大厦都把埃菲尔铁塔带来的期望带入了城市办公室以及公寓建筑的应用上了。天文航行舱，圆形体育馆，超级穹顶体育馆把伦敦1851年水晶宫，以及巴黎1889年的机械艺术馆所引起的人们关于巨大的永久的有盖的集会场所的想象带到了20世纪后期。几乎每个美国人都知道一些关于这些大量的20世纪的建筑的事情，同时现代城市反复的以这些工程为地标来推介自己。就像美国第一批的建筑批评家Montgomery Sc
11、huyler在十九世纪为布鲁克林大桥的开通写的那样：这样一个将成为一个永久性的丰碑性质，且可以把我们的知识传递到我们久远的后代那里的建筑是一个毫无用处的作品，它并不是一个神龛，不是一个堡垒，不是一个的地方而是一座桥梁。这是深处于我们时代自身特色的表现。所以，第三个科技维度是代表性，确实如此。当然，这个维度开放课让新的建筑工程成为结构艺术的可能性。可是，可能没有量度代表性维度的标准，我们可以通过标志的优美他的表现力来认识一个标志。因而，SunshineSkyway（图3.5）成为了佛罗里达Tampa湾区域和二十世纪科技的代表。 图3.5 SunshineSkyway桥有三种设计者处理空间物体：工
12、程师，建筑师，雕塑者。在做这样的结构时，每个设计者必须考虑以上讨论的三个维度及标准。首先，科学标准，本质上归结为使结构用最少的材料，并有足够的抵抗荷载适应环境的能力以便他们具有耐久性。这种有效地耐力分析是出于安全性的考虑。第二，社会标准，由花销分析对比结构的社会有用性分析构成。如此的花销计算有力的分析被设置于政治环境中来考量。最后，第三个标准，标志性，包括外形的研究，在前两个维度因素的前提下如何获得优美大气的考虑。这就是各个设计者建造自己作品是的美学基础。对于结构设计者科学标准是首要的（正像社会标准对于建筑师和标志标准对于雕塑家一样）然而，结构设计者必须平衡这首要标准和其他两个。可是，结构形式
13、将永不会被建筑如果他们没有获得一些社会接受。同时，设计者的欲求永不会满足。最终，设计者必须用美学方式思考驱使结构形式变为结构艺术。所有的顶级结构艺术家都考虑他们设计的外观。这些工程师做出美学的选择来达成他们的最终设计。他们关于美学的论述表明他们不仅仅以科学和有效、经济的社会标准来设计。在这两个限制之中他们发现了去创造新模式的自由空间。用最少的材料和花销的严苛的原则下仍能使他们得到通行证去创造新的可被建造和耐久的结构是弥足珍贵的。3.4 结构和建筑 在现代，人们趋向于把塔式高层建筑，体育中心甚至桥梁划分到建筑的行列，由此产生了一种重要但微妙的谬误，甚至于建筑设计师这个词本身就是一个问题，因为该词
14、来自希腊词汇意为主要的技术人员。不过，从工业革命开始，结构成为了有别于建筑的艺术形式。一些令人瞩目的结构形制如埃菲尔铁塔，西雅图的圆顶体育馆和布鲁克林大桥均直接来源于科技理论和结构工程师各自的经验和想象。有的时候，工程师和建筑师协同工作就像机械电力、工程师一同工作那样。但结构形式上是来自于结构工程师的理论。结构工程师给相对大规模的同时用途单一的物体做形制，这些的设计者往往把形制视为控制待克服的自然力的一种方式。而另一方面，建筑设计者对那些小规模同时用途广泛的结构作形制，这些设计者把这些形制看为控制人类利用空间的方式。典型的工程案例，就像公共桥梁，是不需要建筑师的；另一种典型工程形式，私人房屋，
15、则不需要工程师。结构工程师和建筑师相互学习，有时富有成效的工作，尤其是对于大规模的用途复杂的大型建筑而言。但这两种类型的设计者是在不同的领域有力的工作着的。结构艺术作品来自于大多数情况下受到新型综合技术学校教育的工程师的想象，而这些学校在18世纪以前是闻所未闻的。工程师们组织了新的职业协会，应用新的材料，激发政治家为未来社会规划新的图景。他们的学校发展了这样的课程，该课程决定性的切除之前存在的旧的建筑形式创建者和新的工程形式创建者之间的联系，这些新的工程形式开始用工业文明时代的金属到后来用钢筋混凝土来创建的我们现在在各地得意认识世界的工程形式。因为对于这些新的形式而言，脱胎于古老的石筑时代的理念已经不在应用；新的理念对于创建新的材料是必需的，但是这些理念如此剧烈的肢解传统品味，以致被文化体制所抵制。这里当然还有一个艺术史上的典型问题，即是，新的形式往往触犯了学术。在这个层面上是装饰艺术和结构艺术的冲突。19是世纪的骨架金属触犯了大多数的建筑师及文化领袖。新的建筑和城市桥梁往往经受着被掩盖或被扭曲它们的结构以求反映石头形式的勇敢尝试。在20世纪，钢筋混凝土的应用导致了类
