浅析桥梁建筑造型的诸要素

摘要：通过对桥梁结构选型和造型特征的分析，探究其成型规律;根据桥梁结构选型中安全、适用、经济、美观的基本原则,对桥梁工程方案的比选以及桥梁结构选型考虑要素进行分析; 结合工程实例, 对工程中常见的设计思路以及普遍适用于工程实际的设计、评价方法进行论述。

关键词：桥梁设计桥梁造型影响因素

中图分类号：TU997文献标识码： A

引言

桥梁这种结构物对于我们来说，从诞生之日起就供我们使用，并存在于我们眺望的眼前，成为人类生活不可缺少的一部分。之所以有这样的总结，是因为桥梁建筑不同于建筑物那样，有特殊的社会属性和地位差别。也就是说，不同的建筑物即便是公共建筑也是供一部分人使用的。而桥梁作为公共性质的天然或人工构筑物，供所有人使用，不但拉近人们的距离，丰富人们的生活，同时也作为人们心里的对应物，成为审美的对象。

随着工程技术的进步、力学理论的推进、施工方法的改善、审美水平的提高，桥梁建筑不再只是拥有安全跨越的强度和尺度，承担到达彼岸的简单任务，人们更多地是赋予桥梁情感和审美的希望。这样，桥梁建筑就有着 “工程方面和精神方面”这两方面的内容。并且，一座卓越的桥梁必定是建立在这两者的有机结合上。那么。桥梁是通过哪些条件来呈现这两方面的内容呢？人们在对一座桥梁投入感情、审美评价时，又应该从哪些方面进行呢？本文通过对桥梁建筑造型的特征研究，解析影响桥梁造型的各个方面，例举桥梁实例来阐明其造型特征的诸要素。

1影响桥梁建筑造型特征的诸要素

1.1空间几何形状

我们对于一座桥梁形式的认识，首先是通过简单的观看行为来完成的。而所谓“观看”，就意味着捕捉眼前事物的某几个最突出的特征。仅仅是少数几个突出的特征就能够确定对一个直觉对象的认识，并能够创造出一个完整的式样”。

对于桥梁来说，人们对它形状的把握都是先从它的主要的受力构件所组成的形状来完成的，即桥梁的结构形式。如：拱形桥，就是通过对它拱形受力结构形状的认识而命名的。再如:吊桥、悬索桥等。虽然上述两种形式的桥梁中，并未提及有关形状的因素。但即便对于一个非桥梁专业的人来说，只要他能区分两座桥的不同，或者说在观看完大量的这两种类型的桥梁建筑后（实例或图片），就能很容易的同建筑形式之间的差别，也很容易联想到不同轮廓线所表达的建筑形式在现实生活中的真实写照，如图（1）。对于这种差别的认识和对不

同线条所表达出来的不同桥梁结构形式所下的定义，并非是通过对桥梁受力构件的逻辑关系、受力方式、施工工艺等因素进行理性的分析后得出的，而只是对这些粗略的线条所描绘出的形状通过直接观察得出的。在桥梁设计中，工程师在完成了对设计条件的理解和前期的调

研工作后，所要做的就是对桥梁结构形式的选择。结构形式一经选择，桥梁的空间几何形状也就基本定型了。这样，桥梁的结构形式所构成的轮廓基本也就决定了一座桥梁的空间形状。

图1 我国各地建筑风格特征示意图

描绘出这两种不同结构性质的桥梁的大体形状。相反，当我们用简单的线条绘制出不同桥梁的轮廓后，也会很容易的分辨出各种轮廓线所代表的是哪一类桥梁建筑。再如：在建筑教学中，对于我国各个地方不同的建筑形式，也是通过几根简单粗略的线条来反映该建筑的总体特征。我们仅仅通过对这些线条的观察，可以很清晰的认识到各个不

2.2体量

体量，是指桥梁建筑在空间上的体积，包括其长度、宽度、高度，即作为结构整体的绝对量。那么体量的大小又是如何成为影响桥梁造型的因素呢？、

亚里士多德曾提出美应符合两个条件：一是各部分排列要适当；二是要有一定的体积、大小、规模，因而美必须具有可观性和整体感。他将“大小”作为符合美的一个标准，已被很多人所认可。前述对于桥梁空间几何形状的论述，是人们在观看一座桥梁时，其构成的空间形状与人们已往经验中的一个或多个几何形状组合的相对应过程。如斜拉桥，基本形成一个三角形形状。对于形状的描述只是完成了对一座桥梁的最初步的感性认识，并未提及有关“量”的方面。这个过程好比儿童在画一个人体画时，总是会将头部画成圆形，身体用三角形或梯形代表，而将胳膊和腿部画成长方形。对于儿童来说，他们对于人体的认识，也是通过人体各部分轮廓所呈现出的大体形状和他们所掌握的几何形状的对应来完成的，而对于一个表现头部的圆形应该画多大，各个身体部分应该占总体的多少比例等问题，儿童们则表现的不知所云。这和我们在表达一座桥梁建筑时，总是会拿我们熟知的几何形状来描述的过程是一样的。对于“量”的认识，往往要靠进一步的理性判断来完成。这个过程也是基于人们的观看活动中的。但是，和对形状的认识不同。对于空间几何形状的描述，是通过自身已往经验中的几何形状和桥梁轮廓所呈现的大体形状的对应，是一种被动的接受过程。而对于体量的把握，则是通过所熟知的事物与桥梁整体或部分构建的对比得来的，是一种主动的判断过程。比如：我们在介绍一座桥梁是会说：这座桥是供4车道通行的。这座桥是供汽车、火车同行的。这就是那桥梁和我们所熟知的人、汽车、火车来对比的。即使没有亲眼见到这座桥，也会通过对上述描述的判断做出一定“量”的感知。这在桥梁设计过程中体现的尤为明显，以下拿重庆菜园坝长江大桥予以说明。

a

b

图2菜园坝大桥方案比选图

图2所示的这两幅图片是设计师提供给业主进行颜色选择的。由于图a中所示的桥梁，缺乏了我们所熟知的事物，对于这座桥梁的体量感，除了通过对路面所示的车道进行模糊的认识外，基本判断不出这座桥梁的体量。而图b所示的桥梁中，所添加的人物、车辆和周围城市背景，使我们不但对桥梁的整体体量有初步的认识，而且对于安全栏杆、吊杆等细部尺寸也能做出合理的判断。

这里所说的体量，用于研究桥梁问题时，并不是指结构尺寸的一味增大，或者说是构件断面增大到超过所需尺寸的“量”。因为这不仅违反了力学原理和设计概念，而且也是极为不经济的。 这里所说的体量是一座桥梁的整体规模使人产生的量感。它是基于一种对比的判断。这种对比不仅是和所熟悉的事物之间进行的，而且也和桥梁所处周围环境之间进行的。

图3英国福斯铁路桥

图3为英国福斯铁路桥。如图所示，它是跨度为521.21m，全长为1630m的悬臂梁桁架桥。在只做出的桁架高度为105m，桁架杆件是直径达4m的圆筒形断面，使用钢材10万吨，铆钉500万余只，整个结构规模不得不说是巨大的。换涂一次油漆，即使由数人操作，也需5～6年，真可说是19世纪钢桥的最大杰作，也有人说它像巨大的恐龙列队成行。

图4五种形态的拱桥

该桥具有非常显著的强有力感和稳定感，之所以可以说使人感到这种气质，是因为不能排除来自总体规模的量感来考虑的。但如果是桥墩很多的短跨度小规模桥梁，在宽广辽阔的周围环境中，其存在就显得微不足道了，且一定会变成不那么能集中人们注意力的微小结构了。

再如图3.2.4所示是五种形态的拱桥，由于拱肋反弯点的有无、拱的扩展程度、端柱的有无等，量感也发生了变化。且整个桥梁的形态特征也随之而异。图a、b所示的拱，具有男性的雄健与刚强，而图c、d、e中，则内涵女性的优美和纤细感。前者是堂堂的厚重感，而后者则具有轻。

1.3与环境的关系

通常，在我们对某些事物进行陈述的时候，总是通过描写该事物与周边的关系，而把这种事物的形态传达出来。视觉判断出来的任何一种视觉特征，都是由该事物在时间和空间中所处的环境和位置界定的。

桥梁作为跨越障碍的人工构筑物，同样也是存在于两岸的环境之中的，受周围环境的影响，并成为环境的一个构成要素。但它不是一开始就存在着的，而是在桥梁竣工后被添加到原先的环境之中的。他的出现可以是将周围环境作为背景，自身脱颖而出的标志性构筑物，也可以是将自身形态与周围背景相协调，融合环境，成为原有环境的一部分。因此，在进行桥梁设计时，必须处理好新建桥梁与原有环境的关系。前述中两个影响桥梁造型的因素（形状和体量），虽说是人们在观看桥梁是的直观感受，但在桥梁设计阶段，却是基于原有地理和物理环境基础上的判断，直接受环境因素的影响。

图5塞弗林桥设计方案

此外，环境的种类也是形形、千差万别的。诸如：有讲究排场的政府机关大街；幽静的、牧歌回荡的田园地带，也有山区、海滨、林木苍翠之处和岩石嶙嶙之地等等。针对不同的建桥环境，必须把握好该处的地理与景观特性，选择适宜的材料和合理的结构形式，是建筑出优秀桥梁的基础因素。

图5为塞弗林桥桥型方案比较实例――塞弗林桥位于德国科隆市区跨越莱茵河。由于建桥地点处于城市特殊的位置，在桥位的左岸不但高耸着一座哥德式教堂，成为城市景观的一个注目点。而且桥位于莱茵河通航的港区，尤其左岸部分，由于船舶航行频繁，要求水中不宜设桥墩。承担该桥设计的工程师塞弗林，曾提出过如图a、b、c三种桥梁造型方案。它们在经济和技术上都是合理的。虽然上述三种

方案都达到了其左岸不设桥墩的要求，却在与周围环境的关系上，都没有达到令人满意的效果。其桥梁形式，要么阻碍了教堂的景观视线、要么与教堂的形式形成强烈的对比，使得作为德国哥特式建筑的代表、著名的科隆教堂美丽景色被遮挡而失色。所以从整个环境设计考虑，提出桥型不对称布置(图d)，这样教堂所在左岸的景色就不受影响。但是，从力学和经济性方面来看，要是悬索桥做成非对称的结构是有问题的，因此作为代替方案，塞弗林再一次提出如图e所示的非对称

斜拉桥方案，最后也采用了此种桥梁形式作为施工方案。在右岸一侧布置桥塔，远看，左岸教堂尖塔与右侧桥塔相呼应，显得对称协调。斜拉桥高耸的桥塔与科隆教堂的美丽塔尖互为对景。在不破坏原来城市左岸景观的前提下，又使右岸平添了景点。

金门桥(图6)是世界著名的桥梁之一，是近代桥梁工程的一项奇迹。大桥雄峙于美国加利福尼亚州长1900多米的金门海峡之上，由桥梁工程师约瑟夫・施特劳斯（Joseph .Struss, 1870―1938年）设计。金门海峡为旧金山海湾入口处，两岸陡峻，航道水深。金门大桥的北端连

图6：美国金门大桥

接北加利福尼亚，南端连接旧金山半岛。由于该桥处于两个地区的边缘地带、人烟稀少，加上跨越距离较大，工程师在设计该桥时，采用了巨型钢塔悬索桥与钢桁架拱桥的结构形式。这种形式，不仅是结构上的一种突破（1957年之前金门大桥是世界上最长的斜拉索桥，两个桥墩在1964年之前拥有世界上悬索桥中最长的跨度。这两个高342米的桥塔直到日本明石海峡大桥竣工前还是世界上最高的悬索桥桥塔），而且两侧高出水面227米（约70层楼高）的巨塔，成为一种通行的标志物。当人们驶船或驾车远望到桥塔时，会有一种心理的暗示。仿佛桥塔在告诉人们：此处有人通过、此处连接到另一处等。并且，大桥用当地的朱砂掺进去做的涂料，桥身为橘红色。使得河面泛起的水汽形式雾气浓浓的天气时，很适合作为汽车行驶的导向物。这些特点，使得金门大桥不仅没有破坏周围的环境，并且成为该环境既缺少又不得不存在的景物。

由此看出，对于环境的把握是桥梁采取何种结构形式、多大体量的基础条件。环境既是桥梁的“承受者”，也是桥梁的“支配者”。它决定了一座桥梁其形式是否合理、体量是否适宜、与其自身融合是否协调等。如果说，空间几何形状和体量是对桥梁自身认识的话，那么，环境因素就是将桥梁融入该处地理位置后的整体把握，也是人们能够判断一座桥梁优劣与否的先决条件。一座抛开环境，只顾自身完美的桥梁，即便有着最合理的结构形式，与环境的格格不入，也使得不会被人们所接受。因此，在桥梁设计中必须处理好桥梁与周围环境的关系。

参考文献

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