开始
陈艾荣 盛 勇
同济大学桥梁工程系
二零零三年十一月
桥梁结构力与美的体现
? 桥梁美的认识
? 桥梁美的创造
? 桥梁美的评价
桥梁结构力与美的体现
桥梁美学,环球展望
? 桥梁和桥梁所在地的统一 Bridge/place integration
? 关联设计 Contextual design
? 相互关联 Context
? 结构上的表现形式 Structurally expressive form
? 同时存在的目标 Simultaneity
? 桥梁美学准则 Bridge－ Aesthetics Guidelines
? 局限 Limitations
? 抽象 Abstractions
桥梁美的认识
桥梁和桥梁所在地的统一
? 专家们提出的最普遍的建议是桥梁和桥梁所在地的结合，
其中后者包括, 景观,,, 城市风景,,, 城市空间,,, 环
境,,, 风景区, 等，前者要对后者不, 干扰,,要, 谐和,,
,互补,,, 增强,,, 保护,,, 偎依, 等。
?, 我们必须注意自然平衡，以尽可能不干扰景观的方式构
成我们的桥梁。只要桥梁建筑在邻近引人入胜的自然风景区，
这一点就特别重要, 。 —— Von Olnhausen(瑞典 )。
?, …… 我们认为必须将桥梁与其所在地环境，景观或城市
风景相结合，特别是在涉及尺寸关系和比例的场合。在过去几
十年问，由于将笨重的混凝土块体置入城市老区的中心已经造
成了许多错误 …… 往往，具有深、重梁的长跨桥梁会破坏可爱
的河谷风景或城市 ……, —— Leonhardt(德国 )。
桥梁美的认识
关联设计
?, … 因为桥粱建在 — 定的环境中，不仅应保护现有的景观，
而且应与设定的环境互补，甚至为之增色, 。在此基础上，专家
们建议采用, 相互关联, (contextual)设计法。
? 采用这种方法，意指对桥梁所在地的所有或至少大多数重要
元素或方面 (建筑的、历史的、环境的、地形的、结构的、几何的、
地质的、社会的、文化的、考古学的等等 )都加以鉴定和研究。
桥梁美的认识
结构上的表现形式
? 世界第一流工程师和建筑师提出的第二个最共同的建议，是关
于桥梁在结构上的表现形式，即关于显现桥梁主体力学结构的形式。
?, 桥梁还须表现为单纯、清晰的形式，因而给人以可靠和稳定
的感觉。在这点上，我们必须寻求简单。基本的桥梁形式还必须与
使用的材料相称。砌砖与木结构桥各自限定为不同于钢桥或钢筋混
凝土桥的形式。, —— Leonhardt(德国 )。
?, 桥梁建筑形式最重要的原则，就是获得清晰和轮廓分明的可
以剖析的结构，去掉掩饰和不必要的细节，而只有直接的线条，即
令人称心悦目，又能给人作出合理的解释, 。 —— Ghaswala (印
度 )。
桥梁美的认识
同时存在的目标
? 桥梁构形应设计成在视觉上最大限度地引人人胜的状态下承
受其荷载 。
? 桥梁形式的塑造不应只求荷载效应, 而不考虑其外观, 同时
桥梁形式的塑造也不应只求外观, 而不考虑桥梁承受荷载的效
应 。 功能和外观两者共同确定形式, 忽视一个或另一个主要目
标的桥梁设计师, 将在错误的时间, 错误的地点建造着错误的
桥梁 。
桥梁美的认识
同时存在的目标 (续 )
?, 在这方面, 无论如何, 必须强调根据工程要求, 但以较少变化
或装饰试图改进外观的设计桥梁的方法, 应该受到最强有力的措辞
谴责 。 只有把美学设计发展成为总体思想的主要部分, 才能实现优
秀的设计 。 因此, 必须有建筑师的充分介入, 这一点, 从基本形式
正在设想的时候就要开始, 。 —— Liebenberg(南非 )。
?, 桥梁建筑形式最重要的原则, 就是获得清晰和轮廓分明的可以
剖析的结构, 去掉掩饰和不必要的细节, 而只有直接的线条, 即令
人称心悦目, 又能给人作出合理的解释, 。 —— Ghaswala (印度 )。
桥梁美的认识
桥梁美学准则
,环球桥梁美学, 的许多作者, 深信明智的采用由其他人推定
和建议的准则可以接近和偶尔达到美的实现 。 尽管多数桥梁专家蔑
视使用定则或准则, 另一些专家告诫切忌全部使用, 而许多专家则
容许和推荐把定则或准则作为实现美的帮助手段来使用 。
,我们不能假定这些准则的简单应用本身就将产生一座美丽的桥
梁 。 设计师仍须具有想像力, 直觉感, 以及形式和美的感觉 …… 然
而, 准则提供给我们一个较好的起点, 帮助我们对我们的设计进行
关键性的评价, 特别是在模型阶段, 这样能够使得我们察觉美学设
计的错误, 。 —— Leonhardt(德国 )。
? 限制
桥梁美的认识
抽象
设 计 优 秀
功 能 安 全 经 济 美 学
桥 梁 所在地 观察者 设计师
A 形式
B 表面
C 材料
A 环境
B 建筑
C 历史
A 技术
B 分析
C 创造性和美学
A 形式 B 表面 C 材料
1表 现
2比 例
3细长度
4形 状
5一致性
6次 序
7变 化
8透 明
9装 饰
1终面
2色彩
3照明
4装饰
1质 量
2耐久性
1观 察
2评 价
3个人意见
4文化研究
5辩 和批评
D 社会
A 车辆使用者
B 行 人
C 临近居民
D 专业人员
桥梁美的认识
? 戴维 ·P·比林顿 David P,Billington
?,塔和桥 —— 结构工程的新艺术》
The Tower and The Bridge
— The New Art of Structural Engineering
塔和桥 —— 结构工程的新艺术
,…… 他们 (设计大师们 )都高度重视轻巧和安全, 经济和功能以及
优美的外观 。 这些基本的理想导致不同的形式, 这表明在结构方面
没有所谓最合适的条件, 有的是很多合理的选择 。 这些选择为每个
设计师提供了表现其个人思想的自由, 并表现其风格, 。
桥梁美的认识
结构艺术的思想
?以埃菲尔铁塔和布鲁克林桥为代表的大型结构工程体现了
一种新的艺术形式, 即结构艺术, 平行于建筑并完全独立 。
?仅仅显示出结构与表现结构并不是一回事, 结构的表现应
当清楚地标明荷载的传递 （ 力量 ） 与构件的连接 （ 安全 ） 。
桥梁美的认识
结构艺术的特点
结构艺术与建筑艺术的区别体现在尺寸, 用途和形
式的差别 。 和建筑艺术相比, 结构艺术的特点包括：
? 尺寸相当大, 需要进行工程设计；
? 用途相当简单；
? 形式本身的设计是为了控制应力, 而非创造空间 。
桥梁美的认识
桥梁美学的三个, 神话,
? 加拿大多伦多大学 Paul Gauvreau
? 桥梁美学的三个, 神话,
THE THREE MYTHS OF BRIDGE AESTHETICS
? 形式从属于功能 Form Follows Function,
? 公众总是对的 The Customer Is Always Right,
? 建筑师会更好的完成工作 Architects Do It Better.
桥梁美的认识
,形式从属于功能,
? 源起：
,形式从属于功能, 源于 美国建筑师 Louis Sullivan的个人美
学观点，他在美国摩天大楼形式发展的进程中有重要的影响。
他认为建筑的每一个视觉造型单元都必须是某一功能的一致体
现。
? 桥梁美学中的普遍认识：
良好的结构性能、便宜的工程造价就足以体现视觉上的美感。
? Paul Gauvreau的认识：
桥梁应该是功能明显的，但功能无法决定桥梁的形式。结构性
能和经济性本身毫无美学意义，在天才的设计师手中效率和经济的
原则有助于创造和提炼视觉形式，因为如果不这样的话，再好的视
觉形式也有可能被搁置、弃用。
桥梁美的认识
,公众总是对的,
在今年来的桥梁建设中有一种趋势，在桥梁的设计过程
中越来越多的引入公众的参与。公众过分的参与在某种程度
上是由于 公众 担心在其附近修建的桥梁不是一个好看的, 邻
居,,同时坚信没有他们的参与，他们的担心将不会有人重
视。过分遵从公众的意见，不可能对现在的观点提出有意义
的挑战，因为公众的意见强调的是认从而不是创新。没有了
有意义的创新也就无从谈起桥梁的美。
桥梁美的认识
,建筑师会更好的完成工作,
? 标志性桥梁：
?, 形式从属于功能, 的例外
? 业主们往往不惜重金打造标志性桥梁并且指定建筑师在桥
梁造型上起主导作用。
? 建筑师与桥梁工程师
? 建筑师布置抽象的、符号化的视觉形象，他们很少能够游
刃有余的处理对对荷载和平衡明确的、有意义的视觉表达 。
往往会为了富有表现力的视觉形象，而使力流迂回曲折，
,走错了路, 。
? 工程师们对桥梁美学的职业理解局限于, 功能决定形式,
的思想，以及由此产生的众多毫无光泽的桥梁结构,使得
人们更倾向于寻求建筑师的帮助。
桥梁美的认识
建筑师与桥梁工程师的关系
? 桥梁工程师, 建筑师应通力合作 。
? 桥梁工程师在桥梁的设计建造过程中应起主导作用 。
? 起主导作用的桥梁工程师应具备一定的艺术和美学素养,
并能对建筑师的意见采取积极的配合的态度 。
桥梁美的认识
桥梁美的创造
? 桥梁造形
? 心理引诱力, 静态的动势, 造型三要素
? 外形表现方法, 美学规则, 力学性能的表现
? 桥梁景观
? 环境与环境调查, 桥梁与环境的关系, 视点与视点场
? 桥梁造型和景观设计的实践
? 表现手法
? 各种桥梁形式的静力特点和造型格调、高速公路跨线桥的造
型研究
? 具有代表性的桥梁
桥梁美的创造
桥梁造型三要素 —— 形、色、质
? 形的构成
? 形的构成要素
平面构成,点、线、面
立体构成,线材，板材、块材
? 形的构成法则
组合构成法、切割构成法
? 视错觉 （错视）
? 造型单元及造型单元的组合
桥梁美的创造
桥梁造型单元设计法
? 确定了几类基本的造型单元，桥梁结构的各个组成构件就可以以
这些基本造型单元为模板，按具体的结构要求进行尺度、比例的
变化，并最终构成桥梁结构整体。
桥梁整体造型设计法
? 整体造型设计法更加强
调的是桥梁形式的整体
性。在这里，各构件的
功能性得到一定的弱化，
相互之间没有明显的区
分。
色彩构成 与 材料构成
? 色彩构成
? 光源色与物体色
? 色别、明度、饱和度
? 蒙塞尔色系、奥斯特瓦德色系、日本色研所色系
? 配色的有调和与对比
? 材料构成
质感设计的基本法则,
? 配比原则
? 主从原则
? 适合原则
桥梁美的创造
外形表现方法
? 轻巧感
? 形, 提高重心可取得轻巧的造型效果
? 色, 应用明度高的色彩 (轻感色 )
? 质, 采用细密、光泽的表面
? 稳定感
包括结构上的, 实际稳定, 和外观上的, 视觉稳定,
? 形, 重心下降法、扩大支撑面
? 色, 深 (重 )色彩
? 质, 表面粗糙、无光泽、具有较大的量感的材料
? 运动感
斜直线、弯曲线
桥梁美的创造
造型的美学规则
? 比例与尺度
? 对称与均衡
? 稳定与轻巧
? 节奏与韵律
? 统一与变化
? 对比与调和
? 过渡与呼应
? 主从与重点
? 比拟与联想
? 单纯与和谐
桥梁美的创造
力学性能的表现
? 利用拓扑分析优化桥梁造型
? 主梁和桥塔的气动选型和造型设计的结合
? 曲线梁在梁、拱、斜拉和悬索四种体系中的应用
桥梁美的创造
利用拓扑分析优化桥梁造型
拓扑优化的目的就是在单独荷载或多个荷载的作用下，寻求对材
料的最佳使用方式，即造型的优化（ shape optimization or layout
optimization）。 对材料的最充分使用在拓扑优化中，代表的是最大
刚度的设计。
下图是一个 V＝ 60的例子，其中图 a表示载荷和边界条件，图 b则
以密度云图形式绘制的拓扑结果。
桥梁美的创造
环境与环境调查
? 心理学上一般将环境分为三类：
? 自然环境 如峡谷、江河、平原、海湾等
? 社会环境 如田原、工厂、码头等
? 文化环境 如文教区、宗教区
? 环境调查的内容包括地形地势、环境色彩构成以及
地区自然和人文环境等。调查结果的汇总和整理将成为
后续展开设计的重要依据。
桥梁美的创造
桥梁与环境的关系
? 桥梁与环境相结合的三种方法,
? 消去法，隐蔽桥梁的存在
? 融合法，使桥梁和环境按基本相同的格调融合
? 强调法，强调突出桥梁的存在
桥梁美的创造
视点与视点场
? 桥梁的形态随着观察方向的不同, 会呈现各种不同的外形 。
? 视点是, 观, 的出发点, 视点场是, 观, 的范围 。
? 对于不同位置和性质的视点, 有景观的如下分类：
? 根据水平视角及视距, 景观分为远景, 中景, 近景和可触摸景 。
? 根据视点位置的高低可分为仰视景观, 平视景观和俯视景观 。
? 另外根据视点行为的性质可分为静态景观和动态景观 。
桥梁美的创造
桥梁造型和景观设计的表现手法
? 素描图、渲染图
? 模型
? 计算机效果图、模拟动画, 虚拟现实技术
? 桥梁参数化三维造型
桥梁美的创造
设计概念的提出与展开
设计概念回答的是这样一个问题，即：要设计一个什么样
的桥。它是设计过程中的中心思想、是基调。其后每一步具体
设计都应围绕这个主题，而不能随意发挥。设计概念的建立和
丰富必须是在对环境情况和结构性能的准确把握的基础上，同
时融入设计师创造性的劳动。
桥梁美的创造
桥梁形式的静力特点和造型格调
? 梁式桥
梁式桥以受弯为主，但在梁式桥的主梁中潜藏着沿水平方向左右伸
展的力，并由此给桥梁带来了紧张感和动势。
? 拱桥
拱桥的基本心理引诱力线是由拱肋和梁组成，但吸引力最强的还是
由拱肋产生的。拱桥的特征就在于它的孕育着力的紧张感的弧形心理引
诱力线，以很大跨径一跃而过，具有极优美的力动感。
? 悬索桥与斜拉桥
悬索桥与斜拉桥都可以归于缆索承重桥梁，两者向上伸展的主塔的
动势和水平伸展的加劲梁的动势，在保持令人满意的视觉平衡的同时，
产生了桥梁整体上十分优美的力动感。
桥梁美的创造
高速公路跨线桥的造型研究
? 环境调查
? 设计概念
? 跨线桥布孔的特点与比例
? 主梁形式及其视觉连续性
? 墩台的设计
? 结构的力学分析
? 互通立交匝道桥之间的区分与呼应
? 同一高速公路上各跨线桥的个性与共性 —— 多样与统一
? 整条高速公路的, 色彩, —— 个性
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新
? 1999年 20世纪最美丽桥梁的评选
? ROBERT MAILLART设计的瑞士 Salginatobel 桥，
一座镰刀型的混凝土三铰拱
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续一）
? Stauffacher桥 —— 石结构传统
更多的保留了传统石拱桥的外观，而没有体现出混凝土拱
的结构形式。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续二）
? Zuoz桥 —— 中空箱槽的设计
高的，无用的竖墙其实是对传统的罗马拱拱肩墙的一种视
觉表现。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续三）
? Tavanasa桥 —— 三铰拱形式
去掉了桥台附近很高的竖墙，于是产生了一种崭新的三
铰拱的形式。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续四）
? Tavanasa桥 (1905)和 Salginatobel桥 (1930)
以 Tavanasa桥为模板，报价最低，同时在质量和外观上
也被认为是最好的
桥梁美的创造
图
多多罗桥的造型和景观设计
? 主题, 光与影、未来性、飞跃、存在感
? 内容, 结合风洞试验的结果进行综合考虑
? 桥塔造型, 桥塔上部和 下部 形式、塔柱切角、下塔柱转角位置
? 斜拉索 布置,锚固间距圆顺过渡,塔下无索区长度
? 桥墩造型, 与下塔柱形状相协调、尽量不妨碍视野
? 表面涂装,与主题的呼应、与环境的协调、与已建桥梁的统一
桥梁美的创造
多多罗图片一
多多罗图片二
程阳风雨桥的鉴赏
? 建于 1912— 1924年,— 座石墩、木面、瓦顶的长廊式桥梁
? 木梁伸臂结构,, 木上加木，层层递出,
? 压重的五座塔式楼亭：有主有次，有同有异
桥梁美的创造
程阳风雨桥图片
金门桥和大海带桥桥塔造型浅析
? 金门桥桥塔
? 杆的概念
? 杆件组合、加法构成
? 大海带桥桥塔
? 板的概念
? 板件裁切、减法构成
? 引桥墩和梁 的, 板, 样造型
? 全桥统一于一个, 飘带, 的概
念,
桥梁美的创造
金门桥图片
大海带桥图片
桥梁美的评价
? 桥梁美的评价表现为人们对桥梁及地域环境, 景观价值,
（, Landscape value”） 的认识，
? 包括设计过程中的模拟评价和建成后的使用评价，
? 内容涉及使用者的体验（对远景、近景以及夜景的观感）
和对地域景观的改善、维护与创造。
桥梁美的评价
景观评价的调查
? 景观评判测量方法
? 评分法 —— SBE法（ Scenic Beauty Estimation）
? 逐个评分,
? 优点是能对大量景观样本进行评价，
? 缺点是各个景观样本间缺乏比较的机会，影响相关分析的可靠性。
? 比较评判法 —— LCJ法（ Law of Comparative Judgment）
? 对偶比较法与等级排列法
? 高可靠性，小样本量
? 被调查人群
? 非专业人员，主要指公众，如当地居民和单位；
? 初级专业人员，主要指在校专业学生，
? 专业人员，主要包括该领域专家和大桥的参建人员。
桥梁美的评价
景观评价的量化分析
选取美观评价因素，制作比选方案，并对不同
人群进行调查。在此基础上利用二元对比排序与隶
属度函数方法给出 量化分析 的结果。
桥梁美的评价
目标和任务
? 桥梁美学体系的建立
? 各种桥梁体系的力学性能和美学特性
? 高速公路跨线桥的造型研究
? 拓扑分析优化桥塔、桥墩造型
? 主梁和桥塔的气动选型和造型设计的结合
在本研究的基础上，并借鉴国内外的相关研究成果，力
求写出能够指导中小跨径桥梁造型设计的指南和关于桥梁美
学原理、桥梁造型和景观设计方面的综合性著作。
目标和任务
谢谢
陈艾荣 盛 勇
同济大学桥梁工程系
二零零三年十一月
桥梁结构力与美的体现
? 桥梁美的认识
? 桥梁美的创造
? 桥梁美的评价
桥梁结构力与美的体现
桥梁美学,环球展望
? 桥梁和桥梁所在地的统一 Bridge/place integration
? 关联设计 Contextual design
? 相互关联 Context
? 结构上的表现形式 Structurally expressive form
? 同时存在的目标 Simultaneity
? 桥梁美学准则 Bridge－ Aesthetics Guidelines
? 局限 Limitations
? 抽象 Abstractions
桥梁美的认识
桥梁和桥梁所在地的统一
? 专家们提出的最普遍的建议是桥梁和桥梁所在地的结合，
其中后者包括, 景观,,, 城市风景,,, 城市空间,,, 环
境,,, 风景区, 等，前者要对后者不, 干扰,,要, 谐和,,
,互补,,, 增强,,, 保护,,, 偎依, 等。
?, 我们必须注意自然平衡，以尽可能不干扰景观的方式构
成我们的桥梁。只要桥梁建筑在邻近引人入胜的自然风景区，
这一点就特别重要, 。 —— Von Olnhausen(瑞典 )。
?, …… 我们认为必须将桥梁与其所在地环境，景观或城市
风景相结合，特别是在涉及尺寸关系和比例的场合。在过去几
十年问，由于将笨重的混凝土块体置入城市老区的中心已经造
成了许多错误 …… 往往，具有深、重梁的长跨桥梁会破坏可爱
的河谷风景或城市 ……, —— Leonhardt(德国 )。
桥梁美的认识
关联设计
?, … 因为桥粱建在 — 定的环境中，不仅应保护现有的景观，
而且应与设定的环境互补，甚至为之增色, 。在此基础上，专家
们建议采用, 相互关联, (contextual)设计法。
? 采用这种方法，意指对桥梁所在地的所有或至少大多数重要
元素或方面 (建筑的、历史的、环境的、地形的、结构的、几何的、
地质的、社会的、文化的、考古学的等等 )都加以鉴定和研究。
桥梁美的认识
结构上的表现形式
? 世界第一流工程师和建筑师提出的第二个最共同的建议，是关
于桥梁在结构上的表现形式，即关于显现桥梁主体力学结构的形式。
?, 桥梁还须表现为单纯、清晰的形式，因而给人以可靠和稳定
的感觉。在这点上，我们必须寻求简单。基本的桥梁形式还必须与
使用的材料相称。砌砖与木结构桥各自限定为不同于钢桥或钢筋混
凝土桥的形式。, —— Leonhardt(德国 )。
?, 桥梁建筑形式最重要的原则，就是获得清晰和轮廓分明的可
以剖析的结构，去掉掩饰和不必要的细节，而只有直接的线条，即
令人称心悦目，又能给人作出合理的解释, 。 —— Ghaswala (印
度 )。
桥梁美的认识
同时存在的目标
? 桥梁构形应设计成在视觉上最大限度地引人人胜的状态下承
受其荷载 。
? 桥梁形式的塑造不应只求荷载效应, 而不考虑其外观, 同时
桥梁形式的塑造也不应只求外观, 而不考虑桥梁承受荷载的效
应 。 功能和外观两者共同确定形式, 忽视一个或另一个主要目
标的桥梁设计师, 将在错误的时间, 错误的地点建造着错误的
桥梁 。
桥梁美的认识
同时存在的目标 (续 )
?, 在这方面, 无论如何, 必须强调根据工程要求, 但以较少变化
或装饰试图改进外观的设计桥梁的方法, 应该受到最强有力的措辞
谴责 。 只有把美学设计发展成为总体思想的主要部分, 才能实现优
秀的设计 。 因此, 必须有建筑师的充分介入, 这一点, 从基本形式
正在设想的时候就要开始, 。 —— Liebenberg(南非 )。
?, 桥梁建筑形式最重要的原则, 就是获得清晰和轮廓分明的可以
剖析的结构, 去掉掩饰和不必要的细节, 而只有直接的线条, 即令
人称心悦目, 又能给人作出合理的解释, 。 —— Ghaswala (印度 )。
桥梁美的认识
桥梁美学准则
,环球桥梁美学, 的许多作者, 深信明智的采用由其他人推定
和建议的准则可以接近和偶尔达到美的实现 。 尽管多数桥梁专家蔑
视使用定则或准则, 另一些专家告诫切忌全部使用, 而许多专家则
容许和推荐把定则或准则作为实现美的帮助手段来使用 。
,我们不能假定这些准则的简单应用本身就将产生一座美丽的桥
梁 。 设计师仍须具有想像力, 直觉感, 以及形式和美的感觉 …… 然
而, 准则提供给我们一个较好的起点, 帮助我们对我们的设计进行
关键性的评价, 特别是在模型阶段, 这样能够使得我们察觉美学设
计的错误, 。 —— Leonhardt(德国 )。
? 限制
桥梁美的认识
抽象
设 计 优 秀
功 能 安 全 经 济 美 学
桥 梁 所在地 观察者 设计师
A 形式
B 表面
C 材料
A 环境
B 建筑
C 历史
A 技术
B 分析
C 创造性和美学
A 形式 B 表面 C 材料
1表 现
2比 例
3细长度
4形 状
5一致性
6次 序
7变 化
8透 明
9装 饰
1终面
2色彩
3照明
4装饰
1质 量
2耐久性
1观 察
2评 价
3个人意见
4文化研究
5辩 和批评
D 社会
A 车辆使用者
B 行 人
C 临近居民
D 专业人员
桥梁美的认识
? 戴维 ·P·比林顿 David P,Billington
?,塔和桥 —— 结构工程的新艺术》
The Tower and The Bridge
— The New Art of Structural Engineering
塔和桥 —— 结构工程的新艺术
,…… 他们 (设计大师们 )都高度重视轻巧和安全, 经济和功能以及
优美的外观 。 这些基本的理想导致不同的形式, 这表明在结构方面
没有所谓最合适的条件, 有的是很多合理的选择 。 这些选择为每个
设计师提供了表现其个人思想的自由, 并表现其风格, 。
桥梁美的认识
结构艺术的思想
?以埃菲尔铁塔和布鲁克林桥为代表的大型结构工程体现了
一种新的艺术形式, 即结构艺术, 平行于建筑并完全独立 。
?仅仅显示出结构与表现结构并不是一回事, 结构的表现应
当清楚地标明荷载的传递 （ 力量 ） 与构件的连接 （ 安全 ） 。
桥梁美的认识
结构艺术的特点
结构艺术与建筑艺术的区别体现在尺寸, 用途和形
式的差别 。 和建筑艺术相比, 结构艺术的特点包括：
? 尺寸相当大, 需要进行工程设计；
? 用途相当简单；
? 形式本身的设计是为了控制应力, 而非创造空间 。
桥梁美的认识
桥梁美学的三个, 神话,
? 加拿大多伦多大学 Paul Gauvreau
? 桥梁美学的三个, 神话,
THE THREE MYTHS OF BRIDGE AESTHETICS
? 形式从属于功能 Form Follows Function,
? 公众总是对的 The Customer Is Always Right,
? 建筑师会更好的完成工作 Architects Do It Better.
桥梁美的认识
,形式从属于功能,
? 源起：
,形式从属于功能, 源于 美国建筑师 Louis Sullivan的个人美
学观点，他在美国摩天大楼形式发展的进程中有重要的影响。
他认为建筑的每一个视觉造型单元都必须是某一功能的一致体
现。
? 桥梁美学中的普遍认识：
良好的结构性能、便宜的工程造价就足以体现视觉上的美感。
? Paul Gauvreau的认识：
桥梁应该是功能明显的，但功能无法决定桥梁的形式。结构性
能和经济性本身毫无美学意义，在天才的设计师手中效率和经济的
原则有助于创造和提炼视觉形式，因为如果不这样的话，再好的视
觉形式也有可能被搁置、弃用。
桥梁美的认识
,公众总是对的,
在今年来的桥梁建设中有一种趋势，在桥梁的设计过程
中越来越多的引入公众的参与。公众过分的参与在某种程度
上是由于 公众 担心在其附近修建的桥梁不是一个好看的, 邻
居,,同时坚信没有他们的参与，他们的担心将不会有人重
视。过分遵从公众的意见，不可能对现在的观点提出有意义
的挑战，因为公众的意见强调的是认从而不是创新。没有了
有意义的创新也就无从谈起桥梁的美。
桥梁美的认识
,建筑师会更好的完成工作,
? 标志性桥梁：
?, 形式从属于功能, 的例外
? 业主们往往不惜重金打造标志性桥梁并且指定建筑师在桥
梁造型上起主导作用。
? 建筑师与桥梁工程师
? 建筑师布置抽象的、符号化的视觉形象，他们很少能够游
刃有余的处理对对荷载和平衡明确的、有意义的视觉表达 。
往往会为了富有表现力的视觉形象，而使力流迂回曲折，
,走错了路, 。
? 工程师们对桥梁美学的职业理解局限于, 功能决定形式,
的思想，以及由此产生的众多毫无光泽的桥梁结构,使得
人们更倾向于寻求建筑师的帮助。
桥梁美的认识
建筑师与桥梁工程师的关系
? 桥梁工程师, 建筑师应通力合作 。
? 桥梁工程师在桥梁的设计建造过程中应起主导作用 。
? 起主导作用的桥梁工程师应具备一定的艺术和美学素养,
并能对建筑师的意见采取积极的配合的态度 。
桥梁美的认识
桥梁美的创造
? 桥梁造形
? 心理引诱力, 静态的动势, 造型三要素
? 外形表现方法, 美学规则, 力学性能的表现
? 桥梁景观
? 环境与环境调查, 桥梁与环境的关系, 视点与视点场
? 桥梁造型和景观设计的实践
? 表现手法
? 各种桥梁形式的静力特点和造型格调、高速公路跨线桥的造
型研究
? 具有代表性的桥梁
桥梁美的创造
桥梁造型三要素 —— 形、色、质
? 形的构成
? 形的构成要素
平面构成,点、线、面
立体构成,线材，板材、块材
? 形的构成法则
组合构成法、切割构成法
? 视错觉 （错视）
? 造型单元及造型单元的组合
桥梁美的创造
桥梁造型单元设计法
? 确定了几类基本的造型单元，桥梁结构的各个组成构件就可以以
这些基本造型单元为模板，按具体的结构要求进行尺度、比例的
变化，并最终构成桥梁结构整体。
桥梁整体造型设计法
? 整体造型设计法更加强
调的是桥梁形式的整体
性。在这里，各构件的
功能性得到一定的弱化，
相互之间没有明显的区
分。
色彩构成 与 材料构成
? 色彩构成
? 光源色与物体色
? 色别、明度、饱和度
? 蒙塞尔色系、奥斯特瓦德色系、日本色研所色系
? 配色的有调和与对比
? 材料构成
质感设计的基本法则,
? 配比原则
? 主从原则
? 适合原则
桥梁美的创造
外形表现方法
? 轻巧感
? 形, 提高重心可取得轻巧的造型效果
? 色, 应用明度高的色彩 (轻感色 )
? 质, 采用细密、光泽的表面
? 稳定感
包括结构上的, 实际稳定, 和外观上的, 视觉稳定,
? 形, 重心下降法、扩大支撑面
? 色, 深 (重 )色彩
? 质, 表面粗糙、无光泽、具有较大的量感的材料
? 运动感
斜直线、弯曲线
桥梁美的创造
造型的美学规则
? 比例与尺度
? 对称与均衡
? 稳定与轻巧
? 节奏与韵律
? 统一与变化
? 对比与调和
? 过渡与呼应
? 主从与重点
? 比拟与联想
? 单纯与和谐
桥梁美的创造
力学性能的表现
? 利用拓扑分析优化桥梁造型
? 主梁和桥塔的气动选型和造型设计的结合
? 曲线梁在梁、拱、斜拉和悬索四种体系中的应用
桥梁美的创造
利用拓扑分析优化桥梁造型
拓扑优化的目的就是在单独荷载或多个荷载的作用下，寻求对材
料的最佳使用方式，即造型的优化（ shape optimization or layout
optimization）。 对材料的最充分使用在拓扑优化中，代表的是最大
刚度的设计。
下图是一个 V＝ 60的例子，其中图 a表示载荷和边界条件，图 b则
以密度云图形式绘制的拓扑结果。
桥梁美的创造
环境与环境调查
? 心理学上一般将环境分为三类：
? 自然环境 如峡谷、江河、平原、海湾等
? 社会环境 如田原、工厂、码头等
? 文化环境 如文教区、宗教区
? 环境调查的内容包括地形地势、环境色彩构成以及
地区自然和人文环境等。调查结果的汇总和整理将成为
后续展开设计的重要依据。
桥梁美的创造
桥梁与环境的关系
? 桥梁与环境相结合的三种方法,
? 消去法，隐蔽桥梁的存在
? 融合法，使桥梁和环境按基本相同的格调融合
? 强调法，强调突出桥梁的存在
桥梁美的创造
视点与视点场
? 桥梁的形态随着观察方向的不同, 会呈现各种不同的外形 。
? 视点是, 观, 的出发点, 视点场是, 观, 的范围 。
? 对于不同位置和性质的视点, 有景观的如下分类：
? 根据水平视角及视距, 景观分为远景, 中景, 近景和可触摸景 。
? 根据视点位置的高低可分为仰视景观, 平视景观和俯视景观 。
? 另外根据视点行为的性质可分为静态景观和动态景观 。
桥梁美的创造
桥梁造型和景观设计的表现手法
? 素描图、渲染图
? 模型
? 计算机效果图、模拟动画, 虚拟现实技术
? 桥梁参数化三维造型
桥梁美的创造
设计概念的提出与展开
设计概念回答的是这样一个问题，即：要设计一个什么样
的桥。它是设计过程中的中心思想、是基调。其后每一步具体
设计都应围绕这个主题，而不能随意发挥。设计概念的建立和
丰富必须是在对环境情况和结构性能的准确把握的基础上，同
时融入设计师创造性的劳动。
桥梁美的创造
桥梁形式的静力特点和造型格调
? 梁式桥
梁式桥以受弯为主，但在梁式桥的主梁中潜藏着沿水平方向左右伸
展的力，并由此给桥梁带来了紧张感和动势。
? 拱桥
拱桥的基本心理引诱力线是由拱肋和梁组成，但吸引力最强的还是
由拱肋产生的。拱桥的特征就在于它的孕育着力的紧张感的弧形心理引
诱力线，以很大跨径一跃而过，具有极优美的力动感。
? 悬索桥与斜拉桥
悬索桥与斜拉桥都可以归于缆索承重桥梁，两者向上伸展的主塔的
动势和水平伸展的加劲梁的动势，在保持令人满意的视觉平衡的同时，
产生了桥梁整体上十分优美的力动感。
桥梁美的创造
高速公路跨线桥的造型研究
? 环境调查
? 设计概念
? 跨线桥布孔的特点与比例
? 主梁形式及其视觉连续性
? 墩台的设计
? 结构的力学分析
? 互通立交匝道桥之间的区分与呼应
? 同一高速公路上各跨线桥的个性与共性 —— 多样与统一
? 整条高速公路的, 色彩, —— 个性
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新
? 1999年 20世纪最美丽桥梁的评选
? ROBERT MAILLART设计的瑞士 Salginatobel 桥，
一座镰刀型的混凝土三铰拱
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续一）
? Stauffacher桥 —— 石结构传统
更多的保留了传统石拱桥的外观，而没有体现出混凝土拱
的结构形式。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续二）
? Zuoz桥 —— 中空箱槽的设计
高的，无用的竖墙其实是对传统的罗马拱拱肩墙的一种视
觉表现。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续三）
? Tavanasa桥 —— 三铰拱形式
去掉了桥台附近很高的竖墙，于是产生了一种崭新的三
铰拱的形式。
桥梁美的创造
从 MAILLART的 Salginatobel桥看技术的继承与创新 （续四）
? Tavanasa桥 (1905)和 Salginatobel桥 (1930)
以 Tavanasa桥为模板，报价最低，同时在质量和外观上
也被认为是最好的
桥梁美的创造
图
多多罗桥的造型和景观设计
? 主题, 光与影、未来性、飞跃、存在感
? 内容, 结合风洞试验的结果进行综合考虑
? 桥塔造型, 桥塔上部和 下部 形式、塔柱切角、下塔柱转角位置
? 斜拉索 布置,锚固间距圆顺过渡,塔下无索区长度
? 桥墩造型, 与下塔柱形状相协调、尽量不妨碍视野
? 表面涂装,与主题的呼应、与环境的协调、与已建桥梁的统一
桥梁美的创造
多多罗图片一
多多罗图片二
程阳风雨桥的鉴赏
? 建于 1912— 1924年,— 座石墩、木面、瓦顶的长廊式桥梁
? 木梁伸臂结构,, 木上加木，层层递出,
? 压重的五座塔式楼亭：有主有次，有同有异
桥梁美的创造
程阳风雨桥图片
金门桥和大海带桥桥塔造型浅析
? 金门桥桥塔
? 杆的概念
? 杆件组合、加法构成
? 大海带桥桥塔
? 板的概念
? 板件裁切、减法构成
? 引桥墩和梁 的, 板, 样造型
? 全桥统一于一个, 飘带, 的概
念,
桥梁美的创造
金门桥图片
大海带桥图片
桥梁美的评价
? 桥梁美的评价表现为人们对桥梁及地域环境, 景观价值,
（, Landscape value”） 的认识，
? 包括设计过程中的模拟评价和建成后的使用评价，
? 内容涉及使用者的体验（对远景、近景以及夜景的观感）
和对地域景观的改善、维护与创造。
桥梁美的评价
景观评价的调查
? 景观评判测量方法
? 评分法 —— SBE法（ Scenic Beauty Estimation）
? 逐个评分,
? 优点是能对大量景观样本进行评价，
? 缺点是各个景观样本间缺乏比较的机会，影响相关分析的可靠性。
? 比较评判法 —— LCJ法（ Law of Comparative Judgment）
? 对偶比较法与等级排列法
? 高可靠性，小样本量
? 被调查人群
? 非专业人员，主要指公众，如当地居民和单位；
? 初级专业人员，主要指在校专业学生，
? 专业人员，主要包括该领域专家和大桥的参建人员。
桥梁美的评价
景观评价的量化分析
选取美观评价因素，制作比选方案，并对不同
人群进行调查。在此基础上利用二元对比排序与隶
属度函数方法给出 量化分析 的结果。
桥梁美的评价
目标和任务
? 桥梁美学体系的建立
? 各种桥梁体系的力学性能和美学特性
? 高速公路跨线桥的造型研究
? 拓扑分析优化桥塔、桥墩造型
? 主梁和桥塔的气动选型和造型设计的结合
在本研究的基础上，并借鉴国内外的相关研究成果，力
求写出能够指导中小跨径桥梁造型设计的指南和关于桥梁美
学原理、桥梁造型和景观设计方面的综合性著作。
目标和任务
谢谢
