融美学于结构——桥梁建筑美学与结构体系设计创新
创始人
2026-03-03 19:39:25
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在中国传统文化中,桥梁不仅是跨越障碍的交通设施,也是文化的载体。自古以来,桥梁都是最受到大众关注的公共建筑物之一。

近年来,随着社会经济和城市建设的发展,社会各界对于桥梁的美学和文化性的思考和讨论不断增多,更多的建筑师、艺术家参与到桥梁设计的工作中,不仅带来了更多的新作品和新创意,也为工程技术和设计理念的发展提供了有益的参考。

桥梁的建筑美学

建筑美学研究的不仅仅是建筑形体外观的表现,还有历史文化、空间体验等等涉及人的精神感知的多种需求,由于建筑师和工程师思考问题的角度和方式存在明显的不同,因此对桥梁建筑美学的思考也给桥梁的功能赋予了更多的价值可能。

建筑学思考的核心问题是人与建筑的关系,即如何完美地服务于人的需求,创造出既能完美服务于人类生活,又能提升人类精神的有意义的场所。

随着人民群众对生活品质日益增高的要求,城市桥梁也不再仅仅是道路的延伸和跨越的结构物,它也是城市中的复合公共空间,历史文化的载体和休闲观景的场所。

深圳前海6号桥利用桥下空间布置了儿童游乐场,将桥下灰空间变成舒适的公共空间,桥梁采用空间曲面梁结构营造海浪的视觉意象,中间带圆形采光孔为桥下空间营造独特的光影效果,曲面梁结构也改善了桥下风环境,以适应南方炎热的气候特点。桥梁的结构造型设计和空间完美的契合,创造出独特的空间体验。

图1 前海6号桥桥下空间

广州人民桥紧邻广州市历史文化街区沙面,跨越珠江老城区段,是珠江上一座历史悠久的桥梁。在人民桥历史文化提升工程中,设计师通过增加桥头堡和观景台、改造桥头踏步和桥梁立面,打造了具有历史文化建筑特征,集观景、休闲和桥头活动广场为一体的桥梁公共建筑空间。

欧式建筑风格的桥头堡与沙面历史街区的建筑风貌相协调,桥头堡内设置无障碍电梯,同时也是桥梁景观的视觉焦点,塑造出功能完善、造型优美的桥梁建筑。将上下桥的踏步与广州传统的柱廊建筑相结合,构建沿河的共享城市空间,同时又是观赏珠江风景的观景平台。

柱廊内设置文化展览馆、西餐厅和咖啡厅,打造城市小商业空间,既满足了上下桥的公共服务功能,又带动了城市经济,创造了社会经济价值。

图2 广州人民桥

南京江心洲3号桥位于江心洲湿地公园中,桥梁采用混凝土拱梁组合结构体系,利用拱圈构筑的起伏多变的亲水游步道,成为亲近自然的观景空间,使桥梁与湿地公园的自然环境融为一体,是结构造型和功能空间的完美统一。

图3 南京江心洲3号桥

结构的形式逻辑

桥梁结构体系是桥梁实现跨越最重要的核心内容,结构工程师在考虑结构体系的选择时主要考虑技术和经济的合理性,而建筑师则会更多的考虑人的使用需求、空间的营造和文化的表达,这对结构体系的设计提出了更复杂的要求。

南京太平北路天桥连接了东南大学的两个校区,因为道路下方建设地铁,原桥需拆除重建。为了避开地铁,跨径布置需要增大,但受两侧用地的局限,上桥的踏步布置空间严重受限,与主桥布跨冲突。桥梁结构在设计时考虑了折线形的主跨桥面梁方案,使踏步能够和主梁主跨融合。结构体系采用反芬克式桁架体系能够完美的适应折线形主跨布置需要,桅杆造型桥塔和路两侧的水杉能够形成较好的协调性。

图4 南京太平北路天桥

南京青奥公园桥位于南京浦口青奥体育公园内,是为2014年南京青奥会体育场建设的配套工程,是连接两个体育场馆之间的景观桥步行桥。桥梁平面设计与两个场馆的入口平台协调一致,位于一段变宽的S形曲线上。

设计师提出了以建筑空间的变化推进结构演变的设计方法,结构体系采用波浪形桁架结构象征长江之波,寓意年轻的运动员长江后浪推前浪。将一侧桁架水平旋转90°,形成独特的扭转桁架结构,巧妙地形成桥面的曲线变化。由于结构构件的三维空间关系复杂,采用正向BIM设计技术构建全桥精细三维模型,打造具有时代气息的空间造型。

图5 南京青奥公园桥

东莞龙涌步行桥位于东莞滨海湾新区滨海绿道上,具有观光、运动和贯通滨海绿道的作用,在桥上可以远眺环大湾区的海岸线、深中通道大桥等壮丽的景观,是滨海绿岛上重要的景观节点和打卡地。

因为绿道和河道斜交,按照水利部门要求桥墩和河道必须正交布置,因此桥梁采用S形平面线形,并在桥面两侧设计了不同的功能分区,包含悬挑的独立观景空间、休憩空间和运动空间。

中国传统文化讲究天人合一,追求建筑、人和环境的协调关系,设计方案以结构和环境的共生与共融为目标,将桥梁结构、建筑空间和自然风景完美的结合起来。

拱肋、拉索和夕阳共同构成眼眸的视觉意象,将拱圈的结构之美和夕阳的自然之美共同纳入一幅优美的画卷,成为滨海湾上的标志性景观。

图6 东莞龙涌桥

长三角中心方厅水苑工程位于上海、江苏和浙江三省交界的中心原点,三座桥梁跨越两条河道连接三省四个展厅,形成水面上的中式合院。

桥梁方案由段进院士团队提出,采用叠梁结构廊桥方案,因为通航净空和两侧建筑标高的限制,桥梁必须严格控制建筑高度,因此结构设计将上部的柱廊结构设计成桁架结构体系和下部叠梁结构相结合,形成组合结构体系共同受力。

因为桁架结构的斜杆和中国传统柱廊造型不一致,而没有斜杆的空腹式桁架刚度偏小不利于共同受力,经过结构体系优化,采用在框架柱间设置八角撑的方案提升结构刚度,取消了桁架结构的斜杆,最终实现建筑形式和结构体系的协调统一。

图7 长三角中心方厅水苑

结构设计的目标

建筑师和结构工程师之间的思维碰撞和结合,逐渐形成了以目标为导向的结构体系设计理念和方法。通过对桥梁定位的分析,对功能和空间的推演,明确设计需要实现的目标和愿景,再通过技术方法去设计出最适合的桥梁结构体系,最终实现建筑功能和桥梁结构的高度协调。

在广州南沙聚星桥项目中,设计师尝试将建筑空间和结构进行更深一步的协调融合。聚星桥跨越南沙蕉门河与乌洲涌交汇处的三岔河口,连接商业街区、滨河绿地和居住区。桥梁方案由何镜堂院士团队提出,通过对周边场地环境的分析,明确桥梁的功能定位,它不仅是跨越河道的交通桥梁,更是在河面上构建了一个公共空间和观景平台, Y形平面布局方案是实现这一功能目标的最佳选择。通过两种计算机算法的模拟分析,证明这种平面形态是最便于沟通和汇聚的形式。

为了实现这种创新的建筑造型和结构空间,桥梁结构工程师采用了以目标驱动的结构体系设计方法,通过在桥台设置三角斜撑和后拉锚结构,形成梁拱组合结构体系,建筑顶棚与梁结构一体化设计,将建筑造型和结构融为一体共同受力,最终实现了1∶20的坦拱和155m的大跨径结构目标,并跨中梁高减小到1.2m。

图8 广州南沙聚星桥

南京雨花梅西路跨秦淮河大桥位于南京雨花新城,两侧桥头分布着三所学校和一个居民区,同时连接百里秦淮风光带的滨河景观步道。

根据对两岸居民的出行习惯、学生上下学通行特征、沿河游客游览的需要和城市交通的需要等多方面功能需要的分析,桥梁应实现的多元需求,包括机动车快捷通过,非机动车骑行上下桥,步行空间具有休憩观景的功能,造型具有文化特征。

针对以上目标,设计师经过反复的功能推演,最终提出了双层桥面、上下联通,非对称布置的复合竖曲线设计方案,构建了便捷的慢行交通空间和舒适的桥下共享休憩空间。

拱肋同样采用非对称布置,与上下交错的步道系统协调统一,采用扇形立柱连杆连接双层桥面形成整体结构,竖向立柱同时营造了丰富有趣的桥下活动空间。

图9 雨花梅西路跨秦淮河大桥

当前我国城市建设的特点已经从高速发展向高质量发展转变,桥梁建设对艺术性、舒适性、适用性提出了更高的品质要求,建筑美学理念与结构体系设计方法的充分结合,以功能空间、人文体验和文化表达为目标进行的桥梁结构设计,不仅仅为了实现桥梁结构形式和体系的创新,更为了创造能够更好的服务于人类生活和精神感受的公共场所和共享空间,达到功能和结构的完美统一。

本文刊载 / 《桥梁》杂志

2025年 第6期总第128期

作者 / 曹菲

作者单位 / 东南大学建筑设计研究院有限公司

编辑 / 李诗韵

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