設計物語丨御力於形：“拱”元素的出彩設計

拱肩縮背的拱是什麼意思

拱形在英文中寫作“Arch”，其與“Architecture”關係之密切自然不必多言。拱形在圓、矩形、多邊形等基本圖形之外，更像是圓和矩形的結合，在美學上可謂是集二者之美妙——圓潤飽滿，又規矩紮實。同時，拱在受力上也體現出其獨特之處：它是御壓力於曲線，又將這股壓力轉化為推力，向兩側傳導成為水平推力。本篇文章，小編將帶大家從拱形結構的受力開始，對一些案例進行賞析，希望能給同學們的作品集設計帶來一些靈感~

01 拱的受力

拱的結構由拱券及支座組成，在荷載作用下主要承受軸向壓力，有時也承受彎矩。由於較同跨度梁的彎矩和剪力小，因而能節省材料、提高剛度、跨越更大空間。拱的性質使應力可以它比較均勻地分佈通體，從而避免集中在中央。

拱的受力示意圖

實際上，大部分的承重結構均可採用拱，值得一提的是，拱的使用可以使內部空間更加寬敞。

拱營造的大空間效果

02 拱形元素在不同建築構件上的使用

拱形的分類下有著等多種形式，它們之間有著共性又存在著細微的差別，這使得拱形元素可以在建築中以豐富的構件形式表現出來。下面，小編將從拱形元素在門窗、承重、穹頂等幾個方面透過對案例的分析介紹其應用，希望能對你有所啟發。

2.1 拱形門窗與歷史的對話

這是一個在Souda Ferry Terminal Competition獲得了Honorable Mention的方案，在這個方案中，拱形窗的使用是為了呼應查尼亞市和整個克里特島的建築和藝術遺產，同時，也是對型別學的應用。

它原先是15世紀末由威尼斯人建造的港口修船廠。船廠開了許多的拱形門以便在建築內部修理船舶，這些建築的立面形式是由一些可高達9米且底部都與海岸平行連續的窄長的拱形組成的。

舊修理廠歷史照片

拱的形式演化

建築內部使用場景

在材料的選擇上，主體結構也是組織其形式的主要設計元素，是由露出清水混凝土製成的。建築東側和西側面朝大海，為了獲得更好的景觀體驗和採光，玻璃幕牆外部分設定銅製遮陽板遮擋陽光。遮陽板採用的是金屬穿孔板，圖案設計採用了米諾安壁畫的紋樣並對原始圖樣進行了轉化，這使得建築的文化性更加突出。

拱形與立面穿孔板的搭配使用

立面穿孔板的圖案演變

立面穿孔板的最終圖案

此外，拱門的線性排列也是定義和細分空間的一種方式。在建築的軸測圖和剖面圖上可以清晰地發現，這個方案的設計思路非常清晰，從“拱”這個簡單的圖形開始，透過對高和寬的不斷變換，拱門有了大小上的區分，並且根據它們所分隔的空間將要進行的活動進行調整和組合，劃分出了多種多樣的空間。

建築軸側圖和剖面圖

http://object-e.net/projects/souda-ferry-terminal

2.2 變化的拱形門與靈動的朝聖場所

這是來自HHF Architects為墨西哥“Holy Week”活動設計的朝聖者中心，從蜿蜒的入口進入後，遊客可以祈禱、觀景、休息。並不對稱的開口通往平臺下方的大廳。外立面上是略有傾斜扭曲的拱形門，從這個建築平面圖我們還能看到，兩個切圓位於兩個切圓之間，大致形成了一個螺旋形。

在這樣的一個建築中，方形的門窗毫無疑問會顯得格格不入，於是，這些略有不同的拱門，這保證了形體上的順暢不被打破，同時也使得這座建築增添了一絲古樸和厚重。在材料的選擇上，裸露而粗獷的混凝土與拱形一起呼應了它的朝聖背景。

建築立面上的拱形元素

https://www.instituteforpublicart.org/case-studies/lookout-point/

2.3 拱形穹頂與承重結構

這是來自Michael Ryan Charters 和 Ranjit John Korah 在芝加哥建築雙年展中的獲獎作品“揭幕”。這一競賽的目標是建立“一座新的建築、設計和教育中心”。

這個方案是由多層拱券結構搭建而成。“表皮和拱券”相組合，共同完成了這個博物館的設計。除了在其中木質的拱券被隱藏在了現代的表皮（為了使建築物獲得良好採光的同時保證陽光不直射其中的藝術品）之中以外，設計者還將20世紀中葉的現代主義摩天樓和城市中最早的由陶土製成的高層建築透過選擇的材料——陶土，聯絡在了一起。

室內效果圖

在白天，這個建築可以輕易地憑藉其閃閃發光的外表皮和其附近的其他建築現代的外表相融合；而在晚上，拱間的燈光照亮了外部，透過半透明的表皮，我們能看到其拱狀的外形。

夜間效果圖

除此之外建築沒有采用一般上窄下寬或一般寬窄的外形，而是將其設定為“兩頭尖中間寬”的鑽石形狀，這種反重力感的設計在美學上獲得了極大成功。

逐漸收窄的底層

木材這種在現代設計中經常採用的古老材料在這種尺度上還沒有應用的先例，但是它卻極好地融入了結構中拱券的元素中。在我們的作品集設計中，選材也是非常重要的一個點，這個方案既考慮到了拱券通常的用材，又考慮到了現代社會的審美需求，值得借鑑。

超大尺度的拱券

https://www.archdaily.cn/cn/775564

03 拱形元素的綜合使用

在這樣的一個建築中，方形的門窗毫無疑問會顯得格格不入，於是，這些略有不同的拱門，這保證了形體上的順暢不被打破，同時也使得這座建築增添了一絲古樸和厚重。在材料的選擇上，裸露而粗獷的混凝土與拱形一起呼應了它的朝聖背景。

3.1 拱形與構成的碰撞

這是來自耶魯大學的一個針對Vauxhall火車站的綜合交通樞紐的設計，在這個方案中，拱形元素與平面構成發生了碰撞融合，形成了一個極具藝術美感的建築。

Vauxhall火車站位於倫敦東南部標誌性的MI6大樓對面，是多個公交節點的交匯點。設計將這些雜亂的運輸節點組織起來，並使之變得清晰。

由構成到方案

大面積的公共空間和商業長廊被拱形元素結合到了一起。這個方案根據現代主義畫家Theo van Doesburg畫作的風格重新繪製了一個CIAC（一個由FAT設計的住宅綜合體）的意向畫作。“拱”的型別學要素被提取出來，並與空間的功能進行匹配。

拱形Typology

這些拱形要素被用於“重新混合”的遊戲中，以發現意想不到的構圖。這些包含著拱形的組合單元成為在各種傳輸節點周圍建立框架的交通樞紐的構建塊。

在我們的作品集設計中，完全可以採用類似的手法，對一個簡單的基本圖形（例如拱形）進行typology分析，將它們變成如同積木的小模組，最終透過合理拼合得到一個完整的建築系統。

http://pitcrit.com/vauxhall-transit-hub/

3.2 拱形與聖潔的婚禮禮堂

這是位於泰國曼谷的一個婚禮禮堂，設計工作室PHTAA Living Design將它命名為“Aube ”，意思是“擁抱”。有趣的一點是，“拱”這個字在中國文化中可以譯作“合抱”，而兩個人的結合就好像是兩個剛剛好合適的部分相合抱在一起。這也使得這個婚禮禮堂有了更唯美的巧合和文化呼應。

值得一提的是通往訂婚室的步道。柱子與柱子之間將婚禮的行進隊伍時遮時露，這個由拱形組成的序列形成了一個私密卻不封閉的空間，並且保留了傳統婚禮所需的戶外條件。

白色曲線形的牆壁擁有模仿一個攝影工作室牆壁的實際優勢，它既可以作為空白畫布使用，也可以藉助天窗的漫射光，或者是利用外牆上曲線的幾何形狀形成的光影效果。

內部牆壁

主要內部空間分為主婚禮廳和訂婚廳。主廳獨立坐落在一個三面環繞著拱形迴廊的庭院當中，實際上婚禮步道和迴廊式的庭院也是一個對於教堂拱形步道元素的再現，又或者是一個新的解讀。

主婚禮廳

這些拱被解構成半個拱的模組元素，並繞不同的軸線旋轉。這使得整個婚禮堂顯得現代而不失莊重聖潔。

拱和曲線牆體在建築內部以各種形式重複，包括庭院中的新娘扔出捧花的雕塑化樓梯。這些拱不僅僅形成了主廳的外立面，還和迴廊的拱相互交疊，再次創造出一種和諧而靈動的感覺。

雕塑化的樓梯

主廳的天花板上拱形天窗的簷口處縮小後被用作舞臺後方牆壁的裝飾元素。彎曲的牆壁和鏤空的地方，與柔軟的窗簾一起，這些勢必為新婚的夫婦創造一個難忘而感人的婚禮。

婚禮堂內部

https://www.archdaily.com/627398/impact-hub-belgrade-ured-architecture-studio/

04 拱與建築的未來

從羅馬人透過加入拱來替代橫樑和柱開始，結構的重量被安置在更少、更結實的支撐物上。毫無疑問，拱的使用歷史已經非常久遠，但它並未過時。

隨著越來越多新型建築材料的發明和引數化建模的使用，我們可以把數學上更加複雜的曲線融合到建築中，使得看上去中規中矩的拱有更新穎的形式。下面這張圖時巧妙地利用了“拱”的受力特色而生成的引數化裝置。類似的手法在建築上的案例還有很多，小編也期待每一個讀到這篇文章的你能有更新穎更震撼的設計。

引數化與拱的結合

總之，在作品集的方案中，我們也可以

將“拱”作為一種設計元素，適當替代方形和完全的引數化建築，可能會取得意想不到的效果

。同時，如果想要

跳出“形式”的束縛

，我們就需要從更深層次挖掘“拱”這個設計要素在建築中被應用廣泛且長盛不衰的根本原因。建議大家從哲學、美學、力學三個層面，對“拱”進行更深層次的分析，如：“拱一般用在什麼型別的建築上來表達一種什麼哲學目的？”；“拱的重複出現可以給人帶來什麼樣的心理感受？”；“拱在受力上的優點可以如何改善建築的結構”等。

今天的文章就到這裡啦~希望大家能體會到“拱”獨特的魅力並應用到自己的設計中去。