立体造型-薄壳构成形式简介

薄壳结构，顾名思义，就是曲面的薄壁结构，类似于自然形态中的蛋壳、贝壳、龟壳、蟹壳等。薄壳构成就是将面材进行折曲、弯曲或压屈，形成各种有机形曲面（图3-47），以增加材料强度，形成复杂多变的曲线立体造型。按曲面生成的形式可分为柱面薄壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。

图3-39　阿基米德式多面体

阿基米德式多面体的基本变化原理是将多面体原型切掉其顶角，在其位置上形成新增加的平面。

图3-40～图3-42　学生作业/王思颖，黄杰，傅翔

在柏拉图式多面体的基础上对面进行切割、镂空等变化，创作出变化多端的多面体。

图3-43　学生作业/陈英

从面上进行加工变化。

图3-44　学生作业/孟现芳

除了面以外，将棱线变曲。

图3-45　学生作业/刘小梅(www.xing528.com)

对角进行了特别的设计。

图3-46　变异多面体

在多面体的基础上，综合运用各种加工方式，对面、角、棱线都进行了变化，使多面体具有丰富且独一无二的造型，充满体量感、节奏韵律感和视觉冲击力。

图3-47　学生作业/史明豪

将大小相同的面进行不同程度的弯曲加工，使作品呈现一个动态的变化。球的点、面边缘的线及面板形成点线面的对比，使作品更具层次。从侧面观察，由于线条的有规律的变化而使作品充满节奏与韵律。

柱面薄壳的壳面为柱形曲面，壳面的曲线线形可以是圆弧形、抛物线、椭圆形等，通常采用圆弧形，以便降低后期的施工难度。圆柱形薄壳外形既似圆柱体，又似圆筒，故又称为筒形薄壳；圆顶薄壳是旋转曲面壳，是极古老的建筑形式，由壳面和支座环组成。按壳面的造型不同，可分为平滑圆顶、肋形圆顶、圆顶薄壳三种，平滑圆顶应用最为广泛；双曲扁壳是一条抛物线沿另一条正交的抛物线平移所形成的曲面，适用于覆盖跨度为20～50米的方形或矩形平面的建筑物，其长短边之比控制在2：1以内；双曲抛物面壳是一条抛物线沿另一条凸向相反的抛物线平行移动所形成的曲面，常见的扭壳也是其中的一种类型。双曲抛物面壳稳定性好，壳面的配筋与模板制作简单，容易适应建筑功能与设计的需要，造型新颖，样式丰富，发展较为迅速。

壳，是一种曲面构件，主要承受各种作用产生的中面内的力。壳体结构通常是由上下两个几何曲面组成的空间薄壁结构，其优势在于能够有效利用材料的强度，壳体处于空间受力的曲面状态，刚度大，覆盖面积广，造型新颖多变，因此薄壳结构能以最少的材料塑造最牢固、最坚实的理想结构。

薄壳构成是利用最薄的材料达到极大强度和力度的一种造型方法，深受建筑设计师的青睐。现代建筑中广泛地采用这种方式，多用于歌剧院、体育馆、广场、展览厅等大型建筑物（图3-48～图3-49）。

当然，薄壳结构也存在自身的不足。在建筑中，薄壳结构采用的材料多为钢筋和混凝土，由于其体形多为复杂多变的曲线，所以模板制作难度大，费时费工，施工难度大；通常壳体容易产生回音现象，对有音响效果要求的建筑则不适宜采用；由于壳体壁薄，壳体既是承重结构又是屋面，所以薄壳结构的保温隔热效果较差。

图3-48　国家大剧院/保罗·安德鲁

国家大剧院外部为钢结构壳体呈半椭球形，恰似一颗“湖中明珠”悄然亮相。巨大的半球仿佛一颗生命的种子，国家大剧院所要表达的即是这种“外部宁静笼罩下的内部生机”。