结构的真与美 - 结构理论

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结构的真与美-结构理论 结构的真与美-结构理论 结构的真与美-结构理论 结构的真与美-结构理论 结构与建筑空间、形态的关系是建筑学基本的问题，一方面结构是人类从事建造活动以来保证房屋基本使用空间的技术手段，另一方面结构亦是促使建筑形式变革和空间创新的内在技术动力。此次re-joe和samoon带小伙伴们去往同济大学建筑与城规学院c楼A.N.D.设计展，从百余个世界著名建筑的结构模型中，初探建筑与结构的互动关系。从结构功能的角度出发，结构在建造活动中大体扮演两种角色：一是结构作为实现空间设想的技术手段，二是结构参与空间形态的塑造和空间情感的表达。此二者并无高下优劣之分，仅是功能角色不同。在人类从事建造活动之初，结构总是以满足使用要求为基本目标，使用要求包括对尺度，材料，气候，社会环境等方面问题的回应。意大利阿尔贝罗贝洛地区石顶房（trulli）叠涩的石砌尖屋顶取材当地火山岩，满足主屋跨度和高度的要求，回应当地过剩的日照和降水资源。为躲避当时征收的房屋税，屋顶可在征税时方便的整体搬下。（意大利阿尔贝罗贝洛地区石顶房）随着时间的推移，结构设计优化，逐渐朝经济的合理性，自然的往对称性、向心性和序列性的方向发展：对称体系有效平衡两侧的结构受力，向心布局减小扭矩产生的结构变形，重复的构件减少结构单元的种类。结构设计的优化趋势亦是原始精神性空间塑造的设计方法。以万神庙为例，为建造43.3M直径的穹顶空间，设计师阿格里巴采用双层拱券+砖模混凝土穹顶的结构体系，阵列向心布局的结构构件平衡各方向向的外侧推力，减轻基础的负担。同时阵列向心的拱形结构以非日常尺度在室内构成重复的韵律，强化中心的8.9m的圆形洞口。光斑透过圆洞照射在拱形构件和壁龛上，静谧神秘的纪念性氛围得以渲染。自觉或巧合，结构设计开始参与空间形态的塑造和空间情感的表达。（万神庙结构模型）回到文章最开始提出的认为结构需扮演的两种角色，作为空间形态塑造和空间情感表达的手段，结构设计无法绕过这样一个问题：结构的表现力和以经济效率为原则的真实性，在这两者之间应如何取舍？换言之，是否因为空间表现的需求对结构体系作出调整，哪怕这是赘余或违背结构合理性原则的？从中日木结构佛塔的结构设计对比中可对此略作探讨。中日木结构佛塔在结构设计上有很多相似，均是屋面——铺作——柱子的三级传力方式，均是通过铺作层形成出挑的结构，均是小木构件组合受力的构件类型。最大的区别在于日本佛塔中心落柱而中国佛塔中心往往留“空”。这与两类佛塔表达纪念性和使用方式的区别有关，日本佛塔中心柱又称“心柱”或“大黑柱”，是象征精神信仰的图腾；中国佛塔中心留出的“空”既可以是功能性空间也可以作为通高的垂直空间表达纪念性。从结构设计的角度分析，日本佛塔“心柱”在结构上的作用可有可无，例如法隆寺五重塔的“心柱”与周边木结构甚至是相离的状态。日本佛塔的“心柱”更像是一种“赘余”的表现性的结构构件。但据此评价中日佛塔结构设计的优劣毫无意义，结构参与空间情感表达时所 赋有的含义已经超越单纯的技术合理性的层面，应该说，日本佛塔设计主动选择在结构表现力和真实性之间取得平衡是有积极意义，也可作为结构表现主义的古代摹本。（中日木塔对照图）结构设计的真实之美与表现之美紧密结合的第一个巅峰应在19世纪中叶的桥梁结构设计。受益于钢结构技术和预应力混凝土工艺的产生和发展，桥梁结构设计在力学性能和形式美感两方面均取得突破性的发展。钢架桥、斜张桥等新型结构形式的发展突破传统拱桥和平板桥的跨度极限，也摆脱其笨重的形式束缚。结构构件或纤细轻盈，或极简有力，无不体现力学与美学的结合。当结构设计以其最真实的方式呈现时，这其中简单有力、古朴笨拙的美感是最能触动人心的。（钢架桥）现代主义三位大师对结构表现的态度也呈现有趣的差别：对密斯，结构是组构空间标尺性的基本要素，在密斯一系列早期钢结构设计中，梁与柱总是以精确的方式被组织并且刻意的强调；对柯布西耶，结构是工业生产要求下最经济合理的单元体系，是隐藏在“流动空间”和“现代主义方盒子”背后的“多米诺体系”；对赖特，结构似乎未被当作独立的元素进行考量，结构柱或承重墙还只是如古典主义时期一般混合在厚重的填充墙之中，其惯用的悬挑楼板也只是形式构成的语汇而非独立的结构设计语汇，这一现象直到在拉金大厦的设计中不得不应对开敞空间问题才有所改变。总结起来，“多元化”似乎是描述现代主义早期结构设计观的贴切表达。（萨伏伊住宅结构模型）结构设计的真实之美与表现之美紧密结合的第二个巅峰应在20世纪以来大跨空间结构体系的发展。（大跨结构模型）当代，建筑师对结构和空间关系的考量日趋多元。总体来看，一方面结构技术的发展拓展了空间可能性的边界，在传统结构体系中无法实现的空间效果变得具有可行性；另一方面，结构体系自身更具有独立特色，结构越发成为参与建筑空间塑造的有力工具，甚至是创造空间特色的标志元素。回顾展览，日本建筑师与结构工程师高度配合往往是不俗空间产生的体制原因。以合理性作为出发点，最终回归到空间特性的自我表述，确是一种值得学习的工作方法。