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现代建筑结构的十四种表现策略(二)

hudndn_98楼主
1楼2018-02-2415:06


作者:王嵩 来源:小匠驿站



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9.对历史和文脉的回应



现代建筑的结构设计能从历史当中获得重要的启发,这其中包括对建造技术的学习借鉴,也包括对建筑形式与文化艺术形式的回应。



在关注历史与古典精神的现代建筑师中,路易斯·康(Louis Kahn)是重要的一位。康的老师保罗·克瑞(Paul Cret)的哲学在崇尚结构理性主义的法国传统美术学院中得到了发展,因此康的设计也都沉浸在对结构和历史的双重兴趣中。他认为可以在历史中找到纪念性建筑的出发点,并且通过新技术来赋予它们现代性。他还特别提到了纪念性建筑所需要的“精神品质”首先应该到哥特建筑的“结构骨架”和罗马的穹顶、拱顶和拱券这些已经在“建筑史上留下了深刻烙印”的形式中去寻找。在耶鲁大学艺术画廊(Yale University Art Gallery,1953),顶棚的处理在设计概念中是非常重要的,康重新提出了毫不隐瞒结构承重作用的古老概念,使顶棚上连续的三角形拱肋以一种类似于罗马拱顶的方式暗示了下面的空间变化,同时以这样有秩序的方式暴露并解决了结构和设备的问题,成功地把建筑变得和他在罗马看到的一样基本和永恒(图30)。






“康通过这种方式把历史的基本东西带到他的建筑中,把它们和体现当代特征的先进技术——在这个案例中,也就是说顶棚系统——结合在一起……以此平衡了历史和技术。”[10]



米兰的维拉斯卡大厦(TorreVelasca,1958)矗立在历史街区中心,20根极其醒目的钢筋混凝土异形柱沿着建筑物的外表面向上延伸,由竖直而向外倾斜再竖直,支撑着顶部6层扩大楼体的悬臂楼板,在外观上与附近的米兰大教堂(Milan Cathedral)上无数装饰性的哥特式尖塔遥相呼应。当大厦完工时,美国建筑师格哈特·卡尔曼(Gerhard Kallmann)评论道:“它不是一座可以放到任何地方的、不求外助的建筑物,而是在现代建筑适应建筑历史连续性的、被忽略的艺术方面的一次勇敢尝试,并在其间寻求自己的地位。它与那些移植的、难对付的和左邻右舍不相容的大多数现代建筑不同,米兰维拉斯卡大厦,对其环境的形式和轮廓表现出明确的呼应……巨大的蘑菇形塔楼使人想起何中世纪有堞眼的防卫塔楼。外部框架的笼子似的外观,比起框架和幕墙来,更能令人缅怀哥特式结构……但是,塔楼并非故意地赋予了历史的轮廓……越是仔细的研究这座塔楼,就越能明显地看到它的复杂的辩证法——在功能与形式、结构与装饰、新技术和老形式之间。”[1]



槇文彦(Fumihiko Maki)与结构工程师木村俊彦(Toshihiko Kimura)设计的藤沢市秋葉台文化体育館(AkibadaiCulture and Gymnastic Hall,1984),主厅的屋盖支承在两道平行的巨型钢桁架拱上,屋面覆盖着不锈钢薄板,其形式显然并非源自最简单高效的原则,但却极佳地将建筑与结构融为一体,传递了一个强烈的象征意义,让人想起古代日本武士的头盔(图31)。[11]






卡拉特拉瓦设计的鲁斯塔尼亚桥(Lusitaniabridge,1991),其上游600m处是建成于奥古斯都大帝(Augustus)时期的由64个拱券组成的罗马大桥(Puente Romano)。带着对邻近这座著名的古老桥梁历史含义的关注,卡拉特拉瓦为新桥设置了一个巨大的钢拱券,与罗马大桥中部富有节奏感的连续拱券在形态上保持一致;混凝土浇筑的巨大桥墩下也开出了供行人通过的拱券,与罗马大桥的形体和材料形成呼应(图32)。以这种方式,卡拉特拉瓦对场地和修建桥梁的传统表达了深深的敬意。[6]






即使是以表现高技术与新理念为重的高技派建筑师们也并未忽略对历史的尊重。诺曼·福斯特就擅长将看似对立的传统与现代结合起来形成互补的状态。东京世纪大厦(Century Tower,1991)是其事务所设计的第一栋地震区的建筑物。对于抗震建筑物来讲,最常用的结构形式是门式框架,因为这样可以使梁(而不是柱子)超限变形而形成塑性铰,从而消耗地震能量,避免建筑物倒塌。而如果想获得开敞的楼面布置和大面积窗口,就需要更加粗大的梁和柱,这将是既不经济又非常难看的。鉴于此,进行结构设计的Arup的工程师们构思了新颖的结构减震体系——选用一种跨越两层层高和整个建筑物宽度的巨型箱型截面偏心支撑框架(EBFs)。框架的大小与形状主要取决于延性连梁的长度:短的连梁易遭受剪切破坏;而长的连梁却易遭受弯曲破坏,最后选择了9m的最适宜的连梁长度。这个结构尺度也符合建筑师们对外立面的构想——它暗示着日本书法毛笔字的一笔一划(图33)。






从遵循减震要求的结构功能出发到呼应传统的醒目的外部形式,这个项目凭借清晰的结构和对细节的关注——使人联想起数寄屋风格(Sikuya style)和其它传统——“将日本的美学传统令人信服地转译成现代高层建筑”,也获得了多数日本评论家的赞美。[12, 13]



伦佐·皮亚诺设计的新喀里多尼亚(New Caledonia)芝柏文化中心(Jean-Marie Tjibaou Cultural Centre,1998)由十个具有不同的规模和功能的的单元(cases)组成,外部呈现出一致的垂直壳状形态。其结构转引了当地惯用的传统建筑构造语言,但将原来用以固定木肋架而编织其上的棕榈树苗置换为胶合层板与镀锌钢材。这些具有一定程度装饰性的结构比拟了喀里多尼亚村庄的传统棚屋,实现了颂扬卡纳克(Kanak或Canaque)土著文化的设计理念(图34)。






10.对宗教和情感的召唤



宗教历史上大多数最重要的教堂都代表着当时结构技术的最高成就。在近现代,在结构中表现宗教精神的建筑仍不乏其例,例如安东尼奥·高迪(Antoni Gaudi)设计圣家族大教堂(Sagrada Família,1922)和西班牙建筑工程师菲利克斯·坎德拉(Félix Candela)设计的圣安东尼教堂(Iglesia de San Antonio de las Huertas,1956)等等。丹下健三(Kenzo Tange)与结构工程师坪井善勝(Yoshikatsu Tsuboi)设计的东京圣·玛利亚教堂(Saint.Mary’sCathedral,1964)和彼得罗·贝鲁奇(Pietro Belluschi)与奈尔维设计的旧金山圣母升天大教堂(Cathedral of Saint Mary of the Assumption,1971)具有相似的结构——它们的屋顶都是由八片双曲抛物面壳体向上升起,并在中央形成一个十字形的光带,完美地融合了传统的天主教信仰与现代结构技术。



伊朗裔美国建筑师法里波茨·萨巴(Fariborz Sahba)设计并主持建造的新德里莲花教堂(Bahá'í House of Worship/Lotus Temple,1986)平面为九边形,外部由三层共27片花瓣状的混凝土壳体围合,并覆以白色的大理石面层,内部是一个带拱肋的混凝土穹顶,整个建筑形态仿佛一个半开的莲花,象征着和平与安宁(图35)。






去除了多余装饰的现代混凝土结构在此处高度还原了传统宗教建筑的空间和细部特征,旨在创造一个没有仪式、没有教派、不分肤色的纯净宗教空间。这些宗教建筑都以大尺度的结构体表现出一种与生俱来的崇高神性。



德国GMP建筑事务所(Gerkan,Marg and Partners)设计的汉诺威世博会基督厅(Christ Pavilion,2000)使用了钢、混凝土、玻璃及大理石等材料,结构全部由简单明快的十字形构架组成(图36)。






曼哈特·冯·格康(Meinhard von Gerkan,1935~)借鉴了许多哥特式建筑原型:向上的支撑、结构元素的纤薄、墙壁连续性的瓦解,并将它们重新阐释,转化为现代建筑语言。基督厅一方面具有物质和科技世界的象征:九根细长的十字形钢柱支撑着屋顶,清晰的结构和严格的承重体系都可以被看作是理性的表达;另一方面,其光线效果又把建筑变成了一个明亮的结构,成为一种超越物质和科技世界,深入到精神世界的高贵象征。[14]



在德国舒尔茨建筑事务所(AxelSchultes Architects)设计的柏林鲍姆舒伦维格火葬场(KrematoriumBerlin-Baumschulenweg,1999),29根巨大而光滑的混凝土圆柱零散地分布在吊唁大厅中,仿佛飘荡着的亡魂,光线出人意料从柱头与屋顶交汇处的环形空洞中进入。在这里,通常的荷载传递方式被改变,结构的尺度也必然不是出自力学上的必须,而是为了调节氛围,这使得整个空间呈现出一种深沉的纪念性(图37)。






相似的例子是由日本建筑师古森弘一(Koichi Furumori)设计的明圆寺纳骨堂(Myoenji Columbarium,2014)。



在丹尼尔8226;里伯斯金(DanielLibeskind)设计的柏林犹太人博物馆(Jewish Museum Berlin,1999),截面大小与形状各异的混凝土构件以不同角度倾斜着,凌乱地穿插在通往上层展厅的狭窄楼梯井上部,似乎在极其困难地维系着建筑的两个部分(图38)。






尽管也在一定程度上起到了支撑外墙的作用,但这些令人感觉不安的结构构件主要还是扮演着承载了许多象征性含意的角色,包括德国犹太人所经历过的错位和恐惧,以及为重获自由所作的艰辛努力。



11.对自然物的模拟



为了适应施加在它们之上的自然力的作用,赢得更高的存活几率,自然界中的物体——特别是有机生命体——会一直改变它们的形态,直到以最少的材料构成最合理、最高效的结构,并且往往显得十分优美。这种自然特性一直吸引着人们的兴趣,许多数学家、科学家、建筑师、诗人和艺术家都曾大力研究过自然结构的奥秘。尽管至今人们还不能完全弄懂它们的原理,但自然结构已成为设计创新不衰的源泉。



人类最早就是从对自然结构的模拟当中了解到结构原理并掌握了结构技术的,近代以来,这一进程更是得到了长足的发展。亚马逊河上的巨型维多利亚睡莲(Victoria amazonica)有着径向交叉肋加强的膜结构,它强烈地吸引着许多建筑师,他们对如此美丽而坚实的枝状肋条能在下面支承直径大于1.5m的睡莲叶子有着浓厚的兴趣——其中也包括帕克斯顿(Joseph Paxton)。水晶宫的钢-玻璃结构就在此启示下诞生。[12]



在吉奥·庞蒂(Giò Ponti)与奈尔维设计的皮瑞利大厦(Pirelli Tower,1960),结构所依据的强度原则也是从大自然推演得来的,它是以一棵大树为蓝本,作为主要竖向承重结构的四根巨柱自下而上不断地变得越来越细。联合国教科文组织总部会议厅的折板是最有特色的结构之一,对此,奈尔维研究了贝壳、昆虫和花托的波形表面,他似乎可以将大自然中那些秋毫之末的奇妙的完美都按结构上、美观上同样的特质转移到自己的作品中来。[15]



卡拉特拉瓦在早期的多伦多艾伦·兰伯特广场(AllenLambert Galleria,1992)中已开始使用“树”作为结构表现的意象。里斯本东方车站(Oriente Station,1998)站台钢结构顶棚的构件截面都是I形,具有哥特风味的白色主拱肋向顶端逐渐弯曲并变细,圆滑的肋拱加腋节点与锐缘而纤薄的截面使人联想起棕榈叶,整个顶棚远远望去宛如一片棕榈树林,在厚重的混凝土拱形结构底座的映衬下,显得轻巧而异常精美(图39)。






卡拉特拉瓦还经常使用结构形态来再现人体(anthropomorph)和动物(zoomorph)的形象。在维伦高级中学(Wohlen High School,1988),入口雨棚的肋梁从圆形截面的主拱圈挑出,恰似肋骨与脊柱的关系(图40)。






图书馆屋顶则由4个各边不等高的双曲面混凝土壳向中心汇集于一点,支撑在一根梭形钢柱上,覆盖着一个两层高的空间,自然光沿着边缘的缝隙洒入,卡拉特拉瓦将这个屋顶想象为一本翻开的软皮书,或者飞鸟伸展的双翼。在圣8226;埃克苏佩里火车站大厅(Gare de Saint-Exupéry,1994),一个脊柱般的的钢拱桁架跨越了整个建筑,拱推力通过拟兽形的扶壁传给基础,屋顶强劲的两翼从拱架中悬挑出来,又仿佛鸟或蝴蝶在飞翔(图41)。






特内里费礼堂(Auditorio de Tenerife“Adán Martín”,2003)的各部分会让人联想到骨骼、翅膀和喙,而其总体印象则是一只栖息在海边的巨鸟(图42)。[6, 16]






GMP建筑事务所与施莱希&贝格曼事务所(Schlaich Bergermann)合作设计的施图加特机场3号航站楼(Stuttgart Airport Terminal 1,1991),屋顶以18簇独特的树形结构(dendritic structure)为竖向支撑,将荷载从48个井格梁节点按48-12-4-1的方式分四级汇聚,经由逐级变粗的管状分支构件向下传递至基础(图43、图44)。其结构在避免弯曲应力的同时实现了大跨度,效率很高而又富于表现力,成为这个航空建筑独有的特点。













12.与自然景观的对比



一个物体的形状、结构和颜色可以通过对比得到加强,这个原则同样适用于结构设计。一些建造在自然景观中的建筑,特别是大型的结构物,其形态、材料和色彩对于其背景环境来说完全是异质的,往往能在巨大的反差下得到凸显,与此同时,这种结构表现出来的壮美与永恒又能最恰当地与周围的自然景观相和谐,可谓是相得益彰,这一点在帕提侬神庙早已得到了验证。



桥梁是最常见的一类例子。在瑞士和巴伐利亚的荒野山谷之间,马亚尔只是简单直接地把一种必要的功能——高速公路桥——架于自然景观之中,用合理的材料和焕然一新的清晰结构来展示桥梁的力量。动态的桥梁和崎岖的山林形成了强烈的对比,峡谷越是荒野,桥梁就显得越精致、越优美。当桥飞越岩石的断层间之时,桥身的纤细单薄、轻盈有弹性的姿态,与拱、桥台以及竖板的合谐韵律浑然一体。桥与空间的和谐,恰如希腊神殿静态的必然性出现在不规则的岩石丛中,使所有的人都为之惊叹。[2, 17]其最著名的例子就是萨尔基那桥。



与马亚尔类似,奥地利马特建筑事务所(MarteMarte Architekten)设计的珊娜罗赫桥(Schanerloch bridge,2005)、阿尔芬茨桥(Alfenz Bridge,2010)和绍菲尔什路西特桥(Schaufelschlucht Bridge,2012),都以简洁流畅的造型营造出稳定持久的感受,并以混凝土的色调和纹理呼应了地基的岩石,积极而强烈地反衬了建造地点的地貌特征(图45、图46)。









流水别墅(Fallingwater,1939)那些精密的富有光泽的混凝土板看上去似乎与周围自然场景、颜色和场地的肌理格格不入。然而,或许是因为大量的悬挑平台仿态了重岩叠嶂的悬臂石;或许是因为石质的墙体展示了天然之外的精美绝伦的纹饰肌理;或许是因为这栋建筑充满活力,与荒野和繁芜的密林一样生生不息;亦或许正是通过不同种类不同程度的差别,每处截然对峙的元素都被有意识地唤醒了最极致的自然景观。这恰恰使得这栋建筑仿佛本就像安居于此一样自然(图47)。[17]



13.透明性



早在建设哥特式大教堂的年代,对石造结构的极限追求就已经开始令建筑师们对透明性的想法深深着迷了。近代以来,新兴的钢铁和玻璃等材料所引发的对建筑透明性的向往也一直都没有停止过,其发轫之作正是水晶宫:“水晶宫由网格构件组成,它产生了平行与斜交的透视线,随后消失在透明的光雾之中。”[18]自此,透明性成了近现代建筑的一个重要议题和典型特征。



争取最大限度的透明性——亦即争取最多的自然光——意味着尽量减少结构构件的投影面积,常用的办法是将结构构件做得尽可能纤细,或者将结构体做成某些特定形式。依赖于先进的玻璃制造技术、金属加工技术和高超的结构技术,现今的建筑已经能够在确保安全的前提下,使用大面积的玻璃幕墙,同时又不会因林立的钢支撑和钢索丧失其透明性。



菲利普·约翰逊(Philip Johnson)设计的水晶教堂(Crystal Cathedral,1981)将超过10 000片银色镀膜玻璃用硅酮胶粘贴在一个巨大的立体网架上,形成了一个几乎完全透明的结构,网架特别采用了单向的下弦布置以尽量减少交叉杆件对光线的阻碍(图48)。






对光线与透明感的处理是让·努维尔(JeanNouvel)的作品中不断涌现的主题。在阿拉伯世界研究中心(Institut du Monde Arabe,1987),狭窄的西立面上使用了水平的弗伦第尔桁架,使视线在转角处得到通透,弯曲的外弦提供了一种半透明的柔和感。南立面则以格构式大梁——而非实心箱型梁或I形钢梁——为支撑,杆件的通透性与复杂性进一步衬托出了外表面玻璃幕墙的透明性与华丽感。精致的组合结构构件与追求的建筑效果在此保持了高度的一致。贝聿铭(Ieoh Ming Pei)与结构工程师罗格·尼科莱(Roger Nicolet)等设计的卢浮宫玻璃金字塔(Pyramide du Louvre,1989),其复杂的结构体系使用了6 000根杆件和超过21 000个节点。尽管从一些角度上观察,数量庞大的杆件和节点显得比较零乱,但因为其采用了高透明度的玻璃和精巧的不锈钢构件,所以在为博物馆的地下空间提供宝贵光线的同时,还以最小限度的体量感和最大限度的透明性表现了对卢浮宫历史建筑的高度尊重(图49)。






莱比锡国际展览中心玻璃大厅(LeipzigInternational Exhibition Center Glass Hall,1996)的拱顶结构完全为自承重,外部设置了10道间隔约25m的桁架拱以增加风雪荷载作用下的刚度,用爪件固定的无框玻璃使这个巨大的室内空间显得虚无缥缈(图50)。






建筑师艾恩·里奇(Ian Ritchie)解释道:“透明性是关键的设计目标。我们试图将结构的阴影最小化,而事实上在任何辐度,被结构遮盖的总面积都没有超过15%的指标。”[16]这座世界上最大的玻璃大厅代表了20世纪末玻璃与钢结构所能达到的技术水平。



理查德·罗杰斯建筑事务所(RRP)设计的波尔多法院(Palais de justice de Bordeaux,1998)中,拱和张弦梁的组合、纤细的柱子、斜拉杆和屋顶桁架共同组织成一个轻盈的屋盖,使内部空间得以全面解放。而玻璃的大量使用让建筑内外视线贯通,既能融入包括对面巨大的哥特式教堂和一段中世纪城墙在内的历史环境,又以整体的透明感营造出公众对当地司法系统的正面认知。[19]



除了重量和刚度方面的差别,较晚出现的透明膜材有着与玻璃类似的效果。但轻型的膜结构使其所能达到的视觉透明性与结构清晰性更胜一筹。早期的著名实例是由建筑师冈特·贝尼施(Günter Behnisch)与弗莱·奥托设计的慕尼黑奥运会主体育场屋顶(Roof for Olympic Stadium,1972)(图51)。






近年出现的ETFE膜则带来了更多的可能性。还存在一类特例,比如由弗莱·奥托与哈珀德公司(BuroHappold Engineering)合作设计的慕尼黑动物园大型鸟舍(Aviaryat Hellabrunn Zoo,1982)。由于建筑师的方案构想是“一个像云朵似的建筑物”,因此在能承受雪荷载的同时,其内部的结构障碍物应尽可能地少,并且外围结构要允许小鸟和风自由穿过。建筑师与结构工程师不断交流和沟通彼此的想法并同步进行优化,采用了与该动物园别处某些兽笼相同的波纹不锈钢网,建成了一个能同时满足建筑和结构强制要求条件的网状结构(图52)。[12]






建成后的建筑物成功地融入了周围环境,成为自然的一部分,游客甚至不会注意到它富于创新的结构形式。在夏天,通透的网状结构看上去像消失在蓝天之中,在冬天,积雪的覆盖又使它成为有史以来规模最大的穹顶建筑。[20]



14.光



勒·柯布西耶曾经强调:“建筑历史就是一部为了光而奋斗的历史。”(The history of architecture is the history of the struggle for light.)光是人类生存最根本的需求之一,对于建筑空间与形式的效果也极为重要,人们渴求光明。但数个世纪以来,光与重力引起的障碍之间的战斗难解难分,结构技术就在这种推动力下不断前行。从罗马万神庙到圣索菲亚大教堂,从哥特式教堂到亨利·拉布鲁斯特(Henri Labrouste)设计的法国国家图书馆(Bibliothèque Nationale de France,1868),高超的结构技术一直都和光存在着不解之缘。



在结构艺术家的作品中,结构与建筑一体化的曲面更是为光线的入射及反射提供了无穷无尽的变化。在坎德拉设计的圣莫妮卡教堂(Capilla de Saint Monica,1955),12片弯曲薄壳将屋顶的重量全部汇聚于祭坛后部一根倾斜的圆柱上,光线从薄壳之间的狭缝中均匀洒落,使整个教堂笼罩在一片宁静祥和的氛围中(图53)。






挪威建筑师斯维勒·费恩(Sverre Fehn)设计的威尼斯双年展北欧馆(Nordic Pavilion,1962),底层没有内部的竖向支撑,而是采用了两层垂直交叉的密集的混凝土薄梁,梁跨18m,高1 000mm,宽60mm,间距为523mm。为了让艺术品展示在它们诞生的光线下,这些结构尺寸都精确地符合了威尼斯的太阳高度角,以保护艺术品免受阳光直射,同时为了保证光的强度,使用了白色的混凝土、白色的砂和白色的碎大理石。这样就产生了使人回想起“北欧国家的没有阴影的世界”(the shadowless world of the Nordic countries)的漫射光。同时这些梁也很好地避让了场地中已经存在的树木,让建筑空间成为公园的延伸(图54)。[21]






路易斯·康在其一生中有两个强烈的愿望:其一,展现古代文化的结构原形,其二,巧妙地运用各种各样的光。他于1971年和1972年总结道:“房间的结构在房间中必须很明显。我相信,结构体是光的给予者(structure isthe giver of light)。当我选择结构体的顺序是柱子傍着柱子排列,它代表着暗、明、暗、明、暗、明的韵律。穹窿、圆顶,皆是呼应光特质的结构。”“结构是光的制造者,因为结构释放其中的空间,那就是采光。”[22]源自对美术学院教育内容的继承,康将对结构真理和光线的关注这两个兴趣融入到了他设计的所有的建筑中。在特伦顿浴室(Trenton Bath House,1955)这样一个尺度比较小而且不用担心眩光的情况下,康能够把结构和光线按照房间创造的要求结合起来,让木质的金字塔屋顶由混凝土承重墙支撑,光线通过结构流进房间。从那时候起,他一直在研究能够用于更大尺度的、更复杂的建筑中的系统。特殊的解决办法在埃克赛特学院图书馆(Phillips Exeter Academy Library,1972)是利用十字交叉的大梁形成相互贯穿的漫射光线,在耶鲁英国艺术中心(Yale Center for British Art,1974)是向下收缩的井格梁及透光的表皮。[10]



在一项真正优秀的建筑-结构作品中,建筑与结构双方面的功能要求都能得到满足,建筑形式与结构形式也能得到统一,并且在多个方面都能同时体现出卓越的表现力。



丹下健三与坪井善勝主持设计的国立代代木室内综合竞技场(National Gymnasiums for Tokyo Olympics,1964)是为1964年在东京召开的第18届奥运会而建。其中第一体育馆在平面上呈两个相对错位的“巴”(Tomoe)形,使用了跨度为126m×120m的“半刚性”悬索结构,即在纵向两座27.5m高的塔柱间张拉两根外径33cm的主悬索,两端斜拉锚至地面。在主索与外缘的钢筋混凝土环梁间用工字钢相连形成屋盖,工字钢腹板间贯通钢索。屋面由4.5cm厚的钢板贯通而成。第二体育馆在直径65m的圆形平面中只设一根35.8m高的独立柱,主索为直径40.6cm的钢管,从柱顶盘旋至地面,主索与看台外缘之间用型钢桁架向心布置。屋面由3.2cm厚的钢板焊接而成。这组建筑按相同的原则建成,采用了最先进的结构技术,结构的张力也得到了充分表现,在整体形态上又与传统的木结构大屋顶颇为神似,最大限度地争取到了材料、功能、结构与历史观的高度统一,是丹下健三结构表现主义时期的颠峰之作(图55)。[23]






这座建筑主要使用了:2.纪念性3.拉与压的对比9.对历史和文脉的回应 这三种结构表现策略。



路易斯·康在与结构工程师奥古斯特·考曼丹特(August Komendant)设计的金贝尔美术馆(Kimbell ArtMuseum,1972)中将他钟爱的光与拱形使用到了极致。他说:“我的脑子里充满了罗马的伟大,拱的形状在我的脑海里挥之不去。我意识到光必须从高处发出,最好是从顶点。”金贝尔美术馆由三列16个精巧的后张预应力混凝土长筒壳组成,每个筒壳单元均为长30.6m,宽7m,高6m,之间以较低的通道分隔。筒壳并不是僵化地模仿半圆形的罗马拱,而是利用了稍平缓的摆线(cycloid) 拱,并且受力方式由短向转为了长向,在角部由四根混凝土柱支撑(图56)。






结构体系通过各单元之间的间隙、与隔墙的脱离以及外墙立面提示出来,这种表达一直延续到室内,形成了一连串的由结构和光共同界定的空间。展览空间中除了日光之外没有别的光源,光从每个筒壳的顶部进入一条通长的狭缝,一部分通过穿孔的铝制扩散器进入室内,剩下的一部分被反射为银色,并沿着抛光的清水混凝土顶面倾泻而下(图57)。






筒壳与端部的隔墙留有一道从上到下渐宽的空隙,清晰地显露了屋顶的结构特征,还引入了额外的自然光线。金贝尔美术馆是康对光的献礼,它简单素朴却又华丽高雅,阳光穿过混凝土结构,在空间中弥漫,暗淡的混凝土在光底下活了起来,参观者和绘画在结构和自然光的笼罩中交会。[8, 22]这座建筑主要使用了:2.纪念性,3.对历史和文脉的回应,14.光这三种结构表现策略。



结论



结构不应该只是隐匿于建筑中的“哑巴”,它能够也应该对建筑之美有所表达。然而今天大多数人们在日常生活中对于结构的体验可以说是乏善可陈,因为在大部分建筑中,结构设计都没有得到足够的重视,结构仅仅发挥了承重的功能,而其在建筑功能、造型、空间和美学表达中所具有的作用与价值未能得到充分的认识和挖掘。这样形成的后果要么是建筑设计被结构所束缚,很难进行创造性的表达;要么是结构体系简单平白,结构构件单调乏味,构造和节点粗糙,导致许多建筑物的结构都从外部被不透明的面板或玻璃幕墙围护起来,从内部被悬挂着的天花板遮蔽,或是被隐藏在其它构件内以至于无法分辨;甚至产生结构完全虚假的情况,失去了建筑本应拥有的质朴、纯真的美。幸运的是,除了那些平庸、粗鄙的设计,在现代建筑中还存在着许多结构对建筑表现具有积极作用的实例。在这些例子中,高超的结构技术和巧妙的结构设想常常成为激发和推动建筑创作的源泉。



然而,对建筑结构不恰当的表现也可能招致不良甚至是灾难性的后果。在Lab Architecture Studio设计的的墨尔本联邦广场(FederationSquare,2002),中庭的钢结构完全是混乱的(图58),






既没有可供辨认的结构体系,也没有明确的几何关系,效率低下而且并不美观,是一种肆意妄为的结构表现方式。在山崎实(Minoru Yamasaki)与结构工程师莱斯利·罗伯森(Leslie Robertson)设计的纽约世界贸易中心(World Trade Center,1972),塔楼四边密布着哥特式束柱般的竖向钢柱,钢柱从第9层以下弯曲交汇成仿佛哥特式尖拱的造型,细腻、精美的结构构造既表现出力流的传导,又结合了装饰性与历史性,是为典雅主义(Formalism)及超高层建筑的代表之作。不过正同其纤细柔弱的外表一样,这个结构体系缺乏足够的刚度和冗余度,2001年9月11日,出于远在建筑师和结构工程师预料之外的恐怖袭击,两座塔楼在大火和浓烟中轰然倒塌,反映出结构性能与建筑表现之间的矛盾。



约恩·伍重(J248;rn Utzon)设计的悉尼歌剧院(Sydney Opera House,1973)被公认是20世纪最伟大建筑之一,这座表现力极佳的建筑不仅使悉尼海湾成为了著名的观光景点,而且改变了悉尼乃至澳大利亚的国家形象。但是,在最初的设计方案中以及方案评选时,都是想当然地将其造型按壳体结构来看待的,然而之后却发现这种设想不切实际,在经过了反复的尝试后,选择以预应力钢筋混凝土预制拱肋结构来将其实施。结构选型的重大失误加上其它各种原因,悉尼歌剧院的建设持续了前后断续长达14年之久,开幕比预期晚了整整十年,而造价也由最初预算的350万英镑(700万美元),持续上升至最终的5 000万英镑(1.02 亿美元),上涨了整整14倍多。从争执中愤然辞职的伍重,也背负了巨额的债务并失去了许多创作和竞标的机会,之后的生活并不顺利。



结构依其试图达到的建筑效果而有多种可供选择的表现策略。在同一组建筑中,这些效果有时是统一的,有时又是矛盾的,最优秀的结构设计能将看似完全对立的特性相互协调并融合在建筑中,又能将隐藏在受力构件间的紧张感以令人赞叹的方式表现出来,仿佛一场在建筑表现力与结构合理性之间取得微妙平衡的精彩的杂技表演。利用结构将建筑设计理念积极、合理、清晰、优雅地表达出来并非是一件容易的事情,需要建筑师对结构概念的深刻理解、与结构工程师的密切合作,以及对现实强大的把握能力。对结构工程师而言,根据建筑的需要进行设计,应对挑战,创造出前所未见而又富于魅力的结构体,则正是他们最值得自豪的地方。



参考文献



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  • windstream 2楼

    感谢分享,了解一下!

    2018-2-26 18:56
  • xahczy 4楼

    太漂亮了

    2018-2-27 10:58
  • wangxueleiyy 5楼
    谢谢楼主的资料
    2018-4-6 16:54
  • yuyang9968 6楼
    谢谢楼主分享
    2018-4-11 09:58
  • yuyang9968 7楼
    谢谢楼主分享!
    2018-4-12 11:03
  • cof1490143687628 8楼



    学习学习



    2018-5-5 10:46

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