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          技術論文

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          當結構邂逅設計會產生什么火花

          發布時間: 2016-11-08 發布人:網絡
              從設計的角度來說,結構之于建筑可以概括為三種類型,暴露結構,隱藏結構,突顯結構。他們可以是單一存在,也可以是共存的。三種類型因其不同的空間需要,歷史進程各有側重。今天我們就著重講一下這三種建筑結構,舉的例子都是單一類型的例子,方便大家理解。
           
          暴露結構 EXPOSING STRUCTURE
           
              顧名思義,暴露結構即為將結構暴露在我們所見空間當中,讓結構也成為空間直觀體驗的一部分。我們在酒店大堂看到的包裹大理石的粗大立柱就是暴露結構的一種體現,雖然這并不能算上乘的設計手法。在過去,石材建筑一直統治著西方的建筑界,一直作為建筑中最主要的維護結構并以一種最直接的方式決定著空間的形式和感受。當時所謂的空間變化無非就是石材的堆砌方式,疏密關系,或者涂抹切割。

           
              在中國,傳統木構建筑設計在唐朝達到了頂峰,在宋代得以沉淀和規范,在清代之前都一直以一種暴露結構的方式存在,每個構件都有它存在的結構意義。看下面宋代佛寺建筑的剖面,是不是隱隱與上圖教堂的剖面有異曲同工之處呢?

           
              在歷史的長河上,一般在一種材料或者建造方式真正成型并量產化之前,設計師都持有類似路斯“裝飾就是罪惡”的觀念。這種共性可能是由于初期技術的限制或者資源的短缺,設計師們更注重結構應該表達的力學意義,而非矯揉造作地為其粉飾不應有的裝飾元素。這時候的建筑有其獨自的比例美,材料美,美學的特征都體現在了結構上。

           
              鋼結構建筑中,我們已經對密斯的各個設計耳熟能詳。然而今天介紹的這位大師在設計的情感和趣味,對細節和尺度的把握方面更勝于密斯。他是薩里寧,建筑界的老狐貍,每次現場參觀他作品的時候都會被撩到。寥寥幾筆手法,就將空間想傳達的意圖表達的清晰感人。下面的這個建筑是他設計的Miller House,位于印第安納州的哥倫布市,之前默默無名是因為一直還在被私人使用中,直到最近主人去世后,子女將房子捐出,才對公眾開放。因為今天是講結構,我們就從結構入手去看看他的設計。

           
              Miller House的結構單元就是下圖所示的這種梁柱結構。與眾不同的是,它的梁并不是直接落在柱子上,而是構筑在了柱頭的兩側。夾出來的空間是天光的采光井。兩個方向的梁在柱子頂端交匯,不僅提供了結構的支撐作用,同時也將自然光帶入了室內。這就是你看上圖的天花板上有光亮的原因,那并不是人工光,而是自然光。到了晚上,置于采光通道內部的燈光也可以補充上人工照明。

           
              我們放上一張剖面來看看柱子的構造。采光井由雙層的玻璃構成的。暴露在頂端的玻璃以三角形的造型存在,避免了雨水的堆積。

           
              再來看看Miller House的平面。小黑叉既為柱子的位置,深灰的填充就是采光梁通過的地方。柱網的布置采用了我們上一講介紹到的最基礎的規則柱網,尺度上統一,完整,沒有任何噱頭。薩里寧用最最簡單的小方格為尺度單元,設計出了下面的這張平面排布。仔細去看每個房間,天光“說巧不巧”正好會通過書柜前,廚房中,書桌上,環繞客廳四周,甚至洗手池和梳妝臺頂端。太陽升起的時候,自然光也就慢慢撒入房中,溫柔地點亮整個房間。然而天光卻沒有穿過任何一間臥室,所以想睡懶覺只要拉上窗簾就好了。

           
              當我們再抱怨規則柱網做不出來變化的時候,不如回來再看看這張平面。看看薩里寧將結構融合了采光再統領整個設計的建筑。這就是我以為的暴露結構建筑中能做到的極致了。
           
          隱藏結構 CONCEALING STRUCTURE
           
              在這種類型的建筑設計中,結構一般被隱藏在了空間的外表面或者屋頂當中。有時候,隱藏結構的做法被我們看做是專業的素養,因為它意味著考慮了結構的防火等等因素。隱藏結構的運用也可能出現在我們對空間有特殊需要的時候,比如匯報廳,游泳館,教堂等需要大空間的建筑當中。

           
              既然在前面提到了薩里寧,我們就再拿他的另外一個設計講講隱藏結構。North Christian Church,可能有的同學有幸臨摹過這個建筑的鋼筆畫,它跟Miller House坐落在同一個城市,是一所教堂建筑。


           
              建筑的造型很簡明,清晰的幾何輪廓,高聳入天的尖塔,正像是那個年代的人做的設計。外表雖然近乎簡陋,然而室內的空間讓我又一次震驚了。無柱的禱告廳,在不打燈光的時候,只有一道天光灑在演講臺上,氣氛莊重而肅穆,身入其中連大氣都不敢透一口。

           
              屋頂的重量落在了建筑的室外,承載在了六個如下圖一般的三角形構件上。乍一看以為是幫助限定幾何空間的配件,沒想到還承載了最主要的結構作用。隱藏結構不代表不設結構,而是將結構的位置巧妙地轉移到了所需空間之外。

           
              另一個很好的隱藏結構案例是妹島和世在托雷多設計的玻璃展覽館。為了彰顯玻璃作為輕質維護結構的作用,使用空間很巧妙地回避了大部分的柱子。輕質的屋頂也很大程度減小了柱子所需的承重,使得柱子可以設計得非常纖細。

           
              放一張平面帶大家看看它的柱網排布,可以說基本是無序的狀態。但是因為畢竟是平層的輕質建筑,所以這樣的做法也無可厚非。

           
          突顯結構 CELEBRAING STRUCTURE
           
              突顯結構,就是讓結構成為設計中最搶眼的一部分。相比于暴露結構,突顯結構的設計方式強調了空間中結構的重要性,讓結構來定義形體或者空間。一般來說,殼結構和薄膜結構都可以看做突顯結構的類型。我們來評辨一個建筑的結構是暴露結構還是突顯結構的時候,我們只用去評判這個結構具不具有真實有效的結構功能就可以了。

           
              石上純也設計的神奈川工科大學KAIT工房,可以作為突顯結構的一個代表。室內錯綜復雜的柱子,配合著天窗里灑下的陽光,營造了一種柱之森林的感覺。

           
              其實千柱廳的做法自古既有,西班牙的科爾多瓦大清真寺就是最早最宏偉的千柱廳。濃重的異域色彩,彰顯了西班牙因為戰亂而獨具的文化豐富性。

           
              回來再看石上純也的設計。下圖所示的綠色柱子是該建筑中的結構柱。承載垂直向的受力。而紅色的柱子為承擔橫向荷載的柱子。我們知道,橫向的荷載是指水平向力的作用,一般為風力和地震力。好比我從正前方來推你的話,你最好的抵抗方式就是重心放低,身體前傾,以一種向前的傾斜方式往受力方向頂回去,而不是身體直直站立而被直接推倒(什么叫憑什么推你?我問的是力的傳導方式,同學你先放下手上的磚頭)。如例子所說,我們在設計當中抵抗水平荷載的最好的方式是添加斜撐,而不是用直立的柱子。所以這么細密的柱子拿來抵抗水平荷載未免大材小用,鋪張浪費了。因為這些柱子不具有應有的結構意義,所以我們可以將之歸結為突顯結構的建筑。

           
              我知道很多人會說我不能因為這些浪費就否定掉這個設計。我也贊同你們的觀點,他這種清新純凈的風格確實符合當代的審美。但就如同洛可可之于文藝復興一樣,這正是一個技術成熟末期容易出現的現象,如我之前提到的,走向更精細,更繁復,更奢華。我們是這個時代的人物,所以無法評判這個建筑存在的歷史意義,但是如果以史鑒今的話,那他固然也會如同很多晚期建筑一樣,在評論家的眼中自有其負面的定位。
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