零
引言
‖劉康‖ 在工作單位的資助下，今年有幸參加華東院、東南大學(xué)和東京工業(yè)大學(xué)的聯(lián)合交流項目來東京交流半年，內(nèi)容是建筑結(jié)構(gòu)技藝相關(guān)。自三月底到達東京，時間倏忽過了五個半月。在東京及周邊城市走走看看，總體感覺日本的建筑風(fēng)格精巧而多元，但其中最深刻的體會要數(shù)輕盈感。下面暫舉三例，從中似乎可以感受到其翩然欲出的通透輕盈。
■ 鐵之教堂
■ 東京國際論壇
■ Coeda House
‖劉康‖ 對于建筑的輕盈，我們并不陌生。作為結(jié)構(gòu)工程師，我們常從結(jié)構(gòu)的效率和經(jīng)濟性角度考慮。約格?施萊希在著作《輕?遠》（英文名:Light Structure）中詳細論述了其作為結(jié)構(gòu)工程師對于輕型結(jié)構(gòu)、高效結(jié)構(gòu)的探索和追求。但對于輕盈的建筑，這些似乎并不能包含其全部的意義。
什么是輕盈的建筑？建筑師為什么偏好輕盈的建筑？有哪些結(jié)構(gòu)技藝可以實現(xiàn)建筑的輕盈？這些一直是盤旋在結(jié)構(gòu)工程師頭腦中的問題。也許理解了這些，才能更好的與建筑師配合，設(shè)計出建筑結(jié)構(gòu)和諧一體的輕盈作品。
在東工大交流的期間，有幸認識了同在該校交流的建筑系研究生李萌。在探討的過程中，我們都對日本建筑的輕盈特征有了極強的認同和興趣。于是我們研究了建筑輕盈化的發(fā)展和特征，并選取一些具有輕盈特征的日本建筑案例，李萌從建筑師的視角解釋這些建筑輕盈特征設(shè)計初衷，我從結(jié)構(gòu)師的角度解讀其中實現(xiàn)輕盈化的結(jié)構(gòu)技藝。
壹
什么是輕盈
理解什么是輕盈，也許能幫助我們更好地理解建筑的輕盈化。
現(xiàn)代漢語詞典對于輕盈的解釋如下：
1） 輕柔秀麗
2）（姿態(tài)、動作等）輕巧優(yōu)美
3）（聲音）輕松愉快
4） 泛指美女
5） 舞姿輕盈飄逸
這讓筆者想到了1800年前曹植筆下的洛水之神，“其形也，翩若驚鴻，宛若游龍，榮曜秋菊，華茂春松。髣髴兮若輕云之蔽月，飄飖兮若流風(fēng)之回雪”，輕盈之美展現(xiàn)得淋淋盡致。
■ 洛神圖
翩若驚鴻，宛若游龍，榮曜秋菊，華茂春松。髣髴兮若輕云之蔽月，飄飖兮若流風(fēng)之回雪。
又如“清新雅淡，玲瓏透徹”的才女林徽因的詩《你是人間的四月天》：
“我說你是人間的四月天，
笑響點亮了四面，
輕靈在春的光艷中交舞著變。
你是四月早天里的云煙，
黃昏吹著風(fēng)的軟，
星子在無意中閃，細雨點灑在花前。
……”。
輕盈優(yōu)美的詩性正如她的詩歌《激昂》中所說的“剖取了一個無暇的透明”。
由此可見，輕盈是一種在詩歌、音樂、繪畫中不可或缺的，能夠引起人們輕松愉悅感官體驗的優(yōu)異品質(zhì)。
■ 林徽因
進入現(xiàn)代社會，隨著物質(zhì)文明的進步和人性關(guān)懷的覺醒，輕盈的品質(zhì)在人們生活中得到了越來越多的重視和挖掘。上世紀80年代意大利文學(xué)家卡爾維諾在《美國講稿》（又名“對二零零零年以后文學(xué)的六條建議”）中開篇推薦提出了“輕”的世界觀，將“輕”作為一種文化取向，一種審美標準。他認為現(xiàn)實生活中的人們，無法躲避沉重和困苦，但文學(xué)藝術(shù)憑借其智慧使我們找到一個與生活在其中的現(xiàn)實世界截然不同的輕盈的世界。
■ 卡爾維諾
現(xiàn)代家居裝潢的審美傾向有“輕、透、瘦、皺”四字決。建筑作為凝固的音樂，作為“人類心靈的語言”，輕盈自然也是一種熠熠生輝的品質(zhì)。
貳
輕盈的建筑
在中國，輕盈的建筑風(fēng)格早已有之，這從中國南、北方古典建筑的風(fēng)格差異中可以瞥見端倪。而在現(xiàn)代，將輕盈作為建筑的主導(dǎo)特質(zhì)進行研究和實踐的時間卻出現(xiàn)較晚。
受卡爾維諾的影響，意大利建筑師基安尼?拉納羅在《輕建筑：新邊緣城市》中將“輕”建筑作為適應(yīng)時代文化、社會需求的新載體，強調(diào)“輕建筑”是將本被認為不相容的兩個世界（真實世界與虛擬世界）整合起來的一種嘗試。
1996年美國MOMA舉辦的“輕質(zhì)建構(gòu)”（LightConstruction）建筑展上的預(yù)言：“現(xiàn)代建筑在經(jīng)歷了紀念性、粗野主義等過于沉重化的表現(xiàn)之后，輕質(zhì)、飄逸與精致將成為下世紀建筑的要旨?！?/p>
■ R.B.富勒與他的發(fā)明
在工程領(lǐng)域，建筑輕型化可以視作由“重”向“輕”的進化過程。建筑輕型化探索，首先要提到的是美國科學(xué)家、建筑師、工程師、未來學(xué)家R.B.富勒（富勒穹頂?shù)脑O(shè)計者）。他在1922年提出“少費多用”思想，在當(dāng)時曾引起世界各國學(xué)者、專家的討論，并在未來的半個多世紀里推動了建筑學(xué)、設(shè)計學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。
富勒“少費多用”的思想，從自然結(jié)構(gòu)尋找設(shè)計思路、以及運用工業(yè)化材料實現(xiàn)“最便捷、最有效”建筑設(shè)計方式，啟發(fā)了眾多建筑師，例如弗雷?奧拓、福斯特、格雷姆肖等。
上世紀七十年代末八十年代初，福斯特自己駕著直升機，邀請富勒參觀得意之作塞恩斯伯里藝術(shù)中心。富勒當(dāng)場提問：“How much does your building weigh, Mr. Foster?”，引發(fā)了福斯特的思索。2010年福斯特的設(shè)計生平被拍成紀錄片，便以此問作為片名，可見受富勒的影響之深。
■ 你的建筑重幾何，福斯特先生？
此外對建筑輕盈化的有卓越貢獻的西方式建筑師、工程師還有弗雷?奧托、約爾格?施萊希、托馬斯?赫爾佐格、彼得?賴斯、卡拉特拉瓦等。
弗雷?奧托著有《輕型建筑與自然設(shè)計---弗雷?奧托作品全集》完整地展示了輕型、可移動自然建筑的設(shè)計哲學(xué)。奧托創(chuàng)立的輕型結(jié)構(gòu)研究所致力于對輕型結(jié)構(gòu)的探索，他的繼任者維爾納?索貝克進一步拓展了研究所的范圍，與施萊希的構(gòu)造與概念設(shè)計研究所合并為輕結(jié)構(gòu)建筑與概念設(shè)計研究所。后者于1980年創(chuàng)立SBP（SchlaichBergermann Partner），致力于輕盈大跨結(jié)構(gòu)的設(shè)計探索。
■ 受禪宗影響的日本枯山水庭園
與西方建筑輕盈化的發(fā)展路徑不同，日本建筑的輕盈更像是內(nèi)生于本土文化的特質(zhì)。日本禪宗對茶道、劍道、武士道、詩歌等日本文化各方面影響深遠，其審美情趣自然體現(xiàn)在園林設(shè)計、家居產(chǎn)品設(shè)計以及建筑設(shè)計的風(fēng)格特征上。日本建筑的輕盈似乎與空靈、清遠、枯淡、閑寂、幽玄等禪宗意蘊有著千絲萬縷的聯(lián)系。
■ 透著禪意美學(xué)的無印良品
日本致力于輕盈化建筑探索的建筑師眾多，如伊東豐雄、坂茂、隈研吾、妹島和世、西澤立衛(wèi)、藤本壯介、石上純也、中村拓志等。
他們都鐘情于輕盈建筑的實踐，但又各有特色。如伊東作品體現(xiàn)的暫時性、流動性、多變性和如同沒有重力一般的漂浮感；隈研吾在“負建筑”、“弱建筑”等建筑理念上呈現(xiàn)的消隱、輕盈的狀態(tài)；SANNA（妹島和世與西澤立衛(wèi)事務(wù)所）的純凈、輕盈、通透的簡約主義風(fēng)格；藤本壯介的空間與自然的融合；石上純也以細膩、輕盈、柔軟的建筑風(fēng)格探討景觀與自然、空間的透明性與曖昧性等。
有趣的是，同日本工程師普遍的師承關(guān)系一樣，日本輕盈建筑師也具有明顯的師門傳承特點，如中村拓志師承隈研吾，妹島師承伊東，西澤立衛(wèi)和石上純也師承妹島。
■ 隈研吾和中村拓志
■ 伊東豐雄、SANNA、石上純也
與厚重堅固的建筑所表現(xiàn)出的“沉重感”相反，建筑的輕盈化是受重力作用下的一種“反重力”建筑表達，它傳遞出輕盈與飄逸之感。
建筑的輕盈包含物理層面和心理層面，前者指質(zhì)量或受力小，后者則指視覺心理的負荷較小，沉重感的減輕?？傮w而言，西方建筑更強調(diào)以質(zhì)量之輕帶來的心理層面的輕；而日本建筑更注重心理層面的輕，有時甚至?xí)奚锢韺用娴妮p來換取心理層面的輕。正如日本結(jié)構(gòu)設(shè)計師大野博史所說：“當(dāng)代很多建筑看上去很輕，其實它們都很重，就單位密度而言，甚至是更重了，他們只是看上去很輕?！?/p>
建筑作為多種元素的載體，可以通過形體、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、色彩、質(zhì)感、環(huán)境等諸多要素體現(xiàn)其輕盈的特質(zhì)。其中，對重力的反抗是實現(xiàn)建筑輕盈化的原生訴求，而且日本地震頻發(fā)、強度高，在此條件下日本工程師為實現(xiàn)輕盈所面臨的挑戰(zhàn)遠比世界上大多數(shù)地區(qū)的工程師大。即便如此，日本建筑師和結(jié)構(gòu)師仍完成了諸多精妙輕盈的建筑，非常值得學(xué)習(xí)。
下文結(jié)合案例從十二個角度總結(jié)了日本建筑輕盈化的建筑結(jié)構(gòu)策略，并從建筑師的視角解釋其設(shè)計初衷，從結(jié)構(gòu)師的角度解讀其中的結(jié)構(gòu)技藝。限于篇幅，本文介紹前四個策略，后八個留與下篇文章再續(xù)。
叁
輕盈的策略
卡爾維諾說：“輕盈感是精確的，確定的，不是模糊的、偶然性的?！苯ㄖ熀徒Y(jié)構(gòu)師追求輕盈的過程也是對精確和極致的追求，飽含了創(chuàng)造的巧思與突破的倔強。十二策略前四如下：
1 細柱
建筑輕盈化的動機一部分是為了表達對重力的反抗，柱子是建筑中承受重力的主要構(gòu)件。將其設(shè)計得纖細輕巧是實現(xiàn)輕盈化的直接方式，具體可分為“化整為零”、“分而治之”、“預(yù)變形”三種建筑結(jié)構(gòu)策略。
1.1 化整為零
化整為零是指將一個大截面的構(gòu)件分散成兩個或多根纖細的小截面構(gòu)件。一方面小截面構(gòu)件便于自由靈活的布置和隱藏，另一方面在空間上有一定間距的多根小截面的構(gòu)件，能夠獲得比同等體積大截面構(gòu)件更大的力學(xué)剛度。
〖案例1〗
方之家
建筑設(shè)計：武井誠+鍋島千惠/TNA
結(jié)構(gòu)設(shè)計：鈴木啟/ASA
■ 方之家
■ 方之家
‖李萌‖ 建筑置于一片優(yōu)美的自然環(huán)境之中，能將室內(nèi)室外聯(lián)系的最好材料不外乎玻璃了。連續(xù)的玻璃立面使住戶在室內(nèi)仍如在茵茵的樹林之中，且建筑內(nèi)所有的功能都置于同一水平面。如果用封閉的墻將其分隔，各個空間與自然的關(guān)系便會大打折扣，且每一個空間的使用感受比之現(xiàn)在的效果也會顯得更為狹小。
用隔而不斷的柱列既劃分了各個功能空間的范圍，同時又讓各個空間有所聯(lián)系，保留該建筑的空間整體性。更為有趣的是，細細的柱子向上支撐著屋頂，向下扎根于土地之中。這些柱子就如同周邊環(huán)境的樹一樣，似乎從大地中“生長”出來。此時的住戶不是生活在一個建筑之中，而是生活于枝椏之間，自然之中。同時，柱列中各柱的間距并不勻質(zhì)相等，而是考慮了建筑的使用者---主人夫婦以及兩條愛犬隨意出入的可能。
■ 方之家
‖劉康‖ 建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)柱列采用的是75x75x4.5mm的細方鋼管柱，即是建筑的承重柱，又是建筑的抗側(cè)柱。原本如此小截面的鋼管柱幾乎不具有什么抗側(cè)能力，但是將之通過密集的直線排列，以小聚多，卻能起到類似剪力墻一樣的抗側(cè)作用。同時，將大截面的結(jié)構(gòu)柱小型化后，在建筑場地大型機械作業(yè)受限時，也能便于構(gòu)件的搬運和安裝。
類似的柱列結(jié)構(gòu)我們也可以在日本科學(xué)未來館的入口雨棚，以及國內(nèi)“和作”設(shè)計的天鵝科普館中見到。但這兩者跟方之家的結(jié)構(gòu)受力又稍有不同，他們將柱列中的部分柱子稍作傾斜，傾斜的細柱如同框架中的支撐一般，進一步提高了柱列的抗側(cè)剛度。
〖案例2〗
尾道市Bella Vista Spa & Marina度假酒店主餐廳Erretegia
建筑設(shè)計：中村拓志+NAP建筑設(shè)計事務(wù)所
結(jié)構(gòu)設(shè)計：山田憲明構(gòu)造設(shè)計事務(wù)所
■ Erretegia
■ Erretegia
■ Erretegia
‖李萌‖ 餐廳之側(cè)是無邊的海景，相信每一個用餐的人都希望能夠擁有一個沒有遮擋的全景席位。長方形的平面使餐廳像是一個沿著海岸線延展的海邊長廊，其中的每一個位置都有與海最直接的接觸。此時，不可避免的豎向支撐——柱便需要有最大程度的消隱。建筑師的策略便是讓柱盡量變細。當(dāng)柱子截面已到極限之時，又將它分為兩根更細的柱。此時的柱子已不僅僅是結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時也是一個個取景框。
可能有人會問，為何屋頂不更加輕巧？這樣不是更加有助于結(jié)構(gòu)的消隱？可面對這樣一個無邊的海，一個過于輕薄的屋頂可能并不能為餐飲中的人提供足夠的安全感。此時的屋頂不只是一個遮蓋，更是為屋頂之下的人提供安心的一個“懷抱”。與此同時，當(dāng)人面向大海走出餐廳，透過屋頂下的空間，大海的視野逐漸變得開闊，這樣先抑后揚的感受在厚重的屋頂顯得更加強烈。
■ Erretegia
‖劉康‖ 這個項目對細柱的追求可謂達到了極致。立柱和縱向梁采用44mmx44mm的方形截面實心鋼構(gòu)件，木結(jié)構(gòu)屋頂采用極為纖細的木材，保持與鋼梁基本相同的尺寸，最大木材尺寸為45mmx45mm。雖然屋頂在形體上較為厚實，但是由于采用了輕質(zhì)的木材，降低了下部鋼柱承受的重力和水平地震作用，有助于進一步降低柱子的截面。
柱子采用兩根小截面鋼柱為一組，將材料在空間上拉開一定的距離，并在柱高范圍內(nèi)通過細細的綴材連接，這一方面獲得了柱子纖細的效果，另一方面也如同格構(gòu)柱，獲得了比同等體積大截面單根柱更大的剛度。
1.2 分而治之
‖劉康‖ 建筑物中的柱承擔(dān)豎向重力荷載和水平荷載（風(fēng)荷載和地震作用）。承受重力荷載時，柱受壓，較為高效，所需截面較小。承受水平地震作用時，柱受彎，其剛度和強度不如受壓高效，所需截面大。
基于此，將結(jié)構(gòu)中承受重力荷載和水平作用的柱分離，讓一部分柱（或混凝土墻、支撐框架等）承擔(dān)全部水平作用和部分重力荷載，另一部分柱僅承擔(dān)重力荷載。僅承擔(dān)重力荷載的柱能做得較為纖細，布置于需要視覺通透的之處，助于實現(xiàn)輕盈的效果。
〖案例3〗
Extend to forest
建筑設(shè)計：隈研吾建築都市設(shè)計事務(wù)所
■ Extend to forest
‖李萌‖ 正如該建筑的名字“Extendto forest”，建筑師希望住戶不只是生活在建筑之中，更像是生活在森林之中。大面積的玻璃窗可以幫助室內(nèi)外實現(xiàn)很好的無隔斷聯(lián)系。試想如果此時設(shè)置600x600mm的混凝土柱，或是300x300mm的鋼柱，再通透的玻璃也無法讓人感覺自己與外界“無縫相接”。
每一個設(shè)計師都知道此時要把柱變細，但怎么變細呢？此時便要提到建筑學(xué)生常常對柱子的誤解，即柱子只是為了承擔(dān)豎向重力。實則柱子的粗壯很大一部分原因是為了抗側(cè)。由此，那些更加粗壯的抗側(cè)構(gòu)件可以被隱藏在建筑中部的室內(nèi)，不被察覺。將外圍的部分柱子從抗側(cè)的重任中解放出來，只承擔(dān)重力荷載，也可以設(shè)計得纖細輕盈。
〖案例4〗
東京站附近某地鐵入口
■ 東京站附近某地鐵入口
■ 東京站附近某地鐵入口
‖李萌‖ 面對這個地鐵入口，不難想到國內(nèi)某些厚實的地鐵站入口，兩種風(fēng)格的出發(fā)點有所不同。這個地鐵口位于廣場之中，其外立面的通透效果可以較大程度地減少對路人視線的遮擋。而國內(nèi)的地鐵站口則更加強調(diào)實用性，方便路人快速找到。
我們可以發(fā)現(xiàn)，這個站口頂棚是十分纖薄的。一個原因在于支撐屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)并未包覆在屋頂之中。就像通常樓板100mm，但梁高卻有500mm，如果用天花將梁包住，再加上為管道留余的空間，樓板的一下子就變得厚實起來。另一個原因在于，此處不是用梁支撐屋頂，而是用鋼片做成的門式剛架。梁與柱都為鋼板，視覺效果是一致的。而且剛架與屋頂之間隔開一定距離，在纖薄的鋼片之上輕輕托著一片薄薄的屋面板。
‖劉康‖ 這個項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計也比較巧妙，站口頂棚的大部分重量用精致纖薄的剛架承擔(dān)。雖然剛架在跨度方向有一定的抗側(cè)能力，但在垂直鋼架的方向抗側(cè)能力卻極弱。為了彌補該方向抗側(cè)不足的問題，設(shè)計師在角部加入了圓形鋼管柱。一方面鋼管柱比鋼板截面慣性矩更大，可以抵抗側(cè)力。另一方面，鋼管柱布置在兩向相交的角部，也不會過于遮擋視線。
1.3 預(yù)變形
以預(yù)變形實現(xiàn)細柱的典型案例是KAIT工房。與上節(jié)類似，KAIT工房將抗側(cè)構(gòu)件和承擔(dān)重力的構(gòu)件分離，但是通過預(yù)變形引入拉力的方式實現(xiàn)的。通過預(yù)變形對抗側(cè)構(gòu)件引入預(yù)拉力，避免構(gòu)件發(fā)生受壓屈曲，長細比較受壓柱可以放寬，從而實現(xiàn)抗側(cè)構(gòu)件的輕薄化。KAIT工房的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分獨特而有趣，值得細說。
〖案例5〗
神奈川工科大學(xué)KAIT工房
建筑設(shè)計：石上純也建筑設(shè)計事務(wù)所
結(jié)構(gòu)設(shè)計：小西泰孝建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
■ 神奈川工科大學(xué)KAIT工房
‖李萌‖ 正如石上純也所說“通常建筑是由墻分隔的，但我希望讓空間變得柔軟、模糊、靈活、新鮮。我希望能在建筑中帶來一種新的感覺。新的空間，將會是一種空間、氛圍、結(jié)構(gòu)和景觀的融合?！痹贙AIT工坊中，他便力圖創(chuàng)造一種曖昧、靈活、平等，平面中沒有太多變化，但各領(lǐng)域、各空間卻能實現(xiàn)靈活連接，一個沒有明確邊界的空間。纖細的柱子讓空間與空間相接，天窗讓室內(nèi)與天空相接，玻璃立面讓室內(nèi)與周邊相接。
網(wǎng)上介紹分析的文章眾多，大家也都對此不陌生了。如果對石上設(shè)計理念感興趣，此處推薦豆瓣上的一篇文，翻譯了石上著作《Small image》中關(guān)于KAIT工坊敘述。
■ KAIT工房柱分類
‖劉康‖ KAIT工房總建筑面積為1990平方米，屋頂距地面4.5m。305根細長的鋼柱分為42根承受壓力的垂直柱和263根受拉柱。柱中的拉力通過預(yù)壓和預(yù)變形引入。每根柱子都是細扁的長方體，最薄的受拉柱剖面尺寸16x145mm，最厚的垂直柱63x90mm。
■ KAIT工房柱重拉力引入
‖劉康‖ 受拉柱上、下兩端剛接，以彎曲剛度抵抗水平力。垂直柱底部剛接，頂部鉸接，釋放柱中彎矩，減小垂直柱的截面。受拉柱中引入拉力，避免了受壓柱的屈曲問題，構(gòu)件長細比可大于200。受拉柱在水平力作用下需承擔(dān)彎矩，因此一個方向的截面尺寸需做到145mm左右，但是由于長細比限值的放寬，另一個方向的截面尺寸僅為16mm，可謂非常輕薄。垂直柱受壓，長細比需控制在200（日本鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范）以下，但是因為柱頂鉸接釋放了彎矩，柱子截面同樣也可控制在90mm以下。
■ KAIT工房抗側(cè)柱圖解
‖劉康‖ KAIT工坊將承重構(gòu)件和抗側(cè)構(gòu)件分離，將承重的垂直柱頂設(shè)計為鉸接，對抗側(cè)構(gòu)件引入拉力，使二者的截面都能達到纖細輕薄的效果，這種處理手法可謂獨到精妙。此外采用預(yù)變形的項目還有第十一屆威尼斯雙年展建筑展日本館。
‖李萌‖ KAIT工房是石上純也的個人處女作也是小西泰孝的成名作，它成就了一名建筑師、一名結(jié)構(gòu)師以及一所大學(xué)的知名度，可見公眾對于優(yōu)秀的設(shè)計、有趣的靈魂并不吝惜褒譽。
2 藏力
有時由于建筑空間、形體的限制，抵御重力、水平力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件無法回避。這時，藏重露輕，藏繁露簡也是一種實現(xiàn)輕盈化、寓巧于拙的方法。
〖案例6〗
上州富岡站
建筑設(shè)計：武井誠+鍋島千惠/TNA
結(jié)構(gòu)設(shè)計：小西泰孝建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
■ 上州富岡站
■ 上州富岡站
■ 上州富岡站
‖李萌‖ 柱子除了是柱子還能是什么？柱子除了起到結(jié)構(gòu)上的支撐作用，還能是什么樣的存在？上州富岡站告訴你，柱子還可以是長椅、公用電話、標識牌和照明。如果有人說，柱子下放一把長椅，柱子上面掛著公用電話、標識牌和照明燈，也是對柱子的再定義。那么此處并不是想說如何1+1+1=3，而是如何讓1+1+1=“1”。
我們都希望“讓柱子變細”，是因為我們只希望有屋頂提供遮蔽，而不希望有柱子遮擋視線。如果屋頂可以漂浮，那柱子的煩惱就沒有了。將柱子隱藏，我們可以將其變細，或者將其融入環(huán)境。該設(shè)計中，這兩點都做到了。
■ 上州富岡站的支撐布置
‖劉康‖ 該項目充分體現(xiàn)了建筑與結(jié)構(gòu)方案的融合。車站高約7m，縱向長90m，支撐屋頂?shù)匿撝浅＠w細。結(jié)構(gòu)師采用柱間扁鋼支撐抵御水平側(cè)力，并將支撐藏于磚砌體之中。磚砌體凹凸不平的形態(tài)，不僅根據(jù)結(jié)構(gòu)支撐的角度確定，而且還將長椅、公用電話、告示板、標識牌、照明等人體活動的尺寸考慮在其中。
該項目中由于砌體墻并不設(shè)置到頂，因此扁鋼支撐的頂部并未連接到屋面梁柱節(jié)點根部，而是連接于柱頂偏下的柱中位置。這與常規(guī)的框架支撐結(jié)構(gòu)有所不同，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)在柱下部依靠扁鋼支撐提供，在柱上部仍然依靠柱截面的彎曲和剪切剛度提供，二者剛度串聯(lián)成結(jié)構(gòu)的整體剛度。雖然柱的截面彎曲、剪切剛度較支撐剛度弱，但該段柱長度較短，因此也能提供較大的抗側(cè)剛度。
〖案例7〗
多摩美術(shù)大學(xué)圖書館
建筑設(shè)計：伊東豐雄
結(jié)構(gòu)設(shè)計：佐佐木睦朗
■ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館
■ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館
■ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館
‖李萌‖ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館現(xiàn)已成為不少建筑學(xué)生日本旅行中必不可少的打卡圣地。還記得當(dāng)大家剛接觸到伊東的這個作品之時，一段時間做拱門成了風(fēng)尚。網(wǎng)格、靈活的平面、幾何、空間的劃分，這些詞語在建筑學(xué)習(xí)過程中都是老伙伴了?？蛇@個作品都給我們對這些干澀詞語的全新理解。一系列簡單的混凝土拱門組合形成平面的網(wǎng)格體系，將平面劃分成一個個小空間。但拱門自身的開放性又讓空間彼此相連。書架如流水一般穿過一個個空間，繞過一個個輕巧的柱腳。讀者如乘著小船穿梭其間，悠游自在。
■ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館墻體中的鋼板
■ 多摩美術(shù)大學(xué)圖書館柱斷面示意
‖劉康‖ 圖書館擁有多跨連續(xù)拱的形態(tài)，拱跨在空間中的布置并不均勻，最大的拱跨達到16m，拱高5.7m，最小的拱跨只有1.8m。建筑師從空間營造的角度要求整體結(jié)構(gòu)的墻拱采用同樣的壁厚。為了使拱壁足夠薄，足夠輕巧，采用了將鋼板藏于混凝土的鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，最終的混凝土拱壁只有200厚，柱腳根部的外周尺寸也只有400mm。內(nèi)部的鋼板骨架為主要的受力體，鋼板外的配筋是為了防止混凝土開裂，而混凝土的覆層一方面起到防腐和防火的作用，另一方面也起到約束鋼板屈曲的作用。
■ 銀座御木本（MIKIMOTO）珠寶旗艦店
同樣將鋼板與混凝土結(jié)合使用的項目還有伊東在銀座設(shè)計的御木本（MIKIMOTO）珠寶旗艦店。所不同的是MIKIMOTO項目中將鋼板置于外側(cè)，混凝土填充于鋼板內(nèi)。相同的是兩個項目都以鋼板為主要受力材料。但是在MIKIMOTO項目中，雖然鋼板外露，由于結(jié)構(gòu)師精細分析了火災(zāi)下混凝土的貢獻，確保建筑在鋼板失效的情況下仍能滿足抗火需要。因此，外露的鋼板并未涂刷防火覆蓋，保證墻面平整光滑的品質(zhì)。這一有趣的技藝在國內(nèi)外項目中罕有見到，值得研究。
3 整合
如果把建筑比作人體，那么結(jié)構(gòu)就像是骨架，支撐起依附其上的裝飾、圍護、設(shè)備、家具、交通等非結(jié)構(gòu)部分的重量。因此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件自然而然在人們潛意識里就成了“力度”的符號。如果將結(jié)構(gòu)構(gòu)件整合到非結(jié)構(gòu)部分的體量之中，讓人們辨識不出他們的存在，或者因為異于常態(tài)的缺失感，或者因為從力度的緊張感中被釋放，也能為建筑塑造出輕盈的姿態(tài)。
〖案例8〗
HHstyle 青山店
建筑設(shè)計：SANNA
■ HHstyle 青山店
■ HHstyle 青山店
■ HHstyle 青山店
‖李萌‖ 在對SANNA作品的學(xué)習(xí)過程中，總是會抓住輕、薄、細等等的關(guān)鍵詞。也總認為只要學(xué)習(xí)這樣的設(shè)計思路與想法即可。這就使學(xué)生時代作業(yè)時可以盡情地放飛自我，而在參與設(shè)計工作后，才發(fā)現(xiàn)是真的做不到啊。所以SANNA輕細的表象背后，除卻其文化背景之外，還有結(jié)構(gòu)上的巧妙結(jié)合。
從剖面上坡道與樓梯的關(guān)系可以感受到，HHStyle青山店希望營造出連貫的購物體驗。在聯(lián)系不同層高的空間之時，最常見的便為掏空，通過視線連接來聯(lián)系空間?；蛘弑阌韶Q向交通空間相連。而雙跑樓梯或者電梯相比單跑樓梯雖然更省空間，但很難打破樓層間的分隔感，除非與中庭相結(jié)合。單跑樓梯因其長度，更大程度、更大范圍影響了相鄰的兩個樓層。且單跑樓梯單一的方向性也會在更大程度上影響行者的心理。特別是在這樣單人行走寬度，樓梯更像是一個通往另一個世界的通道，行者在行走過程中能夠更加清楚感受到自己的不斷向上，更具有神圣感。SANNA在MOMA中也是利用單跑樓梯來連接不同樓層的空間。
■ HHstyle 青山店剖面
‖劉康‖ 細柱是SANNA建筑作品中常見的特征，但在本案中除了細細的鋼柱外，幾乎看不出抗側(cè)構(gòu)件存在的痕跡。在參觀本項目時，我們一開始是驚異于柱子的細，然后試圖從建筑圍護墻體中尋找支撐的痕跡，無果之后才發(fā)現(xiàn)原來建筑中部的樓梯坡道就是一個大大的抗側(cè)支撐！
將樓梯與抗側(cè)支撐巧妙整合，建筑師將連接1-2、2-3層的樓梯坡道位于建筑中間，結(jié)構(gòu)上利用傾斜的樓梯作為抗側(cè)支撐。樓梯的重量通過鋼索懸掛于上部樓面結(jié)構(gòu)，樓梯的軸向剛度為結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)剛度。非本專業(yè)的觀者幾乎無法覺察到樓梯的結(jié)構(gòu)功能，建筑空間中僅能看見異于常規(guī)結(jié)構(gòu)的細弱的柱子，加之朦朧半透明的玻璃立面，自然產(chǎn)生了輕巧空靈的感覺。
〖案例9〗
陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊
建筑設(shè)計：前田圭介
結(jié)構(gòu)設(shè)計：小西泰孝建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計
■ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊
■ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊
■ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊意象
‖李萌‖ 2017年小西泰孝在東南大學(xué)的講座中提到了這個建筑。他說到，當(dāng)時建筑師將4本書相互交錯的摞在一起，然后和他講，想做這樣的建筑。固然物理定律不是等比放大便能實現(xiàn)的。但小西泰孝當(dāng)時便提到建筑師的結(jié)構(gòu)的感覺。建筑師不需要精通結(jié)構(gòu)的計算，但需要有一種結(jié)構(gòu)的感覺，一種對結(jié)構(gòu)可能性的敏感度。
■ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊
■ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊
‖劉康‖ 陶瓷娃娃創(chuàng)意工坊是為一對六十多歲的陶瓷娃娃藝術(shù)家夫婦設(shè)計的，它即是這對藝術(shù)家夫婦的創(chuàng)意工作室，也同時兼具著住宅的功能。建筑師設(shè)計了三條懸挑的墻帶，由墻帶內(nèi)部的懸挑鋼板承重，使建筑有如同懸浮在空中的輕盈之感。進入建筑室內(nèi)，幾乎看不見傳統(tǒng)的梁、柱、支撐等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)元素。建筑師巧妙的將結(jié)構(gòu)與家具、維護墻等非結(jié)構(gòu)元素融合，使人似乎完全感覺不到常規(guī)結(jié)構(gòu)元素存在。因此觀者也從結(jié)構(gòu)力度的緊張感中被釋放出來，空間氛圍輕松宜人。這種手法被大野博史稱為隱技（hide-tech），與高技（hi-tech）相對。
4 混用
混用是指不同結(jié)構(gòu)材料的混合使用，即我們常說的混合結(jié)構(gòu)。隨著材料學(xué)科的發(fā)展，人們已經(jīng)可以將眾多的材料應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)，石材、木材、竹材、混凝土、鋼材、鋁材、玻璃、FRP等，不同材料各有特長。
日本工程師們似乎特別善于物盡其用，根據(jù)材料的特性將其用在合適的位置上。這樣在提高結(jié)構(gòu)效率的同時，也能減小構(gòu)件的截面尺寸，簡化節(jié)點構(gòu)造，獲得簡潔、干凈、輕盈的效果。
〖案例10〗
新瀉市立葛塚中學(xué)校
建筑設(shè)計：安藤忠雄建筑設(shè)計所
結(jié)構(gòu)設(shè)計：金箱溫春構(gòu)造設(shè)計事務(wù)所
■ 新瀉市立葛塚中學(xué)校
■ 新瀉市立葛塚中學(xué)校
■ 新瀉市立葛塚中學(xué)校
‖劉康‖ 籃球場屋頂呈橢圓形，長向約43m，短向約67m。屋面結(jié)構(gòu)為斜格張弦梁，受壓的上弦使用木材，受拉的下弦采用鋼索。木材輕質(zhì)且受壓性能優(yōu)異，鋼材密度雖大但擁有大多數(shù)材料無法企及的受拉性能。該屋頂結(jié)構(gòu)充分利用兩種材料的優(yōu)點，在減輕結(jié)構(gòu)自重的同時，也形成了極為高效的斜格張弦梁結(jié)構(gòu)體系。上弦木料斷面尺寸為1240x240mm，在43m的跨度下已經(jīng)顯得非常纖薄，同時細細的銀灰色下弦拉棒在木料的底色里幾乎消隱不見。
〖案例11〗
水月湖年縞研究展示設(shè)施
建筑設(shè)計：內(nèi)藤廣建筑設(shè)計事務(wù)所
結(jié)構(gòu)設(shè)計：金箱溫村構(gòu)造設(shè)計事務(wù)所
■ 水月湖年縞研究展示設(shè)施
■ 水月湖年縞研究展示設(shè)施
■ 水月湖年縞研究展示設(shè)施
‖李萌‖ 該建筑更多發(fā)掘了結(jié)構(gòu)之美。常在橋梁中使用的多跨混凝土結(jié)構(gòu)，其形象是比較粗糙的，既不纖細，也不精美。這樣的結(jié)構(gòu)更多的是出于經(jīng)濟的考慮。但在此處，粗壯的混凝土支撐柱以一種簡單的狀態(tài)支撐起水平的建筑。建筑自身的精細感與混凝土的粗糙感形成鮮明的對比。再加上兩者簡單直接的連接方式，會使觀者“忘記”柱子的存在，而是被建筑貫長純粹的形體感所吸引。
建筑內(nèi)的鋼制桁架也有同樣的效果。大大方方地將結(jié)構(gòu)展示出來，觀者能看到是這結(jié)構(gòu)落于墻上，并支撐屋頂。但透過這桁架，卻又能清楚看到屋頂、墻體。三者的關(guān)系是清楚明白地，連接也是簡單直接的。但這些又讓人忽視掉其中重力的傳遞，而只剩下上空的屋頂及屋頂之下細美的“線條”。
■ 水月湖年縞研究展示設(shè)施
■ 水月湖年縞研究展示設(shè)施
‖劉康‖ 建筑平面為76mx9.6m的細長形，分上下兩層。一層為開敞的空間+售票廳，二層為陳列展示的室內(nèi)空間。整個建筑為混凝土、鋼材和木材構(gòu)成的混合結(jié)構(gòu)。一層墩柱和二層樓面采用類似市政橋梁中常用的多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。屋面結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)柔和的木結(jié)構(gòu)。屋面與二層混凝土墻墩之間采用鋼制桁架連接。采用鋼桁架相對于木桁架一方面可以減小構(gòu)件截面尺寸，另一方面也可簡化多根桿件匯交的節(jié)點處理，整體效果簡潔、通透、有趣。
該項目是我在日本考察的眾多項目中最喜歡的之一。建筑師與結(jié)構(gòu)師的完美配合，富有創(chuàng)意的結(jié)構(gòu)體系，恰到好處的材料選用，精巧潔凈的細部構(gòu)造，都讓我非常嘆服。下次再寫專文詳細介紹。
參考資料
[1] 結(jié)構(gòu)制造 日本當(dāng)代建筑形態(tài)研究 郭屹民
[2] 從視覺到知覺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 大野博史、郭屹民對談
[3] SANAA作品特征的建構(gòu)解析 王鑫星
[4] 多維視角下的當(dāng)代建筑輕型化創(chuàng)作研究 齊奕
[5] 建構(gòu)視野下的建筑形態(tài)輕盈化設(shè)計研究 靲維
[6] 建筑的輕盈感表達研究 馬磊
[7] 輕型化的建筑 付超云
[8] 伊東豐雄建筑設(shè)計的“超平”現(xiàn)象研究 鄭超
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