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建筑师有哪些「结构锦囊」?

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建筑与结构

建筑师有时会被认为是天马行空的梦想家,注重形态;或是功能至上的实干家,注重使用;或是把各种空间做到极致的表达者,注重情感的传达。

结构是建筑的一部分,但很多时候,也是被建筑师忽略的那一部分。 但仍有许多建筑师热衷于结构,他们将建筑与结构完美融合。

或将结构消解 ,或利用结构塑造空间,或将结构直接作为建筑形体,或有新形式的结构。

01.结构的消解

02.结构塑造空间

03.结构即形体

04.结构新花样

01

结构的消解

▲萨伏伊别墅

柯布西耶在《走向新建筑》中提出的“新建筑五点”,对现代主义建筑具有深远的影响,第一条 “首层架空,以柱子支撑”强调了柱子在其中的作用。

▲巴塞罗那德国馆

现代建筑大师密斯提倡“less is more”的空间理念,密斯对他的学生曾说: “我希望你们能明白,建筑与形式的创造无关”。

柱与片墙划分出简洁明了的空间关系,轻盈的楼板与通透的立面 使建筑内外是连续的流动空间。

▲巴塞罗那德国馆

巴塞罗那德国馆是密斯的经典作品,是现代建筑史中的里程碑,其精巧的 十字形截面钢柱更是成为经典。

▲巴塞罗那德国馆平面图

在主展馆中,建筑师使用了 8根镀铬十字形截面柱,由他们支撑起轻薄的屋面,与墙体分离。

从结构受力方面分析,十字形截面的“回转半径”相对于其他截面的更小,柱子长细比更大,是力学意义上的细柱。

▲巴塞罗那德国馆草图

与密斯的手稿中对柱子形象——两根平行直线表现相同,柱子表面的光亮镜面达到消隐的效果,加强了屋顶的漂浮感,突出了其他建筑构件的存在

▲巴塞罗那德国馆大样

▲巴塞罗那德国馆十字柱

十字钢柱在德国馆中既显露又退让,退让出空间效果,增加空间透明度。

八根柱子对空间的限定与墙体对空间的限定叠合在一起, 形成了暧昧又矛盾的关系,有了空间的流动与透明性,使空间更加纯粹。

▲巴塞罗那德国馆石材隔墙

起隔断作用的墙体采用大理石等石材,石材自然的颜色区分了空间,形成了层次。

▲劳力士学习中心

结构的使命在于支撑,如何在保持其支撑作用的前提下,降低其存在感,使原有空间的透明性不被过多破坏呢? 妹岛和世与西泽立卫的细柱是很好的答案。

▲劳力士学习中心穿透感的内部空间

他们的作品强调建筑的穿透性,是 “穿透、流动”式的建筑

玻璃被大量用作外墙面,使其充满 漂浮感,纯白色的建筑表面也增添了一丝 轻盈,使建筑空间如同飘在空着的云朵。

▲劳力士学习中心细柱

与密斯对柱子处理的目的相同,但手法不尽相同, 妹岛的细柱采用 与地板、楼板同色的白色细柱,使其消隐其中

除细柱承重外, 大部分墙体有承重作用,以此保证结构的稳定。

▲金泽21世纪美术馆

02

结构塑造空间

▲龙美术馆

大舍建筑的上海龙美术馆西岸馆在设计时将结构纳入考虑, 利用特定的结构单元进行重复,形成重复的、有序列感的建筑

▲龙美术馆总平面图

美术馆采用独特的 “伞拱”作为结构单元通过旋转、穿插、拼接、缩放进行重复,构成了整体的空间与体量。

▲龙美术馆模型照片

“伞拱”由高达12m的混凝土墙与空腔组成,顶部悬挑8m,既是 分割空间的隔断,也是覆盖空间的屋顶空腔内用来布置各种管道与设备。

▲龙美术馆

弧形的过渡模糊了屋顶与墙面的分界延展的混凝土表面,视觉上增大了空间的高,带来上扬的气势。

▲龙美术馆结构概念示意图&伞状架构轴测图

结构体在顶部留有细长的透光缝隙,没用完全交接,建筑师希望借助天光泛射勾勒出明亮而模糊的边界,弱化混凝土的冰冷。

▲龙美术馆

“伞拱”的悬挑结构,在 形态上对人的身体形成庇护感,亦与保留的江边码头的煤料斗产生 视觉呼应,同时是 艺术符号,是艺术馆的展品。

▲龙美术馆

多摩艺术大学图书馆也利用了统一的结构形式,利用连续拱打造均空间,实现空间的连贯与自由。

▲多摩艺术大学图书馆内部

设计师伊东丰雄塑造的空间,常给人以 流动之感均质使空间连贯流畅建筑边界停在环境让它停下的地方

他认为 结构在空间需要的地方,不应有连接点,不应有梁,不应有房间,不应创造“建筑”,这就是空间流动性应该有的结构。

▲多摩艺术大学图书馆

在多摩大学图书馆中, 柱子的疏密决定了不同的空间感受,由此定义了不同的功能。

▲多摩艺术大学图书馆内部

柱子密集的地方对应集中式藏书空间,贯穿处对应南北出口,形成“穿行”流线,接近南侧立面、柱跨最大处,对应开放书架。

03

结构即形体

▲景德镇御窑博物馆

当建筑设计从结构的角度开始考虑时, 结构本身亦可作为建筑形体景德镇御窑博物馆便是如此。

砖拱是景德镇城市的起源,还是人们赖以生存的生活与交往空间,留有许多城市记忆。

受当地传统柴窑的启发,博物馆选择 线状砖拱形结构,由 八个大小不一、体量各异的砖拱组成

柴窑结构形式是复杂的双曲面,具有强烈的 东方拱券特征,它的建造过程不用脚手架,而是利用 砖的收缝错位、借助重力完成

▲线状砖虚或实

八个线状砖拱 或实或虚,长短不一,更好地融入了场地,与用地边界形成了巧妙、有机的缝合。

建筑布局分为地上、地下两层,这样的布局会使人们在进入空间时与过去工匠在此劳作烧瓷的经验十分类似。

▲拱顶采光孔洞

拱顶部开细小孔洞进行采光。 拱与拱间是相离的关系,形成线性光带,使结构更加清晰。

▲间相离形成光带

将结构形式作为建筑形式的,还有许多大跨建筑。 大跨建筑对结构的选择往往要求更高,结构在其中发挥的作用也更加重要

▲国立代代木综合竞技场

经典案例 国立代代木综合竞技场结构、形式、功能、材料、比例达到了高度统一。

国立代代木综合竞技场是一个由 瞬间的海浪漩涡而引发灵感的设计,其类似海螺的独特造型具有很强的视觉冲击力,亦与日本建筑原型的神社形式和竖穴式住居有关。

▲国立代代木综合竞技场结构示意图

屋顶采用悬索结构,利用一对主钢索在主结构两根塔柱之间进行张拉的悬索桥状中央结构,并利用此结构与看台后端之间悬挂的悬吊构件组成曲面结构。

中间两根主钢索在跨中以纺锤状展开,形成了自然光和人工照明的空间

▲中部采光天窗

这样不仅托起了这座总面积达2万多平方米的超大型建筑,还创造出带有紧张感、律动感的大型内部空间。

主场馆由两个新月凹口相对组在一起,形成圆形观众席与中央游泳池,圆形两端伸出两个方向相反的尖角,是观众出入口。

▲游泳池可做竞技场

中央的水池可做游泳场,也可结冰变成滑冰场,也可也盖上盖子,变成柔道等比赛的竞技场。

▲第二体育馆

▲第二体育馆结构细节

第二体育馆位于第一体育馆西南面,是一个直径70m的圆,入口也突出在圆的外面。两个体育馆通过地下通道相连。

▲国立代代木综合竞技场

04

结构新花样

结构的使命承担各种力并保护建筑不被破坏。除了最简单的框架、柱网, 结构也能被建筑师玩出新花样,拥有新的形式

▲仙台美术中心

仙台美术中心是伊东丰雄对自己的多米诺结构的定义。他重新思考了柱网和核心筒在建筑中的意义而提出 新的多米诺结构为:开放楼板,表皮和核心筒

▲伊东丰雄的多米诺系统

在仙台媒体中心中,多个圆柱代替了柱网起到主要结构性作用。同时他也质疑了传统核心筒的定义,认为 核心筒不应该是封闭的灰色空间,且不一定在角落

▲仙台美术中心核心筒示意

在这个项目中, 核心筒被视为透明的光柱,且 布置在建筑最显眼的位置,贯穿多层楼板, 成为标志性的表达。给大体量的建筑 带来丰富的自然光,同时 把空间分割成以核心筒为中心的小尺度区域

▲不同功能的核心筒

他还对核心筒必须有垂直交通元素提出质疑,并在这个项目中,在一半的核心筒中设置电梯和楼梯, 另一半同样建筑表达的核心筒,起通风、日照等中庭的作用。

▲仙台美术馆内部

如此布置的核心筒一改往日冰冷阴暗的形象,变成充满阳光的活力空间。灵活的室内空间更加明亮,可以自由布置。

伊东丰雄的另一个作品—— 台中大剧院,也是结构的一次大胆创新。

▲台中大剧院

建筑内部没用柱、梁,整个空间没有90°的直角,只有曲墙,称为“美声涵洞”,配合照明及自然光的变化,参观者会听到不同的声音,有不同的感受

▲台中大剧院结构示意图

整个结构地下二层,地上六层。上部主体结构 由曲墙、镶嵌式楼板、镶嵌式墙面、实心外墙及服务核心筒所组成。除了镶嵌式楼板为钢与混凝土组合结构外,其他所有 主体结构均为钢筋混凝土结构

▲台中大剧院结构示意图

40cm厚的 实心混凝土曲面墙体,是传递竖向力与抗侧的主要主题结构; 楼板支撑与曲墙之间,为厚度175~275mm的压型钢板组合楼板。

▲台中大剧院楼板示意图

全曲面的内部空间,观众在其中漫步,仿佛置身 洞穴中一般有机又充满神秘感。主要包括的三个剧场与各区域间纵横相连,形成一个连续的网络。

▲台中大剧院内部

当建筑的剖切面不断地水平移动时, 建筑如同水滴般上下水平不断变化,空间也如同水滴般在不断汇聚和分离,再汇聚,令人叹为观止。

▲台中大剧院屋顶花园

屋顶花园是建筑的又一亮点,一个个如火山口般的屋顶结构,如同生物的触角,行走在其中,有着意想不到的趣味,如同在一个童话世界。

▲台中大剧院

建筑如同一个内脏,布满了复杂的管道和异形的空间,仿佛在有生命的生物体的内部,空间柔软、可以流动。夜晚,灯光从空洞中向外放射,如同一个巨大的生命体在吐露气息。

台中大剧院以绝对超前和独特特点成为世界地图的新标记。

结语

结构指导的建筑设计将形式、结构、功能、材料更紧密结合,往往更具有说服力与感染力。

结构在其中不再是最后填上去的柱网,而是 从头便参与设计的一部分,甚至是起主导方向的主力。

建筑师也爱结构,且往往可以以更加细腻的手法将结构与建筑结合, 让结构不仅是承重的工具,更是情感的表达,空间的叙述。

参考资料:

1.经典再读03 | 巴塞罗那世博会德国馆:重建的里程碑 – 有方 (archiposition.com)

2. 巴塞罗那德国馆最新资料大全,项目分析、图纸、su模型等资料-建筑曲奇-archcookie

3. 上海龙美术馆西岸馆 - 谷德设计网 (gooood.cn)

4.韵外之致——大舍建筑设计事务所的龙美术馆西岸馆 (douban.com)

5.Tama Art University Library / Toyo Ito & Associates | ArchDaily

6.景德镇御窑博物馆:以柴窑拱券为原型 / 朱锫建筑事务所 + 清华大学建筑设计研究院 – 有方 (archiposition.com)

7.AD 经典:仙台媒体中心 /Toyo Ito | ArchDaily

8.经典再读42 | 国立代代木综合竞技场:原始的想象力 – 有方 (archiposition.com)

9.设计物语丨衍生结构--伊东丰雄的建筑哲学 - 知乎 (zhihu.com)

文中图片均来源于网络

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责编孙佳雨

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