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2021-09-08 08:42:09 | 分类:默认分类 | 标签:

金属承重在我国先秦时期就被考据发现,对铜铁金银的使用在古代东方也有很多考证,但在建筑的营造层面,东方建筑留给人们的印象往往是木结构、砖砌、茅草屋这样充满田园意境的古朴形象,同时由于千年来东方含蓄的风格,导致科学技术发展得不那么快。东方建筑对金属的应用很长一段时期依然停留在铁构件的使用上,直到近代以来西方工业革命的浪潮掀起,文化传播将钢铁冶炼技术带到东方,钢筋混凝土框架结构将建筑形式变得国际化,但东方建筑的固有思想犹存,不会因为建造材料的变化而改变,相反,东方建筑师对钢结构在建筑中的应用也采取了更为东方化的诠释,相比西方粗犷的结构暴露,东方建筑师更希望做到结构与建筑的有机融合,将结构消隐在整体建筑内。


东西方钢结构背景

◆ 钢结构在西方

18世纪西方工业革命如火如荼地进行,随着冶炼技术与建造技术的优化,钢铁资源得以开始应用,钢铁最开始被应用于桥梁工程。到了19世纪末,钢结构在建筑构造上得到了十足的应用。英国的水晶宫(图1)、法国的埃菲尔铁塔与机械馆,都是钢结构建筑史上的经典之作。但那时的社会观念较为落后,钢结构建筑发展缓慢,许多新建筑内部已使用钢框架,外部却冠冕堂皇地以石材伪装成古典样式。20世纪初,随着钢筋混凝土被广泛应用,对钢结构建筑的探索陷入停滞期。直到20世纪60年代,在技术、观念的改变,和对高度、跨度需求的共同影响下,钢结构重新得到发展。此后的40年里,大量钢结构建筑被建造起来。其间,最典型的是皮亚诺、罗杰斯设计的蓬皮杜艺术中心(图2)与华裔建筑师贝聿铭设计的卢浮宫金字塔。同时在卡拉特拉瓦仿生学设计思想下诞生的里昂火车站(图3)无疑也是在钢结构参与建筑建造前提下实现的精妙构想。

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图1 英国水晶宫

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图2 蓬皮杜艺术中心钢框架立面

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图3 里昂火车站

西方的钢结构建筑很大程度上映射出西方的地域、语境以及文化,在钢结构参与建造的早期,钢结构往往在某种意义上是独立于建筑形式设计之外的,水晶宫平稳、装重的形态,对称的平面,让人不禁回想起古典建筑的拱券和柱廊。随着建筑学理论的发展,现代主义建筑以及后现代主义建筑的萌生更加注重钢结构在建筑中的理念表达,钢结构不再只是藏于砖墙背后的构架,而是有机地组成了建筑表达的一部分,赫尔佐格的蓬皮杜艺术中心交错的钢框架以及钢制的斜向楼梯成为了建筑的现代属性立面,实现了钢结构与设计理念的融合。


 ◆ 钢结构在东方

东方语境与西方存在着很大的差异性,东方建筑往往更加关注小体量的组合,注重意境的渲染,相对于西方理性的几何逻辑、布局构图,东方建筑似乎更加在意灵动的韵味。轻灵的四角飞檐、巨大恢宏的屋顶以及繁复的木结构,东方建筑给人一种更亲近生活的感受,这种感受来源于东方的地理气候环境、社会与血缘关系,以及传统文化的影响。东方建筑的木结构使用一方面是由于木材丰富,另外一方面受限于金属冶炼技术,还有对古朴原材料的向往,拥有着独特的时代性、文化性与地域性。

钢结构介入的时代同样也是西方建筑理论介入的时代,东方被迫接受对“功能”、“流线”的强调。现代主义思潮对功能的强调,对建筑工业化的强调仿佛与东方含蓄的建筑意境格格不入。随着越来越多西方建筑师在东方沃土上以西方语境对钢结构予以表达,东方建筑师意识到了东方语境的重要性,越来越多的建筑师着手追溯东方历史文化,提取出文化要素,抽象成为建筑语言。如图4中清明上河图中的东方建筑意象。

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图4 清明上河图中的东方建筑意象

东方建筑对钢结构的探索

钢结构在东方建筑中的实践由日本开始,建筑师开始尝试新技术与新理念。当时,除了安藤忠雄仍然继续着混凝土结构的探索以外,许多建筑师有意着手在创作中应用钢结构。桢文彦以自己独特的理解,将地域性附加至钢结构建筑。而从伊东丰雄开始,日本钢结构建筑发生了翻天覆地的变化。这种变化自经典之作仙台媒体中心起,影响到其后的一大批建筑师。他们弱化了钢结构的技术性,将钢结构的性能与空间紧密融合到一起,来表达自己的理念。隈研吾等则倡导钢材与其他材料相结合的探索。在中国,李兴钢等年轻一代也将钢构件运用于传统的江南山水建筑中,王澍也屡次就钢材等与结构形式相结合进行更深入的探索。


◆ 文化元素叠加的钢结构

钢结构进入东方建筑界是在经历了照抄照搬模式后落地的,东方建筑师对钢结构的思考也逐渐活跃,有着东方属性的钢结构意境成为首要难题,东方建筑更加关注小体量间的组合,关注精神意义的传达,而在当时,钢结构某种程度上代表着一种宏大的、粗狂的摩天新大楼,或者缺乏变化的方块状的建筑机器。东方建筑师需要思考的是如何以钢结构为载体,区别于冰冷的机械式建筑,钢结构东方建筑如何传达出木结构难以实现的新的东方文化元素。以下介绍几个结合东方文化的钢结构案例。

◎ 代代木体育馆

1964年的代代木体育馆(图5)是典型的钢结构与文化元素的叠加,日本建筑师丹下健三开创性地采用了高张力钢缆索为主体设计出悬索屋顶结构,但对于钢结构的应用并不是方案的着重点,设计师只是希望利用钢结构在建筑中传达出某种文化元素。两边螺旋式的空间对称类似于贝壳状的形态,原型可追溯到日本古代的穴居,加上从传统中抽象得出的装饰要素,彰显出了强烈的日本文化底蕴。在城市肌理上构建出东方特有的文化元素,相比小体量的古老穴居,无疑是具有开创性的,相对于一些粗浅的具象形式主义表达,它将文化元素抽象、提取出来的手法更为精妙。代代木体育馆仍是以传统原型为出发点的设计,照过去经验,建筑师首先必须思考如此重要的项目的文化象征意义。丹下可能突发奇想得到了这个精妙的构思且经一番修正,使得结构恰好满足要求。同理,2020年东京奥运会场馆设计竞赛中隈研吾的方案也胜在其文化象征意义,而在彼时日本钢结构建筑强调文化元素的普遍特征显然已初露端倪。

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图5 代代木体育馆结构示意图

◎ 方塔园东大门&何陋轩

来到近现代中国,对钢结构的探索在文化大革命后日新月异,相比之前的知识压抑,更多新思绪迸发出来。如冯纪忠先生对钢结构的积极探索,在方塔园东大门(图6)设计中,他对钢结构建筑进行了划时代的应用。中国青砖黑瓦、坡顶飞檐的历史传承是中华泱泱文化的缩影。冯先生尊古而不仿古,思考的是传统形式的传承,同时关注时代产物,将传统的文化符号赋予现代性,而钢结构则完美契合这一特质。具有传统意象的青瓦覆盖下的错动的单坡屋面与具有时代特征的钢骨架的组合,做到了“与古为新”。冯先生自嘲自己是“小题大做”——他的建筑理念也确实体现在几个“小”建筑中。

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图6 方塔园东大门钢结构屋顶

何陋轩(图7~8)是另外一个小巧而精妙的设计,它传承了中国古老的幕帐形式,建筑的屋顶主要由竹与茅草构成,但下部为了防水,用钢结构柱础将竹与地面脱离开来,在实现东方文化元素传承的同时也实现了仿古创新,石柱础被替换成了轻巧的钢构件,从而获得了现代性。在各节点的处理上特意刷了黑漆,也体现了强化东方韵味的意识。

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图7 何陋轩内部钢结构支撑

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图8 何陋轩场景及结构示意图

◎ 绩溪博物馆

绩溪博物馆(图9~10)是中国年轻一代建筑师李兴钢的作品,鸟瞰俯视,很容易感受到其浓重的东方园林韵味,青瓦白墙和内部流动的自然空间,充满江南水乡韵味的坡屋顶,与传统木结构的砖砌园林建筑截然不同。绩溪博物馆的屋顶采用了钢结构来实现较大跨度,满足内部展览、休憩等空间需求,相较于传统的两坡屋顶,绩溪博物馆无论是其灵动变化的屋顶或是弯折的内部墙体,都体现出了钢结构的现代性。建筑师充分利用了钢结构高强度、高韧性的特点,在形态塑造上抽象出文化元素并加以变化,也算是一种与古为新。

这里想主要强调一下钢结构在屋顶的使用,对于传统木结构在对大跨屋顶的处理上,古书《营造法式》(图11)中提到了,为了实现大跨度屋顶(在某种程度上也为了华丽、繁复的装饰),大量的构造被应用,在人的视角上空会存在繁复的结构构件,而钢结构在屋顶承重中的使用简化了构造,同时对于檐部的出挑更加灵活(图12)。

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图9 绩溪博物馆鸟瞰形态

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图10 绩溪博物馆屋顶钢结构模型

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图11 宋《营造法式》殿堂大木作制度示意图

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图12 绩溪博物馆屋顶钢结构实物


◆ 钢结构实现空间意象的营造

21世纪以来,东方建筑师对于钢结构的探索从未停止,建筑师不再限于将钢结构作为实现传统建筑形式的辅助手段,而是更深入地思考钢结构的属性和对东方文化的表达,这种表达不再局限于对传统符号与形式的解析,而拓展到了对空间意向的诠释。

◎ 藤本壮介蛇形画廊

藤本壮介在2013年设计了蛇形画廊展厅(图13),这是蛇形画廊展厅在上海的力作——远景之丘中,他又有了新的思考。对于钢结构之于东方建筑,可以以一种钢构件的形式传达东方思想,在作品中他提取了东方文化对于围合与开放的构想——围合的庭院体现一种私密保守,同时漏窗又将外部的远景引入,体现出了一种对开放的渴望。藤本壮介模糊了柱、板的明确界限,以统一的手法建构了全部空间。他巧妙地运用几何网格,营造出柔和、自然的建筑氛围。组成画廊的是无数的白色钢构件,层层叠叠、蜿蜒如蛇形一般,迂回在一起融入大自然之中。但作品采用的不是一般的三角形桁架,而是强调维度的正交体系。他用对钢构件密度的排布控制,达到了想要的透明度的变化,从而能够与自然对话。在这里,钢构件在一定程度上失去了结构的意义,转变成抽象的形式甚至是装置式的景观。钢构件本身是人工的,但当它们组合到一起,却变成了有机的、像云一样的建筑。这种轻盈的、与自然对话的特质也是日本建筑自古以来所崇尚的地域性在当代形式下的体现。

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图13 藤本壮介蛇形画廊

◎ 中国美术学院民俗艺术博物馆(图14~17)

整个建筑依山势由低到高,借鉴了江南传统建筑的玄瓦屋顶,以一种跌宕向下的方式弘扬东方建筑的韵律,建筑在外观上看似与传统东方建筑无异,小空间的组合叠加,甚至可以联想到内部的蜿蜒回廊。

但事实上建筑的结构采用的是钢结构,同时辅以大片玻璃来增强内部的通透感,建筑内部是相对宽敞和大跨度的开放空间,内部空间同时与屋顶的斜向轴网相互呼应。建筑师运用钢结构营造出民俗艺术博物馆内部开敞、通透的空间,同时保留了建筑形体上民意、民生的文化韵律。钢结构的应用实现了这种看似反差强烈的空间营造,这在现实生活中存在许多相似的案例。

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图14中国美术学院民俗博物馆玄瓦屋顶

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图15中国美术学院民俗博物馆内部空间

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图16中国美术学院民俗艺术博物馆钢架结构     

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图17中国美术学院民俗博物馆内部平面轴网


◆  钢结构与木结构的结合

木结构是东方传统韵味的一种抽象体现,但在连接处的强度不如钢结构。由于钢、木在应用时有一定的相似之处,因此钢木结合也成为现代钢结构建筑所普遍采用的手法之一。

◎ 水岸山居

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图18 水岸山居手稿意向图

水岸山居(图18~20)是王澍对于钢结构一种另类的诠释,从手稿的绘制我们可以感受到一种水岸江南的风情,王澍将钢结构与木结构做出了更加紧密的融合,在木结构支架间贯穿钢结构,木条之间以钢螺栓进行连接,从远处看来钢结构隐藏于大的木结构屋顶下,东方的韵味萦绕于整个建筑,但钢结构在建筑中也是实现大屋檐主题必不可少的元素。

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图19 水岸山居大屋顶木结构

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图20 水岸山居大屋顶钢木结构节点

◎ 梼原木桥博物馆(图21~22)

在这个项目当中,建筑师用小部件组成了结构体系,其灵感来源于日本和中国传统的悬臂式结构,这是一个可持续发展的好例子,实现了大悬挑,却没有使用任何大型构件。通过两侧的筒状钢脚架作为两侧的结构支撑基础,凸显出中心桥下的巨大木结构,有一种东方风韵的一柱擎天的烂漫幻想。

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图21 梼原木桥博物馆结构的消隐

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图22 梼原木桥博物馆结构示意

在设计层面,钢结构支撑被两侧的民居植物遮挡,人们从山路驱车驶来,映入眼帘的是完整地、独立的巨型木结构,在这种东方意境的渲染下,博物馆对人们的吸引力十分巨大,在群山掩映下如同山间仙侣居住的楼阁。

结  语

随着科学技术的发展,新材料、新技术伴随着新的建筑模式不断呈现,这要求我们能够在对传统进行传承的同时积极接受新事物,将它们作为辅助设计的根本。在东方建筑师对钢结构的运用过程中,不同于西方大跨、高层钢结构建筑的时代性表达,东方在一些平常的、甚至小体量的建筑中应用钢结构并体现出独特韵味。这是来自东方的思考,探索仍在逐步进行中。相对于西方建筑师对钢结构的应用,东方建筑师更倾向于把钢结构作为媒介,不同于西方建筑师对钢结构本身结构模式的追求,东方建筑中的钢结构总是更加有机地融合在东方韵律之中。


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