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像鳥兒那樣輕——日本建筑輕盈化的建筑結構策略(一)

2019.09.23 | , , ,
結構札記 結構札記

作者:劉康 李萌
原文鏈接

 Δ 有趣的建筑結構好运来彩票|手机app下载,有趣的建筑結構人


   零   

引言 

‖劉康‖ 在工作單位的資助下,今年有幸參加華東院、東南大學和東京工業大學的聯合交流項目來東京交流半年,內容是建筑結構技藝相關。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好运来彩票|手机app下载,總體感覺日本的建筑風格精巧而多元,但其中最深刻的體會要數輕盈感。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‖ 對于建筑的輕盈好运来彩票|手机app下载,我們并不陌生。作為結構工程師,我們常從結構的效率和經濟性角度考慮。約格?施萊希在著作《輕?》(英文名:Light Structure)中詳細論述了其作為結構工程師對于輕型結構、高效結構的探索和追求好运来彩票|手机app下载。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?有哪些結構技藝可以實現建筑的輕盈好运来彩票|手机app下载?這些一直是盤旋在結構工程師頭腦中的問題好运来彩票|手机app下载。也許理解了這些,才能更好的與建筑師配合,設計出建筑結構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計初衷好运来彩票|手机app下载,我從結構師的角度解讀其中實現輕盈化的結構技藝。


       壹       

什么是輕盈

理解什么是輕盈好运来彩票|手机app下载,也許能幫助我們更好地理解建筑的輕盈化好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载。

現代漢語詞典對于輕盈的解釋如下:

1) 輕柔秀麗

2)(姿態好运来彩票|手机app下载、動作等)輕巧優美

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,宛若游龍好运来彩票|手机app下载,榮曜秋菊好运来彩票|手机app下载,華茂春松。髣髴兮若輕云之蔽月好运来彩票|手机app下载,飄飖兮若流風之回雪”好运来彩票|手机app下载,輕盈之美展現得淋淋盡致好运来彩票|手机app下载。

 洛神圖

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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,
 黃昏吹著風的軟,
 星子在無意中閃,細雨點灑在花前。
 ……”。

輕盈優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、音樂好运来彩票|手机app下载、繪畫中不可或缺的,能夠引起人們輕松愉悅感官體驗的優異品質。


 林徽因

進入現代社會,隨著物質文明的進步和人性關懷的覺醒,輕盈的品質在人們生活中得到了越來越多的重視和挖掘。上世紀80年代意大利文學家卡爾維諾在《美國講稿》(又名“對二零零零年以后文學的六條建議”)中開篇推薦提出了“輕”的世界觀,將“輕”作為一種文化取向好运来彩票|手机app下载,一種審美標準好运来彩票|手机app下载。他認為現實生活中的人們,無法躲避沉重和困苦,但文學藝術憑借其智慧使我們找到一個與生活在其中的現實世界截然不同的輕盈的世界好运来彩票|手机app下载。

 卡爾維諾

現代家居裝潢的審美傾向有“輕、透、瘦、皺”四字決好运来彩票|手机app下载。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。


       貳       

輕盈的建筑


在中國好运来彩票|手机app下载,輕盈的建筑風格早已有之好运来彩票|手机app下载,這從中國南、北方古典建筑的風格差異中可以瞥見端倪。而在現代,將輕盈作為建筑的主導特質進行研究和實踐的時間卻出現較晚。

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”建筑作為適應時代文化、社會需求的新載體好运来彩票|手机app下载,強調“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“輕質建構”(LightConstruction)建筑展上的預言:“現代建筑在經歷了紀念性、粗野主義等過于沉重化的表現之后,輕質好运来彩票|手机app下载、飄逸與精致將成為下世紀建筑的要旨好运来彩票|手机app下载。

 R.B.富勒與他的發明

在工程領域,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家、建筑師好运来彩票|手机app下载、工程師、未來學家R.B.富勒(富勒穹頂的設計者)。他在1922年提出“少費多用”思想,在當時曾引起世界各國學者好运来彩票|手机app下载、專家的討論好运来彩票|手机app下载,并在未來的半個多世紀里推動了建筑學、設計學等學科的發展。

富勒“少費多用”的思想,從自然結構尋找設計思路、以及運用工業化材料實現“最便捷、最有效”建筑設計方式,啟發了眾多建筑師,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中心。富勒當場提問:“How much does your building weigh, Mr. Foster?”,引發了福斯特的思索。2010年福斯特的設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好运来彩票|手机app下载。

 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?奧托好运来彩票|手机app下载、約爾格?施萊希好运来彩票|手机app下载、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計哲學好运来彩票|手机app下载。奧托創立的輕型結構研究所致力于對輕型結構的探索,他的繼任者維爾納?索貝克進一步拓展了研究所的范圍,與施萊希的構造與概念設計研究所合并為輕結構建筑與概念設計研究所好运来彩票|手机app下载。后者于1980年創立SBP(SchlaichBergermann Partner),致力于輕盈大跨結構的設計探索。

 受禪宗影響的日本枯山水庭園

與西方建筑輕盈化的發展路徑不同,日本建筑的輕盈更像是內生于本土文化的特質。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在園林設計、家居產品設計以及建筑設計的風格特征上。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系。

 透著禪意美學的無印良品

日本致力于輕盈化建筑探索的建筑師眾多好运来彩票|手机app下载,如伊東豐雄好运来彩票|手机app下载、坂茂、隈研吾好运来彩票|手机app下载、妹島和世好运来彩票|手机app下载、西澤立衛、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”等建筑理念上呈現的消隱、輕盈的狀態;SANNA(妹島和世與西澤立衛事務所)的純凈、輕盈好运来彩票|手机app下载、通透的簡約主義風格;藤本壯介的空間與自然的融合;石上純也以細膩好运来彩票|手机app下载、輕盈、柔軟的建筑風格探討景觀與自然、空間的透明性與曖昧性等好运来彩票|手机app下载。

有趣的是,同日本工程師普遍的師承關系一樣,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,西澤立衛和石上純也師承妹島。


 隈研吾和中村拓志

 伊東豐雄、SANNA好运来彩票|手机app下载、石上純也

與厚重堅固的建筑所表現出的“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好运来彩票|手机app下载。

建筑的輕盈包含物理層面和心理層面,前者指質量或受力小好运来彩票|手机app下载,后者則指視覺心理的負荷較小,沉重感的減輕。總體而言,西方建筑更強調以質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,有時甚至會犧牲物理層面的輕來換取心理層面的輕好运来彩票|手机app下载。正如日本結構設計師大野博史所說:“當代很多建筑看上去很輕好运来彩票|手机app下载,其實它們都很重,就單位密度而言好运来彩票|手机app下载,甚至是更重了,他們只是看上去很輕。




建筑作為多種元素的載體好运来彩票|手机app下载,可以通過形體、結構、材質、色彩、質感、環境等諸多要素體現其輕盈的特質。其中,對重力的反抗是實現建筑輕盈化的原生訴求,而且日本地震頻發、強度高,在此條件下日本工程師為實現輕盈所面臨的挑戰遠比世界上大多數地區的工程師大。即便如此,日本建筑師和結構師仍完成了諸多精妙輕盈的建筑好运来彩票|手机app下载,非常值得學習。

下文結合案例從十二個角度總結了日本建筑輕盈化的建筑結構策略好运来彩票|手机app下载,并從建筑師的視角解釋其設計初衷好运来彩票|手机app下载,從結構師的角度解讀其中的結構技藝好运来彩票|手机app下载。限于篇幅,本文介紹前四個策略,后八個留與下篇文章再續。


       叁       

輕盈的策略


卡爾維諾說:“輕盈感是精確的好运来彩票|手机app下载,確定的,不是模糊的好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载、偶然性的?!苯ㄖ熀徒Y構師追求輕盈的過程也是對精確和極致的追求,飽含了創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好运来彩票|手机app下载,柱子是建筑中承受重力的主要構件。將其設計得纖細輕巧是實現輕盈化的直接方式,具體可分為“化整為零”、“分而治之”、“預變形”三種建筑結構策略。

1.1 化整為零

化整為零是指將一個大截面的構件分散成兩個或多根纖細的小截面構件。一方面小截面構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件,能夠獲得比同等體積大截面構件更大的力學剛度。

〖案例1〗

方之家

建筑設計:武井誠+鍋島千惠/TNA

結構設計:鈴木啟/ASA

 方之家

 方之家

‖李萌‖ 建筑置于一片優美的自然環境之中好运来彩票|手机app下载,能將室內室外聯系的最好材料不外乎玻璃了。連續的玻璃立面使住戶在室內仍如在茵茵的樹林之中,且建筑內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系便會大打折扣好运来彩票|手机app下载,且每一個空間的使用感受比之現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系好运来彩票|手机app下载,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境的樹一樣好运来彩票|手机app下载,似乎從大地中“生長”出來好运来彩票|手机app下载。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,自然之中好运来彩票|手机app下载。同時,柱列中各柱的間距并不勻質相等,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‖ 建筑內部結構柱列采用的是75x75x4.5mm的細方鋼管柱,即是建筑的承重柱,又是建筑的抗側柱。原本如此小截面的鋼管柱幾乎不具有什么抗側能力,但是將之通過密集的直線排列,以小聚多好运来彩票|手机app下载,卻能起到類似剪力墻一樣的抗側作用。同時,將大截面的結構柱小型化后,在建筑場地大型機械作業受限時,也能便于構件的搬運和安裝好运来彩票|手机app下载。

類似的柱列結構我們也可以在日本科學未來館的入口雨棚好运来彩票|手机app下载,以及國內“和作”設計的天鵝科普館中見到。但這兩者跟方之家的結構受力又稍有不同,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剛度。


〖案例2〗

尾道市Bella Vista Spa & Marina度假酒店主餐廳Erretegia

建筑設計:中村拓志+NAP建筑設計事務所

結構設計:山田憲明構造設計事務所

 Erretegia

 Erretegia

 Erretegia

‖李萌‖ 餐廳之側是無邊的海景,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好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载。建筑師的策略便是讓柱盡量變細。當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構構件,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構的消隱?可面對這樣一個無邊的海好运来彩票|手机app下载,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”。與此同時好运来彩票|手机app下载,當人面向大海走出餐廳好运来彩票|手机app下载,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件好运来彩票|手机app下载,木結構屋頂采用極為纖細的木材好运来彩票|手机app下载,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,并在柱高范圍內通過細細的綴材連接,這一方面獲得了柱子纖細的效果好运来彩票|手机app下载,另一方面也如同格構柱好运来彩票|手机app下载,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‖ 建筑物中的柱承擔豎向重力荷載和水平荷載(風荷載和地震作用)。承受重力荷載時好运来彩票|手机app下载,柱受壓好运来彩票|手机app下载,較為高效,所需截面較小好运来彩票|手机app下载。承受水平地震作用時,柱受彎好运来彩票|手机app下载,其剛度和強度不如受壓高效,所需截面大好运来彩票|手机app下载。

基于此好运来彩票|手机app下载,將結構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)承擔全部水平作用和部分重力荷載,另一部分柱僅承擔重力荷載。僅承擔重力荷載的柱能做得較為纖細好运来彩票|手机app下载,布置于需要視覺通透的之處,助于實現輕盈的效果好运来彩票|手机app下载。

〖案例3〗

Extend to forest

建筑設計:隈研吾建築都市設計事務所

 Extend to forest

 Extend to forest

 Extend to forest

 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外實現很好的無隔斷聯系。試想如果此時設置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生常常對柱子的誤解,即柱子只是為了承擔豎向重力好运来彩票|手机app下载。實則柱子的粗壯很大一部分原因是為了抗側。由此好运来彩票|手机app下载,那些更加粗壯的抗側構件可以被隱藏在建筑中部的室內,不被察覺好运来彩票|手机app下载。將外圍的部分柱子從抗側的重任中解放出來,只承擔重力荷載,也可以設計得纖細輕盈。


〖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,不難想到國內某些厚實的地鐵站入口好运来彩票|手机app下载,兩種風格的出發點有所不同。這個地鐵口位于廣場之中好运来彩票|手机app下载,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。而國內的地鐵站口則更加強調實用性好运来彩票|手机app下载,方便路人快速找到。

我們可以發現,這個站口頂棚是十分纖薄的。一個原因在于支撐屋頂的結構并未包覆在屋頂之中好运来彩票|手机app下载。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好运来彩票|手机app下载,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,視覺效果是一致的好运来彩票|手机app下载。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‖ 這個項目的結構設計也比較巧妙好运来彩票|手机app下载,站口頂棚的大部分重量用精致纖薄的剛架承擔。雖然剛架在跨度方向有一定的抗側能力,但在垂直鋼架的方向抗側能力卻極弱。為了彌補該方向抗側不足的問題,設計師在角部加入了圓形鋼管柱好运来彩票|手机app下载。一方面鋼管柱比鋼板截面慣性矩更大,可以抵抗側力。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好运来彩票|手机app下载。


1.3 預變形 

以預變形實現細柱的典型案例是KAIT工房。與上節類似,KAIT工房將抗側構件和承擔重力的構件分離好运来彩票|手机app下载,但是通過預變形引入拉力的方式實現的。通過預變形對抗側構件引入預拉力,避免構件發生受壓屈曲,長細比較受壓柱可以放寬好运来彩票|手机app下载,從而實現抗側構件的輕薄化。KAIT工房的結構設計十分獨特而有趣,值得細說。

〖案例5〗

神奈川工科大學KAIT工房

建筑設計:石上純也建筑設計事務所

結構設計:小西泰孝建筑結構設計

 神奈川工科大學KAIT工房

 神奈川工科大學KAIT工房

 神奈川工科大學KAIT工房

 神奈川工科大學KAIT工房

 神奈川工科大學KAIT工房

 神奈川工科大學KAIT工房

‖李萌‖ 正如石上純也所說“通常建筑是由墻分隔的好运来彩票|手机app下载,但我希望讓空間變得柔軟、模糊好运来彩票|手机app下载、靈活好运来彩票|手机app下载、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、結構和景觀的融合好运来彩票|手机app下载『迷死床势眧手机app下载!痹贙AIT工坊中,他便力圖創造一種曖昧、靈活好运来彩票|手机app下载、平等,平面中沒有太多變化,但各領域、各空間卻能實現靈活連接,一個沒有明確邊界的空間好运来彩票|手机app下载。纖細的柱子讓空間與空間相接,天窗讓室內與天空相接,玻璃立面讓室內與周邊相接好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载。

網上介紹分析的文章眾多好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载,大家也都對此不陌生了好运来彩票|手机app下载。如果對石上設計理念感興趣,此處推薦豆瓣上的一篇文好运来彩票|手机app下载,翻譯了石上著作《Small image》中關于KAIT工坊敘述。

https://www.douban.com/note/286580551/

 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。柱中的拉力通過預壓和預變形引入。每根柱子都是細扁的長方體,最薄的受拉柱剖面尺寸16x145mm好运来彩票|手机app下载,最厚的垂直柱63x90mm好运来彩票|手机app下载。


 KAIT工房柱重拉力引入

‖劉康‖ 受拉柱上好运来彩票|手机app下载、下兩端剛接,以彎曲剛度抵抗水平力。垂直柱底部剛接好运来彩票|手机app下载,頂部鉸接好运来彩票|手机app下载,釋放柱中彎矩,減小垂直柱的截面好运来彩票|手机app下载。受拉柱中引入拉力,避免了受壓柱的屈曲問題好运来彩票|手机app下载,構件長細比可大于200。受拉柱在水平力作用下需承擔彎矩,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。垂直柱受壓好运来彩票|手机app下载,長細比需控制在200(日本鋼結構規范)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工房抗側柱圖解

‖劉康‖ KAIT工坊將承重構件和抗側構件分離好运来彩票|手机app下载,將承重的垂直柱頂設計為鉸接,對抗側構件引入拉力,使二者的截面都能達到纖細輕薄的效果好运来彩票|手机app下载,這種處理手法可謂獨到精妙。此外采用預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好运来彩票|手机app下载、一名結構師以及一所大學的知名度,可見公眾對于優秀的設計、有趣的靈魂并不吝惜褒譽。


 2  藏力 

有時由于建筑空間、形體的限制好运来彩票|手机app下载,抵御重力好运来彩票|手机app下载、水平力的結構構件無法回避。這時,藏重露輕,藏繁露簡也是一種實現輕盈化、寓巧于拙的方法好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载。


〖案例6〗

上州富岡站

建筑設計:武井誠+鍋島千惠/TNA

結構設計:小西泰孝建筑結構設計

 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?柱子除了起到結構上的支撐作用,還能是什么樣的存在?上州富岡站告訴你,柱子還可以是長椅好运来彩票|手机app下载、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,或者將其融入環境好运来彩票|手机app下载。該設計中,這兩點都做到了好运来彩票|手机app下载。

 上州富岡站的支撐布置

 上州富岡站的支撐布置

‖劉康‖ 該項目充分體現了建筑與結構方案的融合好运来彩票|手机app下载。車站高約7m好运来彩票|手机app下载,縱向長90m,支撐屋頂的鋼柱非常纖細。結構師采用柱間扁鋼支撐抵御水平側力,并將支撐藏于磚砌體之中。磚砌體凹凸不平的形態,不僅根據結構支撐的角度確定好运来彩票|手机app下载,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置到頂,因此扁鋼支撐的頂部并未連接到屋面梁柱節點根部好运来彩票|手机app下载,而是連接于柱頂偏下的柱中位置。這與常規的框架支撐結構有所不同,結構的抗側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,二者剛度串聯成結構的整體剛度。雖然柱的截面彎曲、剪切剛度較支撐剛度弱好运来彩票|手机app下载,但該段柱長度較短,因此也能提供較大的抗側剛度。


〖案例7〗

多摩美術大學圖書館

建筑設計:伊東豐雄

結構設計:佐佐木睦朗

■ 多摩美術大學圖書館

■ 多摩美術大學圖書館

■ 多摩美術大學圖書館

‖李萌‖ 多摩美術大學圖書館現已成為不少建筑學生日本旅行中必不可少的打卡圣地好运来彩票|手机app下载。還記得當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尚。網格、靈活的平面、幾何好运来彩票|手机app下载、空間的劃分好运来彩票|手机app下载,這些詞語在建筑學習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格體系,將平面劃分成一個個小空間好运来彩票|手机app下载。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好运来彩票|手机app下载,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。

■ 多摩美術大學圖書館墻體中的鋼板

■ 多摩美術大學圖書館柱斷面示意

‖劉康‖ 圖書館擁有多跨連續拱的形態,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構的墻拱采用同樣的壁厚。為了使拱壁足夠薄,足夠輕巧好运来彩票|手机app下载,采用了將鋼板藏于混凝土的鋼骨混凝土結構,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合使用的項目還有伊東在銀座設計的御木本(MIKIMOTO)珠寶旗艦店。所不同的是MIKIMOTO項目中將鋼板置于外側好运来彩票|手机app下载,混凝土填充于鋼板內好运来彩票|手机app下载。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,由于結構師精細分析了火災下混凝土的貢獻,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好运来彩票|手机app下载,保證墻面平整光滑的品質。這一有趣的技藝在國內外項目中罕有見到,值得研究。


 3  整合 

如果把建筑比作人體,那么結構就像是骨架,支撐起依附其上的裝飾好运来彩票|手机app下载、圍護好运来彩票|手机app下载、設備好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载、家具、交通等非結構部分的重量好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载。因此,結構構件自然而然在人們潛意識里就成了“力度”的符號。如果將結構構件整合到非結構部分的體量之中,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好运来彩票|手机app下载。


〖案例8〗

HHstyle 青山店

建筑設計:SANNA


■ HHstyle 青山店

■ HHstyle 青山店

■ HHstyle 青山店

‖李萌‖ 在對SANNA作品的學習過程中,總是會抓住輕、薄、細等等的關鍵詞。也總認為只要學習這樣的設計思路與想法即可好运来彩票|手机app下载。這就使學生時代作業時可以盡情地放飛自我,而在參與設計工作后,才發現是真的做不到啊好运来彩票|手机app下载。所以SANNA輕細的表象背后,除卻其文化背景之外,還有結構上的巧妙結合。

從剖面上坡道與樓梯的關系可以感受到,HHStyle青山店希望營造出連貫的購物體驗。在聯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好运来彩票|手机app下载。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好运来彩票|手机app下载,行者在行走過程中能夠更加清楚感受到自己的不斷向上好运来彩票|手机app下载,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好运来彩票|手机app下载。

■ 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,幾乎看不出抗側構件存在的痕跡。在參觀本項目時好运来彩票|手机app下载,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好运来彩票|手机app下载,無果之后才發現原來建筑中部的樓梯坡道就是一個大大的抗側支撐!

將樓梯與抗側支撐巧妙整合,建筑師將連接1-2、2-3層的樓梯坡道位于建筑中間好运来彩票|手机app下载,結構上利用傾斜的樓梯作為抗側支撐。樓梯的重量通過鋼索懸掛于上部樓面結構,樓梯的軸向剛度為結構提供抗側剛度。非本專業的觀者幾乎無法覺察到樓梯的結構功能,建筑空間中僅能看見異于常規結構的細弱的柱子,加之朦朧半透明的玻璃立面,自然產生了輕巧空靈的感覺好运来彩票|手机app下载。


〖案例9〗

陶瓷娃娃創意工坊

建筑設計:前田圭介

結構設計:小西泰孝建筑結構設計

■ 陶瓷娃娃創意工坊

■ 陶瓷娃娃創意工坊

■ 陶瓷娃娃創意工坊意象

‖李萌‖ 2017年小西泰孝在東南大學的講座中提到了這個建筑。他說到,當時建筑師將4本書相互交錯的摞在一起,然后和他講,想做這樣的建筑好运来彩票|手机app下载。固然物理定律不是等比放大便能實現的。但小西泰孝當時便提到建筑師的結構的感覺好运来彩票|手机app下载。建筑師不需要精通結構的計算好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载,但需要有一種結構的感覺,一種對結構可能性的敏感度。

■ 陶瓷娃娃創意工坊

■ 陶瓷娃娃創意工坊

‖劉康‖ 陶瓷娃娃創意工坊是為一對六十多歲的陶瓷娃娃藝術家夫婦設計的,它即是這對藝術家夫婦的創意工作室好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载,也同時兼具著住宅的功能。建筑師設計了三條懸挑的墻帶,由墻帶內部的懸挑鋼板承重好运来彩票|手机app下载,使建筑有如同懸浮在空中的輕盈之感。

進入建筑室內,幾乎看不見傳統的梁好运来彩票|手机app下载、柱、支撐等傳統的結構元素。建筑師巧妙的將結構與家具、維護墻等非結構元素融合,使人似乎完全感覺不到常規結構元素存在。因此觀者也從結構力度的緊張感中被釋放出來好运来彩票|手机app下载好运来彩票|手机app下载,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 

混用是指不同結構材料的混合使用,即我們常說的混合結構。隨著材料學科的發展好运来彩票|手机app下载,人們已經可以將眾多的材料應用于建筑結構,石材、木材、竹材好运来彩票|手机app下载、混凝土、鋼材、鋁材、玻璃好运来彩票|手机app下载、FRP等好运来彩票|手机app下载,不同材料各有特長。

日本工程師們似乎特別善于物盡其用好运来彩票|手机app下载,根據材料的特性將其用在合適的位置上。這樣在提高結構效率的同時,也能減小構件的截面尺寸,簡化節點構造,獲得簡潔、干凈好运来彩票|手机app下载、輕盈的效果。


〖案例10〗

新瀉市立葛塚中學校

建筑設計:安藤忠雄建筑設計所

結構設計:金箱溫春構造設計事務所


■ 新瀉市立葛塚中學校

■ 新瀉市立葛塚中學校

■ 新瀉市立葛塚中學校

‖劉康‖ 籃球場屋頂呈橢圓形好运来彩票|手机app下载,長向約43m,短向約67m。屋面結構為斜格張弦梁,受壓的上弦使用木材好运来彩票|手机app下载,受拉的下弦采用鋼索。木材輕質且受壓性能優異好运来彩票|手机app下载,鋼材密度雖大但擁有大多數材料無法企及的受拉性能。該屋頂結構充分利用兩種材料的優點,在減輕結構自重的同時好运来彩票|手机app下载,也形成了極為高效的斜格張弦梁結構體系。上弦木料斷面尺寸為1240x240mm,在43m的跨度下已經顯得非常纖薄,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施

建筑設計:內藤廣建筑設計事務所

結構設計:金箱溫村構造設計事務所

■ 水月湖年縞研究展示設施

■ 水月湖年縞研究展示設施

■ 水月湖年縞研究展示設施

‖李萌‖ 該建筑更多發掘了結構之美。常在橋梁中使用的多跨混凝土結構好运来彩票|手机app下载,其形象是比較粗糙的,既不纖細好运来彩票|手机app下载,也不精美。這樣的結構更多的是出于經濟的考慮。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好运来彩票|手机app下载。再加上兩者簡單直接的連接方式好运来彩票|手机app下载,會使觀者“忘記”柱子的存在好运来彩票|手机app下载,而是被建筑貫長純粹的形體感所吸引。

建筑內的鋼制桁架也有同樣的效果。大大方方地將結構展示出來,觀者能看到是這結構落于墻上好运来彩票|手机app下载,并支撐屋頂好运来彩票|手机app下载。但透過這桁架好运来彩票|手机app下载,卻又能清楚看到屋頂、墻體。三者的關系是清楚明白地,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好运来彩票|手机app下载,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施

■ 水月湖年縞研究展示設施

‖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空間好运来彩票|手机app下载。整個建筑為混凝土、鋼材和木材構成的混合結構好运来彩票|手机app下载。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預應力混凝土結構。屋面結構采用輕質柔和的木結構。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件截面尺寸,另一方面也可簡化多根桿件匯交的節點處理,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。建筑師與結構師的完美配合,富有創意的結構體系,恰到好處的材料選用,精巧潔凈的細部構造,都讓我非常嘆服。下次再寫專文詳細介紹。


 未完待續 

由于篇幅的限制好运来彩票|手机app下载,這邊文章先介紹到這里好运来彩票|手机app下载,下篇文章再介紹剩余的八種日本建筑輕盈化的建筑結構策略好运来彩票|手机app下载,敬請期待。

 參考資料 

[1] 結構制造 日本當代建筑形態研究 郭屹民

[2] 從視覺到知覺的結構設計 大野博史、郭屹民對談

[3] SANAA作品特征的建構解析 王鑫星

[4] 多維視角下的當代建筑輕型化創作研究 齊奕

[5] 建構視野下的建筑形態輕盈化設計研究 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] 伊東豐雄建筑設計的“超平”現象研究 鄭超

[9] 文中部分圖片和結論引用自網絡好运来彩票|手机app下载,版權屬于原作者。本文僅用于學習交流,不作商業用途,如有侵權,請聯系刪除。


劉康

[email protected]

李萌

2條評論
Raku
Raku 2天前 回復 0

這些“輕”建筑非常呈現構建美

宋木頭 2天前 回復 0

想學但是力學限制了我

結構札記 結構札記

作者:劉康 李萌
原文鏈接

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