結構與建筑

建筑與結構往往相互制約而又相互依存。結構設計所要實現的訴求即是在滿足結構安全與經濟性的前提下，最大限度的為建筑設計提供堅實的結構基礎，為建筑師們的創意提供無限的可能性。

為此首先應了解結構的特性：

建筑物建設過程中的關鍵在于各專業的統力協調。技術內容廣泛，在此專講結構技術與建筑、藝術的協調。

其實，建筑三要素（適用、堅固、美觀）個個都與結構有關，因為結構具有三重性：空間性、科學性、藝術性。

一、結構的空間性——使用空間

使用的首要目的是開辟一個空間，此乃功能的第一要求。該空間正是由結構構件搭構而成。這也是建筑物一出現就存在結構的根本原因。即使如紀念碑一類紀念性建筑，雖無空間，卻仍有結構。結構是建筑物存在的物質條件，沒有結構就沒有建筑。但結構對使用目的符合程度如何卻值得研究推敲。如樓面要平，出現了平面樓蓋。樓梯要坡，出現了斜梁板與弧形梁板。頂蓋可平、可凸也可凹，出現了平屋蓋、拱屋蓋與懸索房蓋。運動場地與觀眾看臺上方空間大小不僅與使用功能有關，且與設備（如空調的空間體積等）有關。可見各種結構型式的多樣化空間，能滿足不同功能要求。這就的結構型式的功能作用。

二、結構的科學性——經濟合理

結構既要開辟空間，就一定表現為型式。結構也講造型，但非幾何形體。

各時代結構受當時當地材料、施工、理論等水平之限，故其型式不同。古埃及與希臘采用大型石材的石梁柱結構，其空間為充滿內柱的六面體。古羅馬與哥特式建筑采用小塊磚石材料的拱結構，其屋蓋呈圓形或尖形。古中國采用木梁柱構架，就比石梁柱結構輕巧、先進得多。近現代采用鋼材與混凝土，建起了多層、高層甚至超高層建筑，以及殼體、網架、懸索等大跨建筑。

以最少代價（人力、物力、財力）獲取最大效果（物質、精神等），這是事物發展的經濟規律，也是各種結構型式不斷推陳出新的內在因素。為了達到堅固、經濟目的，必須研究力學、結構的客觀規律，遵循其理性邏輯，組成既用料準確、材盡其用，又保證其整體穩定平衡與強度、剛度完好的結構體系。

經濟合理的結構型式，才具有強大的生命力與表現力。所以力學與結構科學性的最終結果，也表現為看得見的結構型式。

三、結構的藝術性——內外觀感

結構型式不僅涉及適用空間與科學經濟規律，且明顯地直接影響建筑物的外觀造型與室內觀感。

結構自身的美學價值通過其型式顯露出來。符合科學規律的結構具有力的真實表現力與感染力。因之，同時也富有力的美學與裝飾效果。

舉世公認的典范實例很多，現僅略舉三例如下。意大利結構工程師、建筑師奈爾維（NerVi，1891～1979）設計的佛羅倫薩體育場的看臺雨篷和螺旋樓梯，是使受彎構件具有曲線美的典型。他設計的另一杰作是羅馬小體育宮，尖頂殼底部的波浪狀荷葉邊與Y形斜柱，既符合力學結構的內在因素，又給其外觀帶來極美藝術造型。美國建筑師賴特（Wright，1869～1959）設計的流水別墅，其大膽的懸挑結構凌架在流水之上，美學價值極大。

關于結構與建筑的關系，麥克唐納在《結構與建筑》一書中也做了令人滿意的歸納，他把結構與建筑的關系劃為六大類：

1.經過裝飾的結構：“建筑完全由所偏愛的結構系統的形式邏輯所影響（基本是決定）”，他列舉了雅典的帕提農神廟和范斯沃斯住宅等典型的例子。簡單的說，這時結構因素是建筑師考慮的重點，這些結構往往比較合理，但要么建筑師非常偏愛某種結構，要么技術水平沒有達到任建筑師發揮的地步，否則這種以經過裝飾的結構作為建筑的形式在建筑師中沒有太大的市場。

2. 結構作為裝飾物：“設計過程由視覺因素而不是技術因素所驅動，因而結構性能往往并不理想。”麥克唐納舉了蓬皮杜中心的例子。蓬皮杜中心雖然夸張的暴露了結構，但它的結構并不能令人滿意，很多呈現出來的所謂“結構”從技術上講并不合理，而只是一種裝飾。

3. 結構作為建筑：“建筑由結構和只有結構組成”。這往往也是由技術上的限制導致的。所以這里面的例子多是技術性很高的建筑，如大跨度，超高層之類。

4. 結構產生建筑形式

5. 結構被接受：與第 4 類一起，“允許結構要求強烈的影響建筑物的形式，即使結構本身不一定是裸露的。采用了結構上最合理的構件設置，并且使建筑適應這種設置。”麥克唐納對 4 、5 兩類似乎沒有做明確的區分。我認為這兩類是結構與建筑之間和諧自然的關系，這樣的建筑也理應成為建筑與結構的精品。可惜這樣的精品并不多。麥克唐納舉出了羅馬萬神廟等例子。

6. 結構被忽略：在這里，建筑師總算可以盡情的發揮想象力，而不用去聽結構師們的嘮叨了。但其市場只在于結構技術游刃有余的領域，比如體量比較小的建筑，比如廊香教堂。

以上的歸納起碼能令我滿意。把結構與建筑的關系說成技術與藝術的關系，則不妨做出如下更加概括一些的歸類：

第一種是技術主導。麥克唐納所說的第 1 和第 3 類就屬于這一種。設計者首先考慮的是結構問題；

第二種是藝術主導。上面第 2 和第 6 類即屬此種。建筑意圖可以充分的發揮。

第三種便是技術與藝術的完美結合，即上面的 4 、5 兩類。這時，建筑與結構不分彼此，相輔相承。

以上三種實在難分優劣，但就個人而言，我更鐘情于第三種，這一點從上文的字里行間早已流露出很多了。

很明顯，在空間小、跨度小、房高低的小型建筑中，結構的重要性及其對建筑的影響都相對地降低，建筑設計者的自由度就比較大。然而，高層與大跨等大型建筑造型，則完全達到依賴于結構的地步，以致結構體系本身就是其建筑表現。在此情況下，不正確的材料選用、結構選型、施工工藝等都可能明顯影響建筑美觀。

雖然20世紀90年代的結構科學與施工技術可以設計并建造出一切造型的東西來，但這并非意味著一定經濟合理。沒有生命力的造型是不值得欣賞與推廣的。

實現建筑與結構的協調，這是無數建筑及結構設計者在不斷追求的，然而在實際運作中卻很難達到完美的境界。尤其受到現代社會經濟發展的驅使，為了實現商業利益的最大化，建筑物建設周期不斷縮短，項目投資者首選減少時間成本的階段即為設計階段。這使得現代建筑中建筑與結構不和諧的音符時有發生。

在此，以最為普遍的住宅用房為例。在房地產業急速發展的現階段，開發商實現利益的首要措施即是縮短生產周期，而設計者為滿足開發商的要求不得不在最短的時間內完成設計內容。這樣他們僅能先行考慮立面美觀度、經濟實用性等因素。而一些細節部分，最能夠體現建筑自身靈性與特點的地方卻常常被忽略，建筑結構可以共生共立的地方卻變得脫節，因為這些地方需要設計者花大量的時間和心血來琢磨、推敲，這些時間對于房地產的整個開發過程來說是奢侈的，故經典建筑也就越來越少見。這是現在建筑與古代建筑所無法比擬的，古代建筑就如同一若干個經驗豐富的老工匠雕塑出來的工藝品，而現代建筑就是一個機械化的大工廠在流水線上加工出來的商品，兩者存在著本質的區別。

科學技術迅猛發展，使結構對現代建筑的影響極其深廣。面對這一形勢，建筑師的職責既是創作，更是協調，即與各專業工種合作者之間融會貫通，應有更多的理解與共同語言。從建筑初步設計一開始，各方就應一起商量，允許工程師提出想法、參與構思。建筑師要利用并發揮結構的美學因素，使結構成為建筑表現不可缺少的部分。這樣，目的統一、方法協調，雙方思路必能融會貫通于完整的統一體內，設計出結構合理、藝術性強、令人滿意的建筑物來。