論建立建筑師結構性思維的重要性

譚文娟（山東工藝美術學院，山東 濟南 250014）

論建立建筑師結構性思維的重要性

譚文娟（山東工藝美術學院，山東 濟南 250014）

建筑所必須遵循的自然規律是我們窮盡畢生之力也是無法更改的，結構可以不需要建筑而獨立存在，但沒有任何建筑不存在結構，建筑的各個空間的構成必須依附于結構構件的支撐，建筑的外表應該與它的結構系統以及所使用的材料相符。按照功能進行設計是建筑學現代語言的普遍原則，而安全性是建筑物功能組成的首要考慮因素。

建筑；結構；結構性思維

建筑是我們人類物質生存、生活必需的庇護所，也是精神生活的一個重要載體。從古人的洞穴、原始棚屋，到現在的紛紛總總的各色建筑，在人類歷史發展的進程中，建筑扮演的角色越來越重要，越來越成為現代人類生活的主導之一。尤其近百年來，世界范圍內的建筑業得到了長足的發展，使得建筑師成為了一項令人羨慕的職業，這種肩負著技術和藝術雙重責任的設計師得到了社會的超乎想象的尊重，與其同時，建筑教育也風生水起，熱門一時。從我國目前207所院校設立了建筑學這個專業來看，確實是一番欣欣向榮之景象。從辯證唯物主義的發展觀來看，萬事萬物皆為矛盾體，都有其兩面性，建筑設計行業也在無限的榮光之中，漸漸流露出令人擔心的一面。

在古老的建筑中，工匠從設計到施工是全面手，能夠全部包攬。而在當今，建筑各專業越來越細化，不僅僅是設計和施工完全分離，就僅僅單體建筑設計而言，也是精細地劃分出了建筑、結構、設備等分支，其中建筑師是龍頭，統領整個設計團隊。正因如此，對建筑師而言，在承擔責任和享受榮耀的同時，必須有足夠的知識儲備和廣泛的知識領域，才能與責任和榮耀相擔當。馬里奧·薩瓦多里曾說過：“現今一位好建筑師，必須是一名通才。”而這其中，盡管會有專門的結構工程師與其配合，建筑師合理的有效的結構性思維尤其重要。按照功能進行設計是建筑學現代語言的普遍原則，“安全、實用、美觀、經濟、環保、可持續”也是每個建筑設計人的工作宗旨和執業操守。

在各種現代主義、后現代主義、解構主義、生態建筑、智能建筑、高技派等各種的理論概念中，沒有堅定的清晰的結構性思維，即建筑結構必須遵循自然規律這一不可更改的原則，建筑師很容易在設計中迷失自我。現在的建筑師走極端的情況基本可以分為兩部分，其中很大一部分建筑師走上了一條平庸之路，不求奇、不求怪，但也不創新，重復地繪制著沉悶乏味的工廠流水線式的施工圖，更有甚者，是照葫蘆畫瓢的模仿與抄襲；另一小部分建筑師缺越來越深陷于表象、符號中不能自拔，盲目地追求奇異的造型，棄結構如敝履。無論是其中的那一種，都拋棄了對結構的認知與探索，甚至在無意之中，形態違背了結構。無論我們的科技怎么先進，無論我們的經濟怎么發達，建筑所必須遵循的自然規律是我們窮盡畢生之力也是無法更改的，結構可以不需要建筑而獨立存在，但沒有任何建筑不存在結構，建筑的各個空間的構成必須依附于結構構件的支撐，建筑的外表應該與它的結構系統以及所使用的材料相符。即便是解構主義大師、英國著名建筑師扎哈·哈迪德也無法繞開結構先導的原則。盡管這個建筑女魔頭曾說過：“過去我認定有無重力的物體存在，而現在我已經可以確信建筑就是無重力的，是可以飄浮的。”但哈迪德的數字化與參數化建筑，仍然在詩意與美化的同時，無法保證其所有建筑方案的營造建筑物與地面若即若離的狀態都能付諸實施。正如普利策獎評委會評委羅爾夫·費赫爾鮑姆對哈迪德設計的評價：“在構造建筑實體之外，扎哈·哈迪德已從根本上拓展了具有空間清晰度的建筑結構體系。”結構合理與安全是建筑設計永遠繞不開的原則，說到重力和荷載，又有哪一棟建筑能夠擺脫地心引力而成為空中花園？設計師所能做的，只是最大限度地用最少的材料消耗建造最安全的房子。結構確保了建筑物能夠承受各種使用荷載，而堅固地矗立在原地，建筑安全是由結構構件來提供的。建筑師唯有對結構理論、荷載的傳遞路徑有著清晰的認知后，方能更好地有效的設計出堅固、美觀、實用的建筑方案，從而避免造成材料的浪費，甚至是嚴重的工程事故。

2004年3月，由保羅·安德魯設計的成名作巴黎戴高樂機場2E候機樓的一個屋頂結構突然發生倒塌，其結構為一寬度接近30m，厚度為300mm殼體結構，結構很復雜，即使有專業的結構工程師，用現有的精準的計算機軟件，也無法準確的計算和分析其荷載的分布以及傳遞。該事故的最后調查結果：導致屋頂倒塌的直接原因是結構安全度低，混凝土的拱形頂棚的彈力不足，而被金屬柱刺穿，裂縫又加深削弱了結構。恰巧的是，同年9月，安德魯設計的迪拜國際機場的3E航站樓在建設過程中也發生了坍塌；而他設計的上海浦東國際機場，外形設計成振翅欲飛的海鷗，給結構和實際的施工帶來了很大的技術難題。每次事故的發生，有其偶然性，更有其必然性。著名科學家何祚麻直言不諱地指出：“安德魯的設計過于著重形式，疏忽了安全因素。”宏大、復雜和創新是安德魯建筑設計的標志，也可能是他設計的終極目標，但安德魯對事故的回應，“我不認為我有任何過錯，”、“我雖無法詳細就每個技術問題一一解釋，但我可以告訴大家，我的設計經過世界上普遍認可的安全標準檢驗，絕對不可能是一個有安全隱患的建筑。”讓我們從中看出這位世界一流設計大師對結構安全的忽視，更別提在設計中始終保持結構性思維了。

一位合格的建筑師，有著正確的結構性思維是必須的，也是能助其成為優秀建筑師的必備條件。優秀的結構大師兼建筑師皮埃爾·奈爾維認為：“結構的科學理論將為建筑設計提供無限的可能性。”這位大師借助于其對混凝土結構的嫻熟掌握，以嶄新的結構方案促成了卓越的美麗的富有想象力的建筑方案，其設計的羅馬小體育館是建筑形態與結構完美結合的典范。另一位建筑與結構大師卡拉特拉瓦，一位結構工程博士，卻創造出了無與倫比的以純粹結構形成的具有詩一般的非凡表現力的橋梁與建筑，令建筑師們羨慕不已。借助于自己對力學的精準的掌握，各種結構形態的準確認知，師從于大自然中樹木鳥蟲的隱含著自然的美的力學形態，使得他對結構和建筑美學之間的融會貫通達到了爐火純青的境界，在他的作品中，建筑的結構和藝術美學渾然一體。文藝復興的建筑巨匠們，也會把結構想象力作為新創造的出發點。這些建筑巨匠們從古代數學家完美的數學模型中得到了啟發，認為完美的數學模型構成的建筑必定也是完美的。布魯乃列斯基，是一位著迷于幾何學的偉大數學家、器具及鐘表等機械的技師及發明家，其設計的佛羅倫薩百花圣母大教堂的巨大穹頂，就擯棄了古羅馬的石材或混凝土拱頂，而獨創了木結構的穹頂，而梁柱結構和拱券結構的混合使用，造就了世界第一大教堂——圣彼得大教堂。

功能主義建筑的泰斗、現代建筑設計的杰出代表勒·柯布西耶，在20世紀20年代提出了的5個建筑學新觀點：底層架空柱、屋頂花園、自由平面、自由立面以及橫向長窗。而這個具有劃時代意義的新觀點，得益于他對框架結構力學性能的熟練掌握，承重柱的出現，把厚重的墻體從建筑中解放出來，可以靈活的設置，而不受制于樓板的限制，可以設置橫向的長窗，從而使室內空間得到更充足的陽光。另一位大師，密斯范德羅在建筑界留名青史，則得益于他對鋼框架結構和玻璃在建筑中的應用探索，這位鋼鐵和玻璃建筑結構之父，提出了“少就是多”的口號，雖沒有受過專業的建筑學教育，但是通過年輕時在父親的雕塑店里的學習，使他對建筑材料的認識有了第一手的資料，并能根據他們的力學性能很好的運用到建筑當中，從而創立了鋼鐵和玻璃建筑結構，并把他帶到了建筑的前沿，而他的骨架外露以及極端簡潔的設計風格也很好地踐行了他的“少就是多”的建筑哲學思想。日本建筑界三杰之一的黑川紀章，新陳代謝派的創始人之一，“建筑做為一種結構”的理論是他對未來建筑的預言，他設計的中銀艙體樓，則是對此理論的一個很好的佐證，建造永久性的結構，然后插入居住艙體。后者可以隨時更換。黑川紀章用140個6面艙體懸掛在兩個混凝土筒體上，組成不對稱的、中分式樓。在仔細琢磨的小房間里，配有磁帶收音機、高保真音響、計算機和浴廁，沒有一寸多余的空間。時間過去了半個世紀，自理論仍是對資源日益緊張、環境污染越來越嚴重的當今建筑有很好的指導意義。

從以上綜述可以明顯的可以看出，在建筑各專業精細劃分的今天，建筑和結構之間的工作領域也不是截然分開的，而是相互交織的，從市場經濟來看，建筑師起著領導作用，但實際上結構是起決定性作用的重要因素，建筑的美、建筑的安全、建筑的造價都離不開結構形式的正確選擇。但是縱觀我們現在的建筑學教育，卻令人擔憂，我們建筑學專業的學生們沉浸于各種建筑文化和理論中，盲目的向往西方的現代建筑，他們只是看到了西方建筑或宏達或精美的外型，只是了解到了片段式的所謂記號學、拓撲學各種建筑理論，殊不知，所有這些都有其嚴謹的完整的結構基礎，離開了結構基礎的支撐，這些建筑只能是空中樓閣。這不能歸咎于我們的剛入門建筑業的莘莘學子們，同樣從西方借鑒而來的我們的現代建筑教育，有其不完善的方面，尤其是培養建筑學學生們的結構性思維方面，無論是老牌的建筑老八校還是新興的各種院校，建筑力學與建構的課程都是少之又少，常規的是五年制教育中僅設有建筑力學和建筑結構兩門關于結構的課程，課時安排也是少得可憐，而師資更不用說了，基本都是由工程學院的老師來擔任，很容易就陷于了數學計算當中，大大打擊學生學習結構的興趣、積極性和主動性，另外，我們的職業注冊建筑師考試對目前的這種狀況推波助瀾，考試試題設置中關于結構部分的考察基本都是計算。建筑師的結構性思維并不是精通數學計算，而是對各種結構材料的屬性的認知，對各種結構的構成和荷載的傳遞路徑的正確的認知以及在實踐中積累出的對結構安全合理性的本能感知。所以，培養和建立建筑師的結構性思維當是我們建筑教育的重中之重的任務，必須盡快重視起來。

TU201

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1007-7359（2016）02-0015-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.004

譚文娟（1976-），女，山東煙臺人，畢業于山東建筑工程學院，學士；副教授，主要從事建筑構造和建筑力學方面的教學工作。