作者：戴航,张冰
出版社：东南大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
结构·空间·界面的整合设计及表现试读：
前言
在人类建筑历史发展的轴线上，从经验时代的一体化营造到科学时代的专业分工协作有清晰的脉络，一体化营造曾创造出建筑的经典，专业协作也在现代愈来愈复杂的建筑系统中体现意义。注意到当今建筑设计中，一方面专业分工越来越精细，另一方面结构却越来越被重视，结构的地位和角色正在发生着某种变化，一个值得关注的趋势是，结构从单纯的支撑体系拓展成建筑组织中主要的构成之一，从无声无息或若隐若现的幕后又重新走到了前台。
需要指出的是，强化合适的结构选型和当今建筑设计中的对结构重视是完全不同的概念，前者限定了结构的体系构成能力，固化了结构的从属和单一的支撑功能，而后者注重结构的潜能和开放性，钟情于与建筑属性相交叉的结构创新和重构塑形能力。结构选型的概念是与建筑关联的结构的单向思维，是结构问题，不是建筑设计的手段和方法。
结构表现是建筑师在建筑创作和设计中对建筑结构关注的具体体现，建筑师在视觉上挖掘结构的价值，通过强化结构的某些特征而凸显建筑的特质。建筑师对结构表现的思考和关注是对结构本能以外属性的认同，对激发结构的潜能和价值有非常大的意义，对结构工程师的工作也是莫大的激励。但结构表现就方法和思维而言，和结构语境下的结构选型并没有质的区别，大多数结构表现都是通过部分结构构件形态在建筑表皮和空间中的选择性呈现而达成的，结构表现虽然触动了结构的某些要素，但依然是结构向建筑的单向渗透。结构表现只是思考当今建筑设计中建筑与结构关系的起点。
无论是“艺术+技术（A+T）”还是“结构成就建筑之美”的有关学术研讨，根本问题在于结构与建筑的割裂，“叠加”或“成就”一词暗示了地位，再次强化了结构的从属性。因此所有问题的展开无一例外地会变成传统建筑设计中的结构与建筑如何进行良性专业配合和协作问题。
Archi-neering是一个新造词汇，把建筑与结构工程并置到一起，旨在讨论建筑设计与结构技术的融合问题。虽然Archi-neering关注建筑学与结构专业的交叉点，可是回归到现状，依然是所谓的结构师关注建筑（结构成就建筑之美），或所谓的建筑师重视结构（结构表现），这显然不是Archi-neering的要义，如果Archi-neering的核心架构和支撑是建筑与结构的交汇点，问题是这些交汇在哪里？又如何让交汇发生？
本书的核心观念是，建筑设计中对结构的关注和重视应该从思维方式转变开始，结构是建筑的语言，结构的属性是多重的；技术不单单是设计的支撑，更重要的是技术也是一种设计方法，建筑与结构的交汇和融合是可以在设计的起点发生并贯穿设计全过程的。
本书建立在整合思维逻辑上，整合是当今社会的发展之路和创新之源，建筑可以通过整合获取效能优化和比原先功能单纯叠加更加强大的功能。通过整合，结构的属性得以拓展，建筑的语言得以丰富。整合思维能提供更高的平台，让我们更加清晰地审视建筑与结构的汇聚，并在设计的源点促成建筑与结构的汇聚和高度融合。
本书的重点是介绍一种建筑与结构的整合设计思维方式，以及在此思维方式下的具体设计操作。凡天下事，合久必分，分久必合，皆规律使然。本书是对这种规律的积极响应，希望对建筑设计中重视结构的设计思维和方法有所启示。
书中若有疏漏和不足之处，敬请读者批评指正。第一章绪论1.1本书研究背景1.1.1 西方建筑发展中的结构思维和脉动
建筑先驱 马克·安东尼·洛吉耶（Marc Antoine Laugier,1713—1769）提倡理性地使用柱式，就像哥特式教堂在其结构上表达明晰一样，并绘制了“原始棚屋”（图1-1），被认为是结构理性的萌芽，从此“建筑在结构方面的理性概念胜过了它的外形形象”, “结构应该理性地表达，而建筑构成应该总是反映建筑物构筑起来的方式”。图1-1 原始棚屋，洛吉耶
结构理性地位的确立归功于维奥莱·勒·迪克（Viollet-le-duc,1814—1879），声称“建筑只有在严格地运用一种新结构中去寻求形式，才能给自己配备以新的形式”, “虽然理性设计的结构可能不一定美观，但一座建筑中要是没有理性设计的结构，它是不可能美观的”，并且绘制了“铁制框架拱顶”方案（图1-2）。迪克主张不以美学原理为设计条件，而应是结构、建造、装饰的逻辑统一，直接影响了现代建筑运动，被认为是真正的现代建筑理论之父。图1-2 铁制框架拱顶，勒·迪克图1-3 富兰克林路25号公寓，佩雷图片来源：图1-1，图1-2, 《现代建筑设计思想的演变》；图1-3, https://www.google.com.hk/
奥古斯特·佩雷（Auguste Perret,1874—1954）深受迪克的理性主义影响，进行了一系列混凝土框架结构的建造实践，其建筑观主要是古典延续、经济需要、技术赞美。富兰克林路25号公寓（图1-3,1903）清晰地表现了框架与填充墙的差异。佩雷认为框架具有本质意义，“框架赋予建筑永恒的元素和形式，它是自然规律的体现，是现在与历史之间的桥梁，使建筑经久不衰”。
密斯·凡·德·罗（Ludwig Mies van der Rohe,1886—1969）把建筑师从形式的关注引向对建造的关注，“从本质上讲，我们的任务就是要将建筑实践从纯美学思维的掌控中解放出来，使它回归初衷：建造”。与佩雷相比，密斯更加注重了空间的纯粹性，而不是真实地表现结构的受力大小与梁柱关系，结构的秩序、比例是首要准则，并提出了“皮+骨”（Skin and Bone Construction）结构系统，作为“艺术形式”的表皮外挂或内嵌。路易斯·康（Louis Isadore Kahn,1901—1974）更加重视了纪念性的表达，主张“应该保留揭示事物如何制成的痕迹”，结构更多的是表达厚重感、体量性、几何性。康重视服务功能与被服务功能的区分，尽量把交通、机电设施布置在结构构件之内。康认为建筑形式的创造主要依赖两种途径：一是结构构件的组合，二是几何形式的运用。
结构先驱 与这些现代建筑先驱可相提并论的是一些现代结构先驱，他们同样对结构发展及形式探索做出了杰出贡献，“任何对现代建筑文化的思考都必须承认结构工程的关键作用”。瑞士的罗伯特·马亚尔（Robert Maillart,1872—1940）的主要贡献是改进了混凝土拱桥的设计，发明了三铰拱和桥面加劲拱。“首先，桥面梁与拱共同受力，因此拱可以更加纤细；其次，直接暴露混凝土结构的美感，而不再用石头覆盖；最后，是拱、桥面、竖向桥墩三者共同作用，并连成流线式有机整体”。结构合理性的直接结果是经济，如1929年建成的萨尔吉纳峡谷桥（图1-4）梁拱组合突破了结构单一受力的局限性，是结构效能的极大提升。为了改善节点受力与力的传递，马亚尔在阿尔特多夫粮仓中（图1-5）设计了“蘑菇柱”（Mushroom Slab，柱帽）。马亚尔从结构设计入手创造了形式，“他认为结构不仅仅是功能性的，还是艺术创造”。马亚尔的贡献在于提出了不同受力构件的组合（图1-6），重视节点的传力设计，以提高结构效能。（左）图1-4 萨尔吉纳峡谷桥（Salginatobel Bridge）,1929，罗伯特·马亚尔，图片来源：https://www.google.com.hk/; （右）图1-5阿尔特多夫粮仓中“蘑菇柱”（Mushroom Slab, Grain storage of the Swiss Confederation in Altdorf）,1912，罗伯特·马亚尔，图片来源：http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Maillart
西班牙的爱德华多·托罗哈（Eduardo Torroja,1899—1961）是混凝土结构设计的先驱， 1926年就设计了斜拉索式的水槽（图1-7），这已经是对梁结构的极大改进。托罗哈还对混凝土壳进行了设计探索，马德里萨苏埃拉体育场看台筒壳悬挑雨棚跨度达到了12.67m，悬挑的尾部设有平衡拉索，力的拉压平衡体现得淋漓尽致（图1-8）。混凝土壳作为封闭实体结构，必然存在采光口问题，托罗哈用三角形网格结构实现壳结构的连续性，如图1-9（Algeciras Market Hall ,1933）、图1-10（Salle de Sport des Recoletos, Madrid,1935）所示。托罗哈的作品体现了“每一种材料都具有特定的、明确的个性，每一种形式都展现了独有的应力方式”。托罗哈的贡献在于研究了不同结构形式的合理性，运用斜拉索改善梁的受力、运用三角形网格解决混凝土实体壳的采光，这既是传力方式的改变又是结构效能的提升。图1-6 施瓦布齐桥（Schwandbach Bridge）1933，罗伯特·马亚尔。图片来源：https://www.google.com.hk/图1-7 水槽，Tempul Aqueduct,1926，托罗哈图1-8-1 Zarzuela Hippodrome,1935，托罗哈图1-8-2 Zarzuela Hippodrome,1935，托罗哈图1-9 三角形网格结构实现壳结构的连续性图1-10 三角形网格结构实现壳结构的连续性，托罗哈图1-7～图1-10图片来源：https://www.google.com.hk/; http://commons.wikimedia.org/
皮埃尔·奈尔维（Pier Luigi Nervi,1891—1979）挖掘了钢筋混凝土在创造新形式和空间方面的潜力。不同于托罗哈，奈尔维“对减轻结构自重的努力取得了极大地进展，无论从艺术角度还是技术角度，这都是他毕生所追求的目标，……通过形式获得强度，研究了贝壳、昆虫和花托的波形表面，通过表面的波折得到强度”。因此，奈尔维对于结构的经济性（效能）极大关注，从而影响并决定了结构形式的产生。奈尔维认为“事实上，古代所有特征性的建筑细部都是产生于技术上的需要，然而很快又得到一种精确的艺术形式，似乎这才是它们自身的归宿”。奈尔维大量运用了密肋梁，减少了混凝土板的厚度，极大地减轻了结构自重。此外，非常重视支撑形式的设计，随应力大小分布而变截面，创造了雕塑化的结构形式，如图1-11、图1-12所示。图1-11 罗马小体育宫，1956—1957，奈尔维。图片来源：http://www.mimoa.eu/projects/图1-12 奈尔维设计的各种结构支撑形式。图片来源：https://www.google.com.hk/
西班牙的费利克斯·坎德拉（Felix Candela,1910—1997）主要贡献也在于混凝土薄壳屋盖，其主要的设计法则是：“最小的材料消耗来保护自然资源，结合建造的设计来降低造价，优雅形式的创造”。如宇宙射线馆（图1-13）中设计了落地拱支撑与壳屋面的组合。坎德拉最主要的设计是墨西哥花园餐厅（图1-14）, “几何形式是四组落地的双曲抛物线拱，壳的交界处是隐藏的V形梁，应对应力集中并提供了刚度”。图1-13 宇宙射线馆（Cosmic Rays Pavilion）, 1951，坎德拉。图片来源：https://www.google.com.hk/图1-14 墨西哥花园餐厅（Los Manantiales Restaurant）,1958，坎德拉。图片来源：https://www.google.com.hk/
瑞士的海恩兹·伊斯勒（Heinz Isler,1926—2009）受到托罗哈、坎德拉等结构前辈的影响，致力于混凝土壳体的设计和建造（图1-15），很多工程的设计都是用缩尺模型进行研究。“托罗哈（Torroja）担心伊斯勒对于模型的随意使用，伊斯勒解释道：首先模型仅是方案设计的第一阶段，还有小模型的荷载试验，及建好后的长期监测。关于双曲面壳的定位问题，伊斯勒提到：所有形式被仪器精确测量，并提供一系列截面曲线数据。伊斯勒还认为所有曲面形可以综合运用圆柱面、球面、圆锥面来近似实现，但是圆柱面与圆锥面的抵抗压曲能力非常弱，他设计的形式提高了抗压曲能力，比圆柱面提高了7%-10%，比圆锥面提高了一倍”。“伊斯勒主要用物理模型来结构找形（Form-Finding），一个纯受拉模型翻转后可以纯受压”。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]