穹頂之下的建構(gòu)

徐浩杰+張澤月

【摘 要】拱券作為一種古老的建筑結(jié)構(gòu)，一直被當(dāng)做建構(gòu)技術(shù)運(yùn)用于建筑中。其特有的造型特征使其具有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和自由空間營造的優(yōu)勢性。在歷史長河中，它甚至代表著某種符號化、具有特殊意義的建構(gòu)文化語言。自古以來，拱券的施工技法一直是一個(gè)常見而又多變的技術(shù)，從古羅馬萬神殿的神圣穹頂，到中國國家大劇院的超橢形“蛋殼”網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，建筑材料的不同和拱券結(jié)構(gòu)對建筑本身的意義的差異讓我們感受到古今建筑設(shè)計(jì)理念的改變和不同年代人的信仰和文化的巨大變化。然而有趣的是，看似千差萬別的萬神殿和國家大劇院，雖然在客觀的施工技術(shù)難度上有著巨大差別，但其拱券的建構(gòu)形式、承重結(jié)構(gòu)、施工技法卻有著驚人的相似之處。

【關(guān)鍵詞】建構(gòu)文化；穹頂；拱圈；技術(shù)；國家大劇院

一、古羅馬的拱圈

“拱券”是指利用材料間的側(cè)壓力而建成的跨越空間的承重結(jié)構(gòu)。古羅馬的拱券結(jié)構(gòu)起初是以磚石為主要材料。后來羅馬人發(fā)現(xiàn)將火山灰加上石灰石和碎石后產(chǎn)生的天然混凝土具有很強(qiáng)的凝結(jié)力，且不透水，利用這種混凝土可以建造大跨度的拱券和拱頂。于是混凝土便取代了磚石，成為建造拱券的主要材料。

古羅馬的拱券結(jié)構(gòu)主要有四種形式：“筒拱”、“交叉拱”、“十字拱”和“穹窿”。“筒拱”是由一個(gè)拱券成直線或者連續(xù)鋪開形成；“交叉拱”是由兩個(gè)筒拱垂直交叉形成，它的內(nèi)部空間開闊，并有利于采光；兩個(gè)跨度相同的筒拱相交而成“十字拱”，拱頂?shù)闹亓坑伤慕堑亩兆映袚?dān)，不需承重墻，空間因此更為開敞?！榜妨眲t是由拱旋轉(zhuǎn)一圈而成，空間更為宏大。

二、穹窿——萬神殿的穹頂

古羅馬的建筑師在神廟、會(huì)堂、角斗場、劇場、浴場凱旋門等建筑中大量使用拱券結(jié)構(gòu)。羅馬城的萬神廟（118-125年）是典型的拱券結(jié)構(gòu)建筑物，也是羅馬穹頂技術(shù)的最高代表。它是羅馬人祭祀眾神的圣殿。萬神廟設(shè)計(jì)呈圓環(huán)形，并以拱券結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，創(chuàng)造出宏大的內(nèi)部空間。萬神殿的穹窿直徑為43.2米，頂端高度達(dá)43.3米，由5000噸混凝土構(gòu)成。混凝土的成分隨著穹窿的上升而逐漸減少，以減輕它的重量。穹窿的唯一支撐物是16個(gè)筒形拱頂，把重量傳遞給8個(gè)拱墩。如此大膽的空間處理，在西方建筑中是罕見的。穹頂中央開有一個(gè)直徑8.9米的圓洞，從圓洞射入日光。

此時(shí)的羅馬萬神殿的穹頂，被稱為古羅馬穹頂技術(shù)的巔峰之作，它的存在為“拱圈”技術(shù)后來傳遍整個(gè)西方世界，成為特性鮮明的一種結(jié)構(gòu)樣式奠定了基礎(chǔ)。

三、技術(shù)的傳承和創(chuàng)新

（一）“窮窿”大劇院

關(guān)于建筑師保羅·安德魯所設(shè)計(jì)的國家大劇院，人們對這所建筑產(chǎn)生的最為深刻熟悉的印象即巨大的“殼體半球”，就像金屬的“穹窿”，巨大的金屬網(wǎng)架，其實(shí)是按照“拱圈”的技術(shù)手法，用現(xiàn)代語言的重新闡述。

國家大劇院的建筑意向無疑是極具現(xiàn)代感的，然而單獨(dú)研究其建構(gòu)語言的方式，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這巨大的殼狀球體的建筑結(jié)構(gòu)和其施工技術(shù)的本質(zhì)是與萬神廟的傳統(tǒng)拱券技術(shù)極其相似的。對于拱券技術(shù)我們熟知它的技術(shù)手法，穹頂則屬于拱券技術(shù)的衍生品，以古羅馬萬神廟的巨大穹頂為例，其穹頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)由支撐骨架，磚石、拱心孔洞、粘合劑組成的。

四、大劇院是如何站起來的

（一）內(nèi)與外的分離

巨大的穹頂殼體與地下隔震軸相連接，與室內(nèi)功能空間相獨(dú)立，互不影響，拱券的造型和其合理的建筑結(jié)構(gòu)使其可以不需要額外的柱結(jié)構(gòu)支撐，獨(dú)自“站立”起來。外立面的簡潔給人神秘的現(xiàn)代感，內(nèi)部空間可以看到整個(gè)大劇院巨大跨度的曲面穹頂，高大的層高和巨大的落地窗給人震撼的感覺。我們在談到國家大劇院的結(jié)構(gòu)時(shí)，關(guān)注的最核心問題即是分隔內(nèi)外空間的“殼”，大劇院的殼體稱重結(jié)構(gòu)細(xì)分為三部分——1.頂環(huán)吊梁、2.斜撐結(jié)構(gòu)、3節(jié)間梁。

穹頂是一個(gè)典型的和重力做斗爭的結(jié)構(gòu)，而穹頂?shù)闹行捻敳俊敪h(huán)吊梁則是整場戰(zhàn)斗中最為薄弱卻又極為重要的一點(diǎn)。自古以來，減輕重量是穹頂應(yīng)對中心部位的主要手段。更細(xì)的鋼材、更加精巧的構(gòu)造足以擊敗重力的挑戰(zhàn)。

斜撐結(jié)構(gòu)斜撐梁結(jié)構(gòu)是整個(gè)殼結(jié)構(gòu)自身承重的核心，斜撐結(jié)構(gòu)讓梁更加堅(jiān)固，能夠預(yù)應(yīng)水平方向的作用力。在安裝過程中先自下而上逐節(jié)安裝，并與頂環(huán)吊梁相連接。

如果說斜撐結(jié)構(gòu)和頂環(huán)吊梁是鋼結(jié)構(gòu)“蛋殼”的“骨”的話，那么節(jié)間梁則是“蛋殼”的肌肉組織。每一條梁的頂部都更加纖細(xì)和小巧，以減小其垂直方向重力的作用力。

當(dāng)所有梁架都安裝完畢，穹頂已經(jīng)具備了“自承自重”的能力。預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)形狀和建構(gòu)的剛性讓重力和摩擦力達(dá)到穩(wěn)定的程度。整個(gè)殼體與建筑內(nèi)部的功能空間和地下空間相分離，通過隔震軸承與地下承重墻相連接。在地殼運(yùn)動(dòng)的作用力下，能夠做到隨地面的運(yùn)動(dòng)而形成抗剪力的作用。整個(gè)穹頂對于建筑物只起到遮風(fēng)避雨和空間營造的作用，但又能夠?qū)⒆陨碇亓ψ晕蚁?，這也是穹頂?shù)镊攘λ凇?/p>

五、西方文化的“中國國家大劇院”

（一）歷史濃縮的影子——拱圈

拱券技術(shù)是古羅馬建筑最大的特色之一，并在古羅馬建筑中廣泛運(yùn)用。依靠高水平的拱券結(jié)構(gòu)，古羅馬人創(chuàng)造了獨(dú)特的布局方法、空間組合、藝術(shù)形式與風(fēng)格。以史為鑒，眾多的拱圈衍生品佇立在我們的生活中，我們可以深刻的了解到，古羅馬人利用混凝土材料和拱券技術(shù)相結(jié)合的新的構(gòu)造技術(shù)，創(chuàng)造出了拱頂與穹窿體系，從而使建筑空間更為宏大、更為靈活自由，同時(shí)也使建筑物更為堅(jiān)固。拱券技術(shù)被羅馬建筑師廣泛應(yīng)用于各個(gè)建筑領(lǐng)域，創(chuàng)造出了非凡的成就。拱券技術(shù)持久影響歐洲乃至全世界的建筑，為人類建筑的發(fā)展做出了偉大貢獻(xiàn)。

（二）貝律銘的“金字塔”和安德魯?shù)摹熬薜啊?/p>

大劇院在競標(biāo)的時(shí)候有著很多爭議，大部分人對大劇院的造型——“巨蛋”承反對態(tài)度。巨蛋放在長安街，與對周圍事物、文化的沖擊使他成為了人們眼中的焦點(diǎn)。作為這一方案的設(shè)計(jì)者，保羅安德魯用一個(gè)例子向外界宣稱自己方案的“可行”。這一案例，即身為華人的建筑師——貝律銘。眾所周知，貝律銘在法國巴黎羅浮宮的中庭改造中，玻璃的四棱錐體在當(dāng)時(shí)同樣備受爭議，在當(dāng)時(shí)被視為對古老文化的沖擊和毀滅。但幾經(jīng)周折方案最終落成，且最終受到大眾的好評。保羅安德魯將這一案例，視為自己超前理念的先河，作為自己設(shè)計(jì)施行的有力支撐。

然而貝律銘的金字塔，象征著西方文明的起源——埃及，是貝老用現(xiàn)代語言對西方文明的重新闡釋，這一設(shè)計(jì)的深度令人折服。如此看來，安德魯?shù)木薜霸谖幕瘜用媸桥c東方文明毫無關(guān)聯(lián)的，這一案例恰恰襯托出安德魯在劇院設(shè)計(jì)理念在中國文化角度思考的深度上的草率和魯莽。

巨蛋又象征著什么呢？

（三）西方文明的復(fù)制

在技術(shù)層面，大劇院運(yùn)用了穹頂這一建構(gòu)形式，以拱圈技術(shù)將結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這代表著古西方文明對建筑的闡釋。如果將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度意義的剖析，安德魯和貝律銘做了同一件事，即用現(xiàn)代語言表述了古代建筑文明的縮影，但不同的是，貝律銘的“金字塔”更具符號感，拱圈的抽像意義更弱，且對比這兩個(gè)案例，我們不難發(fā)現(xiàn)，安德魯?shù)摹熬薜啊笔桥茴}的，而貝律銘的“金字塔”是抽象切題的，二者存在著本質(zhì)的區(qū)別。

縱觀歷史，拱圈在我國雖有出現(xiàn)，但絕不是中華文明的典型代表的符號。對于中國來說，斗拱、木構(gòu)營造手法、中國古典園林中的施法自然的理念，諸如此類，才算得上是中華文明的建構(gòu)符號。保羅安德魯將西方拱圈理念運(yùn)用于自己設(shè)計(jì)得建筑當(dāng)中，是合情理的，然而在文化保護(hù)的層面來講，這一建筑是否應(yīng)該建成，是否該落地長安街旁，引人深思。

【參考文獻(xiàn)】

[1]技術(shù)哲學(xué)——費(fèi)雷德里克·費(fèi)雷

[2]建構(gòu)文化研究——肯尼思·弗蘭姆普敦

[3]古羅馬拱券建筑技術(shù)及對后世的影響——張永秀endprint