結(jié)構(gòu)的透明性

大野博史

OHNO Hirohfumi

OHNO JAPAN 建筑設計事務所

郭屹民 GUO Yimin/ 譯

1 概述

結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件和形態(tài)都被賦予了各自的名稱，在實際的設計作業(yè)中，它們也都被頻繁地使用。根據(jù)構(gòu)件的作用，把它們作為“柱”“梁”或是“支撐”，這就使得它們與其他建筑要素之間在功能上被明確地區(qū)分開來。“柱”垂直地矗立于地面、基礎、臺基之上，承載著屋蓋、梁、樓板等上部而來的荷載。“梁”將柱水平連結(jié)，并具有承載屋蓋或樓板等的功能?！爸巍眲t是用來抵抗風或地震等水平方向而來的荷載。除了這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件之外，還有類似于“框架結(jié)構(gòu)”“支撐結(jié)構(gòu)”等結(jié)構(gòu)形式的名稱，都是根據(jù)各自受力特征來進行區(qū)分。如果希望獲得沒有墻面的開放空間，那么框架結(jié)構(gòu)就比較適用，而墻面可以適度布置的話，那么布置支撐結(jié)構(gòu)就會更加合理。根據(jù)建筑設計的條件對結(jié)構(gòu)形式進行取舍，顯然是建筑設計過程中極其頻繁的作業(yè)[1]。

盡管，我們在意圖上將這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件與其他建筑構(gòu)件在功能上進行了明確的區(qū)分，然而在實際的建筑物中很難從物質(zhì)構(gòu)成上來辨識結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)件的不同。進而，更加巧妙地在功能上將結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)件進行復合的情況并不少，特別是項目規(guī)模越小，結(jié)構(gòu)與建筑構(gòu)件相復合的傾向就越顯著，不僅存在著像墻一樣的柱，還有像樓板一樣的梁。當我們注意到各式各樣結(jié)構(gòu)構(gòu)架的“表現(xiàn)”時，或許可以將它們總結(jié)為“知覺化的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)——有關(guān)無法命名的結(jié)構(gòu)形式”吧[2]！在那篇文章中，主要圍繞著將結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為建筑構(gòu)成的一部分進行了討論，并且從作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的視覺化表現(xiàn)之外，將構(gòu)件作為更加知覺的設計，通過小規(guī)模的建筑項目進行了說明。為了將視作結(jié)構(gòu)的構(gòu)件轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)之外的構(gòu)成部分，我們必須舉出結(jié)構(gòu)并非視覺化表現(xiàn)的案例。其結(jié)果是，那些結(jié)構(gòu)構(gòu)件掙脫了原本被設定的構(gòu)件名稱，轉(zhuǎn)而使得自身要從建筑要素中的結(jié)構(gòu)作用來展現(xiàn)存在的價值。

2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的“表現(xiàn)”

2.1 非層級化（Non-hierarchy）——樓板與吊頂一體化的非層級水平構(gòu)件

建筑通常都是從結(jié)構(gòu)構(gòu)件開始到面材裝修為止的層級化作業(yè)的產(chǎn)物，例如從主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件最先成立開始，然后是連接面材支架的連接構(gòu)件，接著是面材的支架系統(tǒng)，以及最終的飾面材料。在垂直的部分，有作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的柱及抗風的構(gòu)造材料（干式構(gòu)件的柱間橫木板材、濕式構(gòu)件的非承重混凝土砌塊等）。在這里還有由龍骨連接的飾面材料（膠合板材、ALC板材、飾面涂層等），它們構(gòu)成了最終的完成表面。樓板也一樣，依次分別由梁、次梁、托梁、龍骨、飾面等構(gòu)件逐次組成最終的樓板構(gòu)件。吊頂則是由從主梁或次梁設置懸掛構(gòu)件，然后通過吊頂龍骨系統(tǒng)連接板材形成的。從結(jié)構(gòu)的構(gòu)件到飾面材料為止，有著多層級的各種材料的構(gòu)成（圖1）。這些層級同時與建造方式有著密切的關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常由重型機械進行施工，而飾面材料的作業(yè)則一般通過人力的裝配來完成。這是因為結(jié)構(gòu)構(gòu)件與飾面構(gòu)件相比較，前者既大又重，后者又小且輕，從而造成了各自建造上的不同。此外，從建造的精度而言，隨著建造工序的推進，從結(jié)構(gòu)構(gòu)件到飾面構(gòu)件的誤差要求也會更高，因此它們也與建造方式相關(guān)。

1 樓板的構(gòu)成

2 駒澤的住宅樓板構(gòu)成

3 駒澤的住宅剖面

如何盡可能地避免上述這些差異所導致的層級呢？建筑物的規(guī)模越小，結(jié)構(gòu)構(gòu)件與飾面構(gòu)件之間的差異就會越小，而這就為追求結(jié)構(gòu)與飾面極致地、無層級地組合成建筑要素提供了可能。

讓我們來看一下水平構(gòu)件（干式）的案例，梁的要素是一種非常極致的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，截面由跨度及承受的荷載來確定。當考慮樓板的飾面時，其飾面材料的選用又將如何來確定呢？作為飾面材料的必然結(jié)果，最終的材料需要在質(zhì)感、素材、版幅等視覺層面滿足建筑的大部分要求。不過，材料的厚度、木材采用的樹種、龍骨的支撐方式等不同，也會對飾面材料產(chǎn)生影響。具體來說，當厚度小于20mm，材料自身的厚度就會降低，這時候需要通過龍骨在支撐上提供必要的面要素（合板）來補強。而當飾面材的厚度足夠時，則可以直接采用橫板鋪設，其剛度會相應地增加，由此支撐板材的龍骨間距也可以增大，同時還可以取消龍骨系統(tǒng)中的面要素的設置。當進一步增加飾面材的厚度（剛度增大），那又會怎么樣呢？那時橫板都可以不需要，直接通過次梁或主梁來實現(xiàn)跨度上的支撐。極端的情形下，甚至可以將梁也去除，直接通過柱間的樓板來實現(xiàn)跨度上的支撐，從而實現(xiàn)沒有層級的構(gòu)成。

4 駒澤的住宅上下層關(guān)系

“駒澤的住宅”（長谷川豪設計）中，樓板飾面材料選擇了美國規(guī)格的2倍模數(shù)尺寸膠合板，通過鋼結(jié)構(gòu)的次梁來支撐（圖2）。具體來說，按照腳趾不會被夾住的38mm×64mm尺寸，以68mm為間隔設置，飾面處理兼顧了板材的使用方式。由于樓板的面積是6.4m×6.4m，所以最終梁跨也同樣地設置成了6.4m。作為住宅而言，這已經(jīng)是很大的跨度了。同時將屋蓋的梁截面加大，并設置懸吊桿件，從而將梁的跨度減半為3.2m。不僅如此，我們將承受荷載的次梁選擇采用40mm×100mm的扁鋼。通過這樣的處理，結(jié)構(gòu)構(gòu)件與樓板的飾面材料之間具有相近的關(guān)系，消減了它們的層級差異（圖3）。38mm×64mm的樓板飾面并不像吊頂，卻構(gòu)成了吊頂?shù)男问?，從下往上看的話，它們形成了如同百葉一般的效果。通過樓板，光線、通風、聲音等獲得了連續(xù)，并由此強化了上下層之間的關(guān)系，滿足了設計構(gòu)思上的意圖，這些都是通過分層級的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的（圖4，5）。

2.2 多重用途化（Multi-functional）——柱與邊框具備了開口部型材功能的垂直構(gòu)件

正如結(jié)構(gòu)構(gòu)件名稱的由來所表明的那樣，其所發(fā)揮的實際作用延續(xù)著“結(jié)構(gòu)”之名。不過，當結(jié)構(gòu)構(gòu)件承擔了其他作用時，在其所表明的功能之外，還可能成為其他建筑構(gòu)件。

例如，我們可以來考察一下柱的存在方式。在面對大的開口部的時候，為了支撐其上部的樓板，我們必須設置柱，同時為了減少柱的數(shù)量，需要通過增加梁材的剛度來加大柱跨。因此，開口部自身支撐構(gòu)件的有無，很大程度上決定了結(jié)構(gòu)的方案。如果開口部設置了相應的支撐構(gòu)件，我們可以利用其作為支撐的柱，通過調(diào)整截面的尺寸來獲得消除了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的視覺效果。

5 駒澤的住宅由上向下看猶如百葉

玻璃自身的高度及開閉機關(guān)，都需要設置相應必要的支撐框架。風荷載所引起的正壓與負壓的作用，會影響玻璃邊框的型材尺寸、型材截面與幅寬、錨固強度等的設定。地震發(fā)生時，為了有效吸收建筑物的變形，邊緣的縫隙設置也非常重要，型材的寬度及其大小都需要根據(jù)玻璃的厚度進行設定。雙層中空玻璃等具有一定厚度，因此受載的型材必須保持60mm左右的寬度。玻璃自身的耐風荷載強度取決于其邊框的型材，當型材的截面變大時，其能否具備框架的功能，抑或是另外增設框架來支撐邊框，這些都是開口部設計中必須要考慮的問題。在這里，將作為柱截面的型材減小到其最窄的寬度，將耐風壓的功能轉(zhuǎn)移到柱與邊框共同來承擔，這樣就能將開口部型材轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂型瑯咏Y(jié)構(gòu)效應的構(gòu)件。功能的多重用途化，是通過設置必要的最小限要素來實現(xiàn)的。貌似全然沒有異樣的開口部型材，卻能實現(xiàn)根本無法辨識的、存在著柱的設計（圖6）。

2.3 擬態(tài)（Mimicry）——擬態(tài)家具的結(jié)構(gòu)

像工廠那樣的建筑，由于飾面處理少，對于建筑物內(nèi)部的環(huán)境品質(zhì)要求并不高，因此柱和梁，或者一些斜撐等結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般多會直接地暴露。與此相反的是，一般的民用建筑則多傾向于將結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過飾面材料隱蔽起來。由于像樓板、墻面這些對于建筑而言必要的要素，很多場合它們都具備了支撐的結(jié)構(gòu)效應。而那些不隱蔽的結(jié)構(gòu)，我們有必要將它們化作對使用不形成障礙的結(jié)構(gòu)。這里我們所采用的“擬態(tài)”，就是去發(fā)現(xiàn)那些對于建筑而言有用的結(jié)構(gòu)，以及所展現(xiàn)的案例。

在“Ring Around a Tree”（手塚貴晴+由比設計）的設計中，為了回應業(yè)主“只保留必要的家具”這一要求，我們將建筑物的柱與梁置換成椅子以及桌子的桌腳、肋板，從而將結(jié)構(gòu)與建筑整合成為一體。同時，由于這座建筑是為兒童所使用的，因此我們在設計中利用了同家具高度相仿的建筑物層高，并由此作為空間構(gòu)成的高度模數(shù)（圖7）。具體而言，這座只有兩層高的建筑物中插入了6片樓板，自然有一些高度受限的空間是成年人無法進入的，而它們卻成為了兒童作為游戲器具一般的世界（圖8，9）。對于結(jié)構(gòu)而言，我們利用了層高較低的因素，并將這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應于家具進行了設計。而作為家具，這些構(gòu)件又有著不同于結(jié)構(gòu)的比例要求，這對于設計來說是十分重要的內(nèi)容。柱的屈曲通常是層高的1/3左右，我們將柱的截面設計成不小于30mm見方，樓板采用9mm的鋼板，在其容許的跨度900mm方向設置了不小于40mm的梁（肋梁）（圖10）。最后，這座建筑成為了一個由家具層疊而成的、利用結(jié)構(gòu)擬態(tài)家具而成的空間。

2.4 類似（Simulated）——樓板與墻面中的結(jié)構(gòu)類似

6 柱子和立挺

7 Ring Around a Tree 結(jié)構(gòu)示意圖

8 Ring Around a Tree 成為兒童游戲的世界

9 Ring Around a Tree 樓板與家具融為一體

10 Ring Around a Tree 二層框架平面圖

11 御徒町的公寓立面

12 御徒町的公寓外觀

13 御徒町的公寓吹拔空間

磯崎新在《類似的手法》一書中，闡述了日本庭園中所采用的類似手法。用白砂與石的配置所做的石庭，來展現(xiàn)散布在大海中的島嶼，是一種寓意化的表現(xiàn)，而這正是被稱之為“類似”手法的緣起。日本庭園中石的存在，從單純的自然石頭到庭園所在的文脈中其形態(tài)所衍生的類似性，使得對石的認知也隨之發(fā)生了變化，磯崎新對于這種作用及其名稱由來的方式做了說明[3]。我們將要介紹的案例，也正是將結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑構(gòu)件的形態(tài)通過“類似性的操作來生成意義”的，即采用了類似手法操作的建筑。

在“御徒町的公寓”（長谷川豪設計）這個10層的公寓設計項目中，我們找出其中必要的柱和梁，將它們組合成“墻柱”“墻梁”，從而嘗試把結(jié)構(gòu)構(gòu)件整合到必要的建筑構(gòu)件之中。設計的場地內(nèi)，遍布著很多類似的建筑物。最初設計外墻上的開口布置較少，同時建筑物內(nèi)部設置有縱向貫通的挑空空間，在面向挑空的墻面上布置了很多開口。每層設有兩戶單元，并且每層的平面形狀都不相同。

結(jié)構(gòu)設計上，我們首先在開口較少的外墻上找出上下可以連續(xù)的線，將它們設置為“墻柱”（在墻面厚度中設置的柱）（圖11）。同樣地，我們在墻的厚度中設置了“墻梁”，并將它們環(huán)繞成圍合的抗震墻，作為負擔建筑物主要水平力的外墻面（圖12）。在上下層的錯位部分，我們有意識地設置了必要的柱與梁。承擔豎向荷載的薄“墻柱”，在各戶的公用部位、分隔部位、轉(zhuǎn)角部位等各層共同的場所中進行設置（圖13，14）。由此，我們獲得了沒有柱型、梁型（本質(zhì)上都被吸收到墻的厚度中）的室內(nèi)空間，成為了類似墻與樓板的柱、梁構(gòu)成的建筑物。

3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件與尺度（Scale）的問題

非層級化、多重用途化、擬態(tài)、類似等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的存現(xiàn)方式能夠在小規(guī)模的建筑物中得以實現(xiàn)，很重要的原因在于這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的大小。當結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面越大，那么這些手法的使用也將會變得越困難。非層級化通過增加構(gòu)件的數(shù)量，實現(xiàn)構(gòu)件尺寸相近于飾面材料。即便構(gòu)件數(shù)量再增加，當結(jié)構(gòu)構(gòu)件變大時，就會陷入“結(jié)構(gòu)構(gòu)件不經(jīng)濟的樓板”這樣的不利局面（由于變形是跨度的3次方關(guān)系，當構(gòu)件數(shù)量增加時，就會成比例地被放大）。此外，在多重用途化上，結(jié)構(gòu)必要的截面與其他（如立桿或開口部位的邊框型材）部位的截面尺寸相近是其主要手法。當構(gòu)件截面增大時，即便是把它們當做立桿，其本質(zhì)上也跟作為結(jié)構(gòu)的柱沒有太大的區(qū)別。擬態(tài)是生物界的生物實行攻擊或自衛(wèi)等動作時，將自體的顏色或形狀與周圍的植物、動物相近似的方式。而一旦當這些擬似超出了尺度界限時，那么擬態(tài)的效應也就自然消失了，對此的想象想必是很容易理解的。那么，當結(jié)構(gòu)構(gòu)件超出了建筑構(gòu)件應有的尺度時，所謂的“類似”也就根本無從談起了。小規(guī)模的建筑物，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面可以控制得較小，因此使得它們可以與建筑構(gòu)件共存與融合。

綜上所述，我們下一步的興趣應該是當建筑物規(guī)模變大時，結(jié)構(gòu)的存在和表現(xiàn)方式會有怎樣的可能性。知覺表現(xiàn)的前行之路究竟會怎樣，通過今后與建筑師們的協(xié)同合作，我想我們有機會給出答案。

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