不同結(jié)構(gòu)形式對(duì)“透明”概念的詮釋

陸洋

LU Yang

欒櫨構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所

結(jié)構(gòu)作為建筑的重要組成部分，往往同時(shí)肩負(fù)著力學(xué)作用和建筑表達(dá)的雙重責(zé)任。在很多設(shè)計(jì)語(yǔ)言巧妙的項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)的透明性對(duì)于建筑語(yǔ)言的詮釋起著至關(guān)重要的作用。換句話說(shuō)，結(jié)構(gòu)的存在不應(yīng)突兀于建筑設(shè)計(jì)之外，不管材料如何，結(jié)構(gòu)隱形的第一步就是契合于建筑表達(dá)之中，讓結(jié)構(gòu)本身成為設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一部分。不管結(jié)構(gòu)的材料如何選擇，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)都可以為結(jié)構(gòu)的透明性提供最有力的幫助。

或許玻璃是最具有“透明”特性的建筑材料，不過由于自身的特殊材料屬性，玻璃結(jié)構(gòu)往往因?yàn)槠涓甙旱脑靸r(jià)和復(fù)雜的附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，僅會(huì)在特殊項(xiàng)目中得以應(yīng)用，而其透明的本質(zhì)亦可直觀感受到，本文不再贅述。除玻璃之外，常見的結(jié)構(gòu)材料再無(wú)“自身即透明”的優(yōu)勢(shì)存在，如果想要達(dá)到結(jié)構(gòu)透明的效果，可能“輕”“細(xì)”會(huì)是被首先提出的解決思路，即纖細(xì)的結(jié)構(gòu)不易破壞建筑的視覺效果，比如采用懸索、細(xì)鋼柱或特殊截面，在特殊的角度甚至整個(gè)建筑中，讓結(jié)構(gòu)“消失于視線之中”。

作為輕結(jié)構(gòu)的典范之地，德國(guó)斯圖加特這座極具象征意義的Killesberg觀景塔，不僅在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧上極具造詣，在“透明結(jié)構(gòu)”的詮釋上也顯得淋漓盡致。纖細(xì)的鋼索在結(jié)構(gòu)體系中起到了至關(guān)重要的作用，卻在建筑視覺效果上“隱身”。從另外一個(gè)角度出發(fā)，或許“透明”還有一種理解方式，即“融合”：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)語(yǔ)言與建筑設(shè)計(jì)語(yǔ)言協(xié)調(diào)一致，雖然結(jié)構(gòu)無(wú)法隱身，但卻可以非常和諧地存在于整個(gè)建筑之中，融入到建筑設(shè)計(jì)的整體，不跳脫，不突兀，即使是較明顯的存在方式，卻仍然可以讓建筑的“讀者”接受。所謂“大隱隱于市”，應(yīng)該是對(duì)這一類“透明結(jié)構(gòu)”的通俗解釋。

1 德國(guó)Killesberg 觀景塔

2 Restaurant Artichoke 內(nèi)景

3 Restaurant Artichoke 一層平面圖

4 Restaurant Artichoke 中央格架結(jié)構(gòu)剖面圖

5 Restaurant Artichoke 被中央立柱圍成的休息區(qū)

6 Restaurant Artichoke 外圈格架的施工

7 Restaurant Artichoke 屋頂格架中心部位與中心格架通過鋼管垂直相連

Restaurant Artichoke

建設(shè)地點(diǎn)：日本長(zhǎng)野縣北佐久郡輕井澤町

建筑設(shè)計(jì)：柳澤孝彥＋TAK 建筑研究

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：増?zhí)锝ㄖ?gòu)造事務(wù)所

構(gòu)造形式：木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）

建筑面積：492m2

建成時(shí)間：2004

圖片版權(quán)：山田憲明構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所

攝影：村井修

不同的項(xiàng)目、不同的設(shè)計(jì)理念，都可以達(dá)到結(jié)構(gòu)透明的設(shè)計(jì)效果。如何巧妙地實(shí)現(xiàn)，讓我們通過幾個(gè)來(lái)自不同國(guó)家、不同結(jié)構(gòu)事務(wù)所的作品，來(lái)具體了解多維度的“透明”結(jié)構(gòu)。

1 “透明”之開放的結(jié)構(gòu)

在很多日本設(shè)計(jì)師眼中，“透明的結(jié)構(gòu)”是一個(gè)很直觀的概念，結(jié)構(gòu)只要不影響建筑采光，即可理解為透明。這是一種結(jié)合了“透明材料自身通透”“纖細(xì)結(jié)構(gòu)消失于視線”兩個(gè)概念的解讀方式。在與山田憲明先生交流的過程中，山田先生展示了幾座木結(jié)構(gòu)建筑，運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件足夠開放，滿足結(jié)構(gòu)“透明”（采光需求）的新穎設(shè)計(jì)思路。

“Restaurant Artichoke”是在輕井澤王子購(gòu)物廣場(chǎng)內(nèi)池塘畔建造的2層建筑。建筑中心主要立柱的位置設(shè)計(jì)為圓形帶暖爐的休息區(qū)域，外圈是正八角形的客座大廳，建筑外側(cè)還有星形的室外觀景臺(tái)。

在本項(xiàng)目中，如果將主立柱設(shè)置在建筑外部，不但會(huì)影響建筑整體采光，同時(shí)也難以確保建筑使用空間的靈活性。因此建筑外圍的空間需要全面開放通透，最終決定將平面中心位置的休息室設(shè)計(jì)為立柱作為承重結(jié)構(gòu)。立柱的各個(gè)桿件相互斜向交疊支撐抑制屈曲，因此可以使用纖細(xì)的小截面木材，在滿足力學(xué)效果的同時(shí)讓整個(gè)休息區(qū)非常通透，利用自然采光達(dá)到中心區(qū)域結(jié)構(gòu)“透明”（透光）的效果。立柱頂部設(shè)置了鋼環(huán)，在區(qū)域的正上方也打開了天窗，使得主要結(jié)構(gòu)柱在水平方向、豎直方向的透明。建筑外圈則有鋼結(jié)構(gòu)環(huán)與木結(jié)構(gòu)斜撐形成混合桁架結(jié)構(gòu)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了無(wú)剪力墻高透光率的抗震外立面。圓形的屋頂平面也通過纖細(xì)的結(jié)構(gòu)來(lái)營(yíng)造大空間的視覺效果，曲面結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)這個(gè)跨度效率最高的形式之一，因此屋頂采用多層重疊彎曲的木結(jié)構(gòu)薄板來(lái)實(shí)現(xiàn)曲面結(jié)構(gòu)。

8 Restaurant Artichoke 餐廳整體建筑外觀

9 Restaurant Artichoke 折板結(jié)構(gòu)懸挑露臺(tái)

另一個(gè)案例住友林業(yè)筑波研究所，對(duì)結(jié)構(gòu)透光度的詮釋則更加直接。建筑采用較為規(guī)則的大尺寸平面布局，兩側(cè)房間可直接采光，而對(duì)于中部的無(wú)自然光區(qū)域，通過較大的天窗及通高內(nèi)庭院引入自然光線?？紤]到抗震，主要在交通內(nèi)核沿對(duì)角線（藍(lán)色）及沿中庭方向布置透光抗震剪力墻。所有的抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件S形分布，這樣外立面幕墻區(qū)域（綠色）便可實(shí)現(xiàn)大面積開窗，形成良好的視野，整座建筑的結(jié)構(gòu)體系由此確定下來(lái)。接下來(lái)的議題便是如何設(shè)計(jì)抗震剪力墻，在滿足抗震需求的同時(shí)，讓中庭的自然光線直接射入辦公樓內(nèi)。通過結(jié)構(gòu)分析，剪力墻的排布可以大致分成2000～4840mm幾種不同的寬度。結(jié)合起重機(jī)承載能力及現(xiàn)場(chǎng)施工條件，最終確定統(tǒng)一采用寬度最小1200mm的剪力墻模塊，其木材厚度為390mm。

剪力墻單個(gè)構(gòu)件及整個(gè)剪力墻模塊都經(jīng)過了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)論證，CLT剪力墻交錯(cuò)疊置，且自身開洞面積超過30%。整個(gè)立面運(yùn)用透光剪力墻，不僅保證了嚴(yán)格的抗震要求，同時(shí)開洞面積超過65%，讓本來(lái)密實(shí)的外置剪力墻結(jié)構(gòu)體系變得通透。巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓原本封閉的結(jié)構(gòu)構(gòu)件變得開放，讓整個(gè)建筑的采光更加靈活自由。作為日本最有代表性的木結(jié)構(gòu)工程師，山田憲明先生對(duì)結(jié)構(gòu)的透明有著非凡的理解和詮釋。

10 住友林業(yè)筑波研究所平面圖

11 住友林業(yè)筑波研究所平面圖

12 住友林業(yè)筑波研究所空間與結(jié)構(gòu)分析

13 住友林業(yè)筑波研究所剪力墻模塊示意

14 住友林業(yè)筑波研究所結(jié)構(gòu)體系爆炸圖

15 住友林業(yè)筑波研究所剪力墻拼裝

16 住友林業(yè)筑波研究所施工現(xiàn)場(chǎng)

住友林業(yè)筑波研究所

建設(shè)地點(diǎn)：日本茨城縣筑波市

建筑設(shè)計(jì)：株式會(huì)社le style h/ Atelier Asami Kazuhiro 一級(jí)建筑士事務(wù)所

住友林業(yè)株式會(huì)社建筑市場(chǎng)開發(fā)部一級(jí)建筑事務(wù)所（原木化推進(jìn)會(huì)）

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：山田憲明構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所

構(gòu)造形式：木結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）

建成時(shí)間：2019

建筑面積：2532m2

圖片版權(quán)：山田憲明構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所、住友林業(yè)

17 住友林業(yè)筑波研究所中庭內(nèi)景

18 住友林業(yè)筑波研究所中庭內(nèi)景

19 住友林業(yè)筑波研究所夜景

2 “透明”之隱藏的結(jié)構(gòu)

對(duì)于看起來(lái)并不是特別復(fù)雜而內(nèi)部結(jié)構(gòu)不規(guī)則的建筑，結(jié)構(gòu)工程師不僅需要從力學(xué)角度出發(fā)，找到最有效的力的傳遞路徑，同時(shí)要滿足建筑師對(duì)視覺效果的細(xì)致要求，以隱藏結(jié)構(gòu)構(gòu)件，達(dá)到讓結(jié)構(gòu)透明的效果。

海爾布隆科學(xué)博物館是一個(gè)典型的案例，建筑師為了營(yíng)造一種“旋轉(zhuǎn)的漂浮感”，在建筑的外立面規(guī)劃了一條博物館公共交通動(dòng)線。動(dòng)線中樓梯部分圍繞建筑外側(cè)盤旋而上，從一層延續(xù)到五層形成完整而連貫的參觀路線，各層平面根據(jù)樓梯的位置逐級(jí)不規(guī)則旋轉(zhuǎn)上升。從外觀上看，動(dòng)線配合玻璃幕墻加以強(qiáng)調(diào)，需要營(yíng)造透明的感覺。這就要求在整個(gè)動(dòng)線范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須避免任何斜撐桿件的出現(xiàn)。

由于各樓層旋轉(zhuǎn)角度的不同，只有在上下層交叉點(diǎn)處設(shè)置立柱，才能使力較為直接地傳遞。為了使豎向構(gòu)件上下對(duì)位，不得不改變桁架結(jié)構(gòu)的角度，只為能將荷載更精準(zhǔn)的傳遞。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)構(gòu)邏輯分析，巧妙地布置相應(yīng)的構(gòu)件，盡可能使得結(jié)構(gòu)隱藏起來(lái)，消失在視線之中。德國(guó)工程師對(duì)結(jié)構(gòu)的透明，有著嚴(yán)謹(jǐn)而有序的表達(dá)。

海爾布隆科學(xué)博物館

建設(shè)地點(diǎn)：德國(guó)海爾布隆

建筑設(shè)計(jì)：Sauerbruch Hutton

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：Schlaich Bergermann und Partner

合作設(shè)計(jì)：Drees & Sommer Gmbh

建筑面積：17720m2

建成時(shí)間：2019

20 海爾布隆科學(xué)博物館透明的動(dòng)線

21 海爾布隆科學(xué)博物館結(jié)構(gòu)桁架施工

22 海爾布隆科學(xué)博物館旋轉(zhuǎn)的體量

23 海爾布隆科學(xué)博物館功能示意圖

24 海爾布隆科學(xué)博物館夜景

25 竹廊掩映于竹林中

26 竹廊施工現(xiàn)場(chǎng)

印象劉三姐竹廊/竹屋

建設(shè)地點(diǎn)：中國(guó)桂林陽(yáng)朔

建筑設(shè)計(jì)：llLab.|敘向建筑設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：欒櫨構(gòu)造設(shè)計(jì)事務(wù)所

構(gòu)造形式：竹結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)）

建成時(shí)間：2020

建筑面積：1900m2

冬季鍛煉應(yīng)根據(jù)自身的體質(zhì)特點(diǎn)，選擇適合自己的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，既不可長(zhǎng)時(shí)間靜止不動(dòng)，也不可過量運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)可采用鼻腔或口鼻混合呼吸的方法，減少冷空氣對(duì)呼吸道的不良刺激。

圖片版權(quán)：llLab.敘向建筑

攝影：存在建筑

3 “透明”之融合的結(jié)構(gòu)

位于陽(yáng)朔印象劉三姐園區(qū)中的竹屋竹廊，地處中國(guó)最富戲劇性的自然景觀環(huán)境區(qū)之一——桂林。無(wú)盡的綠植環(huán)繞在大型山丘巨石之間，面對(duì)如此宏偉的景觀地貌，任何與之不協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)手法都顯得不再合理?；谶@種對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的理解，自然元素成為這次建筑概念設(shè)計(jì)的前提，尤其是竹子。

竹屋采用傳統(tǒng)竹加工方法，以原竹作為主要結(jié)構(gòu)材料。外立面采用手工竹編技法，讓整個(gè)建筑渾然一體，無(wú)所謂“結(jié)構(gòu)”，亦無(wú)所謂“幕墻”，僅僅是一個(gè)原生態(tài)的竹屋，結(jié)構(gòu)完全消失在建筑之中?！笆止ぶ袼囬L(zhǎng)廊”的竹棚飄浮在錯(cuò)落的竹叢之間，乍一看，它似乎幾乎沒有依靠結(jié)構(gòu)支撐，只有竹叢穿過竹棚圓形的開口空間向上生長(zhǎng)著。而隱藏在其中如竹子般粗細(xì)的結(jié)構(gòu)柱則從其立足點(diǎn)開始向上、向外旋轉(zhuǎn)而扭曲著，模仿竹子的生長(zhǎng)模式一般，圓形的開口空間與竹棚內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相連。

最初的構(gòu)想是用原竹作為整個(gè)長(zhǎng)廊的主體結(jié)構(gòu)，再附以竹編頂棚，與竹屋相互呼應(yīng)。但由于原竹結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)全部需要手工制作，節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大，后將主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為鋼結(jié)構(gòu)空間網(wǎng)架，大大縮短了施工工期，同時(shí)減少手工制作節(jié)點(diǎn)帶來(lái)的潛在不確定因素。豎向承重結(jié)構(gòu)主要由三向交叉布置的立柱與柱頂?shù)匿摥h(huán)共同組成，空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與豎向承重結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)也位于主鋼環(huán)上。在兩座竹棚交界的位置，由于屋頂標(biāo)高的變換，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由兩層鋼環(huán)分別支撐。

從單一組“三向交叉立柱”來(lái)看，看似不規(guī)則的結(jié)構(gòu)排布便于構(gòu)件在自然環(huán)境中隱身。沿整個(gè)長(zhǎng)廊區(qū)域空間對(duì)稱分布的“立柱組”，則使整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系更為完善，結(jié)構(gòu)剛度分布更加均勻。位于空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)頂部的陽(yáng)光板，則對(duì)下部的手工竹編起到了有效的保護(hù)作用，不僅可以阻擋絕大部分雨水的侵襲，同時(shí)也有效防止陽(yáng)光直射，對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的竹材耐久性起到了重要的保護(hù)作用。

27 人們聚集在竹廊下

28 竹廊光影朦朧

29 手工竹編細(xì)節(jié)

借手工編織文化的融入，竹材的使用與自然竹林環(huán)境相融合，竹棚起伏的倒置地形在竹叢立柱之間舞動(dòng)，結(jié)構(gòu)柱的體態(tài)與竹子的生長(zhǎng)形態(tài)相呼應(yīng)。竹屋的內(nèi)外渾然間，結(jié)構(gòu)與建筑全方位融合，讓結(jié)構(gòu)本身從感官上似乎消失了，是“透明的結(jié)構(gòu)”又一種詮釋。

4 結(jié)語(yǔ)

30 竹廊三相交叉立柱組

31 盤橋·南京邁皋橋筑橋競(jìng)賽方案

并非只有建筑可以表現(xiàn)透明的結(jié)構(gòu)，橋梁也是挑戰(zhàn)結(jié)構(gòu)的重要建筑形式。懸?guī)蚴菄L試透明結(jié)構(gòu)的有趣結(jié)構(gòu)形式之一，僅僅通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技巧便營(yíng)造出一種令人詫異的懸浮感，既合理又透明。

透明的結(jié)構(gòu)，不同的項(xiàng)目有著不同的表達(dá)。不論是透明的材料、纖細(xì)的構(gòu)件，還是開放的結(jié)構(gòu)、隱藏的形式，又或是融合的設(shè)計(jì)，都是建筑設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)工程師通力合作而表達(dá)設(shè)計(jì)理念的載體。當(dāng)設(shè)計(jì)師試圖在項(xiàng)目中挑戰(zhàn)結(jié)構(gòu)透明所帶來(lái)的強(qiáng)烈表現(xiàn)力，不妨從不同途徑進(jìn)行探索思考，或許會(huì)出現(xiàn)更有趣味的解讀。