理念與結構
——瓦勒里歐·奧爾加蒂無參照建筑中的結構設計

潘暉 華一唯 曹婷

1 潘暉建筑設計工作室

2 東南大學建筑學院

3 蘇黎世聯邦理工學院建筑學院

在很多建筑師的意識中，結構只是一種幫助建筑物站立起來的工具，其存在的意義只在工程學的層面而非建筑學的范疇。例如，在現代主義時期出現的多米諾體系，雖然初始目的是為了實現底層架空、自由平面、自由立面等建筑學層面的理念，但當這種體系在世界范圍內被奉為標準并大規(guī)模出現時，其在建筑學上的價值已經變得模糊不清，更多是為了滿足快速設計與工業(yè)化生產的需要而被當作額外的支撐體系塞入到建筑空間中。這種對結構的建筑學意義的忽視在高校教學中也十分常見，大多時候關于結構的討論只出現在設計的最后階段，并通常以缺乏空間考慮、僅滿足承重功能的柱網草草收尾。這種簡單模式化的教學方式，很大程度上讓學生失去了對建筑中結構意義的思辨能力。

我們可以通過類比來理解結構對一個建筑的重要意義，如果將建筑比做人體，結構無疑就是其中的骨骼。骨骼不僅能夠讓人站立和行走，同時也在很大程度上決定了整個人體的比例和活動的能力。好的骨骼比例可以讓人體在視覺上呈現出完美的身材，而骨骼的每個部分都具有與各自功能相關的特殊造型和尺度。一個好的建筑結構也是如此，它不僅是為了讓建筑能夠站立起來，同時也深刻地關系著建筑的形式、比例、功能、空間體驗等建筑學最核心的范疇。可以肯定地說，一個合適的結構概念可以推動優(yōu)秀建筑的產生。然而，怎樣才能稱得上合適的結構呢？瓦勒里歐·奧爾加蒂（Valerio Olgiati）的回答是，一個好的結構必須為建筑的理念（Idea）服務。因此，在建筑理念形成的最初階段就需要同時引入對結構的思考。

1 無參照建筑理念與結構設計

如果要理解瓦勒里歐·奧爾加蒂作品中新穎結構的真正意義，我們就不能單純地從結構性能的角度去分析，而應該從奧爾加蒂的建筑理念思考著手。奧爾加蒂的無參照建筑理念，是對當代建筑學背景及環(huán)境深刻洞察的結果。在一個價值和信仰體系正在或已經瓦解的世界中，建筑將從文化、宗教等非建筑學的意義中脫離出來，成為可以獨立創(chuàng)造意義的物體。當下的世界是一個完全異質、多價、多元、離散、無參照的世界，任何事情都有可能發(fā)生。固有結構更將愈發(fā)消散，固然意識形態(tài)的解體值得惋惜，但是無參照世界恰把這個過程理解為一種解放，一種自由和新的可能[1]。

一直以來，建筑理念都是優(yōu)秀建筑的核心，其對無參照世界中的建筑尤為重要。在過往共同理想不復存在的情況下，奧爾加蒂認為如今的每座建筑都需要秉持各自的理念。我們所處的無參照世界不再有可信的理想，世界不再為每個建筑師提供設計的參照指南。如今，建筑師有責任為建筑創(chuàng)作賦予獨特的理念，這正是被解放的無參照世界帶來的。在奧爾加蒂看來建筑理念必須具備兩種能力：形式生成（Form-generative）與意義構建（Sensemaking）[1]。建筑理念只有通過形式的表達才能真正建筑化，換句話說就是建筑理念的表達要能使設計師想象出形式。此外，如果這個建筑理念只能形成某種邏輯自洽的形式，但使用者對形式缺乏最基本的共鳴，缺乏一種與人的生活、夢想和欲望有著具體關聯的能夠構建意義的事物，那么這也不能被稱為建筑的理念。

無參照世界中，結構的意義超越了其承重的本能屬性[2]，跳出了現有結構類型的束縛，成為抽象的建筑理念生成形式、構建意義最重要的手段，這深刻地關系到建筑在物質層面呈現出的姿態(tài)以及在精神層面能喚起的人們的共鳴。在一個合適的建筑理念的統(tǒng)領下，奧爾加蒂的無參照建筑中描述的七個重要準則都可以依托結構從物質與精神層面在建筑中得到實現。這七個準則包括“秩序”“一體性”“矛盾性”“嶄新性”“建造”“空間體驗”及“感知構建”[1]。

下文我們將基于奧爾加蒂最有代表性的作品，從結構層面具體分析他如何基于這七個準則構建心中的無參照建筑，并詳細說明在統(tǒng)一的建筑理念指導下，如何將建筑的秩序系統(tǒng)、外觀形式、結構體系、構造細部及參觀者的感知情緒邏輯、緊密地聯系為一體，又如何通過創(chuàng)造矛盾性與新穎性來實現無參照時代的建筑結構美學。

2 案例分析

2.1 帕斯伯高中

帕斯伯（Paspels）高中作為奧爾加蒂的成名作，在其設計時無參照建筑的思想已經非常成熟。帕斯伯高中聳立在村莊邊緣的山坡上，如一個紀念性的巨大體塊深深地嵌入大地（圖1）。建筑的形體并非嚴格的矩形而是有微妙的變形，屋頂順著坡地的方向傾斜，在視覺上與地形的角度相呼應。事實上，這個建筑的空間體驗并非始于其內部，而是在人們從遠處眺望建筑時就開始了。由于巨大、規(guī)整的猶如紀念碑的形體，帕斯伯高中很輕易地從周圍的環(huán)境中脫穎而出，它的體量已經超過了帕斯伯村莊中的建筑，更加接近于大地的尺度，讓人不禁聯想到遠古時代的巨大神廟抑或當代的大地藝術，由此觸發(fā)一種激動的心情。

當走近建筑并嘗試從外部進行觀察和解讀時，我們發(fā)現建筑無論形體還是構造的尺度都超乎尋常，其內部的秩序結構同樣不能讓人即刻清晰解讀（圖2）。與多米諾體系或傳統(tǒng)承重墻結構中清晰可見的秩序不同，我們無法僅通過帕斯伯高中的立面將其建筑結構秩序清晰概念化。這在一定程度上反映了奧爾加蒂關于矛盾性的思考，類似于當代藝術的目標，即將人們從習慣式的概念化、模式化過程中解脫出來重新審視這個世界，從而獲得真正的洞察力和創(chuàng)造力。

在這個建筑中，矛盾性是推動整體理念與建筑結構秩序發(fā)展的主要動力。從立面來看，與普通的多米諾體系建筑不同，不對位的上下層窗戶暗示了背后功能的排布也不盡相同。通過仔細觀察，我們會發(fā)現窗框有兩種不同的尺度。例如在西側，中間位置的小窗戶的窗框非常寬，且?guī)缀鹾屯鈮μ幱谕黄矫?；長條窗的窗框則較細，且向內退入一定深度（圖8）。而北側立面上中間窗戶的尺度較大，兩側則較小且內凹（圖1）。這些看似隨機無序的細部處理，實則暗示了內部功能排布、建筑空間與結構秩序的規(guī)律性。

走入建筑內部，第二層和第三層的空間布局完全呈現出鏡像對稱的分布（圖5，6），這種變化的錯動使空間變得自由而豐富。墻體在這里并非直上直下，而是在每一層都出現了斷層的變化（圖7）。十字形走廊的每個分支都有著微妙的變形，盡頭都有一扇窗戶朝向外側美麗的田園景色。厚達半米的窗框在視覺上提高了空間的內向性和圍合感，強調了建筑的厚重感，也為外部景色提供了一個抽象的景框（圖3）。而與略顯冰冷的走廊公共空間不同，教室空間的形體則相對規(guī)整，并且在內部整體以木材進行包裹，給人溫暖舒適的感覺。與走廊窗戶的構造不同，教室的窗戶緊貼內部的木飾面，從視覺上巧妙地隱匿了墻體的厚度，由室內看出窗外時感覺和外部景觀只隔著一層玻璃，室外的美景似乎觸手可及（圖4）。這兩類不同的構造處理是配合著內部空間體驗的需求而做出的選擇，而在外立面卻表現為看似隨機的細部處理。

帕斯伯高中的結構系統(tǒng)，也是實現整個建筑視覺呈現與整體秩序“矛盾性”的重要手段。第二、三層錯動的墻體布局直接通過空間的布置演繹而來（圖9）。內部墻體在建筑上具有圍合定義空間的意義，然而從承重的角度來看卻起到類似梁的作用。屋面和各層樓板帶來的荷載由內墻與外立面承受，由于各層內墻的錯位布置，豎向荷載只在少量墻體交疊的位置向下沿直線傳遞（類似于柱子或承重墻）（圖10左）；屋頂與樓板的荷載通過墻體傳遞到交疊點上（圖10中、右），然后再沿著交疊的墻體向下傳遞。由于墻體的整個高度成為其作為“梁”承受荷載的結構高度，因而可以實現較大的水平跨度，這種結構性能類似于梁的墻體也被稱之為深梁。側向荷載的傳遞，則主要依靠樓板與兩個方向墻體的共同作用來實現。第二、三層類似井字形的平面墻體布置，使得每層都具有相對較大的抗側剛度。但與普通的承重墻結構不同，由于墻體并未上下貫穿，上層的水平荷載傳遞到地面的過程中，水平樓板也起到很重要的作用，這樣樓板與每層錯位的墻體共同形成了一個三維空間結構以承受水平荷載。

1 位于村莊邊緣山坡上的帕斯伯高中

2 帕斯伯高中二層內部走廊空間

3 帕斯伯高中二層走廊與其盡頭的方窗

4 帕斯伯高中教室內部的木材飾面與條形窗

5 帕斯伯高中二層平面圖

6 帕斯伯高中三層平面圖

7 帕斯伯高中東西向剖面圖

8 帕斯伯高中窗框的不同位置與細部處理

9 帕斯伯高中空間布局（左）及結構系統(tǒng)（右）

10 帕斯伯高中豎向荷載承重方式

如果僅從結構效率的角度來考慮，傳統(tǒng)多米諾體系的傳力方式更加高效，因為每層樓板僅承受該層的樓面荷載，再通過柱子將荷載傳遞到地面，樓板與柱子是一個分工明確的系統(tǒng)。而帕斯伯高中不對位布置的墻體與樓板形成了一個復雜的空間深梁結構體系，共同承受不同方向的荷載。上下樓板將平面上每組對應但稍稍錯開的墻體聯系成為一個變形的、由外立面支撐的兩支點深梁（圖10），墻和樓板不能簡單地被視為兩種構件，而是被整合的、一體的、共同受力的，建筑的一體性因結構系統(tǒng)的不可分割性而得到體現。每層對應錯開的墻體雖然在視覺上被強調了各自的獨立性，但在結構上由上下樓板聯系成為一體。這種視覺呈現與物理邏輯間的矛盾性，正是帕斯伯高中營造神秘感的重要方式，結構因此得以在建筑中與設計理念、空間氛圍緊密地結合在一起。

空間深梁結構體系，同樣出現在另一位著名瑞士建筑師克里茲的五戶宅中（Forsterstrasse Apartment）。但有所不同的是，五戶宅中所有墻體的結構秩序等級是類似的，這與設計師想要塑造的流動、均質的空間體驗相關[5]。而在帕斯伯高中，無論從建筑還是結構的秩序來說，立面墻體的秩序等級都高于內墻。大部分交疊的墻體都屬于立面（圖10），其作用類似于傳統(tǒng)承重墻結構或多米諾體系中的柱子，內部的墻體則在樓板的聯系下起到類似于深梁結構的作用。從建筑的角度來看，雖然每層墻體呈現出不對位的錯動，但立面卻區(qū)別于內墻是厚重、封閉的。如果采用五戶宅那樣僅由內部墻體承重的方式，立面墻體就會成為一張單純的表皮，弱化了建筑作為一個結構整體的一體性表達。由于非承重墻體并不需要太大的厚度，所以室內無法實現走廊盡頭那種具有厚重感和包裹感的窗框效果，同時也無法實現建筑猶如巨石般重量感的體量效果。

從這個角度來說，承重的外墻服從于設計理念的表達，這種理念的統(tǒng)一性也同樣反映在結構的細部構造中。為了實現結構布置，必須在內墻與樓板之間建立有效的傳力路徑。然而，內外墻之間120mm的保溫層則給樓板與墻之間的傳力造成了阻礙。于是，帕斯伯高中采用了高強度短桿抗剪連接件作為解決方案[3]。在外墻澆筑時，將上下兩排高強度短桿預埋在相對樓板的位置（圖11），用于澆筑樓板時與其相接。這類高強度短桿抗剪連接件需要保證連接的長度，外墻施工時，將其后尾與外墻的鋼筋焊接，保證其預埋長度和搭接長度；在樓板施工時，將短桿與樓板的鋼筋進行焊接（圖12），再進行支模澆筑。這樣才能保證可靠的抗剪傳力，否則預埋長度過短會導致混凝土局部開裂或與短桿之間發(fā)生滑移。這一構造使得樓板的部分荷載直接傳遞到立面上，減少內墻作為深梁所承受的荷載。

2.2 蘭德夸特（Landquart）報告廳

位于蘭德夸特的報告廳是奧爾加蒂團隊以結構為手段回應建筑理念的又一成功案例，理解這個建筑需先從場地入手。如何更好地應對場地的需求，仍然是一個好的建筑理念的起點之一，這個案例的難點正在于要以何種姿態(tài)應對原有的農學院老建筑。奧爾加蒂的策略是在老建筑對面隔著廣場豎起一堵13m的高墻（圖14），在高度上與老樓相呼應，使得新的報告廳與老建筑共同定義出一個位于兩者之間的公共廣場。這個13m高的墻面非常抽象，幾乎沒有細節(jié)，只有底部的斜柱和一個抽象如洞口般的入口。這種處理手法頗具奧爾加蒂的個人特色，呈現出一種紀念性和神秘感。另一個對場地的呼應表現為建筑入口的設置，兩個彼此面對的矩形門洞模糊了室內外空間，室內的視線得以從新廣場延伸向普賴蒂高（Prattigau）山谷，也使整個報告廳處于一種半明半暗的狀態(tài)。

為了創(chuàng)造出一種紀念性的神秘感，整個建筑的結構形式與其背后的物理原理之間同樣存在著一定的“矛盾性”。僅僅看外部的立面效果，人們并不能輕易理解這堵高墻之所以能豎立的原因，進而產生疑惑。從外觀看，傾斜的屋頂似乎由墻體支撐，然而入口處的構造使得墻體從外部看來十分?。▓D15），如果承受壓力的豎直構件過薄會容易出現屈曲現象，墻體的高厚比因而與其承重的假設相矛盾。此外，室外高墻底部的斜撐（圖14）看起來似乎是一種加固以抵擋水平荷載，但是支撐點過低，無法有效地起到假設的結構作用。

事實上，蘭德夸特報告廳結構的傳力方式與普通三角屋架并無太大差異?；谕瑯拥牧W原理，奧爾加蒂團隊卻利用獨特的語匯塑造出整個建筑與眾不同的氣質。整個建筑的結構系統(tǒng)以一種異常簡單的方式構成，使得結構構件的力量感和體量感大大增強。結構系統(tǒng)中最突出的是報告廳中間一根巨大的斜柱（圖16），它是室外高墻斜撐在室內的延續(xù)，為室內紀念性空間的營造起到了重要作用。斜柱上方有一根沿著屋面長軸方向的水平梁（圖16），它與兩側極薄的山墻脫開，暗示山墻不具有承重功能，從而強調了梁本身的獨立的物體感。另外，梁及其上傾斜屋面的所有重量看似均由中間一根斜柱傳遞，這無疑增強了中間斜柱的力量感。這里，建筑師故意夸大了結構的尺度，斜柱子和梁實則都是中空的。建筑所呈現出的夸張的結構尺度并不是結構承重的需要，而是為了使結構構件在空間中呈現出紀念性的體量感，從視覺上強調設計師想要傳達給參觀者的結構邏輯。

11 帕斯伯高中外墻內預埋上下兩排高強度短桿

12 帕斯伯高中外墻鋼筋籠中預埋了抗剪短件

13 蘭德夸特報告廳結構承重方式

14 蘭德夸特報告廳以一面抽象的高墻面對廣場與舊建筑

15 蘭德夸特報告廳面對廣場的入口構造使得墻體從外部看來只有實際厚度的四分之一

從真實的受力邏輯來說，斜柱與傾斜的屋面形成一個穩(wěn)定的三角形，它們的自重都沿著三角形的路徑傳遞到結構底部，只有少部分傾斜屋面的自重傳遞給墻體。三角結構的底部必然會產生側向推力，通過與地面相連接的斜柱傳遞給基礎。而傾斜屋面與背面的矮墻相連，矮墻的外側設有一些額外的長方形矮柱以抵擋側推力（圖13）。此外，建筑師還設計了一根水平橫梁以平衡傾斜屋頂底部的側推力，并與高墻、傾斜屋頂一起形成一個穩(wěn)定的直角三角形（圖13，16，17），有效提升了結構的抗側剛度。高墻背后還設有類似于肋的豎向構件（圖18），提升了墻體在抵抗側向荷載時的面外剛度。水平梁與豎向肋在視覺上形成一個L形構件，L形結構的輔助作用同樣也反映在它的尺度上——截面明顯小于主空間中夸大的斜柱。這種處理方式不僅在尺度上突出了結構的主次，還在空間上建立了平衡感。由于建筑屋頂兩側墻體有著約10m的懸殊高差，會給觀眾帶來視覺上的失衡感，而斜柱與屋頂斜面呈現的對稱角度以及L形結構很好地綜合了這種不平衡感。在此，結構構件形式的選擇不僅滿足了傳力需要，還對空間的體驗產生了積極的影響。

然而，結構傳力清晰的蘭德夸特報告廳給人造成的錯覺從何而來呢？實際上，建筑師與結構師在此從視覺上欺騙了觀者——結構師設計的傳力路徑被建筑師利用空間進行了分割和隱匿（圖13）。結構分析往往被認為需要通過復雜的邏輯計算與演繹方可進行，但就算毫無結構背景的人也會對結構傳力進行直覺上的判斷。這些判斷是基于身體對力的感受所形成的常識，是基于感知的下意識推斷[4]。利用建筑空間對結構的傳力路徑進行分割、隱匿的操作干擾了觀者的感知，從而下意識推斷出錯誤的結果。蘭德夸特報告廳的豎向和側向傳力實質上十分明晰，然而由兩個在認知上完全對立的空間——室內和室外進行了分割。若單從一個空間來觀察，人們往往容易下意識做出錯誤的判斷：從室外看，短斜柱似乎是為了防止高墻受壓失穩(wěn)的構造做法；從室內看，斜柱似乎對高墻產生了巨大的側推力。只有將這兩個分割的空間在腦中進行拼合，方可窺見結構的傳力路徑，從而理解整個結構邏輯。因此，對結構的認知不僅需要感知，還需要智性的演繹。這種智性不僅是結構學上的，而且還是建筑學上的。智性認識的結果與基于感知判斷的結果相悖，建筑的矛盾性和神秘感也因此得到了增強。而在智性認識的過程中，觀者也在建筑中體驗到更多結構和空間的趣味性。

為了呈現出建筑形體的紀念性，奧爾加蒂同樣在構造層面進行了精細的處理。在正對廣場的一側，入口的洞口處看不到任何窗框的細節(jié)（圖14，15），保持著一種非常抽象原始的狀態(tài)。建筑遠離廣場的一側則呈現出截然不同的姿態(tài)，從屋頂材料的選擇到窗戶、門的構造暴露，以及精致的排水構造，都將細節(jié)和材料原原本本呈現出來，與廣場面抽象、神秘的紀念性形成反差。由于瑞士氣候寒冷，建筑在保溫節(jié)能方面有著非常嚴格的規(guī)范，保溫層往往達20cm以上。這里，墻面采用瑞士典型的雙層混凝土中間夾保溫層的構造做法。在洞口設計中，建筑師故意延伸外層混凝土以遮擋所有內部的構造（圖15），從而在外側形成簡單抽象的觀感，與外部巨大斜撐的抽象體量相呼應，使得整個立面以一種抽象簡潔的姿態(tài)回應廣場另一端的老建筑。

16 蘭德夸特報告廳巨大的斜柱由室外延伸到室內

17 蘭德夸特報告廳水平梁、斜柱以及斜柱頂部梁之間的構成關系

18 蘭德夸特報告廳水平梁與高墻背后的肋形成L形構件

19 蘭德夸特報告廳橫剖面圖

20 蘭德夸特報告廳平面圖

3 結語

我們不難發(fā)現，以上兩個案例都有著明確的理念統(tǒng)一設計與建造的方方面面。帕斯伯高中的體量紀念性和空間迷宮化，蘭德夸特報告廳面對城市空間與老建筑的抽象紀念性，以及結構在空間中的模糊隱匿化，這些理念都可以直接指導生成形式并建構起觀者感知與情緒層面的意義，都符合了無參照建筑理念的重要準則。也就是說，這些建筑都通過理念的演繹來建立秩序；它們是一體化的，需被視作一個整體來理解，任何部分都不能被單獨討論；它們從任何角度來講都是嶄新的類型，能夠吸引大眾的關注；它們的材料與構造細部都從屬于統(tǒng)一的建筑理念；它們都具有某種矛盾性，使得人們從日常的慣性思維方式中跳脫出來，重新思考建筑；它們都具有耐人尋味的空間體驗；它們都同人們的生活、夢想和欲望有著具體關聯，從而構建建筑最基本的意義。這些意義的實現都與建筑中結構的作用密切相關，甚至在很多情況下結構成為實現理念的主要手段。在奧爾加蒂的無參照建筑中，結構概念是促使建筑理念轉化為建筑秩序的關鍵一環(huán)，只有找到能夠最合適地實現建筑理念的結構體系，才有可能找到相應的秩序，并最終形成建筑形式。在無參照建筑中，結構沒有定式，也沒有類型規(guī)律可循，一切都需要以唯一理念為基礎重新開始思考。無參照的建筑，必然離不開無參照的結構。

圖片來源

圖1～4，14，18由梁睿哲拍攝；圖5～8，11，12來源于文獻[3]；圖9，10，13為作者自繪；圖15來源于文獻[5]；圖16，17，19～21來源于文獻[6]。