結構與設計，從實現到表現的對話

在結構建筑學（Archi-neering Design）背景下，建筑結構在建筑學以及建筑設計領域的定位正被不斷討論。結構工程師不再被力學計算束縛，開始向建筑師們提供意象性建議，甚至直接成為形態(tài)的主宰，來獲得個性化的表達權。這使建筑與結構在形態(tài)層面上獲得了一種全新的從實現到表現的對話可能，也讓結構設計師之間的對話變得格外有意義。通過郭屹民與周健、竹內徹共同探討兩個專業(yè)間的對話方式，來窺見中國與日本的不同觀點和思考。

In the context of archi-neering design,the position of the structure in architecture and its design,is constantly being discussed.Structure engineers are no longer constrained by mechanical calculations and begin to offer imaginative advice,or even become directors of the form,to gain individual expression.This opens up the possibility of a new dialogue between architecture and structure on the level of form from performance to presence.Through the discussion between Guo Yimin,Zhou Jian and Toru Takeuchi on the way the dialogue between the two professions is conducted,a glimpse into the different ideas on this dialogue between China and Japan is provided.

1 結構設計師（Structure Designer）vs 結構工程師（Structure Engineer）

郭屹民：

非常感謝竹內老師和周總能來參與本次結構工程師之間的對談活動。在我的印象中，結構工程師之間有關設計話題的對話，至少在國內是并不多見的。同時，這次對話也可以認為是2021年10月我們共同舉辦的“結構建筑學研究國際學術論壇：建筑與結構的融合創(chuàng)新”的延伸或深入。關于對話的主題，我希望以建筑的角度，來跟兩位結構工程師、結構專業(yè)的學者探討一些關于結構與設計的觀點與思考。

今天參與對話的兩位老師，一位來自日本，另一位來自中國，都是在結構設計領域頗具影響力的大家。竹內老師曾在日本新日鐵公司和英國奧雅納（Arup）工作過，目前是東京工業(yè)大學（以下簡稱“東工大”）的教授，在實踐和研究方面都有非常豐富的經驗和造詣。周健老師也有英國留學的經歷，目前在華東建筑設計研究院有限公司（以下簡稱“華東院”）主要從事大跨結構的設計工作，是在最前線實踐的結構工程師。

兩位老師或許有著一些共同的地方，例如在英國學習或工作的經歷，以及鋼結構設計方面的豐富經驗等。不過，因為有著各自不同國家的實踐與研究上的差異，也一定會有不一樣的思考或者觀點。對于這些相同中的不同，我是很期待今天同兩位對話的。

一般來說，依據科學規(guī)律進行設計是結構專業(yè)的基本準則。在中國，我們會將從事這樣工作的人員稱為結構工程師（Structure Engineer）。當然，我知道在日本或其他國家，也有同樣的稱法。不過在日本，除了結構工程師之外，還有結構設計師（Structure Designer）的稱法，但這種稱法在中國就極其少見了，因為在一般認識上，結構的按部就班與設計的天馬行空總會讓人感覺有些違和。所以，首先我想請問兩位，在實際的設計與工程中，你們認為結構設計師和結構工程師有哪些相同和不同的地方呢？

竹內徹：

在上課時我會問學生，結構設計的目的是什么？學生們常常提到經濟性、施工性、意匠性（美觀）、功能性、安全性，最近還會提到對環(huán)境的影響。在這些目的當中，經濟性和施工性是實現最終目的的先決條件，而意匠性、功能性、安全性、環(huán)境性作為最終目的，卻常與先決條件相矛盾。在設計中需要考慮如何使這兩方面同時成立，如何通過穩(wěn)定的結構及材料性能去抵抗不可測的自然力量。

另外，最終目的又可以分為兩類：意匠性和功能性是人所能感知的性能，而安全性和環(huán)境性是人類無法控制的部分。日本就存在許多不可測的環(huán)境因素，除了地震頻發(fā)，還有大雪、強風、火山噴發(fā)等，都不是人類通過設定設計指標就可以規(guī)避的風險，總會存在超出預期的自然破壞力。所以這兩類目的又可以被稱作：一是為了滿足人類業(yè)主的目的；二是為了滿足自然界業(yè)主的目的。如何把自然界業(yè)主的聲音傳達給人類業(yè)主，是結構設計師的職能之一。

關于結構設計師和結構工程師這兩個稱呼，我認為，傾聽來自自然的聲音，把握各種自然條件，并在理解建筑師空間意象的基礎上，把自然條件傳達給建筑師，提出使兩者平衡的方案，是結構設計師的職能。具體工作方式則因人而異，這也是結構設計師的“作家性”（個性）。如果把結構設計理解成僅按照規(guī)范進行計算的話，則不能稱之為結構設計。

周?。?/p>

竹內老師說的結構設計的目的，跟國內所說的“適用、經濟、綠色、美觀”建筑八字方針的意思很相似，都是考慮了人為需求和自然挑戰(zhàn)。

在一個實際工程中，建筑師作為總設計師，先確定建筑概念，完成從0到1的過程。假設項目的終點是10，在此之后就需要建筑、結構、機電等各個專業(yè)一起把1發(fā)展到10。結構工程師最主要的工作是通過研究和分析計算，完成建筑師設想的目標，并保證建筑的安全性、經濟性、可施工性。在這個過程中存在各種約束條件，僅憑結構工程師的知識儲備或已經成熟的技術條件可能不足以解決問題，這時便需要進一步設計創(chuàng)新。很多新技術就是在項目條件和自然條件的共同約束下被動地發(fā)展出來的，這其實就是工程師工作中設計師的一面。因此，結構工程師本身就包含兩種職責——解決問題和設計創(chuàng)新。

結構工程師除了要推動結構技術的發(fā)展，還需要參與建筑的表達。結構工程師更了解結構機理，當結構具備表達的作用時，建筑師不一定能意識到，而結構工程師有義務把這些內容轉達給建筑師，讓他考慮是否將結構作為建筑表達的一部分。這也關乎到結構設計的工作內容。

郭屹民：

可能因為比較了解吧，其實我在提這個問題的時候，就已經大概想到兩位的答案了（笑）。前段時間因為其他的研討需要，趁機查了一下有關engineering的詞源，它是從engine一詞發(fā)展來的。簡要來說，engine最主要的意思是憑借某種智慧，從自然中汲取能夠為人類所需的能量。本質上，它與我們現在認為的以科學為原則的計算性工作并沒有直接的關系，相反，更可以認為是一種創(chuàng)造性的工作，也就是所謂的憑借某種智慧。因此，engineer從根本上而言，稱其為設計師也并不為過。所以在我看來，結構設計師和結構工程師之間并沒有太大區(qū)別，至少原來的意思就是如此。但在現實中，特別是在中國的現實條件下，確實很多人并不認為結構工程師是一種具有創(chuàng)造性的職業(yè)，甚至結構工程師自己可能也是這樣認為的。我覺得這樣的觀點在結構設計中尤其容易引起誤解，并在客觀上一定程度地造成了結構設計的僵化與保守。

竹內徹：

結構設計師（Structure Designer）和結構工程師（Structure Engineer）這兩種說法的區(qū)分其實是在日本特有的。在奧雅納工作時，我的上司彼特x 賴斯（Peter Rice）從不認為自己是建筑師，而是工程師。所以并不需要發(fā)明一種特別的說法，工程師本就是具有創(chuàng)造性、個性化的職業(yè)，不具備這種能力的人也不能被稱為工程師。川口衛(wèi)（Kawaguchi Mamoru）先生也曾說過，只負責結構計算的人不是工程師，僅僅是計算負責者（Calculator）。

2 建筑需求與結構參與

郭屹民：

盡管也存在與設計無關，主要從事著建筑技術工作的建筑工程師（Architectural Engineer），但人們普遍認為建筑師是對建筑設計師的稱呼。結構工程師可以進行的設計或創(chuàng)新與建筑師并不相同，并且在很大程度上，結構工程師會意識到他們是為建筑師提供服務的角色。建筑師的工作方式是從無到有的形態(tài)創(chuàng)立，可依據的原則繁多，可以有很大的發(fā)揮余地。而結構工程師則有著相對明確獨立的力學原理作為依據，可以發(fā)揮的余地非常有限。建筑與結構這兩種工作方式所產生的矛盾是顯而易見的。在這其中通過彼此的磨合與溝通來獲得共識是相互依存的重要基礎。這也就是剛才周總講到了的，結構工程師應該把結構原理傳達給建筑師，當然也需要建筑師明白這些結構原理之中的可能性。我想請問兩位，在設計的不同階段，或者針對不同的對象、不同的規(guī)模、不同的用途，你們是否會選擇不同的方式與建筑師進行溝通？

結構設計的目的 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

東工大附屬圖書館設計圖紙 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

東工大附屬圖書館外觀 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

竹內徹：

我想通過與東工大三位建筑教授分別合作的項目，來說明具體的溝通方式。

第一個項目是與安田幸一（Yasuda Koichi）教授合作的東工大附屬圖書館。在項目的初始階段，我正好和安田教授一起去巴西出差，參觀了奧斯卡x 尼邁耶（Oscar Niemeyer）的建筑。當時的總體規(guī)劃已決定把圖書館的主體部分設在地下，地上部分是一個三角形體量。安田教授希望三角形體量漂浮在空中，并在其下方設置地下部分的入口。在我們商量的時候還沒有具體的結構意象，但明確地提到不希望在架空部分出現柱子。在初步設計的圖紙上我展示了幾種不同的支撐方式，建筑師最終選擇了最簡潔的V形梁方案。在這個項目中，我從早期的方案設計階段就開始參與，并在確定設計方向后持續(xù)跟進。

第二個項目是與奧山信一（Okuyama Shin-ichi）教授合作的綠丘6號館。在初步確定了建筑體量后，奧山教授開始和我商討結構方案。我的建議是采用棋盤格子狀的抗震墻，提高建筑的整體剛性及抗震性能。建筑師認為這個方案很有意思，并把這一想法融入到立面設計中。雖然立面的抗震墻體具有很大的強度，但在強震中還是有可能受損，因此后期又在立面內側布置了柱子。立面抗震結構的布置，使建筑內部空間可根據今后的使用自由靈活地變更。這是根據建筑師的初始設計提出結構方案，并共同深化的合作方式。

最后一個項目是與塚本由晴（Tsukamoto Yoshiharu）教授合作的地球生命科技研究所。塚本教授在方案階段沒有考慮結構因素，基本完成設計后才開始和我探討結構問題：如何實現一層報告廳的雙曲拋物面墻體；如何僅用兩根柱子支撐上部空間，靈活應對不同的空間布置需求。為了避免上部兩層遭受地震力的破壞，我將主體結構分為兩個部分，在它們之間布置吸收地震能量的核心筒和斜撐，但在建筑空間中看不到這些結構體。這是協助建筑師實現其設計，解決結構問題的合作方式。

通過以上三個例子可以看出，由于不同的建筑師有不同的個性和工作方式，與結構專業(yè)商談的時間不同，因此結構設計的參與方式也存在差異。

綠丘6 號館結構示意圖 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

綠丘6 號館外觀 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

郭屹民：

對于不同階段的結構方案，您是通過什么手段和建筑師進行交流的？比如通過草圖、模型，還是直接給出結構的計算內容？

竹內徹：

我們這個時代的人基本都用草圖，有時也會用模型，但一般不會為了表現而向建筑師展示計算結果。和建筑師溝通時，我們通常會準備幾種方案供選擇，與其說服對方這是結構的唯一解，不如提出多種可行方案，從而可以對比、討論哪種方案更合適。另外，建筑師有時會用建筑史的相關術語表達設計概念，比如用意大利的府邸建筑（Palazzo）說明自己的設計意象。因此，為了更好地理解設計意圖，結構設計師也需要具備建筑歷史方面的知識。

郭屹民：

中國的情況我們可能也都非常清楚，一般多是在建筑基本完成了初步設計工作后，結構工程師才會被要求參與實現建筑構思的結構技術方案的討論。不過，近些年隨著結構建筑學話題越來越受到關注，國內建筑師的結構參與意識也在不斷加強。不少建筑在方案甚至是投標階段，便邀請結構參與最初的形態(tài)構思。我想請教周總，是否可以為我們介紹下在國內或華東院，結構和建筑在不同設計階段的配合方式。

地球生命科技研究所內部結構 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

地球生命科技研究所外觀 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

虹橋國際機場T1 航站樓辦票廳改造 ?Sensor 見聞影像

周健：

關于結構工程師應該在什么階段開始參與到項目的設計中，我有一些自己的想法。實際上結構因素在建筑設計初期就應該被考慮，但這不一定需要結構工程師的參與，建筑師應該有一定的結構知識和基本經驗進行判斷。結構工程師參與的時間點取決于建筑師對結構規(guī)律的掌握情況，當接近或快要超過建筑師的理解極限時，是工程師最理想的加入時間。這是因為方案構思需要很大的自由度，如果結構專業(yè)過早參與，有可能對建筑師的思路帶來約束，但是自由度能有多大，又取決于建筑師對結構的理解，建筑師也需要客觀地認識自己究竟掌握了多少結構知識。

在實際工程中，我們會碰到情況各異的建筑師。和日本不太一樣，國內的建筑師在學校里接受的結構訓練總體來說是不足的。因此，有些建筑師對自己的結構概念沒有信心，在設計非常早期的階段就來咨詢結構專業(yè)的意見，這不一定會對項目的發(fā)展起到積極作用。也有一些建筑師認為自己對結構的理解很深刻，在設計初期會排斥結構專業(yè)的建議，需要等到設計想法比較完整、成熟時，才讓結構工程師參與，這時建筑師對結構的理解程度就決定了他會不會走彎路，也許最終的方案并不是那么合理，但已經做到一定深度，他也不太愿意改變。這些情況都可能出現。

反過來，對于結構工程師來說，在參與項目時能不能跳出單專業(yè)的局限性，以全局的觀念思考問題就變得非常重要，這會決定建筑師與結構工程師能否順暢地合作下去。這也涉及結構工程師的建筑素養(yǎng)以及接受過的建筑訓練，這在國內同樣相對欠缺。

就華東院來說，與項目的實際需求相比，我覺得結構工程師開始參與的時間總體還是偏滯后的。結構專業(yè)介入時已經出現了一些技術沖突的情況還是比較多。如果能夠早一點引導結構走向，或讓建筑師接受結構專業(yè)的想法，一開始就往更舒服的方向設計，其實會有更好的結果。

在與建筑師合作時，我總試圖傳遞一種觀念：當你的建筑讓結構做得很舒服時，結構就會有更多的表達機會，對建筑做出更大的貢獻。從很多已建成的項目看也確實如此，在結構實現比較輕松的情況下，為建筑表達增光添彩的機會也會更多。反之，如果達到安全性目標都已非常困難，就沒有更多余地把結構做精彩了。

虹橋國際機場T1 航站樓國際出發(fā)大廳 ? 胡義杰

3 平等關系促進共同設計

寺澤友貴：

聽了兩位老師的發(fā)言，我認為不論在中國還是日本，具有“作家性”的結構設計，以及基于合理性為建筑設計提供的結構解決方案，這兩種方式都是存在的。我想，結構工程師的職能問題是否可以歸結為產業(yè)結構問題？在中國，建筑師作為項目牽頭人協調結構、設備等各工種，這其實是世界范圍內的普遍做法。反觀日本，正是因為建筑師與結構工程師之間沒有那么強烈的從屬關系，所以許多結構工程師也能參與設計。為什么日本會出現不同于國際慣例的情況呢？我想聽聽竹內老師的看法。

竹內徹：

我不認為具有作家性的結構工程師只存在于日本，世界各地都有不斷探索、創(chuàng)造新的結構體系的工程師，比如彼特x 賴斯、萊斯利x 羅伯遜（Leslie E.Robertson）等。所以，不能簡單地說日本的建筑師在項目中不處于主導地位，而海外的建筑師都是項目主導。建筑的體量布置、功能布局、平面設計需要先由建筑師完成，而接下來建筑與結構專業(yè)就可以開始合作，一起探討如何在物質層面實現設計方案。如果沒有把握好合作開始的時間節(jié)點，或許就會出現周總所說的結構設計要付出巨大代價修正建筑設計的情況。

郭屹民：

我想在此稍微補充一下。日本的結構工程師和建筑師之間為什么有一種更加平等的關系，能被組織起來共同完成設計？我記得以前也曾講到過，日本的傳統(tǒng)文化并沒有很嚴格的等級化制度，這種文化根源性至今影響著日本的建筑和結構創(chuàng)造方式。

從文藝復興時期開始，阿爾伯蒂將建筑師的地位提升為工程的絕對支配者，這與中國古代強大的等級制度恰好吻合，并且有著深遠的影響。然而阿爾伯蒂并不贊同維特魯威在《建筑十書》中所倡導的類似于匠人的工作模式，轉而提倡一種指導者角色的建筑師。直到今天，匠人與建筑師這兩種工作方式仍然在世界范圍內共存著。竹內老師所講的日本建筑師和結構工程師的共同創(chuàng)作模式，更接近于匠人。各式各樣的職業(yè)人員聚集在一個團體中，來共同商討技術的實現之策。我想這是否也可以回應寺澤先生的問題。不管如何，我覺得這個問題非常有意思。

剛才我們的討論中提及了很多著名的結構大師，他們的代表作品很多都是以結構表現為目的，我覺得這點跟日本的建筑與結構之間緊密合作的文化有著密切關系。與其他國家相比，日本的建筑師和結構工程師的關系更為緊密一些。

竹內徹：

建筑與結構的合作方式主要基于建筑師的工作風格。據我所知，諾曼x 福斯特（Norman Foster）就是一個“獨裁者”，基本上所有事情都要自己決定，并且不允許結構設計師進行過多表達。而有一些建筑師比如倫佐x 皮亞諾（Renzo Piano）、理查德x 羅杰斯（Richard Rogers），會在設計初期就向結構專業(yè)請教，這樣的建筑師屬于樂天派，在意大利尤為常見。即便同在歐洲，英國和意大利的差別也是很大的。彼特x 賴斯能成名，可以歸因于他的合作對象是倫佐x 皮亞諾，而與諾曼x 福斯特合作的結構設計師則幾乎都處于幕后。日本可能確實受到傳統(tǒng)文化的影響，但也存在不同個性的建筑師。

郭屹民：

在不同的國家和文化，或者建筑師個性的背后，結構工程師有不同的表達方式。在我看來，與其他國家相比，日本的平等性是非常明顯的。而在中國，大家似乎已經習慣于按照建筑師的指揮來進行工程的設計工作。在這其中，結構工程師似乎也需要服從建筑師的意旨。剛才周總講到在社會的不斷變化中，這種情況已經發(fā)生了一些改變，結構工程師也能有機會以平等的方式完成更多有創(chuàng)造性的設計，并逐漸認識到這種工作模式所帶來的巨大潛力。

4 結構個性之于建筑表現

郭屹民：

完全服從于建筑師的想法去進行設計，雖然也可以認為是結構工程師的一種工作方式，但有別于這種單向的模式，在某些情況下，結構工程師也會對建筑方案產生一些自身的態(tài)度或想法，也會有更為傾向的結構意象或習慣。比如，一些更加輕盈、纖細的形態(tài)或者是某種慣用的材料，甚至是擅長于木結構或者結構找形的參數化方式等等。我想請問兩位，在與建筑師的配合過程中，結構工程師的習慣或者個性、喜好應該如何表達？是完全服從建筑師而放棄自身的個性，還是盡力去表達呢？

竹內徹：

結構是建筑的一部分，我們通常不主張只強調結構表現的設計。我想通過一些例子說明。

其一是彼特x 賴斯在拉維萊特公園建筑項目中對玻璃幕墻拉索結構的發(fā)明。他利用二階線形的原理調整拉索結構的幾何形態(tài)，在抵抗水平荷載的同時，省略了許多結構支撐部件。彼特x 賴斯本人甚至能在鋼拉索上做引體向上，證明了這個幕墻結構體系的穩(wěn)定性。

其二是由理查德x 羅杰斯設計的倫敦勞埃德大廈（Lloyd's Building）。在這個建筑中，梁與柱的連接關系被隱藏在井格梁的格構之中，通過沒有連接點的視覺效果，使結構看似不可能實現，讓使用者產生新的空間感知。這是他通過結構表達個性的方式。

彼特·賴斯在鋼拉索上做引體向上 來源于文獻[1]

倫敦勞埃德大廈室內梁柱效果 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

其三是由福斯特設計的雷諾零件配送中心（Renault Parts Distribution Centre）。它的設計手法與勞埃德大廈相同，并沒有表現真實的受力模式。柱子下部厚重的混凝土基座被隱藏在土地之下，上部以懸臂的狀態(tài)形成支撐，抵抗橫向的風作用和豎向荷載。通過精心設計結構的顯與隱，表現出視覺上的受力矛盾，實現不同尋常的結構表達。

其四是我與安田幸一教授合作設計的川崎火車站（Kawasaki Station）東入口復合屋面，這也可以被稱為個性表達。屋面下部使用柱子，上部使用網架，實現了很大的結構跨度，但走在屋面下的行人能夠透過玻璃看到上部的結構，在人們?yōu)榻Y構實現而驚嘆的同時，又不至于對結構的安全性產生懷疑，影響空間體驗。

在我看來，結構的個性表達需要有一定限度?？梢韵褚陨蠋讉€案例一樣，通過細節(jié)或者結構的空間呈現方式來實現創(chuàng)新，以不與建筑設計沖突的方式，巧妙地體現結構設計師的個性。過度表現結構，則很容易與建筑產生矛盾。

1638年，伽利略在《關于兩門新科學的對話》（Dialogue Concerning Two New Science）中提到，受地心引力影響，如果物體的長度或寬度變?yōu)樵叽绲?倍，體積將擴大至8倍，即體積的增長與長度呈立方關系，這是工程學的基本定律。剛才我們分析的案例均是小尺度建筑，在這些項目中成立的結構方案不一定適用于大尺度建筑。在看待結構體系的區(qū)別時，需要非常重視“平方-立方定律”。不論建筑師還是結構設計師，都需要根據建筑規(guī)模來判斷結構自由度的限度。一般來說，大尺度建筑的結構自由度相對較小，因此對于周總提到的大型項目來說，如果建筑師與結構設計師在設計后期才進行溝通，有些問題會變得難以解決。

另外，我想談一談計算機在設計中的應用。在當前抗震設計中，減震和隔震的技術界限越來越模糊，我們會通過計算機的演算模擬來探討抗震結構的合理布置形式。接下來由寺澤先生介紹一下其在具體項目中的應用。

雷諾零件配送中心 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

川崎火車站東入口玻璃屋蓋 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

寺澤友貴：

在設計橫濱一座體育場館時，由于所在區(qū)域的地震力非常強，需要使用減震結構滿足抗震要求。為了模擬復雜的地震力，我們利用超級計算機進行演算，探討減震器的布置方式，這也是當下時代賦予結構設計師的全新職能。

竹內徹：

在利用計算機輔助設計時，各種參數和指標的設定方式因人而異，這也體現了“作家性”。所以我認為，不論計算機技術如何進步，作為人類工程師的個性還是會被保留。

周?。?/p>

我理解郭老師所講的個性，是指結構工程師因對某一技術風格持續(xù)的嘗試而使其作品具備了可辨識度。站在結構工程師的角度，不論是何種體量、何種類型的項目，我們的使命都是讓設計的結構能夠應對各種復雜的自然條件和使用需求。但與此同時，我們又不滿足于只有本專業(yè)人士才能夠理解自己的設計，也希望得到建筑師的認可和信服。

通過算法設計體育館內阻尼器 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

無邊界隔震和響應控制結構的關系 ?東京工業(yè)大學竹內研究室

建筑師在與結構工程師溝通時，經常會拿出一些項目案例，咨詢結構專業(yè)可不可以實現類似的效果，這些案例往往具有鮮明的結構特點。這說明有不少的建筑師會傾向于把結構特點作為建筑的亮點進行表現，希望結構工程師能夠很好地實現他的想法。因此對于結構工程師來說，彰顯個性有助于確立人設從而獲得喜好相同的建筑師的認可，尤其是當他按某一風格越做越多時，特點就會愈發(fā)凸顯，相應地也會獲得更多的機會。

5 非主體結構的表達優(yōu)勢

郭屹民：

結構工程師的工作，不僅包括建筑物的主體結構，也包括了一些非建筑主體構件的結構設計及計算工作，比如在空間或建筑形態(tài)中起到重要作用的雨棚、樓梯、欄桿等空間要素，不僅有著外觀上的要求，也需要足夠的結構安全作為保證。這些外觀的形態(tài)與結構設計之間當然也會有重要的關系。我想請教竹內老師，對于日本的結構設計師來說，樓梯、雨棚等非主體結構構件的設計在整體工作中會占到多大比重？

竹內徹：

這也因人而異。首先，主體結構限制較多，而雨棚、立面幕墻等非主體結構構件是結構設計師可以自由發(fā)揮的地方，因此如果建筑師也覺得有意思，有個性的細部方案就會被采納，例如玻璃幕墻就是彼特x 賴斯展現個性的部分。其次，這也涉及到團隊分工問題，一般來說會讓一部分人設計主體結構，另一部分人設計非主體結構，分擔工作壓力。同時，結構設計費用是以主體結構為標準進行計算的，設計非主體結構雖然更有趣，可發(fā)揮的空間更多，但費用相對較少。所以，很難一概而論結構設計師的工作重心到底在哪里。

呼和浩特新機場柱和天窗 ? 郜爽

呼和浩特新機場天窗 ? 郜爽

郭屹民：

在這些非建筑物主體要素的結構設計中，主體結構設計的概念會被貫徹嗎？

竹內徹：

當然，所有結構設計通常是在整體結構概念的前提下，再討論局部的節(jié)點做法。

郭屹民：

結構設計雖然需要配合建筑師，但它自身的概念也非常重要，并且不應該只在主體結構使用這一概念，在非主體結構中也應將其貫徹。就像竹內老師所說，這些部分并不起眼，設計費或許也不會太高，但它同樣應該引起結構工程師的關注，將結構概念滲透到項目的方方面面，至少在建筑師看來，這應該是非常重要的。

周?。?/p>

不同項目及同一項目中的不同部分，結構設計的權重可能是不一樣的。對大型復雜項目的主體結構來說，安全性、經濟性絕對是占主導的，美觀性的權重可能相對低些。而對于其中結構很容易實現的局部，比如非主體的附屬結構，或者一些小型簡單的項目，對美觀的追求會被放大，這些局部，可能在投入較小的情況下實現建筑效果的明顯提升。

設計院經常會把幕墻和一些附屬結構作為單獨的專業(yè)分包，交給第三方工程單位進行設計。但實際上，主體結構的設計師對項目的約束條件更清楚，更有機會做出創(chuàng)造性的結構，相比之下，第三方單位并不了解可發(fā)揮的上限在哪里，設計相對會比較中規(guī)中矩。所以，若想把非主體結構構件也做得出彩，結構工程師應深入地參與。我參與的項目中，幕墻的主結構基本都是由結構專業(yè)完成的，有時我們會不局限于結構本身，還會從建筑專業(yè)的角度提出方案并推薦給建筑師，探討方案的可行度。對于像建筑單體間的連橋這種能夠相對單純地表達結構的項目，結構工程師也可以多跨出一步來主動展示自己的想法。

郭屹民：

剛才兩位老師都分享了一些作品或經驗，例如周總提到，在華東院接觸的基本都是大型的項目。但對于一些年輕的結構工程師或事務所來說，可能沒有那么多機會接觸到大型的項目，很多日本結構設計事務所的作品就以住宅等小型項目為主。我們一般會認為項目越大設計的自由度就越小，反之亦然。由此我們也會覺得以小型項目為主的那些結構設計事務所的結構工程師們，他們對結構個性的表達，很可能會跟設計大型項目的設計院結構工程師不太一樣。我想請問寺澤先生，作為日本年輕一代的結構工程師，你們在結構設計上的個性追求，會與竹內老師那一代有什么不一樣嗎？

寺澤友貴：

竹內老師這一代結構設計師經歷了日本經濟的高速發(fā)展，是在體育館、高層建筑、世博會項目等大規(guī)模建設的環(huán)境下成長起來的，會通過與建筑師合作完成的整體作品呈現自己的個性。而年輕一代的結構設計師，比如我所認識的在金箱結構設計事務所工作的朋友，他們和年輕建筑師合作的項目基本都是小型美術館或住宅等，會更加追求節(jié)點創(chuàng)新，或更加重視非主體結構的設計，在實現整體設計的同時，從更多細節(jié)方面體現自己的個性。這是我個人的感想。

虹橋國際機場T2 航站樓停車場室外樓梯與人行天橋 ? 傅興

長沙冰雪世界支撐水上樂園的超重型屋面 ?周健

郭屹民：

我想對于這點，周總可能也感觸良多吧。國內類似于和作結構建筑研究所這樣的建筑結構設計事務所還是不多見的。也許不能說小型的結構事務所與大型的設計院在結構設計上一定會有什么大的不同，它們在面對設計院經常遇到的項目結構設計上，結構的安全性、適用性依然會被作為最基本的要求。但是在跟建筑師的溝通機制，以及設計的主動性方面，可能會比以大型項目為主的設計院有著更多的自由度吧？

周?。?/p>

讀書時我的老師說的一句話我至今印象特別深，他說工程師要把自己做的每一個結構想象成一個人，要設身處地去用心感受它是否處于舒適的狀態(tài)。做大結構時你的感受可能會更宏觀，做小結構時感受會更細致，雖然對應的尺度不同，但都應該用心去感受。

相對來說，小尺度結構有更多機會做精細巧妙的表達，這對結構工程師的吸引力很大。設計院里也有優(yōu)秀的同事在積累了大型項目經驗以后，選擇去事務所做小尺度項目，以此獲得更多表現個性的機會。另一方面，做大型復雜項目的經歷可以鍛煉結構設計的“膽量”，在經過歷練后再設計小結構，會更游刃有余。因此如果有機會的話，建議還是應該先參與大型復雜結構的設計，再嘗試小型精巧的結構。

6 偏離合理性——美或危險

郭屹民：

從我個人的感受而言，當代的一些年輕結構工程師，也許稱他們?yōu)榻Y構設計師更為貼切吧。他們似乎有著一種傾向，通過讓結構的形態(tài)表現變得更為極端，來顛覆人們對結構的既有認知，例如他們會設計非常細、非常薄的結構形態(tài)。這在力學上也許是很安全的，但卻表現出消除力流的感覺。請問竹內老師，您如何看待這種現象的？

渡邊邦夫代表作東京國際會議中心室內 ?Dick Thomas Johnson

竹內徹：

視覺上的危險不一定等于力學上的危險，有些結構雖然看起來危險，但在力學上還是有余量的。不過，確實有一些結構游走在力學安全性的邊緣，以此創(chuàng)造視覺上的危險性，這是真實存在的。有些結構設計師可能認為，在滿足規(guī)范的前提下可以追求極限，只要遵守了所有規(guī)定就不用負任何責任。但這樣的想法很危險，因為規(guī)范不能涵蓋自然力量的所有潛在因素，結構真正的主人是自然，你沒有過問它的看法，那么它對你的懲罰會是很慘痛的。日本就有很沉重的教訓，頂級結構設計師渡邊邦夫（Watanabe Kunio）先生在他的最后一個項目中，就是因為大膽的結構被地震所破壞，而影響了聲譽。因此，建筑師在表達個性時，不僅要遵守規(guī)范，還要傾聽自然的要求。

周健：

日本結構大師坪井善勝先生曾說“美在合理的近旁”，如何準確理解這句話的含義是值得探討的。既合理又美的結構肯定是最理想的，只是在難以兩全時，稍微偏離合理性也可以接受。但經常有人將其誤讀為，最美的結構一定是偏離最合理情況的，這是不對的。

竹內徹：

我的想法和周總一致，不能將這句話誤解為美的結構應該不合理。為了追求美，將合理性從100%降至90%左右是可行的，但降低到30%肯定行不通，因為這樣也注定無法產生美。

東京國際會議中心室內結構 ?Dick Thomas Johnson

周健：

當偏離合理性的時候，你一定要確保偏離的代價是在可控范圍內的。

竹內徹：

是的，結構設計師需要判斷，偏離的那部分合理性在自然災害發(fā)生時是否經得起考驗，這是他們的責任，而非建筑師的。渡邊先生設計的結構與合理性的偏離程度就有些大，與他合作的建筑師，例如仙田滿（Senda Mitsuru）先生有時反而擔心結構設計是否能夠成立。

郭屹民：

“美在合理的近旁”這句話現在大家都耳熟能詳了，我一直在思考這句話的含義，和奧山信一老師也有過討論。

“合理”到底是指哪方面的合理？竹內老師講了很多自然的合理性，但除此之外還有社會的合理性，例如對經濟性的要求。建筑師傾向于選擇社會的合理性，而結構工程師恰恰相反，因為結構專業(yè)本身就是在力學影響下產生的學科。如果每個人對合理的理解都不同，那么即便找到了合理之外的美，也會有千差萬別，因此對“合理”的理解尤為重要。

不論在中國或日本，都有很多結構設計獎項，但由于對合理性的理解存在差異，評價的方式也各不相同。究竟應該從建筑角度，還是從純粹的結構角度去評價結構設計，我想這留給我們很大的討論空間。

周?。?/p>

合理性的差異與具體項目相關，它其實是各種因素的綜合權重。有些建筑可能自然因素占比較大，而有些項目中則是其他因素占了上風，這都會影響“合理”的標準。

郭屹民：

所以在建筑師與結構工程師之間，應該首先對合理性的理解達成共識，這是一個項目開始的前提。

致謝：感謝東京工業(yè)大學助理教授平輝與中國建筑標準設計研究院標準化研究所總建筑師王琋慧對本次對談所做的翻譯、校對工作。

① 結構建筑學研究中心（ANDC）是由東南大學建筑學院、東京工業(yè)大學環(huán)境x 社會理工學院建筑學系、上海建筑學會以及華東建筑設計研究院有限公司共同創(chuàng)設的國際性校企型學術研究平臺，致力于結構與建筑在設計層面上的融合與創(chuàng)新的研究。結構建筑學研究中心于2017年首次召開了結構建筑學研究國際學術論壇，2021年以“建筑與結構的融合創(chuàng)新”為主題，邀請來自中國、日本、歐洲的學者和設計師，分享他們在理論和實踐方面的經驗和見解，旨在推進建筑設計與結構設計的一體化，重新審視結構在建筑學科中的地位，重新評估建筑對結構創(chuàng)新的影響。

② 和作結構建筑研究所2016年成立于上海，由張準、郭屹民、柳亦春聯合創(chuàng)辦，他們分別以結構工程師、建筑系教師、建筑師的身份參與到結構與建筑專業(yè)并置的視野內?；谥袊ㄖ熍c結構工程師的分工與合作現狀，以及中國建筑學教育中建筑與結構并置課題的缺失，期望通過個人與團體的努力，逐漸改變這一領域現狀中可能存在的不盡人意之處。同時也期待在建筑與結構并置的視野下，構建高質量的結構與建筑設計作品。

③ 渡邊邦夫（Watanabe Kunio），1963年畢業(yè)于日本大學理工學部建筑系，1969年成立結構設計集團（SDG）。渡邊邦夫對建筑造型和創(chuàng)新的意識比建筑師還要強烈，認為“結構要獨特而嶄新，富有刺激而充滿活力”，代表作品為東京國際會議中心等。

④ 仙田滿（Senda Mitsuru），原日本建筑學會會長、環(huán)境建筑師、東京工業(yè)大學建筑系教授，1968年創(chuàng)建仙田滿環(huán)境設計研究所。仙田滿致力于環(huán)境設計及環(huán)境建筑的理論研究及設計實踐，并對21世紀的建筑提出“地球環(huán)境建筑”的新概念。同時，仙田滿還是日本兒童成長環(huán)境的代表性研究者，曾提出“環(huán)游結構”等理論。