建構(gòu)思辨
——張崢、張準(zhǔn)結(jié)構(gòu)師訪談＊

基于西安絲路國(guó)際會(huì)議中心項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)創(chuàng)作，特別邀請(qǐng)同濟(jì)大學(xué)建筑學(xué)博士錢(qián)晨從結(jié)構(gòu)建筑學(xué)的視野，對(duì)兩位結(jié)構(gòu)工程師張崢和張準(zhǔn)展開(kāi)聯(lián)合訪談。作為同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院的同窗，兩位結(jié)構(gòu)工程師有著各有特色的實(shí)踐經(jīng)歷，此次討論也延伸到了他們的其他建成項(xiàng)目。訪談首先從抗震性能、項(xiàng)目工期、工種配合、施工工序等方面討論了結(jié)構(gòu)師面臨的挑戰(zhàn)。接著，以巧做與硬做、內(nèi)斂與表現(xiàn)、大與小幾組對(duì)立概念展開(kāi)了思辨性探討，并延伸到結(jié)構(gòu)師如何應(yīng)對(duì)AI 時(shí)代的話題。最后，提出回歸本質(zhì)的方法，從原理出發(fā)、從傳力路徑思考，積累“結(jié)構(gòu)師的感覺(jué)”。

This article is based on Xi'an Silk Road International Conference Center project.Dr.Qian Chen,a doctoral student in architec–ture,was invited to conduct a joint interview with two structural engineers,Zhang Zheng and Zhang Zhun,from the perspective of Archi–Neering Design.As classmates in the College of Civil Engineering at Tongji Uni–versity,the two structural engineers have distinctive practical experiences,and the discussion in this article extends to their other completed projects.The interview first discusses the challenges that structural engineers face in terms of seismic perfor–mance,project duration,job coordination,and construction procedures.Then,sev–eral opposing concepts,such as ingenuity versus rigidity,restrained versus expression,and large versus small,are discussed in a speculative manner and extended to the topic of how structural engineers should respond to the AI era.Finally,a method of returning to the essence is proposed,start–ing from principles,considering force trans–mission paths,and accumulating the "sense of a structural engineer."

1 結(jié)構(gòu)師的挑戰(zhàn)

錢(qián)晨：西安絲路國(guó)際會(huì)議中心近期作為中亞峰會(huì)的會(huì)場(chǎng)之一備受關(guān)注，恰逢李興鋼大師發(fā)起了現(xiàn)場(chǎng)參觀品談會(huì)，張準(zhǔn)老師也參加了。以此為契機(jī)，想讓張崢和張準(zhǔn)兩位老師一起交流一下結(jié)構(gòu)建筑學(xué)的相關(guān)議題。那我們先從西安絲路項(xiàng)目開(kāi)始吧，請(qǐng)問(wèn)張崢老師，作為本項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人，與gmp合作起來(lái)的總體感受大概是怎樣的？

張崢：這個(gè)項(xiàng)目是同濟(jì)和gmp合作完成的，gmp負(fù)責(zé)建筑方案設(shè)計(jì)，秉承著理性、純凈、大氣的風(fēng)格?？吹巾?xiàng)目方案效果圖的第一感覺(jué)，非常震撼、非常具有挑戰(zhàn)，是既興奮又焦慮的心情，興奮在于設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)和技術(shù)追求，也惴惴不安于能不能做得出、做得好。

錢(qián)晨：說(shuō)到挑戰(zhàn)，會(huì)議中心類項(xiàng)目通常室內(nèi)空間跨度大，本項(xiàng)目外立面幕墻系統(tǒng)也屬不常見(jiàn)的超大跨結(jié)構(gòu)，加上西安是高烈度地區(qū)，在拿到項(xiàng)目的時(shí)候，作為工程師，直覺(jué)上覺(jué)得主要潛在的挑戰(zhàn)是哪些？

張崢：大空間會(huì)議廳尺度是63m跨，將近四五千平方米，荷載較大，而且是3層上下疊合的。也就是說(shuō)，我們要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)疊合式超大無(wú)柱空間，這是第一個(gè)挑戰(zhàn)。第二個(gè)挑戰(zhàn)是立面的兩個(gè)月牙造型，其中下月牙是懸空的，我們稱之為懸浮的月光寶盒。那么要在如此大尺度下?tīng)I(yíng)造一種輕盈飄浮感，我們自然而然想到了吊掛——上月牙通過(guò)180根圓鋼管吊掛起下月牙，而上月牙自身則通過(guò)屋面結(jié)構(gòu)的外懸挑來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，結(jié)構(gòu)以“吊掛”的手段實(shí)現(xiàn)建筑“飄浮”的意象。第三個(gè)挑戰(zhàn)和地震高烈度區(qū)有關(guān)，西安屬于抗震設(shè)防8度區(qū)，地震作用大。而整個(gè)建筑的大跨度空間、吊掛月牙、以及立面超大尺度玻璃幕墻，都需要有良好的抗震性能。我們?cè)O(shè)計(jì)了地下室柱頂隔震，不僅可以減少50%地震力，保證安全性能，也可以有效控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺度。第四個(gè)挑戰(zhàn)就是幕墻了，怎樣才能做得純粹和通透，當(dāng)時(shí)做了很多比選，有桁架式、索桁架、拉索式，還有各種格構(gòu)式。最終，建筑師選擇了比較硬朗、干凈利落的梯子型組合截面，采用了吊掛方式，讓結(jié)構(gòu)與幕墻合二而一，從而實(shí)現(xiàn)通透的效果。

錢(qián)晨：聽(tīng)說(shuō)這個(gè)項(xiàng)目工期是很緊張的，那是否對(duì)設(shè)計(jì)以及各工種交接協(xié)同有更高的要求？

張崢：確實(shí)，工期特別緊。2017年10月確定方案，2018年2月底就要求進(jìn)場(chǎng)施工，主體鋼結(jié)構(gòu)要求在5月30日前完成。整個(gè)上部鋼結(jié)構(gòu)幾萬(wàn)噸，要搶在做地下室、隔震支座之前采購(gòu)鋼板和工廠加工構(gòu)件，所以我們一邊做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工單位一邊做深化設(shè)計(jì)。我們當(dāng)時(shí)采用BIM全三維設(shè)計(jì)，分析模型和Revit模型無(wú)縫對(duì)接輪動(dòng)，印象中有好幾個(gè)核對(duì)管線、門(mén)洞和鋼構(gòu)件沖突的不眠之夜。所以現(xiàn)在回過(guò)頭看，當(dāng)時(shí)所有參與方確實(shí)很拼、很給力。

錢(qián)晨：所以設(shè)計(jì)層面，在保證建筑效果的前提下，應(yīng)該會(huì)有所制約吧？或者說(shuō)結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型上會(huì)有一些主動(dòng)的考量？

張崢：一般類似體量和難度的項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)封頂最少也得一年多，而如果壓縮到半年，我們只能用非常規(guī)的思維來(lái)面對(duì)，盡可能使得結(jié)構(gòu)體系規(guī)則化、構(gòu)件形式標(biāo)準(zhǔn)化，保證高效的加工和制作?？梢哉f(shuō)，這也是會(huì)議中心項(xiàng)目比較特殊和具有挑戰(zhàn)的一點(diǎn)。不同于通常項(xiàng)目的高效精細(xì)化設(shè)計(jì)，這個(gè)工程的“精細(xì)化”更多體現(xiàn)在設(shè)計(jì)、深化、工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)吊裝的無(wú)縫銜接和整個(gè)工程管理方面。

錢(qián)晨：外立面幕墻系統(tǒng)因?yàn)槭堑鯍煸谟邢迍偠鹊蔫旒苌?，支座剛度的差異性、施工安裝順序?qū)Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形都會(huì)有影響，所以要整合建筑、結(jié)構(gòu)以及幕墻一體化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)層面以及現(xiàn)場(chǎng)施工是通過(guò)怎樣的措施去提高土建鋼構(gòu)安裝精度和幕墻安裝精度之間的容錯(cuò)率的，因?yàn)闀?huì)涉及到至少土建、鋼構(gòu)、幕墻三家單位對(duì)吧？

張崢：其中最關(guān)鍵的應(yīng)該是有效的施工順序，也就是土建、鋼構(gòu)、幕墻三個(gè)施工單位要協(xié)調(diào)安裝，工序要嵌套、交叉，并且施工組織方案要三方互認(rèn)，避免推諉扯皮。為此我們?cè)O(shè)計(jì)院構(gòu)思了一個(gè)可行的施工順序，經(jīng)過(guò)和業(yè)主、施工方反復(fù)討論，最終確定了合理的嵌套式施工方案。其中最關(guān)鍵的一步是下月牙卸載，實(shí)現(xiàn)像“秤砣”一樣對(duì)鋼管吊柱施加“預(yù)拉力”，防止吊柱后期受壓。

錢(qián)晨：說(shuō)到施工工序，讓我想到了大天鵝科普館的后補(bǔ)段。請(qǐng)問(wèn)張準(zhǔn)老師，大天鵝科普館底部支持是細(xì)密鋼柱設(shè)計(jì)，是怎么考慮施工的不確定性對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算預(yù)留冗余的影響。

張準(zhǔn)：我們一方面在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)就對(duì)局部構(gòu)件失效后的力學(xué)撤退路徑做了考慮，另一方面通過(guò)抗倒塌驗(yàn)算來(lái)復(fù)核意外發(fā)生時(shí)的受力能力。所以柱子雖然看著很細(xì)，其實(shí)依舊留有足夠的安全余量。具體到細(xì)節(jié)層面，一方面在施工階段作為恒載傳力路徑的立柱（群柱）本就可以作為部分立柱屈曲后的力學(xué)撤退路徑；另一方面對(duì)于較細(xì)的立柱，當(dāng)其發(fā)生了彈性屈曲后，其承載能力也不是完全消失，而是維持在一個(gè)基本恒定的數(shù)值，這個(gè)屈曲后特性為保證結(jié)構(gòu)安全提供了底層支撐。

錢(qián)晨：絲路弦月項(xiàng)目的角部建筑效果是挑空的，而且南側(cè)部分位置也有內(nèi)部樓板缺失，角部結(jié)構(gòu)自身的側(cè)向穩(wěn)定還有兩側(cè)過(guò)來(lái)的鋼拉桿的不平衡力是如何考慮的？

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心、展覽中心鳥(niǎo)瞰 ? TJAD

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心幕墻結(jié)構(gòu)一體化施工 ? TJAD

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心豎明橫隱的幕墻效果 ? TJAD

大天鵝科普館北側(cè) ? 楊天周

大天鵝科普館底層密柱 ? 姚力

張崢：角部是通高挑空的，但力學(xué)上需要把角部做的比較剛，因?yàn)樾枰厮椒较虿贾靡恍┬±靼涯粔Ω駱?gòu)吊柱整體箍住，防止地震作用下發(fā)生側(cè)向的張開(kāi)或者壓縮變形，那么相對(duì)較剛的一個(gè)“fix corner”，對(duì)于實(shí)現(xiàn)拉索環(huán)箍效應(yīng)很重要。當(dāng)時(shí)嘗試了多個(gè)方案，最后選擇了做鋼板格構(gòu)角部，實(shí)現(xiàn)互鎖。這對(duì)于整個(gè)幕墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定至關(guān)重要。不過(guò)，現(xiàn)在回頭來(lái)看，如果當(dāng)時(shí)做得更簡(jiǎn)潔、更精致一些就更好了。

錢(qián)晨：從最終效果上看，單看月牙結(jié)構(gòu)，是一個(gè)“重”的感覺(jué)，通過(guò)幕墻柱及月牙柱的懸吊，反而強(qiáng)化了“輕”（漂?。┑母杏X(jué)，而且月牙柱和幕墻格構(gòu)柱寬度上統(tǒng)一了600mm，設(shè)計(jì)上是有什么考量嗎？有考慮過(guò)依據(jù)不同長(zhǎng)度區(qū)分不同的構(gòu)件尺寸，還是說(shuō)建筑師希望達(dá)到某種統(tǒng)一的秩序？

張崢：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)真的是希望月牙重一點(diǎn)，可以像秤砣一樣緊緊拉住吊柱、防止松弛，同時(shí)繃緊了也會(huì)減少風(fēng)致振動(dòng)效應(yīng)。月牙的外觀尺度是建筑師來(lái)確定的，結(jié)構(gòu)在內(nèi)設(shè)置了桁架來(lái)構(gòu)建。圓管鋼柱直徑取600mm，也是建筑師的一個(gè)直覺(jué)判斷。其實(shí)經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算500mm也成立，但建筑師覺(jué)得遠(yuǎn)看可能有些過(guò)細(xì)。最終，高40m、直徑600mm的圓鋼管吊柱群，整體來(lái)看還是很有韻律和氣場(chǎng)的。

錢(qián)晨：入口位置有一個(gè)懸索吊橋，跨度大概有60m，這個(gè)跨度結(jié)構(gòu)體系選型也會(huì)有多種選擇，最終定下這個(gè)方案是基于哪些考量？

張崢：廊橋的跨度是63m，開(kāi)始我們想到了桁架結(jié)構(gòu)，但是至少需要3m的結(jié)構(gòu)高度，建筑師覺(jué)得太厚，在南立面上遠(yuǎn)看有一條很粗的線，不靈動(dòng)。我們希望最薄做到1m，于是又嘗試了斜拉、懸索兩種方案。最終采用懸索橋的方式，整體橋面微微呈弧形，中部1m厚、端部稍放大，懸索兩端被固定在兩側(cè)的支撐筒體上。廊橋本身也為南立面大開(kāi)口提供了水平約束支撐，大幅改善了整體結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

錢(qián)晨：再回看項(xiàng)目，假如當(dāng)初給的設(shè)計(jì)時(shí)間再長(zhǎng)一點(diǎn)，您覺(jué)得哪些方面還可以做得更完美一些？

張崢：如果時(shí)間再充裕一些的話，我們可以做很多優(yōu)化工作。比如，對(duì)懸索橋的節(jié)點(diǎn)做更多的精細(xì)化設(shè)計(jì)和工藝化處理，整體結(jié)構(gòu)用鋼量可以再經(jīng)濟(jì)一些。說(shuō)實(shí)話，因?yàn)楣て谔o，我們不得不留一些合理的安全儲(chǔ)備。

錢(qián)晨：張準(zhǔn)老師有沒(méi)有印象深刻、很趕工期但是最終完成度又挺好的項(xiàng)目？

張準(zhǔn)：項(xiàng)目中都會(huì)遇到類似工期特別趕的情況，拿烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)之光博覽中心來(lái)說(shuō)，記得當(dāng)時(shí)是春節(jié)開(kāi)始做設(shè)計(jì)，來(lái)年10月就要使用，也就是從設(shè)計(jì)到施工只有10個(gè)月。有一段時(shí)間就是邊設(shè)計(jì)邊施工，打基礎(chǔ)的過(guò)程中，方案還在調(diào)整，藝倉(cāng)美術(shù)館也是類似的情況。這兩個(gè)項(xiàng)目在開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)施工流程以及設(shè)計(jì)層面做了必要的簡(jiǎn)化，以便加快工期。

錢(qián)晨：結(jié)構(gòu)體系上中間天窗位置是張弦梁，兩側(cè)是對(duì)稱的剛性懸垂結(jié)構(gòu)，但不是標(biāo)準(zhǔn)的有高差懸鏈線構(gòu)形，基于緊張的工期，形態(tài)推敲上和建筑師有進(jìn)行過(guò)哪些討論和簡(jiǎn)化嗎？

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心主立面 ? 是然建筑攝影

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心懸掛下月牙結(jié)構(gòu) ? TJAD

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心入口位置的懸索橋結(jié)構(gòu) ? TJAD

張準(zhǔn)：為了趕工，建筑設(shè)計(jì)做了很多調(diào)整，比如原來(lái)的方案中屋脊弦不是平行的，這會(huì)導(dǎo)致兩邊的懸垂結(jié)構(gòu)跨度不一致，重力荷載下就不是對(duì)稱平衡狀態(tài)，對(duì)于力學(xué)系統(tǒng)的規(guī)整性不太有利。所以就和建筑師協(xié)商屋脊為平行線，這樣除了邊跨，中間都是平衡的；再比如屋頂?shù)膽益溋航Y(jié)構(gòu)，實(shí)際上為了便于加工而將懸鏈線優(yōu)化為圓弧線，而且各跨的圓弧半徑為定值。除了結(jié)構(gòu)幾何問(wèn)題上的優(yōu)化，屋面構(gòu)造系統(tǒng)也結(jié)合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做了簡(jiǎn)化，懸垂梁作為檁條也作為內(nèi)部吊頂直接外露表達(dá)。

錢(qián)晨：所以不用刻意精準(zhǔn)地追求形態(tài)和力學(xué)的絕對(duì)匹配（懸鏈線），在這種尺度下外觀差異不大，圓弧鋼梁構(gòu)件對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目反而是更優(yōu)、更合理的選擇。

張準(zhǔn)：從結(jié)構(gòu)角度來(lái)說(shuō)，40m跨度以及較小的矢高下兩種曲線的差別并不大，再加上半剛性懸垂系統(tǒng)也能夠消化一定彎矩。其實(shí)，如果不趕工期，我覺(jué)得也會(huì)做成圓弧線，成品熱軋截面熱彎就行了，畢竟極致準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)形態(tài)并不是這個(gè)項(xiàng)目力求表現(xiàn)的部分。

錢(qián)晨：施工過(guò)程中有沒(méi)有什么需要工程師特別協(xié)調(diào)把控的？

張準(zhǔn)：施工單位在前期深化過(guò)程中解決了大多數(shù)細(xì)部問(wèn)題，另外這個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)雖然有張拉及懸垂受力，但系統(tǒng)的主次關(guān)系及受力交接還是比較簡(jiǎn)單的，主要傳力節(jié)點(diǎn)都是鉸接，張弦梁張拉過(guò)程中也沒(méi)有過(guò)多的相互牽扯的次內(nèi)力問(wèn)題。另外，施工單位本身的技術(shù)實(shí)力很強(qiáng)，做了施工工序的基本技術(shù)交底后就不太需要設(shè)計(jì)全程指導(dǎo)了。

錢(qián)晨：長(zhǎng)沙會(huì)展第一眼看上去也是類似的懸垂構(gòu)形，最終方案選擇了不太常見(jiàn)的下凹張弦梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系選型上有哪些考慮？

張崢：整個(gè)展廳屋蓋形態(tài)為下凹形，從會(huì)展排水合理設(shè)置角度，雨水和雪需要從中間向兩邊自然傾瀉，最低點(diǎn)在兩邊，天溝可以設(shè)在展廳空間以外。建筑師期望的形態(tài)是微微下凹的，用結(jié)構(gòu)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)是垂跨比非常之小，無(wú)法采用最高效的懸鏈結(jié)構(gòu)體系。

錢(qián)晨：所以因?yàn)榇苟群苄?，本質(zhì)上可能就是個(gè)受彎結(jié)構(gòu)了。

張崢：對(duì)于81m跨度的展館，普通的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)肯定是最常規(guī)的形式，也可以選擇三角空間桁架或者魚(yú)腹式桁架。相對(duì)而言，建筑師更喜歡魚(yú)腹式桁架，但是提出不想要斜桿、只保留豎桿。同時(shí)凈高要求反推算結(jié)構(gòu)高度只能做到6m以內(nèi)。我們嘗試了魚(yú)腹形空腹桁架，發(fā)現(xiàn)剛度不夠，所以將下弦改為拉索，構(gòu)建了張弦梁受力模式，很輕盈、很通透。然而，下凹形態(tài)的張弦梁又帶來(lái)了撐桿平面外的穩(wěn)定性問(wèn)題，我們通過(guò)精確的分析和試驗(yàn)，利用巧妙的構(gòu)造措施創(chuàng)新性地解決了這個(gè)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了“既要又要”的多重目標(biāo)。因建筑及空間的要求，結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行應(yīng)對(duì)，但這種結(jié)構(gòu)體系未必是最科學(xué)的或者說(shuō)最優(yōu)解，卻是與建筑相平衡的?？赡苓@就是所謂“美在合理的近旁”。

2 建構(gòu)思辨：幾組對(duì)立概念的討論

2.1 巧做與硬做

錢(qián)晨：建筑師內(nèi)藤?gòu)V曾在《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)講義》一書(shū)中寫(xiě)到他與結(jié)構(gòu)大師川口衛(wèi)先生的一段關(guān)于怎么看待現(xiàn)在工程發(fā)展?fàn)顩r的對(duì)話。川口衛(wèi)說(shuō)，他現(xiàn)在被稱為“善后工程師”，本來(lái)簡(jiǎn)單的問(wèn)題卻要繞著彎地復(fù)雜化而變成難題[1]。

比如現(xiàn)在很多建筑造型都比較"夸張"，導(dǎo)致有些情況下結(jié)構(gòu)會(huì)不得已去"硬做"，像釜山電影中心項(xiàng)目，懸挑85m，營(yíng)造了一個(gè)巨大的城市灰空間，結(jié)構(gòu)也用巨型空間結(jié)構(gòu)去回應(yīng)，二位怎么看待工程師在這些項(xiàng)目中的角色，會(huì)有無(wú)奈嗎，還是覺(jué)得也是積極的挑戰(zhàn)。

烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)之光博覽中心結(jié)構(gòu)圖解 ? 和作結(jié)構(gòu)建筑研究所

烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)中心鳥(niǎo)瞰 ? 是然建筑攝影

烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)中心室內(nèi) ? 是然建筑攝影

長(zhǎng)沙會(huì)展中心鳥(niǎo)瞰 ? 邵峰

長(zhǎng)沙會(huì)展中心展館室內(nèi)空間 ? 邵峰

長(zhǎng)沙會(huì)展中心剖面構(gòu)思 ? TJAD

張準(zhǔn)：技術(shù)走向極致時(shí)，其內(nèi)部需要存在一種很強(qiáng)的邏輯性加以支撐。我覺(jué)得只要在結(jié)構(gòu)層面這種邏輯性是被尊重的，就不算嚴(yán)格意義的硬做。而對(duì)于配合建筑效果的“硬做”，其實(shí)是建筑的合理性問(wèn)題，如果夸張的形態(tài)就是建筑師的意圖而且也契合項(xiàng)目的需求與氣質(zhì)，那么實(shí)現(xiàn)這些挑戰(zhàn)結(jié)構(gòu)極限的“效果”就不是硬做。

張崢：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是具有多面性的。有時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)作為一種建筑符號(hào)呈現(xiàn)；有時(shí)，結(jié)構(gòu)需要巧妙構(gòu)思力流傳遞途徑來(lái)支撐起復(fù)雜的建筑形態(tài)；有時(shí)，結(jié)構(gòu)也會(huì)協(xié)同建筑一起創(chuàng)造新奇空間體驗(yàn)。我覺(jué)得，有的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)可能是輕盈、通透的，有的是端莊、大氣的，有的是強(qiáng)調(diào)力量感的。并不是每一個(gè)結(jié)構(gòu)都適合輕巧地做。但是，如果項(xiàng)目本身只有一種可供選擇的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式，就回歸到最簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題，不論加拉桿或是做反拱，如果能夠?qū)崿F(xiàn)，硬朗也是一種合理的美。

2.2 內(nèi)斂與表現(xiàn)

錢(qián)晨：前面聊的項(xiàng)目在感官上更多感受到結(jié)構(gòu)的秩序、力量，與建筑空間也契合得比較好，沒(méi)有很跳脫的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。還有一些項(xiàng)目，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)有時(shí)候會(huì)成為主角，可以分享一些類似的項(xiàng)目嗎？

張崢：不同的項(xiàng)目可以有不同的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)方式，拿紹興會(huì)展中心河上連橋項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，這就是力與形的完美結(jié)合，這個(gè)項(xiàng)目是我們自己結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)的原創(chuàng)作品。

與此類似，四川長(zhǎng)汀縣驛站項(xiàng)目中，建筑師希望創(chuàng)造一種竹林意象，但考慮到曲面形態(tài)和受力特性，我們以細(xì)圓鋼管仿竹來(lái)實(shí)現(xiàn)單曲網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，表面是ETFE。通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)找形優(yōu)化使得殼體盡可能受壓，在建筑大形態(tài)的基礎(chǔ)上微調(diào)以實(shí)現(xiàn)相對(duì)最優(yōu)的傳力路徑，促成建筑與結(jié)構(gòu)的一體化。

錢(qián)晨：這個(gè)形態(tài)應(yīng)該是要結(jié)構(gòu)找形來(lái)輔助設(shè)計(jì)吧？

張崢：用到了結(jié)構(gòu)找形和拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)。當(dāng)我們討論結(jié)構(gòu)分析和力學(xué)性能時(shí)，本質(zhì)上是談數(shù)學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)，分析計(jì)算是這些基礎(chǔ)學(xué)科在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的體現(xiàn)；當(dāng)我們討論結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，本質(zhì)上是在談基于結(jié)構(gòu)安全性前提下的經(jīng)濟(jì)性，以及對(duì)未知風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)的心理意愿；當(dāng)我們討論結(jié)構(gòu)成就建筑之美等建構(gòu)話題時(shí)，本質(zhì)上是在談學(xué)科跨界和專業(yè)融合。所以這兩個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，我們當(dāng)時(shí)采用了極限思維，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定、構(gòu)件、長(zhǎng)細(xì)比都貼著規(guī)范，盡量做到極致。從實(shí)際建成效果看，我覺(jué)得基本表達(dá)了建筑師最初的創(chuàng)作構(gòu)想，總體上形體輕盈、受力合理、造價(jià)可控。

錢(qián)晨：所以數(shù)字技術(shù)能夠幫助結(jié)構(gòu)工程師和建筑師形成互動(dòng)和對(duì)話，而不是一味的被動(dòng)配合。

張崢：建筑師與結(jié)構(gòu)工程師之間的互動(dòng)和對(duì)話是被動(dòng)還是主動(dòng)，其實(shí)早在高技派項(xiàng)目中就被討論。對(duì)于異型復(fù)雜項(xiàng)目通常有兩種互動(dòng)方式，一種叫做“力于形生，力隨形動(dòng)”，建筑師先利用數(shù)字化、參數(shù)化控制來(lái)建立高階的建筑表皮秩序，比如說(shuō)一些自由的形體，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)去貼合，通過(guò)找形和拓?fù)涞葦?shù)字化手段，做一些受力合理性方面的建議，并且在構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)細(xì)部方面，盡量滿足建筑需求。

紹興會(huì)展中心河上連橋鳥(niǎo)瞰 ? TJAD

紹興會(huì)展中心河上連橋人視 ? TJAD

四川長(zhǎng)汀縣驛站的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu) ? 章魚(yú)見(jiàn)筑

另一種是“形于力生，形隨力動(dòng)”，比如章明老師設(shè)計(jì)的天津民航大學(xué)圖書(shū)館。結(jié)構(gòu)工程師先將主導(dǎo)外力作用于形體表面，使空間傳力達(dá)到最優(yōu)、最高效，生成一個(gè)經(jīng)典曲面。建筑師在此基礎(chǔ)上進(jìn)行美化和優(yōu)化布置，經(jīng)過(guò)反復(fù)幾輪的互動(dòng)和平衡，在科學(xué)的力學(xué)分布中展現(xiàn)建筑的邏輯美。

張準(zhǔn)：接觸到的建筑項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)大多是以一種相對(duì)曖昧的方式呈現(xiàn)的，但是橋里有一些結(jié)構(gòu)表現(xiàn)會(huì)相對(duì)突出，比如坪山高級(jí)中學(xué)人行橋，結(jié)構(gòu)上利用拆解的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)再拼湊出一個(gè)解構(gòu)感的形態(tài)。

2.3 大與小

錢(qián)晨：大和小是個(gè)很有意思的話題，張崢老師可能更側(cè)重大型公建，張準(zhǔn)老師會(huì)更側(cè)重中小尺度的項(xiàng)目，但是無(wú)論大小，結(jié)構(gòu)力學(xué)的合理設(shè)計(jì)，建筑與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)都是相同的。但綜合多方面考量，兩種類型的項(xiàng)目又會(huì)有所不同，兩位老師怎么看待這個(gè)問(wèn)題。

張崢：大尺度項(xiàng)目或者小尺度項(xiàng)目，只要有一定的技術(shù)難度或技術(shù)特點(diǎn)，那就都需要考慮合理的結(jié)構(gòu)材料選擇、結(jié)構(gòu)體系選型、結(jié)構(gòu)傳力途徑、結(jié)構(gòu)性能目標(biāo)等一些基本內(nèi)容，并要綜合平衡結(jié)構(gòu)合理性和建筑美。如果說(shuō)有一些差異的話，主要體現(xiàn)在造價(jià)控制、進(jìn)度管控、創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)的難易程度等方面，尤其是造價(jià)控制。

大型項(xiàng)目因?yàn)榭偙P(pán)子大，突破1%或2%也很多。所以得把造價(jià)控制擺在比較高的位置。規(guī)模較小的項(xiàng)目，如果業(yè)主請(qǐng)了大師或者知名建筑師來(lái)打造，我想業(yè)主應(yīng)該是做好多投入的心理準(zhǔn)備的，所以小型項(xiàng)目可以有較多機(jī)會(huì)去嘗試一些新材料、新形式，大型公建比較難。很多大項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要面對(duì)第三方獨(dú)立審核或者結(jié)構(gòu)優(yōu)化咨詢方的背靠背分析比對(duì)，所以實(shí)現(xiàn)一些技術(shù)創(chuàng)新往往會(huì)更艱難，需要更多的耐心和投入。由于這種大項(xiàng)目的創(chuàng)新之后可能5年乃至10年都不會(huì)再有機(jī)會(huì)應(yīng)用了，就會(huì)成為一種孤品。

錢(qián)晨：成為一個(gè)孤品是很不容易的。張準(zhǔn)老師對(duì)大和小這個(gè)話題怎么看？

張準(zhǔn)：對(duì)大項(xiàng)目接觸的相對(duì)少一些，大部分都是中小項(xiàng)目，相對(duì)比較有時(shí)間跟建筑師去磨合，或者因?yàn)轫?xiàng)目較小用一個(gè)簡(jiǎn)單的策略就可以回應(yīng)設(shè)計(jì)的大部分需求，甚至那個(gè)策略就是設(shè)計(jì)本身，剛才說(shuō)的造價(jià)控制問(wèn)題確實(shí)也相對(duì)好把控一點(diǎn)。另外我覺(jué)得小項(xiàng)目雖然每個(gè)的特殊性都很強(qiáng)，不太容易用一套現(xiàn)成的系統(tǒng)加以回應(yīng)，但是有些力學(xué)系統(tǒng)或者結(jié)構(gòu)體系上的想法，可能在前一個(gè)項(xiàng)目里面實(shí)現(xiàn)困難，但是在下一個(gè)項(xiàng)目里稍微換一種方式就比較容易實(shí)現(xiàn)。猜想在大項(xiàng)目里這種特殊系統(tǒng)的遷移相對(duì)來(lái)說(shuō)比較難實(shí)現(xiàn)，就跟你說(shuō)的一樣很可能成為孤品。

錢(qián)晨：項(xiàng)目越大制約的邊界條件會(huì)越多吧，結(jié)構(gòu)體系的選擇、業(yè)主的要求、施工單位的水平等。

張崢：小型項(xiàng)目或者說(shuō)網(wǎng)紅類項(xiàng)目，主創(chuàng)建筑師的話語(yǔ)權(quán)相對(duì)更大，特殊材料、特殊工藝，只要業(yè)主愿意欣賞并愿意買單，整個(gè)事就成了一大半。相比之下，大型公建的剛性約束多了很多。除了常規(guī)的各項(xiàng)專家評(píng)審之外，還有各個(gè)參與方，包括工程咨詢、工程管理、造價(jià)咨詢、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方等，需要應(yīng)對(duì)很多東西，最后大概率是在一個(gè)行業(yè)平均認(rèn)知水平上去找到一個(gè)平衡。精巧的小工程，是可以在一個(gè)比較高的認(rèn)知水平上去實(shí)現(xiàn)的，而大型項(xiàng)目很難，除非方方面面碰到志同道合的人，齊心協(xié)力往前沖。

有一類比較特殊的項(xiàng)目就是輕型人行橋，往往結(jié)構(gòu)工程師可以發(fā)揮的余地比較大，設(shè)計(jì)自由度和創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)可能性更大。有些設(shè)計(jì)精妙的人行橋還會(huì)讓人產(chǎn)生一種乍一看不成立、細(xì)看看又好像成立的情理之中、意料之外的驚喜感。

錢(qián)晨：那是不是做橋工程師最興奮了，從力學(xué)出發(fā)，基本就是自己在做完整的事情。

張崢：張準(zhǔn)老師做人行橋比較多，南京那個(gè)橋就很有特點(diǎn)。我們也做過(guò)幾座，比如上海博物館東館人行景觀橋。但做人行橋產(chǎn)值低，沒(méi)面積，不能總做（笑）。

張準(zhǔn)：南京秦淮灣大橋是個(gè)車行橋（笑）。

天津民航大學(xué)圖書(shū)館 ? TJAD

坪山高級(jí)中學(xué)人行橋 ?張超

上海博物館東館人行景觀橋 ? TJAD

秦淮灣大橋 ?田方方

3 AI時(shí)代的結(jié)構(gòu)師

錢(qián)晨：最近關(guān)于AIGC有著一系列討論，大家都在爭(zhēng)相趕著上車，業(yè)界也有不少單位在做智能設(shè)計(jì)、出圖、快速給出各類工程解決方案的開(kāi)發(fā)嘗試，所以我們平時(shí)在做的事情會(huì)擔(dān)心被AI取代嗎？

張崢：建筑是一個(gè)綜合性和復(fù)雜性的系統(tǒng)，雖然AIGC可以快速給出多個(gè)解決方案，但目前來(lái)看仍然難以處理好復(fù)雜、綜合的系統(tǒng)工程。所謂復(fù)雜，我理解是建筑既涉及上位規(guī)劃的協(xié)調(diào)，也涉及結(jié)構(gòu)、機(jī)電、消防、綠化、幕墻、照明、景觀、室內(nèi)等多專業(yè)，可能在單個(gè)專項(xiàng)領(lǐng)域，AI可以幫助我們大幅提高效率，但綜合統(tǒng)籌目前還得依靠人。所謂綜合，是指除了上述具體問(wèn)題，建筑工程還包括環(huán)境、投資、建造、經(jīng)濟(jì)、審計(jì)等一些列復(fù)雜流程和問(wèn)題。這里還有一個(gè)很重要的方面是平衡，即平衡創(chuàng)新和造價(jià)、平衡工期和完成度、平衡藝術(shù)性和功能性等等。所以，一個(gè)建筑系統(tǒng)涉及太多分部，我們力求用好AI，把它當(dāng)做一個(gè)超級(jí)工具也好、親密伙伴也好，但設(shè)計(jì)的責(zé)任還是得設(shè)計(jì)師來(lái)承擔(dān)，設(shè)計(jì)中的各種統(tǒng)籌協(xié)調(diào)還是需要人來(lái)處理。

錢(qián)晨：就好比我們現(xiàn)在使用的某些輔助設(shè)計(jì)的分析軟件、工具，對(duì)于上個(gè)時(shí)代來(lái)說(shuō)也就是AI，但這其實(shí)絲毫不影響那些經(jīng)典作品的落地。AI更多是隨著時(shí)代的發(fā)展，衍生迭代出更多維度的需求，也就是張崢老師說(shuō)的復(fù)雜和綜合性吧，取代我們的不是AI，是會(huì)使用AI的人。

張準(zhǔn)：同意，在AI真正取代設(shè)計(jì)師前要達(dá)到一種社會(huì)共識(shí)，解決AI的倫理問(wèn)題，感覺(jué)短時(shí)間內(nèi)還是比較難的。另外，現(xiàn)階段AI還是輔助設(shè)計(jì)為主，一方面簡(jiǎn)化、替代掉一部分重復(fù)性工作或者降低試錯(cuò)成本，另一方面雖然AI能夠給出一些有創(chuàng)意的表達(dá)，但缺少基于現(xiàn)實(shí)世界底層邏輯的支撐，這些設(shè)計(jì)并不是AI具有智能或者智慧的結(jié)果。即使最終采用了AI的設(shè)計(jì)結(jié)果，也需要有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員給予大量的合理化解釋和修正來(lái)“善后”。如果這種“善后”變?yōu)槌B(tài)，那是很可怕的。

張崢：AI不斷迭代，確實(shí)有取代部分設(shè)計(jì)工作的可能性。但是張準(zhǔn)不用擔(dān)心，你做的項(xiàng)目比較特殊，市場(chǎng)上類似的很少，你沒(méi)有足夠多的樣本去投喂AI，吃不飽，AI就躲開(kāi)你的領(lǐng)域了。

錢(qián)晨：優(yōu)雅的結(jié)構(gòu)感覺(jué)想必也是AI很難去訓(xùn)練的，像從烏鎮(zhèn)到麗笙酒店這種懸垂感覺(jué)的思考。

張準(zhǔn)：這也是之前的好多項(xiàng)目一點(diǎn)一點(diǎn)變過(guò)來(lái)的，這種懸垂的嘗試，除了烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)中心，之前還跟柳老師也做過(guò)懸垂的雨棚，相當(dāng)于為有一些前置項(xiàng)目做引導(dǎo)，在這種基礎(chǔ)上南京麗笙酒店會(huì)呈現(xiàn)出這種感覺(jué)。某種意義上也算是有樣本給自己做了前置訓(xùn)練。

4 結(jié)構(gòu)師的感覺(jué)

錢(qián)晨：前面聊到的項(xiàng)目有些是基于積累的類似工程經(jīng)驗(yàn)，有的會(huì)做出一些突破性的探索，但突破也意味著要有“膽量”。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最終還是一個(gè)嚴(yán)肅的事情，對(duì)一些結(jié)構(gòu)原型是不是心里都會(huì)通過(guò)自己做的或者別人做的項(xiàng)目積累所謂的“工程師感覺(jué)”。

張崢：我想，我們?cè)诮邮芙Y(jié)構(gòu)工程教育時(shí)候，更多關(guān)注力學(xué)原理，但是進(jìn)入設(shè)計(jì)單位后，往往更多注重結(jié)構(gòu)體系，那是一種經(jīng)驗(yàn)積累或者約定成俗的套路，比如說(shuō)辦公樓大體上是框架結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)，大跨屋蓋大體上是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)。但到了有些特殊的項(xiàng)目，也許無(wú)法直接套用常規(guī)體系，于是就不得不從最基礎(chǔ)的力學(xué)原理出發(fā)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)、詢問(wèn)同行，打組合拳來(lái)解決。比如之前張準(zhǔn)做的大天鵝科普館、烏鎮(zhèn)會(huì)展中心，這幾個(gè)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)不是基于常規(guī)體系的，一定要研究傳力路徑。從原理出發(fā)、從傳力路徑思考，讓結(jié)構(gòu)工程師成為“設(shè)計(jì)師”，而不僅僅是“分析論證工程師”，通過(guò)慢慢訓(xùn)練獲得“工程師感覺(jué)”。

錢(qián)晨：建筑師也會(huì)激發(fā)結(jié)構(gòu)師的感覺(jué)吧？

張崢：是的。我覺(jué)得建筑師和結(jié)構(gòu)師的互動(dòng)有幾種方式，第一種是建筑師提出一個(gè)想法，結(jié)構(gòu)工程師一看覺(jué)得很妙，原來(lái)還能這么做，我以前怎么沒(méi)想到，然后我來(lái)計(jì)算論證，中間會(huì)有修改互動(dòng)。第二種是提出的想法乍一看不可能，但是建筑師說(shuō)，你再幫我想想嘛，方案做都做了。生活所迫，沒(méi)辦法，再努力想想，可能辦法就出來(lái)了。

麗笙酒店主入口 ?王可

麗笙酒店的懸垂結(jié)構(gòu) ?張準(zhǔn)

錢(qián)晨：一旦接招了就要充分論證、實(shí)現(xiàn)這種感覺(jué)。

張崢：實(shí)踐中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的進(jìn)步很大程度上是由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和建筑師、工程師的共同追求來(lái)推動(dòng)、迫使的。建筑師是需求端和出題人，結(jié)構(gòu)師是供給端和共同答題人。比如，上海中心的雙層幕墻和扭轉(zhuǎn)形態(tài)促成了柔性懸掛幕墻技術(shù)，西安絲路國(guó)際會(huì)議中心的懸浮和純凈促進(jìn)了剛性吊掛幕墻技術(shù)，長(zhǎng)沙會(huì)展中心的內(nèi)凹式屋面形態(tài)推動(dòng)了不穩(wěn)定態(tài)張弦梁的研究，體育場(chǎng)看臺(tái)對(duì)無(wú)支撐柱的追求推廣了輪輻式張拉結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，自由曲面的創(chuàng)意提升了數(shù)字技術(shù)在結(jié)構(gòu)工程中的運(yùn)用深度。進(jìn)一步來(lái)看，結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)創(chuàng)新又在一定程度上推動(dòng)了施工技術(shù)和軟件技術(shù)的進(jìn)步，進(jìn)而促進(jìn)了結(jié)構(gòu)工程行業(yè)技術(shù)水平的循環(huán)上升和迭代。

錢(qián)晨：有沒(méi)有哪個(gè)項(xiàng)目在很不確定的情況下，你還是會(huì)接回來(lái)？

張準(zhǔn)：一般不會(huì)，接下來(lái)的都是基本有了鋪墊性思路的。最開(kāi)始就會(huì)覺(jué)得可能大差不差，只是我要補(bǔ)充一些精確的論證去實(shí)現(xiàn)。激進(jìn)不是賭博。比如和大舍合作的有很多細(xì)小立柱的項(xiàng)目也是從有支撐到純框架，立柱數(shù)量在不同項(xiàng)目中一點(diǎn)點(diǎn)減少，需要有前序項(xiàng)目的鋪墊和總結(jié)。

張崢：這種難度系數(shù)可以拿花樣滑冰舉例子，俄羅斯三套娃如果在10年前任何一個(gè)動(dòng)作都能拿冠軍，現(xiàn)在不行。這就是不斷“內(nèi)卷”的結(jié)果，這些動(dòng)作背后是大量的訓(xùn)練。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是這樣，背后有大量基于力學(xué)的分析、研究、試驗(yàn)、論證。還有一個(gè)方法是“背靠背”，沒(méi)把握的時(shí)候到學(xué)校尋求老師幫忙，從學(xué)術(shù)角度來(lái)反觀一下。這種訓(xùn)練才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、有效性。體育的動(dòng)作失敗了，下次可以再來(lái)，但我們是不能有瑕疵的。所以越是復(fù)雜的項(xiàng)目，我們?cè)綍?huì)“過(guò)度設(shè)計(jì)”。

錢(qián)晨：過(guò)度設(shè)計(jì)指的是什么？

張崢：就是不斷論證，直到建造的時(shí)候還在反復(fù)論證，生怕哪天突然發(fā)現(xiàn)某個(gè)地方?jīng)]考慮好。

錢(qián)晨：看到外面放了很多3D打印或者手工做的結(jié)構(gòu)模型，張準(zhǔn)老師有的項(xiàng)目也會(huì)做一些手工模型，看看設(shè)想的結(jié)構(gòu)穩(wěn)不穩(wěn)，構(gòu)件相對(duì)尺度合不合適等等，這應(yīng)該也會(huì)有助于培養(yǎng)結(jié)構(gòu)的感覺(jué)吧。

張崢：我們打印了很多結(jié)構(gòu)模型。雖然有了電腦的精確計(jì)算、數(shù)據(jù)判斷，但真實(shí)的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)很重要?？梢酝ㄟ^(guò)把玩模型看看順不順眼，感覺(jué)對(duì)不對(duì)，拍拍看什么地方軟不軟。這就是一種結(jié)構(gòu)的感覺(jué)。我們做實(shí)體模型，有時(shí)候比在電腦里計(jì)算效率高。

張準(zhǔn)：我們也嘗試過(guò)采用實(shí)體物理模型的方式。尤其遇到一些幾何變形非線性的時(shí)候，物理模型的力學(xué)反饋非常直觀，也更容易產(chǎn)生直覺(jué)上的調(diào)整與設(shè)計(jì)聯(lián)想，如果讓電腦去計(jì)算，反而變得比較低效。當(dāng)然剛才說(shuō)的也是在系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下。過(guò)于復(fù)雜的系統(tǒng)可能用物理模型的制作成本就太高了，還是用數(shù)值模擬方式更經(jīng)濟(jì)。

如果說(shuō)結(jié)構(gòu)工程師也會(huì)養(yǎng)成某種感覺(jué)或者直覺(jué)，我覺(jué)得和AI的學(xué)習(xí)過(guò)程或許有類似之處，大量的“樣本”訓(xùn)練是必須的。另外如何標(biāo)記“樣本”很關(guān)鍵，一個(gè)“樣本”附帶的標(biāo)簽與標(biāo)記越豐富與發(fā)散，就越容易在訓(xùn)練的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)意外的聯(lián)系，當(dāng)然也需要適度的訓(xùn)練，避免“過(guò)擬合”，忽略掉那些意外與偶然。

上海博物館東館人行橋3D 模型 ? TJAD

西安絲路國(guó)際會(huì)議中心3D 模型 ? TJAD