淺析實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的非結(jié)構(gòu)因素

1、<p>　　淺析實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的非結(jié)構(gòu)因素</p><p>　　摘要：能夠控制結(jié)構(gòu)體系選擇以及影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的外部因素有很多，而這些因素并非只針對(duì)結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)部件起作用，而是影響整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的推進(jìn)策略，本文僅選取其結(jié)構(gòu)上的表現(xiàn)進(jìn)行分析。因此，本文的就“我們?cè)O(shè)計(jì)的建筑會(huì)如何運(yùn)作，建筑會(huì)創(chuàng)造怎樣的場(chǎng)所，而建筑的使用者在建筑中又有怎樣的感受”進(jìn)進(jìn)分析。在考慮建筑設(shè)計(jì)的策略問(wèn)題的時(shí)候，我們更應(yīng)該分析建筑所

2、在的條件，建筑的構(gòu)筑體會(huì)遇到怎樣的外部影響。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：實(shí)體結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；應(yīng)注意的問(wèn)題 </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　建筑師的任務(wù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，便是將無(wú)限的（以地球與人類的尺度差距來(lái)看幾乎是無(wú)限的）空間進(jìn)行劃分，將人們的活動(dòng)置于一個(gè)圍合之內(nèi)。這種圍合有可能是一個(gè)單間，也有可能是一個(gè)復(fù)雜的聚合體，例如

3、大廳的出現(xiàn)無(wú)疑說(shuō)明了增加體量的想法，并付諸了實(shí)踐。實(shí)體結(jié)構(gòu)在考慮優(yōu)化之后可以合并部分重疊的雙層墻體，然而由于墻體在實(shí)體結(jié)構(gòu)中是占支配地位的要素，在上開洞等操作還是受到明顯的限制。到了風(fēng)格派或者密斯·凡·德·羅設(shè)計(jì)的磚結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)村別墅中，相交墻段的獨(dú)立結(jié)構(gòu)得到了解決，不用于承重的墻體也被取消了。結(jié)構(gòu)體系與建筑造型的決定并不一定都是針對(duì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題本身的。假設(shè)將所有的建筑結(jié)構(gòu)都從設(shè)計(jì)之初就強(qiáng)制定義成方格網(wǎng)梁柱的話，任何

4、的操作都只會(huì)局限在這些格子中。而無(wú)論是是我們所謂大跨度設(shè)計(jì)的問(wèn)題，還是大空間設(shè)計(jì)的問(wèn)題，都是由結(jié)構(gòu)之外的因素所引發(fā)的。因此，本文總結(jié)了一系列能夠在結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)件思考中應(yīng)該注意的非結(jié)構(gòu)因素： </p><p>　　一、由地理環(huán)境決定的結(jié)構(gòu)系統(tǒng) </p><p>　　以外國(guó)瑞士北部建筑為例，大多數(shù)的瑞士北部的建筑結(jié)構(gòu)都選用了“實(shí)體結(jié)構(gòu)”作為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的原型。雖然這個(gè)現(xiàn)象與德國(guó)、瑞士的建筑師所

5、接受的教育不無(wú)關(guān)系，而地理與氣候的條件也是不可忽視的因素。 我們知道瑞士北部位于西歐的阿爾卑斯山區(qū)，因此這個(gè)地區(qū)會(huì)有兩個(gè)特點(diǎn)：一為山地與坡地地形；二為寒冷。如果讓我們除開由于天然石材豐富而流傳下來(lái)的石墻建筑傳統(tǒng)的因素，那么氣候的原因便決定了建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在奧托廣場(chǎng)大樓的建筑工程中，建筑的外墻與走廊的隔墻成為了建筑的承載結(jié)構(gòu)，而這些墻體又都是厚重并且施加保溫的。當(dāng)我們考慮到寒冷的氣候時(shí)便容易理解其中的道理，如果在這樣的條件下設(shè)計(jì)一個(gè)由桿

6、系支架組成的建筑，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施加保溫以符合熱功需求之后并不一定還能呈現(xiàn)輕盈的狀態(tài)。而如果設(shè)計(jì)的概念希望誠(chéng)實(shí)地表達(dá)結(jié)構(gòu)的特征的話，這并不會(huì)是一個(gè)理想的狀態(tài)。在瑞士格勞賓登第二峽谷步行橋的建筑工程中我們也看到，同樣是由于氣候，對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所考慮的主要是冬季的積雪荷載而非使用者通過(guò)時(shí)的活荷載。設(shè)計(jì)根據(jù)這個(gè)因素推導(dǎo)出了力學(xué)圖像并最終完成設(shè)計(jì)。 </p><p>　　當(dāng)我們換一種地理環(huán)境分析，再看看到東京普拉達(dá)旗艦店的建

7、筑案例。這個(gè)建筑設(shè)計(jì)通過(guò)精妙的幾何控制得到立面上的傳遞荷載的構(gòu)件。而密集的斜向構(gòu)件也能提供良好的水平向抗側(cè)力。我們知道日本是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，對(duì)于建筑的抗震要求是相當(dāng)高的。普拉達(dá)旗艦店的菱形立面結(jié)構(gòu)則在幾何上提供了可以傳遞豎向荷載然而并非絕對(duì)穩(wěn)定的圖形，使得建筑的主要結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)變形來(lái)消解地震的水平與豎向震動(dòng)而產(chǎn)生的額外荷載。同時(shí)，建筑中的樓板與立面的連接方式也使得在產(chǎn)生地震時(shí)，樓板與豎向結(jié)構(gòu)并不成為一個(gè)剛性的整體去強(qiáng)行抵抗地震力而造

8、成破壞，而是會(huì)隨地震而擺動(dòng)。這樣能夠有效地消耗地震的能量，而保護(hù)樓板不受破壞。 </p><p>　　所以說(shuō)，根據(jù)地理環(huán)境的不同而作出有針對(duì)性的設(shè)計(jì)策略，并不是僅僅停留在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層面，這種方法廣泛適用與建筑設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。而結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的選擇與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，作為建筑設(shè)計(jì)的重要部分，符合地域特征的考慮會(huì)大大提升建筑完成之后的性能。 </p><p>　　二、由城市設(shè)計(jì)引發(fā)的結(jié)構(gòu)命題 <

9、;/p><p>　　在談?wù)摮鞘性O(shè)計(jì)之前，我們先將這個(gè)概念延伸到建筑與場(chǎng)地環(huán)境相關(guān)的層面。我們?cè)偃タ纯慈鹗扛駝谫e登第二峽谷步行橋的建筑案例，可以將關(guān)注點(diǎn)放在這個(gè)設(shè)計(jì)的體系策略和輸入?yún)?shù)上。作為橋梁主索兩端的方向與，以及橋面的曲線形態(tài)的集合，都是通過(guò)對(duì)峽谷的兩邊的分析而得出的結(jié)論。場(chǎng)地中的自然高差通常會(huì)是比較顯而易見(jiàn)的影響因素。而這種因素則又會(huì)決定結(jié)構(gòu)體系的實(shí)用，例如在第二峽谷步行橋中選用了形態(tài)作用體系作為最合理的解決方

10、法；而高差的存在與使用者能夠行走的坡度限制則會(huì)成為橋面曲線生成的依據(jù)。同樣是場(chǎng)地狀況而產(chǎn)生的命題，在本文的沃爾學(xué)校的案例中，一個(gè)已經(jīng)存在前儲(chǔ)油罐坑成為了左右建筑結(jié)構(gòu)策略的因素。通過(guò)對(duì)這個(gè)坑的利用策略分析，建筑師得出了需要制造地下與底層大空間，而上層小空間的設(shè)計(jì)策略，因此才會(huì)出現(xiàn)懸挑的樓板和需要斜拉索的承重墻的最終設(shè)計(jì)。 </p><p>　　而考慮城市活動(dòng)引入建筑設(shè)計(jì)策略的案例則是國(guó)家體育場(chǎng)“鳥巢”的設(shè)計(jì)。作為奧

11、林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)所開辟的園區(qū)，“鳥巢”的場(chǎng)地中并沒(méi)有類似自然高差或者現(xiàn)存基地狀況的參考。而對(duì)園區(qū)城市設(shè)計(jì)的考慮，以及對(duì)于建筑主要功能達(dá)成之后的持續(xù)性功能進(jìn)行的探討，則體現(xiàn)在了“鳥巢”的建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。為了制造一個(gè)區(qū)別于體育活動(dòng)的公共場(chǎng)所的概念，在進(jìn)行城市研究之后被設(shè)計(jì)師赫爾佐格與德梅隆提出，并且根據(jù)這個(gè)概念，“鳥巢”的看臺(tái)部分與看臺(tái)與建筑表皮之間被刻意塑造出了一系列可以直接到達(dá)的半室外空間。而巨大的桁架柱與看臺(tái)“碗”結(jié)構(gòu)的策略則是很好地將

12、兩個(gè)區(qū)域區(qū)分開，立面上的樓梯則為這些半室外空間提供了更豐富的使用與可達(dá)性?！傍B巢”結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的視覺(jué)結(jié)果為這個(gè)建筑帶來(lái)了很強(qiáng)的標(biāo)志性，因此“鳥巢”也能成為這個(gè)城市區(qū)域的“吸引子”，配合提供活動(dòng)的場(chǎng)所而成為城區(qū)內(nèi)十分重要的活動(dòng)設(shè)施。 </p><p>　　所以說(shuō)，結(jié)構(gòu)體系的選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與城市設(shè)計(jì)之間并不一定是直接的“因”與“果”的關(guān)系。更有可能是相互推導(dǎo)相互促進(jìn)的狀態(tài)。因此在考慮這兩方面因素的時(shí)候需要時(shí)常跳出工作狀態(tài)

13、從另一個(gè)方面來(lái)審視設(shè)計(jì)的成果。 </p><p>　　三、為使用者活動(dòng)創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 </p><p>　　建筑最終是歸為使用的，因此針對(duì)建筑使用者的細(xì)心設(shè)計(jì)會(huì)很好地提高建筑設(shè)計(jì)的品質(zhì)。如果將這種關(guān)照結(jié)合在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之上，更能提升建筑的使用效率。 在具體的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理上，赫曼·赫茨伯格設(shè)計(jì)的一系列學(xué)校設(shè)計(jì)是非常好的例子。維斯帕斯特拉特學(xué)校的樓梯擋板設(shè)計(jì)的加寬處理，為學(xué)生提供了額外

14、的餐桌；阿波羅學(xué)校的柱基則提供了休息、集結(jié)以及堆放雜物的場(chǎng)所。這些設(shè)計(jì)可能并不過(guò)多地影響結(jié)構(gòu)的整體性能，而對(duì)空間的貢獻(xiàn)，或者說(shuō)對(duì)使用者來(lái)說(shuō)則是非常友好的。 而克里斯汀·凱瑞斯的設(shè)計(jì)的豪瑞能力中心的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并沒(méi)有直接制造提供使用者關(guān)懷的細(xì)節(jié)，而是跟隨在空間操作的動(dòng)作之后，強(qiáng)化了空間的感受。建筑中梭形的立柱順著中庭的開設(shè)方向斜向支撐，在符合承載要求的前提下將自身的尺寸壓縮，以提供一個(gè)連續(xù)無(wú)遮擋的室內(nèi)感官。 在“鳥巢”的設(shè)

15、計(jì)中，立面的樓梯不僅作為強(qiáng)化立面整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的元素，也給城市介入的活動(dòng)提供了更多的空間元素。這些樓梯可以成為活動(dòng)的額外看臺(tái)，或者如同紐約大都會(huì)博物館門前的大臺(tái)階，這些樓梯本身，也可以成為小規(guī)?；顒?dòng)的發(fā)生地。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 張建榮主編，建筑結(jié)構(gòu)選型，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.1 </p>