李长建

(重庆大学建筑城规学院，重庆 400030)

1 结构轻盈的发展趋势

1.1 科学技术的发展

科学技术的发展对结构的影响主要体现在两个方面：一是建筑材料的发展，二是建筑结构形式的发展。

伴随着社会进步，科学技术不断发展创新，出现了许多新型材料可以作为结构的用材，同时新材料的出现有可能也是建筑行业的一次革命。例如，从古代用天然木材和石材建造建筑，到发明混凝土这种材料用作建造建筑，这个过程发展缓慢，但是材料起到的作用是颠覆性的，天然混凝土解放了结构所占据的空间，从而使得建筑有了真正意义上的室内空间。而再到后来的钢材、玻璃、膜等材料的使用，可以说建筑形式发生了质的改变。有了这些革新的材料，之前难以达到的建筑形式也变得轻而易举了。大跨度建筑和超高层建筑的建造在现在已经变得已经非常容易了，主要原因之一也是这些高强度的新型材料的使用，减轻了建筑结构和维护体系的荷载。总体来说，新型材料的使用使得建筑整体形态变得更加轻盈，而作为支撑建筑的结构体系也由之前承受材料本身的荷载解放出来，呈现出更加轻盈化的形态。

基础科学的发展也带动了建筑结构形式的革新和进步，当然结构形式的变化与新材料的出现相辅相成。古罗马时期，万神庙运用混凝土浇筑的穹隆顶跨度达到了43 m，对于当时的技术能达到这么大空间的跨度已经很不错了。但是由于运用的是混凝土浇筑的穹顶，导致屋盖的厚度不得不浇筑得很厚，顶部厚度约1 m，而底部为了抵消侧向推力，厚度达到6 m,尺度是相当巨大，整个屋盖给人以笨重的感觉。而随着社会的发展和科技的进步，大跨度建筑的结构形式也有了翻天覆地的变化。目前大跨度建筑的结构形式主要有网架结构、悬索结构、折板结构、膜结构等结构形式，结构形式通过利用高强度材料像钢材、高分子膜等，使得结构形式显得很轻盈。建筑结构形式的发展使得结构的轻盈化表达得以实现。

1.2 建筑审美意识的发展

当今我们享受的生活环境主要是20世纪的建筑技术和文化审美带来的结果，当今轻巧相较于厚重来说，是文化审美的主流，因此，建筑形态也是趋于轻盈化的形态在发展，而作为建筑形态表现的重要部分建筑结构，也越来越呈现出轻盈化的倾向。

工业革命时代，工业革命的发生也促使了建筑科学及其技术的进步，不同以往的新材料、新技术不断出现，使得在这一时期人们对于建筑的审美从传统的美学法则之中挣脱出来，把着眼点集中在结构、材料和设备上，注重科学的理性美。人们把科学的结构、新型的材料和高精尖的设备看作既是一种技术，也是一种艺术，大众相较于沉重结构类型更喜欢新型材料所带来的更加轻盈的建筑结构，这一点从高技派、解构主义等建筑设计师的设计理念及其作品当中可见一斑。现代建筑大师密斯的一句著名的话“less is more”表达了他的设计审美倾向，建筑要素应该尽可能的少，从而运用极少的要素去表达无限的可能。通过大师的引导，使得大众对于建筑的审美趋向于简约，建筑形态包括建筑结构应该表现的更加简约，而结构轻盈化的表达则比较符合当时大众审美。

大众对于建筑的审美整体上更加趋向于理性简约，而建筑师在追求轻盈化的建筑形态的时候，建筑结构的轻盈化表达作为建筑形态简约轻盈的一种手段，也必然会是一种趋势了。

1.3 多米诺体系的演化与变形

在工业革命时代背景之下的1922年，勒·柯布西耶采用钢筋混凝土柱-板体系(Colum n-SlubSystem)为结构系统，将墙体从建筑结构体系中释放出来，打破了古典建筑空间对称的格局，构建了自由的平面形态，形成了多米诺体系(见图1)。多米诺体系节省了结构用材，使得各结构要素得到合理的利用，同时也奠定了现代建筑发展的基本结构骨架。柯布西耶以此为依据，于1926年提出了新建筑五点，最终完成了多米诺体系的理论体系。多米诺体系的建立对日后建筑理论的发展及设计实践影响深远。

在当代社会中，城市、自然、人文、地域影响下的建筑诉求多样化，传统多米诺体系自身的调整变化势在必行。而传统多米诺体系的演化与变形，也会使得建筑结构形式具有更多的可能性，建筑形态和建筑结构的呈现效果也会更加多样性。伊东丰雄设计的仙台媒体中心(见图2)是由6块地板(金属板)，13根形状像摇晃海草称为管柱的铁骨独立轴之

图1 多米诺体系

图2 仙台媒体中心结构图

单纯构造，构成地下2层，地上7层所有的空间。其中的核心要素—海藻一样的柱子，正是对多米诺体系中垂直要素的非线性空间化变形，整个建筑给人整体的感觉是轻盈纯洁。通过对传统多米诺体系的演化与变形，部分类型的建筑结构呈现出轻盈化的一种趋势。

2 建筑结构轻盈化的属性特征

建筑结构的轻盈化表达并非单纯的采用沉重的建筑结构形式而所带来的外观形态表象。它是一个包含着物理上轻质、轻型，美学上轻盈、轻快，生态上轻介入、轻负荷等多种视阈综合关联的集合，而不是仅仅最后呈现出来的作为结果的形式。

从材质上来说，采用轻质材料如竹、木等材料作为建筑结构显然要比砖、石材料建造的建筑结构轻盈很多；从形体上来讲，分散的形体比量大质巨的形体显得小巧轻盈，通过将体块分解可以弱化其厚重的感觉。

曾经人们迷恋厚重建筑所带来的不朽思想，期待通过砖石建筑来实现永恒感，但随着时代的发展，那些沉重、象征不朽和永恒的建筑已经随着孕育他们的时代远去了。现代建筑诞生以来，建筑中对钢材和玻璃材料的使用逐渐增多，建筑形态也呈现出轻盈透明的感觉。

3 建筑结构轻盈化表达策略

3.1 材料层面的轻盈

当前可作为建筑结构的材料主要有钢筋混凝土、钢材、木材、纸筒、膜材料等。这些材料本身所具有的属性是存在差异的，因此，在用作建筑结构的时候，所呈现出来的效果也是具有差异性的。在这里，材料所带来的差异性主要有两点：①在相同结构形式的情况下，材料本身所能承受的荷载存在差异；②根据建筑类型的差异性和建筑师的独特追求，会选用不同的材料类型作为建筑结构的材料。

1)在大众的认知里，钢材、木材和纸筒相较于钢筋混凝土来说，本身就具有轻的特质。在承受相同荷载的情况下，钢材的截面会是最小的，因此，在一般性的建筑中，使用钢材作为建筑结构的材料，结构本身的尺度就会有所变小，整体会给人以轻盈的感觉。建筑大师坂茂先生最喜欢用的建造材料是纸筒，他将纸视为进化了的木头，坂茂在他的纸建筑设计中挑战了材料的强度和可持续性，而他用适宜的结构设计与建造方式，将纸建筑的优势发挥出来。整个建筑的围护结构和结构支撑体系都是利用改良过的纸筒建造的，且纸筒本身的荷载比较小，因此，结构本身就具有轻质的特点。

2)不同的建筑师在选择材料的时候会有特别的喜好，坂茂在不断尝试用纸筒来建造建筑、安藤忠雄则对清水混凝土情有独钟。但是由于纸筒材料强度的限制，坂茂所尝试的纸筒建筑(见图3)大部分都以中小型建筑为主，这些建筑的结构尺度并不会特别大，相较于一些大型建筑的结构体系自然呈现出轻盈的特质。

3.2 视觉层面的轻盈

建筑结构形态的轻盈与厚重很大程度上是建立在人的知觉体验之后的判断，因此，在视觉层面对于结构轻盈化的表达来说，仍然具有很大的潜力。不同材料的色彩、肌理和质感存在差异，人们在现场感受建筑的时候会受到材料的这些因素的影响，从而会产生与实际不相符合的判断。作为新生代日本年轻建筑师，石上纯也的作品将日本当代建筑的轻、薄、透等特点发挥到极致。石上的建筑特点具有，轻挑的结构、通透的表皮、仿佛消失在自然里，呈现一种消隐的状态。石上的建筑材料的选择倾向于玻璃、钢等现代感很强的材料;结构的处理倾向于将结构杆件处理成纤细微小的状态，形式上轻盈通透，能够极其自然的与环境交融。

石上纯也的KAIT工房结构(见图4)是用最细的柱子撑起建筑空间，每根柱子都是由平钢所构成，为的就是达成「扁、细、长」的建筑极限概念与结构美学。当处在建筑中的时候，这些细柱的存在会使参观者惊叹于它们的支承能力，会认为柱子可能只是起到装饰作用，从而将结构体忽视掉。整个建筑的结构构件尺度小，并且外立面采用透明玻璃，可以说整个建筑形态显得十分的轻盈，建筑结构在视觉上不会被太多的关注到，消隐与整个建筑整体中。

图3 坂茂2009年中国香港深圳双城双年展主展厅

图4 KAIT工房内景

在视觉层面的建筑结构轻盈化表达主要体现在将结构形态的弱化处理，结构形态与建筑形成一个整体，结构不容易被感知到或者掩盖自身的结构属性，从而达到视觉的轻盈与消隐。

3.3 形式层面的轻盈

在本段探讨的内容主要是结构形式的类型不同，导致结构所体现出的轻盈度的差异。建筑结构按照构筑形式及受力特点不同，一般分为砌体结构、框架结构、筒体结构、壳体结构、网架结构、折板结构等。结构形式的差异除了体现在架构方面的区别，还体现在组成结构的材料的不同。但是正是由于材料的本身特性的差异以及材料之间的相互连接作用，才产生了独特的结构形式，因此，从结构形式层面来探讨结构的轻盈是区别于单纯从材料层面来探讨结构的轻盈表达，属于另外一个层面。

结构格构化处理包括像传统意义上的梁向桁架转换，屋盖向网架转换的这样一个转换过程。相较于传统的混凝土梁，桁架梁支撑体系无疑使得结构看起来更加轻盈。这些格构体系运用高强度的材料，作为空间结构体系，每个结构单元尺度较小，而最终呈现的整个建筑形式也是符合理性力学美感的结构形式。弗雷奥托毕生追求建筑形态的轻盈化表达(见图5)，最早的轻型建筑为帐篷建筑，尽可能用简洁形式去表达形态的轻盈。他喜欢运用膜材料、高强钢材、木材等材料，形成伞状拉杆结构、张拉膜结构、充气式膜结构和钢框架结构等轻盈的结构形式去表现建筑的轻盈。

图5 慕尼黑奥运会主体育场屋顶

建筑的结构形式选用这些格构化的结构形式，减轻了结构自身的荷载，同时组成这些结构形式的结构单元尺度小，使得整体的结构形式显得轻盈。

3.4 结构消解层面的轻盈

结构消解指的是通过对结构组成要素的简化或合并，从而达到结构的轻盈。传统框架结构有梁板柱结构体系，结构布置比较均质，而像板柱结构就弱化了梁结构，通过柱与楼板的直接铰接，既有一种冲突的感觉，又使得建筑形式轻盈简洁。

安藤忠雄经常采用板柱结构体系即无梁楼盖，虽然其给人以沉重感的混凝土材料情有独钟，但是通过这种结构形式的处理，建筑的形态更加简洁，结构形式更加简约轻盈。

4 总 结

建筑结构形态轻盈化表达将成为当代建筑创作时需要认真考虑的一个要素。当代信息社会的建筑结构形式与之前相比己经发生了很大的变化，其突出特征就是形态的非线性化、轻盈化倾向，并且伴随着当代社会审美的改变，建筑结构形态轻盈化己经获得来自于文化层面的支撑，建筑结构的轻盈化表达对建筑形态起到很大的塑造作用。在建筑创作的过程中，对于建筑结构的轻盈化表达需要从材料、形式、视觉和结构消隐这些方面来考虑。