苏朝浩，王俊聪 ，陈庆军，邓能涛，王子安，张枢健

引言

在数学中，极小曲面是指平均曲率为零的曲面[1]，即是满足某些约束条件的面积最小的曲面。物理学中，由最小化面积而得到的极小曲面的实例包括了沾了肥皂液后吹出的肥皂泡。晶莹剔透的皂液膜，是满足周边空气条件和肥皂泡吹制器形状的表面积最小的表面1）。由于极小曲面种类多样，且极度轻质化，因此而受到了建筑师的青睐。其中，德国人弗雷·奥托（Frei Otto）是最早涉及该领域的先驱之一2）。1961 年，他开始进行了一系列肥皂泡的实验，以寻求通过最少的材料达到最大的面积；随后，将其在张拉结构方面的研究成果应用到1972年慕尼黑奥林匹克体育场中[2，18]（图1）。日本人伊东丰雄与奥雅纳事务所合作，开发极小曲面的结构技术[3]，运用到台中歌剧院的设计当中，产生了戏剧化的空间效果（图2）。近年来，随着数字化设计和制造技术的迅猛发展，数字设计先锋开始尝试发掘极小曲面的种类和艺术潜力，将其作为构筑物或者建筑空间而转化。法国人马克·福尼斯（Marc Fornes）及他的团队设计建造的一系列如Zephyr 凉亭（图3）的极小曲面装置，采用双层3mm 厚的铝板作为制作材料，推进了极小曲面在轻薄特性上的发展[4]。扎哈·哈迪德（Zaha Hadid）建筑事务所和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）合作采用3D 编织模板制成的双弯曲混凝土壳体[5]，提高了实现极小曲面的经济性（图4）。与此同时，国内对极小曲面的研究也有所发展，由南京艺术学院徐炯老师带领的师生团队建造的双蕊亭装置[6]，采用厚度为0.3mm 的钢板通过材料自承重方式构成物化空间形态（图5），虽然其整体厚度在轻薄方面有了进一步突破，但装置的尺度规模也因自承能力的局限而受到限制。……