[分享]钢结构的时代精神

发表于2018-04-09     860人浏览     1人跟帖     总热度:14  

1  初探钢结构建筑
从在美国费城建造的第一栋铸铁建筑到伦敦工业博览会上的水晶宫(见图1),钢结构作为一种全新的建筑形式正式登上了历史舞台。坚固、强韧、施工便捷的钢结构建筑所带来的开阔、通透的空间,是传统建构模式所无法企及的。新材料的应用、建筑技术的变革带来了新的建筑形式,建筑形态、空间、功能有了新的探索领域。当独树一帜的“水晶宫”被批判为“构筑物”而非“建筑”时,建筑的艺术性与结构逻辑受到了质疑。然而钢结构以其比传统砖石、混凝土结构更优秀的力学性能,被众多建筑师所青睐,并逐渐成为一种建筑思潮,建筑师开始探寻新的空间逻辑和表现形式。
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图 1  水晶宫
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图2  机械展廊
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图3  埃菲尔铁塔
1889年巴黎世博会上,最出色的两件展品是两座建筑。其一是维克多·康塔明(Victor Contamin)与建筑师C·L·F·杜忒尔特(C.-L.-F. Dutert)所设计的跨度350ft.(106.68m)的机械展廊。康塔明的设计是初次使用三铰拱的大跨度结构,这个展廊不仅用来展示机器,而其本身就是一个“展出的机器”[1],这种开放、通透、灵活的空间,以及和“柱基”(中国传统梁柱结构中柱与地面相连接的部位,这里指承重结构与地面相连接的部位)的强烈反差,正是钢结构设计带来的超过其他展品的魅力。
然而钢结构设计所带来的纯粹的结构美感并不是一下子就被接受的。1889年巴黎世博会上另一件作为出色展品的建筑是埃菲尔与工程师努维依尔、柯赫林和建筑师斯特芬·索维斯特共同设计的984 ft.(299.92m)高的埃菲尔铁塔,和如今巴黎地标的地位大相径庭的是,它刚出现之时,因为与众不同而遭受了无数的谩骂,这正是体现了一个时代的建筑革命。在《走向新建筑》中,柯布西耶曾论述道:“建筑的形象应该是新鲜的,应该具有时代性,同历史上的其他建筑风格应迥然不同,因为我们所处的时代不断地创造并决定着自己的风格”。钢结构建筑所代表的“时代精神”在现代主义运动中得到了充分的发扬。

2  钢结构的结构理性
结构理性主义者维奥莱·勒·杜克的形式之普遍理论中有所提及,建筑的自然法则应是自然有机体作为结构模型,其结果与使用方式之间应完美和谐,建筑应体现结构上的清晰性与合理性。钢结构能够出色地体现结构美,大多归功于其表现出来的理性技术特征。在过去,除了如拱券(见图4、图5)、飞扶壁(见图6)等的发展,很少有突破性的、新颖的结构设计和创造,而技术的发展使得钢铁这一材料能够更好地迎合结构需要,因而结构设计成为了很多建筑的出发点和关键。这种设计思路的转变也是对现代主义建筑设计的一种表现,并且结构设计的逻辑美也为当今建筑中的美学发展提供了可能。
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图 4  古罗马斗兽场(拱券结构)
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图 5  拱券结构示意图
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图6  飞扶壁结构

3  钢结构对建筑形式的影响
3.1  德意志制造联盟
钢结构带来的对建筑形式上的突破尤为显著。德意志制造联盟受浪漫主义影响,认为工业化是时代精神与民众精神的复合体,即认为设计的目的是人而不是物。他们肯定机械化的生产,在此前提下把批量生产和产品标准化作为设计的基本要求[2] 。因而在他们的设计中,钢结构作为一种机械化的代表对建筑形式和空间进行了探讨。在贝伦斯和穆泰修斯设计的透平机车间(见图7),首次将立面的转角解放——不用于承重,在侧面则用了标准模块化的钢结构构件完成空间的通透。而格罗皮乌斯设计的法古斯鞋楦厂(见图8),完全解放了建筑转角,运用钢结构的特点将转角完全打开,将结构的能力和空间的通透当作时代标志来予以表达。他们在探索中找到了技术给建筑带来的新的可能性。这种想法影响了现代主义大师密斯·凡·德罗,在他的范斯沃斯住宅中,钢结构的轻巧加上玻璃的通透,极简主义的设计使得该建筑成为历史上的一座里程碑。
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图 7  透平机车间
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图8  法古斯鞋楦厂
 
3.2  “高技派”
如果说,德意志制造联盟只是对钢结构与新的建筑技术的初步但具有突破性的创作,那么“高技派”建筑师对结构与形式的探索更是对技术与时代的出色解说。钢结构并不是单纯的一种结构,它集成了材料、工艺、技术手段等多方面。当其他建筑师致力于挖掘和表现建筑的本质特性和文化内涵时,“高技派”建筑师更加关心不断进步的新材料、新技术和新工艺。他们采用标准化预制构件,讲求真实的材料和精美的节点,着意表现结构、设备、运动与传统美学相悖的技术美,形成了自己鲜明的风格特点。蓬皮杜艺术中心(见图9)是“高技派”的代表作之一,它如同水晶宫带给那个时代的感受一样——建筑的裸露,将建筑的“内脏”都赤裸裸地呈现出来。这种手法需要有强大的设计能力与美学支撑,例如对结构构件、节点的设计,充分展示其技术上的精道和魅力。这种刻意表现结构的设计,若不是有钢结构相关技术的支持,是不会有这样的发展的。时代精神从来不是千篇一律和众口皆是,它正是在不断探索以及不断被质疑的过程中取得进步的。
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图9   蓬皮杜艺术中心
 
3.3  仿生建筑
建筑的起源,从德·昆西的类型学中的“希腊木屋”一源,可以看出建筑从一开始就是以“仿生”开始的。对于自然界中的万物,都有内在的一套逻辑系统。勒·杜克在对山体结构的研究中提出:“材料及其属性对于形式的产生至关重要;艺术不应该是外表的模仿,而是揭示隐藏在现实中的根本性事物”。柯布西耶也在《走向新建筑》中提到:“住宅是居住的机器”,因为住宅在本质上表现出一种机械逻辑。钢结构是一种由金属材料组织而成的建筑结构形式,它有区别于混凝土、木材等传统建材的力学性能,在钢结构产生伊始,人们就利用仿生原理对其结构特性进行探讨。随着技术的发展,人类对自然界的认识有了更科学、更微观的认知,从分析与掌握自然界的“逻辑”到运用到社会中,是人类发展至今的一种时代趋势。人类从自然中模仿,因为突破而反抗,再逐渐尊重顺从,无不是时代特征的体现。
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图10  古埃尔领地教堂入口
从新艺术运动到后现代的各类仿生建筑(图10为古埃尔领地教堂入口,新艺术运动时期结构理性主义作品),结构技术上的突破与发展推动了大量新兴建筑的诞生。德国斯图加特机场1号航站楼(见图11),钢管结构组成的树形承重结构支柱和朝向停机坪的堤状建筑体块被延用至整个扩建工程。两座新建筑的巨大穹顶将出港层、商店、走廊、酒店和候机室统一成一个巨大空间连续体,穹顶的形状和结构类似于飞机的机翼,这与支撑大厅的单调建筑梁板形成了鲜明对比,两座穹顶分别由9条和5条三角形钢梁支撑,尽管穹顶的净跨度是62m,但它仍不失为一个经济的轻型结构,三维钢梁的横切面很好地契合了穹顶的重量,因此使单个钢管的横切面发挥出了最好的作用。整个穹顶是一个无缝的、自我支撑的外壳,不需要任何其他辅助设施。此外,它可以将建筑正面所受的部分风力通过对角线状的钢柱转移到支撑它的柱上。在外形上,为了增强穹顶结构的效果,部分被刷过漆的钢筋被有意地暴露出来[3]。游走在这样独特的“森林”里,游客的体验将与众不同,斯图加特机场的这种现代化建造取代了原有的机场构造,其通过结构表现的不光是结构设计的合理性与逻辑性,对空间美感的塑造也是别具一格。时代性在这个一流的公共场所里更加凸显,也成为了汉堡的城市象征。虽然我们已步入钢结构建筑领域的新纪元,但仿生结构仍具有不可替代的地位。历史上许多重要的原创建筑皆取材于自然,而钢结构以其优异的可塑性与灵活性在时代创新上独当一面。
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图11  斯图加特机场1号航站楼

4  对钢结构时代性的批判与思考
的确,钢结构是一种优秀的结构形式,它在当代建筑中有着不可撼动的地位。然而许多建筑师在探寻钢结构带来的独特空间效果与建筑形式中,却忽略了其他的社会人文关怀。同样都是强调地域主义的两位建筑大师,弗兰克·赖特和彼得·卒姆托,虽说前者属于现代主义时期,后者属于后现代主义时期,然而作为有着悠久历史文脉的北欧,卒姆托对于环境和建筑之间的把握比起美国人赖特多少有些“戏谑性”,可见地方风土对建筑的影响。
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图12  国家体育场(鸟巢)
北京的国家体育场(鸟巢,如图12所示)由普利兹克奖获得者赫尔佐格与德梅隆设计,可能从建筑形式来讲,确实是一座较为别致和养眼的建筑,但从其他角度呢?鸟巢虽说是一个仿生建筑,但其仿生仅仅停留在模仿的层面,结构杂乱,构件的可复用差,每根构件方向几乎都不相同,这不但给结构设计造成了一些不必要的麻烦,也给加工、制造、安装设置了很多不必要的障碍。最致命的是,结构的杂乱使得受力状况错综复杂,节点设计难度增加,结构设计人员只好以多用材料来保证一定的安全度。从美学上,大众反映褒贬不一,也许有人觉得杂乱是美,但耗资不菲地刻意呈现这种杂乱,实在是让人难以苟同。另外,鸟巢的钢网结构仅仅是作为一个表皮,对内部空间不起到任何作用。在国内,这种追求标新立异却不顾结构受力及其他影响因素的例子屡见不鲜。
“当我们在谈论结构的时候,我们不仅仅是在谈论结构。”[4]                                                                          
笔者认为由结构中的“极简主义”直接转化成成空间的力量才最震撼人心,结构建筑并非要像“高技派”那样将技术完全暴露给世人,而是应该让技术退隐在空间之后,成为建筑内在层面上的能量。结构这种修辞是沟通建筑内部与外部最基本的内容,并最终被记录为建筑的文化。以下来自哲学家德里达的表述揭示了建筑最后作为废墟所具备的永恒价值: “当充满活力和意义的内容处于中性状态时,结构的形象和设计就显得更加清晰,这有点像在自然或人为灾害的破坏下,城市建筑遭到遗弃且只剩下骨架一样,人们并不会轻易地忘记这座再也无人居住的城市,因为其中所萦绕的意义和文化使她免于回归自然。”


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 发表于2018-04-09   |  只看该作者      

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