论建立建筑师结构性思维的重要性

谭文娟（山东工艺美术学院，山东 济南 250014）

论建立建筑师结构性思维的重要性

谭文娟（山东工艺美术学院，山东 济南 250014）

建筑所必须遵循的自然规律是我们穷尽毕生之力也是无法更改的，结构可以不需要建筑而独立存在，但没有任何建筑不存在结构，建筑的各个空间的构成必须依附于结构构件的支撑，建筑的外表应该与它的结构系统以及所使用的材料相符。按照功能进行设计是建筑学现代语言的普遍原则，而安全性是建筑物功能组成的首要考虑因素。

建筑；结构；结构性思维

建筑是我们人类物质生存、生活必需的庇护所，也是精神生活的一个重要载体。从古人的洞穴、原始棚屋，到现在的纷纷总总的各色建筑，在人类历史发展的进程中，建筑扮演的角色越来越重要，越来越成为现代人类生活的主导之一。尤其近百年来，世界范围内的建筑业得到了长足的发展，使得建筑师成为了一项令人羡慕的职业，这种肩负着技术和艺术双重责任的设计师得到了社会的超乎想象的尊重，与其同时，建筑教育也风生水起，热门一时。从我国目前207所院校设立了建筑学这个专业来看，确实是一番欣欣向荣之景象。从辩证唯物主义的发展观来看，万事万物皆为矛盾体，都有其两面性，建筑设计行业也在无限的荣光之中，渐渐流露出令人担心的一面。

在古老的建筑中，工匠从设计到施工是全面手，能够全部包揽。而在当今，建筑各专业越来越细化，不仅仅是设计和施工完全分离，就仅仅单体建筑设计而言，也是精细地划分出了建筑、结构、设备等分支，其中建筑师是龙头，统领整个设计团队。正因如此，对建筑师而言，在承担责任和享受荣耀的同时，必须有足够的知识储备和广泛的知识领域，才能与责任和荣耀相担当。马里奥·萨瓦多里曾说过：“现今一位好建筑师，必须是一名通才。”而这其中，尽管会有专门的结构工程师与其配合，建筑师合理的有效的结构性思维尤其重要。按照功能进行设计是建筑学现代语言的普遍原则，“安全、实用、美观、经济、环保、可持续”也是每个建筑设计人的工作宗旨和执业操守。

在各种现代主义、后现代主义、解构主义、生态建筑、智能建筑、高技派等各种的理论概念中，没有坚定的清晰的结构性思维，即建筑结构必须遵循自然规律这一不可更改的原则，建筑师很容易在设计中迷失自我。现在的建筑师走极端的情况基本可以分为两部分，其中很大一部分建筑师走上了一条平庸之路，不求奇、不求怪，但也不创新，重复地绘制着沉闷乏味的工厂流水线式的施工图，更有甚者，是照葫芦画瓢的模仿与抄袭；另一小部分建筑师缺越来越深陷于表象、符号中不能自拔，盲目地追求奇异的造型，弃结构如敝履。无论是其中的那一种，都抛弃了对结构的认知与探索，甚至在无意之中，形态违背了结构。无论我们的科技怎么先进，无论我们的经济怎么发达，建筑所必须遵循的自然规律是我们穷尽毕生之力也是无法更改的，结构可以不需要建筑而独立存在，但没有任何建筑不存在结构，建筑的各个空间的构成必须依附于结构构件的支撑，建筑的外表应该与它的结构系统以及所使用的材料相符。即便是解构主义大师、英国著名建筑师扎哈·哈迪德也无法绕开结构先导的原则。尽管这个建筑女魔头曾说过：“过去我认定有无重力的物体存在，而现在我已经可以确信建筑就是无重力的，是可以飘浮的。”但哈迪德的数字化与参数化建筑，仍然在诗意与美化的同时，无法保证其所有建筑方案的营造建筑物与地面若即若离的状态都能付诸实施。正如普利策奖评委会评委罗尔夫·费赫尔鲍姆对哈迪德设计的评价：“在构造建筑实体之外，扎哈·哈迪德已从根本上拓展了具有空间清晰度的建筑结构体系。”结构合理与安全是建筑设计永远绕不开的原则，说到重力和荷载，又有哪一栋建筑能够摆脱地心引力而成为空中花园？设计师所能做的，只是最大限度地用最少的材料消耗建造最安全的房子。结构确保了建筑物能够承受各种使用荷载，而坚固地矗立在原地，建筑安全是由结构构件来提供的。建筑师唯有对结构理论、荷载的传递路径有着清晰的认知后，方能更好地有效的设计出坚固、美观、实用的建筑方案，从而避免造成材料的浪费，甚至是严重的工程事故。

2004年3月，由保罗·安德鲁设计的成名作巴黎戴高乐机场2E候机楼的一个屋顶结构突然发生倒塌，其结构为一宽度接近30m，厚度为300mm壳体结构，结构很复杂，即使有专业的结构工程师，用现有的精准的计算机软件，也无法准确的计算和分析其荷载的分布以及传递。该事故的最后调查结果：导致屋顶倒塌的直接原因是结构安全度低，混凝土的拱形顶棚的弹力不足，而被金属柱刺穿，裂缝又加深削弱了结构。恰巧的是，同年9月，安德鲁设计的迪拜国际机场的3E航站楼在建设过程中也发生了坍塌；而他设计的上海浦东国际机场，外形设计成振翅欲飞的海鸥，给结构和实际的施工带来了很大的技术难题。每次事故的发生，有其偶然性，更有其必然性。著名科学家何祚麻直言不讳地指出：“安德鲁的设计过于着重形式，疏忽了安全因素。”宏大、复杂和创新是安德鲁建筑设计的标志，也可能是他设计的终极目标，但安德鲁对事故的回应，“我不认为我有任何过错，”、“我虽无法详细就每个技术问题一一解释，但我可以告诉大家，我的设计经过世界上普遍认可的安全标准检验，绝对不可能是一个有安全隐患的建筑。”让我们从中看出这位世界一流设计大师对结构安全的忽视，更别提在设计中始终保持结构性思维了。

一位合格的建筑师，有着正确的结构性思维是必须的，也是能助其成为优秀建筑师的必备条件。优秀的结构大师兼建筑师皮埃尔·奈尔维认为：“结构的科学理论将为建筑设计提供无限的可能性。”这位大师借助于其对混凝土结构的娴熟掌握，以崭新的结构方案促成了卓越的美丽的富有想象力的建筑方案，其设计的罗马小体育馆是建筑形态与结构完美结合的典范。另一位建筑与结构大师卡拉特拉瓦，一位结构工程博士，却创造出了无与伦比的以纯粹结构形成的具有诗一般的非凡表现力的桥梁与建筑，令建筑师们羡慕不已。借助于自己对力学的精准的掌握，各种结构形态的准确认知，师从于大自然中树木鸟虫的隐含着自然的美的力学形态，使得他对结构和建筑美学之间的融会贯通达到了炉火纯青的境界，在他的作品中，建筑的结构和艺术美学浑然一体。文艺复兴的建筑巨匠们，也会把结构想象力作为新创造的出发点。这些建筑巨匠们从古代数学家完美的数学模型中得到了启发，认为完美的数学模型构成的建筑必定也是完美的。布鲁乃列斯基，是一位着迷于几何学的伟大数学家、器具及钟表等机械的技师及发明家，其设计的佛罗伦萨百花圣母大教堂的巨大穹顶，就摈弃了古罗马的石材或混凝土拱顶，而独创了木结构的穹顶，而梁柱结构和拱券结构的混合使用，造就了世界第一大教堂——圣彼得大教堂。

功能主义建筑的泰斗、现代建筑设计的杰出代表勒·柯布西耶，在20世纪20年代提出了的5个建筑学新观点：底层架空柱、屋顶花园、自由平面、自由立面以及横向长窗。而这个具有划时代意义的新观点，得益于他对框架结构力学性能的熟练掌握，承重柱的出现，把厚重的墙体从建筑中解放出来，可以灵活的设置，而不受制于楼板的限制，可以设置横向的长窗，从而使室内空间得到更充足的阳光。另一位大师，密斯范德罗在建筑界留名青史，则得益于他对钢框架结构和玻璃在建筑中的应用探索，这位钢铁和玻璃建筑结构之父，提出了“少就是多”的口号，虽没有受过专业的建筑学教育，但是通过年轻时在父亲的雕塑店里的学习，使他对建筑材料的认识有了第一手的资料，并能根据他们的力学性能很好的运用到建筑当中，从而创立了钢铁和玻璃建筑结构，并把他带到了建筑的前沿，而他的骨架外露以及极端简洁的设计风格也很好地践行了他的“少就是多”的建筑哲学思想。日本建筑界三杰之一的黑川纪章，新陈代谢派的创始人之一，“建筑做为一种结构”的理论是他对未来建筑的预言，他设计的中银舱体楼，则是对此理论的一个很好的佐证，建造永久性的结构，然后插入居住舱体。后者可以随时更换。黑川纪章用140个6面舱体悬挂在两个混凝土筒体上，组成不对称的、中分式楼。在仔细琢磨的小房间里，配有磁带收音机、高保真音响、计算机和浴厕，没有一寸多余的空间。时间过去了半个世纪，自理论仍是对资源日益紧张、环境污染越来越严重的当今建筑有很好的指导意义。

从以上综述可以明显的可以看出，在建筑各专业精细划分的今天，建筑和结构之间的工作领域也不是截然分开的，而是相互交织的，从市场经济来看，建筑师起着领导作用，但实际上结构是起决定性作用的重要因素，建筑的美、建筑的安全、建筑的造价都离不开结构形式的正确选择。但是纵观我们现在的建筑学教育，却令人担忧，我们建筑学专业的学生们沉浸于各种建筑文化和理论中，盲目的向往西方的现代建筑，他们只是看到了西方建筑或宏达或精美的外型，只是了解到了片段式的所谓记号学、拓扑学各种建筑理论，殊不知，所有这些都有其严谨的完整的结构基础，离开了结构基础的支撑，这些建筑只能是空中楼阁。这不能归咎于我们的刚入门建筑业的莘莘学子们，同样从西方借鉴而来的我们的现代建筑教育，有其不完善的方面，尤其是培养建筑学学生们的结构性思维方面，无论是老牌的建筑老八校还是新兴的各种院校，建筑力学与建构的课程都是少之又少，常规的是五年制教育中仅设有建筑力学和建筑结构两门关于结构的课程，课时安排也是少得可怜，而师资更不用说了，基本都是由工程学院的老师来担任，很容易就陷于了数学计算当中，大大打击学生学习结构的兴趣、积极性和主动性，另外，我们的职业注册建筑师考试对目前的这种状况推波助澜，考试试题设置中关于结构部分的考察基本都是计算。建筑师的结构性思维并不是精通数学计算，而是对各种结构材料的属性的认知，对各种结构的构成和荷载的传递路径的正确的认知以及在实践中积累出的对结构安全合理性的本能感知。所以，培养和建立建筑师的结构性思维当是我们建筑教育的重中之重的任务，必须尽快重视起来。

TU201

A

1007-7359（2016）02-0015-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.004

谭文娟（1976-），女，山东烟台人，毕业于山东建筑工程学院，学士；副教授，主要从事建筑构造和建筑力学方面的教学工作。