建筑与结构之辨

在任何一项建造实践中，建筑与结构的表达都是一个被反复讨论的话题和不断推演的过程。在建筑与结构融合的合理性与表达的真实性这两者中，常常有如体育中心的大跨度建筑、超高层建筑，其结构以几乎绝对的主导性呈现建筑空间，也有相对较小规模的建造，以建筑与结构的合理平衡塑造独特的空间体验。因此，特别邀请多位来自高校、设计院和独立设计机构的建筑师与结构工程师畅言建筑与结构的多样性呈现，探讨建筑与结构表达的多种可能，以及空间塑造与结构高效之间的平衡，这种平衡恰恰游离于合理之外。当下，对于建筑的诉求虽然多在表皮、形式、新技术、城市、环境等层面，但对于建筑与结构的思辨仍然非常重要，值得每位建筑师与结构工程师警醒。

袁 烽

曾 群

荣朝晖

张 男

周 健

黄永强

袁 鑫

张 准

陆 洋

嘉宾：

[袁 烽]同济大学建筑与城市规划学院教授

[刘宇扬]刘宇扬建筑事务所创始人、主持建筑师

[曾 群]同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司副总裁、副总建筑师

[荣朝晖]江苏中锐华东建筑设计研究院有限公司董事长

[张 男]上海中森建筑与工程设计顾问有限公司总建筑师

[周 健]华建集团华东建筑设计研究总院结构工程师

[黄永强]华东建筑设计研究院有限公司主任工程师

[袁 鑫]袁鑫工程顾问（上海）事务所

[张 准]和作结构建筑研究所联合创始人

[陆 洋]独立结构工程师

AT：如何看待结构是空间、力学的构件或是某种象征、文化载体的构件？

刘宇扬：就建筑学的传统训练而言，我们通常把空间、功能、形式等方面作为首要考虑因素。而结构、机电和暖通等是用以实现上述层面的技术手段，同时也以一种更次要和隐性的方式，“配合”着作为“主角”的建筑共同“演出”。然而，在当下我们会同时面对这两种情况：一是空间的不确定性或多样性；二是在被使用的过程中，空间能不断地被更新和改造，功能也更趋于一种模糊状态。这与在现代主义语境下所产生的明确的空间与功能不同。这时候，建筑的本体是什么已经开始受到质疑和改变。

就建筑形式而言，当今似乎没有任何形式是无法被实现或接受的。换而言之，在当下建筑学的语境里，已经不存在所谓的主流风格。通过近两百年的技术演变，当代建筑对于形式的诉求——与现代主义或更早的新古典主义等相比——已经是绝对的多样化呈现，致使如今结构开始重新进入到一个更显性而主动的层面上。如果我们回到文艺复兴和古典主义建筑的时期，无论是在西方或东方，结构都是作为一个非常强而显著的元素与建筑并置。结构的思考和表现会直接被反映在空间、材料和建构上。实际上，结构从来不应该与文化分开考虑。在不同历史文化背景下的中国、日本或是欧州大陆，木结构的构造和呈现都有一定的共性。到了现/当代时期，木结构在体系上的转译开始有了随着钢、铝型材和胶合木、竹等新材料的出现而产生的新体系。同样，在石材和砖所组成的结构和建造体系下产生的城市空间和场景具有相似性。不论是在中国的泉州、土耳其的伊斯坦布尔或意大利的托斯卡纳，我们都能看到同属砖石自身特有的呈现，甚至使人产生一种恍如穿越的情景。而不同地域环境由于材料的相似性所产生的空间的相似性，会由于各地的建筑表现与结构技术的演绎，形成属于地方文化的差异性。

当我们把关于建筑结构的讨论放到当下全球化的语境中，不论是钢结构还是混凝土结构等现/当代体系，都早已不存在绝对的文化性或地方性，而每个地方的人们都有找回属于自己地方文化的诉求。对此，我认为并没有绝对的答案。在后现代时期，建筑更多地运用了历史符号和文化象征的元素去表达在地性，与真正结构的关系往往是脱节的。我认为较为理想的方向是，通过对地形学（Topography）、材料性（Materiality）和气候浸润（Weathering）的研究，重新建构属于建筑本体的在地性（Autonomous Locality），这也是我在实践中一向关注的议题。

云庐一期餐厅（刘宇扬）

云庐一期客房室内（刘宇扬）

江桥申窑艺术中心及艺术精品酒店（刘宇扬）

在重视在地性的前提下，我们需更诚实地面对全球化背景所产生的通属工业材料，通过真实的结构和构造将它们体现出来。举一个例子，云庐一期我们最大程度保留原土砖房，同时从内部必要的基础设施着手，植入钢结构“内胆骨架”以符合使用体验性和结构合理性。新建餐厅部分，因当地不生产用于结构的木料，为避免对生态和资源的浪费我们采用钢结构，并诚实地裸露出来。这是通过很小的例子尝试以更全面的场所、氛围、景观与材料的渲染，让钢结构更好地融合于场地中。在不回避工业化材料与结构前提下，使建筑呈现出属于当代的在地性。另外一个非常值得探索的，也是反映中国城市化进程面临的契机——存量改造与更新。比如我们刚落成的申窑艺术中心，从原有的混凝土中“长出”新的钢结构。透过新与老、轻与重、受拉与受压关系的组合，丰富空间的形式。结构与建筑的关系，是理性和感性的对话，唯有持积极和开放的态度来寻求两者之间的最佳平衡。

荣朝晖：多米诺体系之后，皮和骨的分离造成了建筑师和结构工程师的独立。相对于合理性，建筑师更关注的是结构上位逻辑。结构提供了一个内在的逻辑系统，这是一种具有文化意义的象征。密斯的方格提供了一个普世价值，而路易斯·康的AB系统提供了次序和等级。普世的均质柱网需要一个无梁平直的顶篷，许多建筑师因此偏好大板结构而非普通的梁板体系。而另一个方面就是顶篷次序的表达，拱的方向性自然剔除了梁的片面双向维度中的一个，而让结构成为更有次序的存在。让最后的结构看起来是结构所需要的逻辑，但问题是这个逻辑源自建筑的逻辑意义上的追求。

袁鑫：对于每一栋具体的建筑，最美好的结构是唯一的，无论是对体系还是对组成体系的构件或连接构件的节点而言。力之于建筑，如水流溪谷，结构工程师只需要感受并发现它，而不是试图去创造或表演它，是谓回到力学的本源。

在抗震规范强条的加持下，结构专业时常有直接说“不”的权力，但同时结构工程师也需要回到力学的基础，培养自己面对建筑师时说行的能力。毕竟结构是建筑的局部，需要自律、克制和适配，找到最合适的唯一形态，让水在溪谷里顺畅流动。

周健：结构的基本功能是作为支撑建筑的骨架，为建筑提供安全保证。单独的结构本身就已经是一个毛坯的建筑，可以为后面的一切应用提供可能，这是结构在一个建筑中客观拥有的地位。

结构又只是组成整体建筑的一部分，是为那“后面的一切”服务的，并能影响“后面的一切”的最终效果。结构的体系、构件的拓扑关系与尺度、节点的做法，这些结构上的选择直接影响着整体建筑的形态、空间和细节等主要物理特性，这种影响有些情况下是决定性的。基于建筑的整体需求进行结构设计，是在保证建筑安全这一基本要求之上的进一步目标。

我认为结构本身并没有确定的文化或象征意义，但在整体建筑的特定条件下，则有被当作载体去表现或强化某种象征、文化意义的可能性。这更多是建筑师要考虑的问题，结构工程师的任务是使设计的结构符合建筑师想要的风格，比如有力的、精致的、简洁的、厚重的、轻灵的。

张男：这个问题简直挠到了建筑师的痒点，让最惜言如金的人也不吐不快。建筑师如何看待结构？爱到极致啊！没有结构，建筑就是面团泥塑，想怎么捏都行；或者蔽体的树叶，遮羞脸面而已。结构给建筑以合法的逻辑身份与形式的理性特质，有了结构，建筑才有空间，然后才有灵魂。

空间或者力学构件当然可以是某种象征，但也可以不是；当然可以是文化载体，这个一定是，不载都不行，逃不掉的。这个理解的线索是沿着结构-技术可行性-技术能力-当下的技术水平来寻源的，是时代技术论的文化，而不是符号化的文化。比如，古埃及神庙的神秘幽深是因为屋顶石条跨度有限，柱子只能又粗又密造成的；而罗马万神庙的轩敞高阔是拱券技术水平的功劳。在这里，结构就是文化。

张准：结构构件除了基本的承重作用，一旦被放入建筑语境内讨论，多少都会产生其他附加意义，即使构件已经全部被外包隐蔽掉也是如此。而空间、文化的表达不一定要通过结构或者结构构件的方式。是否要以结构表达这些因素，更像是面对具体项目的设计策略，建筑师确定这个策略后（也可能是一种客观环境决定的设计策略），需要结构师设法理解并巧妙地实现。这种情况下，结构构件及体系的力学纯粹一般都会被有所打破，但并不是为此放弃结构的优雅、理性与逻辑，设法建立多重因素与结构（力学）的类比及联系，找到契合点是挖掘结构（构件）设计潜力最有趣的地方。

陆洋：从结构工程师角度来说，结构是力学的体现，但不一定是力学1:1的翻译，应当更主动地去诠释空间，三者是统一的整体。力学是结构的基础，而结构的存在是为空间服务的；反过来说，空间是由结构“部分决定”的（还有建筑），而结构是力学众多的解析形式之一。可以简单地理解为，力学基础支撑结构变化，结构变化服务空间要求。

AT：如阿尔伯蒂说，建筑物如何“看起来像（Look Like）”符合结构？

袁烽：从建筑师的角度来看，建筑与结构的关系演变在历史上其实经历了多个阶段。在文艺复兴早期，建筑师被描述为“全能型选手”，工作内容涵盖了从选址、设计、结构到施工乃至建造的全过程。阿尔伯蒂（L.B.Leon Battista Alberti）于《论建筑》中说到，建筑应该“看起来像（Look Like）”符合结构的，而非“是（Be）”符合结构的，体现了对建筑的外形轮廓及其内部结构的关注。

从哥特时期、文艺复兴时期开始一直到现代主义出现之前，建筑与结构的关系还是较近的，建筑设计与建造手工艺仍紧密相关。18世纪随着图解静力学与投影透视的发展，建筑设计已经有了一些图解式的计算，但这个时候建筑师与结构工程师的角色仍是合二为一的。

建筑师与结构工程师身份的分离，也可以说是建筑与建造的脱离，发生在现代主义之后。在这一阶段，各个领域的劳动分工和知识的专业化越来越明晰，这是科技进步的标志之一，也使得结构工作从建筑师的工作中基本完全剥离。而随着现代计算机辅助技术的发展，结构工程师也能更加专业地对建筑进行深化与结构计算，使得本由建筑师统管的建筑工作流程逐渐转变为建筑师做设计，结构工程师来实现，而因此带来的结果是建筑师与结构工程师职业的分离。在这里面，“‘看起来像’符合结构的”这一命题，既不属于建筑师，也不属于结构工程师，从而导致了没有哪方真正关心结构表现这件事，因为它仿佛不属于任意一方的本职工作，而这正是建筑及结构的分离所造成的结构表现的失落。

张准：如果接纳结构可以表达（或承担）承重之外的更多价值，其实就已经向“看起来像符合结构”在靠近。不过这并不是说结构作为基本受力的客观力学内涵并不重要，而是在力学之上提了更高的要求。

AT：结构表现继20世纪50～60年代红极一时后，现在又再次盛行。怎么看待结构表现？

袁烽：在谈及建筑与结构一体化的关系时，我们往往遗漏了一个重要的历史阶段，一个以结构师的创造力为主导的发展阶段，其中的代表人物主要包括高迪（Antonio Gaudi）、弗雷·奥托（Frei Otto）等。这个时期的建筑形式大多源于结构物理找形，从而得到既具有结构张力又富有表现性的建筑。当时的建筑表现更多的是一种对于力学的直接表达，而它的隐喻及其他含义其实并不明显。

这样做建筑当然是有局限性的。第一，这种从力学找形出发的建筑，它的建造方式大部分都是非线性的，而且对于重力以外的受力，包括风荷载、雪荷载，还有一些动荷载等是没有足够考虑的。其二是因为这种结构框架在一些非大跨建筑中所表现出来的功能性和空间适应性是很有限的。加之此类从物理模拟到找形再到建造的项目，往往背后是巨大的工作量，不仅仅是案头的设计画图工作，还需要很多物理建模来进行力学模拟工作。所以一段时间后，该模式就迅速埋藏于历史中了。

而兴盛于20世纪50、60年代的结构表现在当代又被重新提及，主要是因为现代数字技术的发展，其发展所带来的结果则是一种新的建筑表现与结构的设计范式，我们称之为“结构性能化”。这种性能化的技术所带来的是一种形式的超越和改变。

可以说，结构的表现过程带来了更多形式结果的涌现。尤其是在具有特别设计目标的结构找形技术、优化技术与迭代技术中，新的形式开始出现，包括线性的，也包括非线性的。这对于设计方法与设计流程都是一种重新定义，而最后呈现出的建筑创意，可能就来自于许多特殊的数字技术工具与平台。

这些数字技术工具与平台其实大多源于结构工程师的基础研发，但现在它们的使用者却不仅限于结构工程师，大量的建筑师也在开始学习使用。这带来的直接转变则是建筑师从过去纯粹的美学、功能流线或者文化含义——转变为同时需要权衡结构在设计过程中所产生的表现性。

袁鑫：最初的结构表现朴素而无奈，比如赵州桥的拱形、巴黎圣母院的飞扶壁、应县木塔的斗栱。混凝土在一战前已经大规模应用于建筑，两次世界大战破坏了工业生产力，社会重建就不可避免地需要依托当时的实际情况（物资匮乏、产能不足和熟练工匠断代），这使得昂贵的表皮和繁琐的细部工艺不得不让位给内在功能和必须的结构骨骼，可以说这一阶段的结构表现仍然是被动的。

而当前的结构表现似乎更多的是建筑师的主动选择。作为无限可能里的一条路径，它也许不应被强调或成为一种潮流，就像慵懒午后躺在湖边，需要一杯清茶、淡酒可能是无限多选择里的一种自然需求，而当前泛滥的茶叶店和红酒店就有种怪怪的感觉。

谷之教堂（石上纯也）

木渎书屋（张男）

南京艺术学院展馆加建（张男）

石上纯也（Junya Ishigami）的谷之教堂，是结构表现的伟大项目，既有力量又极致纯净。除了钢骨混凝土墙体自身，建筑师不附加装饰或屋顶围护。作为该项目的结构工程师，无论方案阶段还是施工图设计中都始终被一种精神牵引，这是我在做那些即使是更强调结构属性的大悬挑之类建筑中也没有感受到过的。

周健：把结构作为建筑的表达，可以把建筑形成的原始逻辑直接地展现出来，这是任何一种其他后期装饰的表达所无法替代的。结构形式本身就是自由多变没有定式的，在每个建筑不同的约束条件下，被不同的结构形式自然而然地催生出来。这种结构形成逻辑的展示表达是非常有意思的。

结构表达可以是目的，把结构作为主题，强调建筑形态和空间的形成逻辑之美及结构本身的形式之美，比如天然的结构力量之美，或是超出期待的精细之美。结构表现也可以是手段，作为强化建筑特点的载体，提升建筑的品质，比如展示建筑的精致性、高效性、简洁性、流动性等。

我觉得结构的表现方式应该响应建筑使用者的感受需求，不同功能的建筑空间应有不同的结构表现，比如近人的、停留时间长的、安静的空间，像航站楼候机区域，一般适合精致、简洁的结构表达；高大的、快速通过的或嘈杂的空间，比如航站楼办票区域、体育场馆，可以采用充满力量感或强烈的结构表达。对于整体性的全面结构表达需要特别谨慎，相对而言，局部区域的结构表达，有时一个构件如楼梯的表达，也往往有机会成为建筑的亮点。

张男：建筑师都喜欢表达建构，建构可以说是建筑师喜欢结构的明证，因为没有结构承递关系的建构就蜕变成了装饰。能外露就不遮掩，能不涂刷就不涂刷，能表现就不愿错过，材料和构件的交接简直就是人性诚实与否的试金石。密斯·凡德罗的德国馆十字钢柱的头尾两端，路易斯·康的金贝尔美术馆拱壳板的拱脚和狭缝，让所有非专业的人士都能够感知（或忽略）力的传递和逻辑关联，才是最让人得意的吧。

以两个小房子的结构设计为例，虽不够理想，也尝试做过同样的思考。木渎书屋是全木结构，即木柱（包括斜木柱）、木主梁、木屋面板系统三部分。稍微特殊的是，这里没有木次梁一层，因为屋面系统实际上是利用集成材钉合木（NLK）系统整合了次梁与檩、屋面板三个部分，相当于使之成为一块刚性大木板，直接放在主梁上。实际上如果不是为了加强整体刚度，这块大木板直接搁在柱顶，连主梁省掉也成立。一个完整顺滑的木构件板底面就毫无保留地呈现出来，由室内到室外，无遮无拦。为了不干扰这个顶面，我们甚至不走电线、不挂空调，仅用长线垂吊碗灯数盏而已。

在另一个案例南京艺术学院的展厅加建中，上层是欧洲油画修复展厅，下层是古陶瓷片研究展厅。扩建部分叫“砼展厅”，顾名思义外表面要“看上去”就是清水混凝土，还好确实是真清水。只可惜空间要重点表达的“双拱”没能由“结构学上升到建筑学”高度，仅停步于屋面拱板和平板共同作用的双板框架结构体系。我们太想要拱形空间了，还觉得形体变化不够灵动，不停要求这里切掉一点或那里开个洞。结构工程师虽然很无奈，但也很忠实地顺从了我们，将这个房子“打造”出某种艺术装置感，完成了最初“忽悠”校方时的承诺。

补充一点，这是个拱形艺术空间，不能不想到伟大的路易斯·康，因为建构的不足绝不敢说向他致敬，但不提他也还是不敬。另外还有一个原型，是我深深喜爱的南京紫金山灵谷寺的无梁殿，同样是建构的问题，不足以说致敬，取其形而已。因为这样的拱形空间，亦中亦西，不中不西，气质上既有西方艺术空间的典雅，也有中国传统匠作空间的内敛，再加上一点特别的肌理（掩盖缺陷很有效），温而不火，封而不闭。从这一点上看，表现确实达到了某种预期，这只能、且只能——感谢结构的贡献。

黄永强：很多结构大师对于结构表现的问题都发表过自己的观点，比如奈尔维讲：“一个理想的结构要具有自身的表现力，热情地追求从细节到整体形态的结构组织体是理想建筑的本质”。

西班牙结构大师托罗哈（Eduardo Torroja，1899-1961）对于“结构表现”的观点，今天仍可以给我们指引：

· 是否将结构作为建筑造型来表现，这本来是任意的，作不作两者均可。

· 由于巧妙地选择结构形式可以得到理想的造型，这比装饰作为手段更为有效。

· 美是创造出来的，结构上最好的形态并不是直接与美相联系。在未经装饰的结构上下些功夫、创造出优秀的作品需要依靠设计者在造型上的直觉。

· 当表现结构时，在实体之间不得有任何的虚伪。我们现代人在艺术感上最讨厌欺骗而喜欢真实。

· 现代人在艺术上的直觉是与复杂的形态相比更喜欢简洁明快的形态。因此表现的结构体也应该直截了当，简单明了。

结构的表现力或结构艺术对结构工程师提出了较高的要求，包括清晰的力学概念与对建筑美的理解与追求，也包括在力学概念和建筑美学的基础上推演出的结构体系创新、节点构造创新及施工工艺创新等。但对大多数结构从业人员来说，结构设计＝计算分析＋标准化与流水线式的出图。大量项目中的结构体被建筑装饰包裹和隐藏，也让结构工程师顺水推舟地逃避了结构自身在建筑美中的需求和表现，结构工程师的工作与“设计”的含义在某种程度上相去甚远。

所以很希望建筑师们能在项目中给予结构表现的空间，或者大胆地要求结构去表现，共同创造出好的作品，让建筑与结构的美来感染和唤醒对结构设计还有热情的结构工程师们，共同推动建筑结构设计的进步。

张准：之前的结构表现更多把力学的逻辑性直接而赤裸地表达，或经雕塑性的修饰进一步夸大。这种表达手法受到当时的数学思想、计算能力、材料建造等因素的影响。近来结构话题的再次流行所对应的历史背景已经有了变化，一方面科学与工程技术的发展使人们认识世界的方法变得更加深刻和复杂，另一方面快速的文化交流也将东方含蓄内敛的思想与西方价值充分融合，这种背景下的结构表现在力学逻辑性之上变得相对隐晦而多变，甚至结构表现是以去除结构性的方式进行，这就和上个问题产生了关联。

陆洋：结构表现是建筑表现的一种表达方式，每当材料技术、计算方法以及证明手段有了重大突破的时候，建筑师和结构工程师都会选择把最新的成果展现给世人，这是我理解的结构表现出现过多次峰值的原因。比如当年的混凝土壳体结构的出现、巨型钢结构在高层建筑的广泛应用、悬索结构的证明和应用、不规则曲面和数字化计算的应用，都是大家展示研究成果的阶段。这样的流行，展现了技术的进步，也推动了技术的发展。

AT：如何看待结构高效？

袁烽：如果一个建筑形式的结构纯粹性越强，那该建筑就会更加的高效与节能。比如苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）、瑞士国家技术研究中心（NCCR）主任菲利普·布洛克（Phillippe Block）教授正在研究的打印模板集成吊顶板体系（Smart Slab），与传统的实心混凝土板相比可让建筑减重约70%。如果该技术足够成熟并得到广泛的推广应用，那将是一场建筑业的技术革新和产业升级。

因此，首先从建筑业可持续发展的角度来看，结构高效对于建设未来的、低碳的和可持续发展的社会都有着重大意义。

第二点则是结构高效对于建筑形式创造的启发。如果能在早期方案阶段就从结构的角度来考虑形式的建造，那就可以形成非常具有形式与功能适应性的建筑。

在数字化技术的找形技术里，还包括了大量的可用于三维建模平台（如Rhino、Maya等）的结构工具包体系。以往人们认为这些工具都是由结构工程师操作的，而现在结构工程师和建筑师协作开发的工具包插件则能够让建筑师在设计早期把结构工作前置，在定性的角度思考建筑形式的合理性。而结构工程师的工作则可能是在这个基础上，做更加精准的推算和论证。

不难发现，结构工程师的工作在这样一种新的协作方式下发生了微妙的变化。一方面结构工程师成为了协作基础的开发者，另一方面作为结构的印证者，结构工程师的工作也会更偏后期，他们在多软件论证及多节点实现方向的介入度会更高。而中间部分的工作，在数字化技术工具的帮助下逐步转换成建筑结构一体化的设计，建筑师在考虑“建筑表现”的同时，也要思考“结构表现”——这就是我们这个时代正在经历的革新。

袁鑫：消耗更少的材料却获得更大的安全冗余，结构效率可能是历代结构工程师们在理论和实践中的本能追求。工业建筑或构筑物（如桥梁、塔桅等）的结构效率被关注得更多。跳出结构的局限从建筑整体的视野来看，一个好的建筑可能并不适合过度强调结构效率。自由表达和效率常常是对立的，比如大悬挑和细柱子的效率都低。更极端的例子是，我时常有一种冲动就是给门洞打上交叉支撑（支撑的效率通常是梁柱的10倍以上），那进出房屋只能靠钻了，这时就需要建筑师的白眼来约束。

周健：结构高效和结构的安全性、经济性直接相关，也是结构设计首先考虑的问题。

我很喜欢一个关于“优雅的结构”的说法，是SBP的Mike Schlaich说的。他说：“当结构的准则被看上去毫不费力地实现时，当艰难的挑战被轻松自如地应对时，优雅产生了”。怎样才能看上去毫不费力和轻松自如？这是高效结构才能达到的效果。

四川安仁OCT“水西东”林盘文化交流中心（袁烽）

西岸Fab-Union Space艺术空间（袁烽）

当然，高效不是唯一的目标，也不存在绝对的高效，必定是一定约束条件下的高效。这个约束条件就是建筑师对形态、空间的基本要求，是建筑给结构的一种边界条件，在这个条件下寻找“最”高效是结构工程师的职责。结构工程师的另一个职责是，当建筑师的基本要求不存在高效的结构时，必须让建筑师知道，并与建筑师一起寻找新的解决方案，这是结构给建筑的边界条件。

“美在合理近旁”，整体的最优与结构单专业最优就是这样的关系：为了实现一定的效果，少许偏离高效是可以和应该接受的，往往也是最常见的情况；明显偏离结构的高效，建筑师与结构工程师就需要仔细权衡了。

黄永强：结构的高效更多意味着结构材料性能充分与合理地发挥，如混凝土抗压、拉索抗拉、BRB耗能等，也意味着建筑形体在满足建筑表现的同时也实现了合理的力学概念，这时候需要有理解结构的建筑师和理解建筑的结构师。

另一方面，结构设计的三原则是安全、适用、耐久，安全性是排第一的，安全性的原则要求结构具备必要的冗余度，而冗余度与结构的高效率在某种程度上是冲突的。结构工程师不能单纯追求结构的高效率，追求高效的同时还需要心存敬畏，谨记安全。

张准：依托数学的力学优化是结构高效的基础，依托工程学与项目管理的综合择优是结构无法回避的现实。兼顾上述两方面的同时又融入设计师思想的结构或许最为高效。

上海人工智能峰会B馆（袁烽）

TOD'S表参道大厦（伊东丰雄）

AT：如何看待在建筑中表现结构这件事？

袁烽：建筑师在设计的早期阶段往往需要平衡很多因素，例如美学、功能、文化等，而随着建筑师可使用的结构设计工具包的开发与发展（如Ameba、Millipede、Kangaroo等），结构也成为建筑师在设计早期阶段开始权衡、表现的因素。对于结构的考量所展现的不仅仅是对设计合理性和建造效率的提升，同样是对工具、劳动力、协作、物质材料、传统文化等多种问题的关注。这种结构的权衡与表现，并非是为了寻找百分百的结构合理性，而是将建筑师的主观判断、物质材料的建造工艺特征与设计相结合，在结构达到80%～90%的优化的状态下往往就可以产生许多变异和可能性。

以上海西岸的Fab-Union Space艺术空间为例，我们在设计时并没有把它迭代到最优的状态，而是迭代到一个特定目标层级后进行一次再创造得到的。这是一种从结构角度出发的对设计的再转译，或者说是把结构与其他文化符号联系形成的新隐喻，是一种因设计流程改变而产生的新的结构表现形式。

最近，我们在MIT、ETH与同济的三校联合冬令营中完成的拱、桥项目、上海西岸人工智能峰会B馆、四川安仁水西东林盘文化交流中心等，都是对这种新的结构表现方式和设计工作流程的进一步的基础研究和实践探索。

曾群：关于在建筑中表现结构这件事，我想谈谈“结构的当代状态”，可以从这三个方面来解读，即当代对技术的态度、消费社会下的意识形态以及对现代主义信奉的“合理主义”的质疑。

进入21世纪，当技术发展到巅峰状态，并逐渐由可见的机械技术转变为不可见的计算机信号时，人们对技术的态度也在悄然改变。20世纪的建筑师崇尚技术，表现技术，21世纪的建筑师则掩饰技术，淡化技术。技术不再是主角，转而成为一种依附，技术的痕迹被抹去，取而代之的是身体的、知觉的、体验的感受，正如苹果系列产品纤薄细腻的表面之下暗流涌动的高科技。日本建筑师冢本由晴提出的“行为学”理论，就是将使用者的身体作为建筑的主体，将技术和形式碾碎为繁复的生活细节。通过行为与环境的互动，唤起身体最原初的无意识和下意识，从而形成对消费的、媒体的、视觉的抵抗。

由消费社会、信息社会促成的整个社会结构的平坦化使所有的东西都被并置并投射于表面，成为可消费的标签。整体与局部、内部与外部之间的所有等级关系、依附关系都被消解，局部与整体之间不再是自下而上的清晰逻辑，外部也可以呈现出与内部完全无关的意义。伊东丰雄在TOD’S的设计中，通过榉树立面的意象化处理，使建筑表面获得了与街道的连续性。在克雷兹设计的一墙宅中，建筑师所采用的结构体系并不存在线性的等级秩序，因为荷载并不按照惯常的线性传递，而是从墙到楼板再到墙。构件没有主次关系，甚至尺寸都被建筑师刻意设计成一致的，整个建筑也成为一个混沌的整体。在对建筑的解读上，我们无法单独讨论某一个或几个结构构件，只能进行整体分析。只有弱化技术、消解等级，才能摆脱现代主义这种唯效率论的僵化状态，给其他意义的渗入留有余地，从而到达一种新的自由。

如果用两句话来概括现代与当代的特质，我认为应当是阿道夫·路斯说所言的“多余的装饰即是罪恶”，以及坪井善胜所言的“美在合理的近旁”。路斯将建筑与艺术区分开来，他认为“实用性物品的品质仅仅有赖于它们在多大程度上满足着它们的目的”，这无疑是一种纯粹的合理主义。而坪井善胜则认为“建筑的美恰恰在于它与合理性之间若即若离的关系”。有两个同为结构表现主义时期的作品可以用来讨论——耶鲁大学冰球馆（萨里宁，1958）以及代代木国立体育场（丹下健三、坪井善胜，1964），两者的结构形式很接近，都是通过一根贯长的受拉构件来承担短轴方向下垂索的竖向荷载。但不同的是，前者通过屋面造型“忠实”地反映出这一结构形态；而后者则通过下垂索尾端的微微翘起，超越了对结构力学原理的绝对忠诚，完成了文化意义的呈现。

当被现代性所摒弃的个体性、地域性等内容又渐渐回归时，在技术、信息空前饱和的当代，基于经济和效率的“合理主义”开始被质疑。如果说现代主义的“合理性”意味着一个封闭系统内被理想化的“最适解”的话，显然当代建筑更多的是去打破原有的体系和评价标准，并追求更多的可能性和多元化。相对于现代主义的“清晰逻辑”，我将这种当代的结构状态称为“模糊逻辑”。

张准：虽然过程曲折，困难重重，但能达到自然天成、顺手而为的状态最美妙，但对结构工程师而言，这种选择倾向可能变为以“结构隐现”来表现结构，不如强烈的结构形式表达更突显结构的作用，但无论哪种方式都需要结构相对低调地融入建筑语境，带给建筑更多的自由。

耶鲁大学冰球馆（萨里宁）

代代木国立体育场（丹下健三、坪井善胜）

AT：拱壳结构在20世纪20～30年代建造较多，之后便很少出现，近来发现有很多探索实践。如何看待混凝土或砖拱/壳体的沉稳厚重或举重若轻，以及所营造空间的或重或轻？

袁烽：薄壳建筑是早在20世纪20年代开始发展起来的一种壳状结构，这种形态给予建筑结构的变化创新以很大的启示，推动了建筑结构业的发展。薄壳结构出现的基础是图解静力学的发展，早期的大师包括弗雷·奥拓（Frei Otto）、埃拉迪奥·迭斯特（Eladio Dieste）、菲利克斯·坎德拉（Felix Candela）等进行了大量物理模型找形探索的曲面设计，也进行了许多有结构张力和表现力的结构探索。然而，由于其空间适应性不如框架式结构、模板制作复杂、重复利用率低、大跨度结构吊装工作量大等原因，薄壳建筑在短暂兴起后并没有得到很好的普及与推广。近年来薄壳结构又被重新提及，主要原因是其作为一种高性能的结构原型，在造型流畅新颖的同时，也能有效减轻自重、节省建造材料，对建筑业的可持续发展有着重大意义。而随着新的设计与建造工具的发展，早期薄壳结构面临的很多限制因素也可以实现突破。“重”与“轻”是一个技术问题，薄壳结构有本身的结构合理性，而在结构的表现问题上，在不同的实践中，建筑师都会给出自己的答案。

袁鑫：建筑有其社会的属性，并被设计建造于宏观社会背景之下。混凝土拱壳在其适用的约束条件下是一种兼有美感且高效的结构形式，和物资贫乏的年代背景一拍即合。它不但出现在两次世界大战之间，也在其后时有应用。比如Povl Ahm的Smithfield Market（1961-1963），76mm厚的混凝土椭抛物面薄壳覆盖了69m×38m的平面。同时代的乌拉圭工程师Eladio Dieste也发展了适合当地工艺的预应力砖壳建筑。

不可展曲面的强大覆盖能力和受压为主的力学特性（混凝土和砖都是适合单压的材料），以及流畅美观的外形，使得拱壳更加被公众和建筑师喜爱进而获得应用。随着时代发展，钢铁产量和成本优势逐渐显现，铆接尤其栓接、焊接技术成熟，专业设计师和熟练工人增多，钢结构在建筑领域开始部分替代混凝土和砖砌体等传统材料，尤其在大跨和拱壳结构中。

周健：从结构的角度来看，拱壳建造的难度是一个重要问题，结构支模和成形的代价非常大，可能抵过结构高效带来的经济性。抗震的需求也是一个重要原因，拱壳在重力作用下是非常完美的形态，在水平地震作用下并不一定是。

张准：拱壳类设计始终伴随力学找形而被潜在讨论，20世纪早期的拱壳设计大多更趋向纯力学形态，但是混凝土（砖）拱壳单一的压力承载模式使得其形态的类型化极强，应用受到一定限制，同时结构目标对应的重力荷载下材料用量最优，也未能使其始终具有经济效益方面的综合竞争力，因此在后来渐渐淡出视野。但对结构而言这一类型的设计没有中断，膜结构和大跨度钢结构都在其基础上延续发展。如果单就类型学及历史传承而言，拱壳结构已经具有建筑学的意义。如果是针对建筑设计的意义，若在拱壳设计中将建筑需求转译为结构约束条件并参与找形，或适当放松拱壳压力承载的力学模式与更多因素互动，选择杂糅与混合的力学模式将带来更多机会。而空间“轻”或“重”的表达也是可以转译为前置约束条件来参与找形的。

Smithfield Market（Povl Ahm）

Church of Christ the Worker（Eladio Dieste）

San Pedro Church（Eladio Dieste）

斯图加特智能木壳（Stuttgart Smart Shell）

拉斐尔云廊（华建集团华东建筑设计研究总院）

陆洋：我觉得，拱壳更多的是从建筑学意义上升到结构学意义的过程。近年来对拱壳的研究，大多是基于先进的Form Finding计算方法来实现更极限状态的跨度和壳体的厚度。

在德国学习、工作期间，我有幸经历了母校斯图加特大学ILEK+ISYS两个研究所对拱壳的一些研究性课题，比如木结构拱壳的极限优化，结构厚度为4cm，覆盖面积超过100m2，主跨超过14m，类似的项目都是在研究领域的贡献大于建筑的实际意义。

AT：在自由形态或追求轻盈的建筑设计中，建筑师与结构工程师的合作方式是什么？

袁烽：相比其他成熟的结构体系，在自由形态的建筑设计中，结构因素占比很大，结构工程师需要在比较早期阶段就开始参与设计讨论。在苏州园博会木结构主题馆和西岸人工智能峰会B馆等项目的自由形态网壳设计中，设计过程是基于Rhino+Grasshopper平台进行的，对自由形态的建筑设计，这个平台无论是从可视化角度还是数据处理方面都是有优势的，可以使自由形态设计过程顺利推进。

设计工具的发展也让我们进一步思考建筑与结构的学科关系，在近年来的基础研究中，我们探索了如何将结构重新定义为设计问题，以整合设计思考过程。在2019年年初的MIT、ETH与同济的三校联合冬令营可以算是这样一次实践。我们邀请到了RhinoVAULT插件的开发者Phillippe Block教授共同探索自由拱壳的设计和建造，探索了自由形态对于机器人塑料模板打印的一种适应，最终完成了一个混凝土薄壳展亭和一座曲线折叠桥。在整个设计过程中，自由形态的曲面形式优化、结构合理化与建造优化，都进行了一种面向机器人建造的最新探索，而进行这个探索的主要原因就是希望通过数字建造试图解决自由薄壳结构建造的一个主要难点——自由曲面的模板问题。

袁鑫：建筑师和结构工程师之间的项目合作有两种方式，一种是比较普遍的，建筑师在完成概念设计甚至建筑方案通过业主确认之后，结构工程师以给建筑“配结构”的方式在比较晚的阶段开始介入。这种方式的优势是建筑师在最重要的创作阶段受到的约束少，自由的思想是优秀建筑的基础。但这种方式对建筑师本身和后期参与的结构工程师都有比较高的要求，因为约束不会消失，只能向下游传递。另一种是在概念形成的阶段建筑师即邀请结构工程师参加。这样可以发挥结构工程师的创造力，对于偏好结构表现的建筑师，这种来自结构的辅助相当有益，尤其是对于大跨空间结构、桥梁等功能型建筑类型。

周健：一般情况下，自由形态特别是自由曲面的建筑，形效作用是非常明显的，在建筑师可以接受的形态变化范围内，会存在一个受力最优的形态选择，基于力学性能的结构找形是发现这个形态的最好方法。所以，建筑师先给出大致的约束条件，由结构工程师基于结构性能目标进行优化找形得到初步形态，建筑师再进行主观的综合评判提出修改要求，即提出新的约束条件，再次找形，如此往复迭代，直至达到双方满意的形态，这是一种比较好的合作方式。我们在拉斐尔云廊这个项目的铝合金网壳结构的设计中基本遵循了这个流程。

要实现这种合作方式的一个重要基础是，建筑师理解这样做的必要性，一旦理解并内心接受了，他的审美标准也会将传力的逻辑性和受力的合理性包括进去。

还有一个是建筑师与结构工程师对于结构可实现性的探讨，这关系到项目最终的完成度，需要对材料、制作与安装有全面的知识。

张准：自由形态的设计需要一个强逻辑基础作为核心才能避免流于形式。这个核心大多源于建筑方面，如果结构能够为建筑核心再打造一副铠甲抵抗外敌就最完美了。虽然为了穿上这副铠甲，建筑核心可能要局部受到些委屈，但经过磨合会找到一个相对舒适的使用位置，而铠甲也会升级微调。

就轻盈来说，更多是一种感觉或形态表现，结构师在守护力学至纯的精神领域时，也要放下“轻盈=物理重量轻”的思想包袱，接受一些技巧或伎俩的存在。但为轻盈而战的精神力量源自建筑师的战前讲演，比说服结构工程师更重要的是充满激情、自然顺畅、逻辑自洽地打动观众（业主）。

陆洋：作为结构工程师，首先是理解，包括对项目的理解和对建筑师的理解。我认为对建筑师的理解更为重要，即理解建筑师的意图、希望表达的语言与期望呈现的效果，先不谈如何实现，要先站在纯建筑的角度去理解设计。这个应该是整个设计中最困难的。其次是思考如何最完整地实现设计。努力地思考，不是想一想那种程度。最后是讨论。当然讨论调整之后，又要重新思考，这是一个不断重复的过程，但也正是做项目最有意思的阶段。