理念与结构——瓦勒里欧·奥尔加蒂无参照建筑中的结构设计

潘晖 华一唯 曹婷

1 潘晖建筑设计工作室

2 东南大学建筑学院

3 苏黎世联邦理工学院建筑学院

在很多建筑师的意识中，结构只是一种帮助建筑物站立起来的工具，其存在的意义只在工程学的层面而非建筑学的范畴。例如，在现代主义时期出现的多米诺体系，虽然初始目的是为了实现底层架空、自由平面、自由立面等建筑学层面的理念，但当这种体系在世界范围内被奉为标准并大规模出现时，其在建筑学上的价值已经变得模糊不清，更多是为了满足快速设计与工业化生产的需要而被当作额外的支撑体系塞入到建筑空间中。这种对结构的建筑学意义的忽视在高校教学中也十分常见，大多时候关于结构的讨论只出现在设计的最后阶段，并通常以缺乏空间考虑、仅满足承重功能的柱网草草收尾。这种简单模式化的教学方式，很大程度上让学生失去了对建筑中结构意义的思辨能力。

我们可以通过类比来理解结构对一个建筑的重要意义，如果将建筑比做人体，结构无疑就是其中的骨骼。骨骼不仅能够让人站立和行走，同时也在很大程度上决定了整个人体的比例和活动的能力。好的骨骼比例可以让人体在视觉上呈现出完美的身材，而骨骼的每个部分都具有与各自功能相关的特殊造型和尺度。一个好的建筑结构也是如此，它不仅是为了让建筑能够站立起来，同时也深刻地关系着建筑的形式、比例、功能、空间体验等建筑学最核心的范畴。可以肯定地说，一个合适的结构概念可以推动优秀建筑的产生。然而，怎样才能称得上合适的结构呢？瓦勒里欧·奥尔加蒂（Valerio Olgiati）的回答是，一个好的结构必须为建筑的理念（Idea）服务。因此，在建筑理念形成的最初阶段就需要同时引入对结构的思考。

1 无参照建筑理念与结构设计

如果要理解瓦勒里欧·奥尔加蒂作品中新颖结构的真正意义，我们就不能单纯地从结构性能的角度去分析，而应该从奥尔加蒂的建筑理念思考着手。奥尔加蒂的无参照建筑理念，是对当代建筑学背景及环境深刻洞察的结果。在一个价值和信仰体系正在或已经瓦解的世界中，建筑将从文化、宗教等非建筑学的意义中脱离出来，成为可以独立创造意义的物体。当下的世界是一个完全异质、多价、多元、离散、无参照的世界，任何事情都有可能发生。固有结构更将愈发消散，固然意识形态的解体值得惋惜，但是无参照世界恰把这个过程理解为一种解放，一种自由和新的可能[1]。

一直以来，建筑理念都是优秀建筑的核心，其对无参照世界中的建筑尤为重要。在过往共同理想不复存在的情况下，奥尔加蒂认为如今的每座建筑都需要秉持各自的理念。我们所处的无参照世界不再有可信的理想，世界不再为每个建筑师提供设计的参照指南。如今，建筑师有责任为建筑创作赋予独特的理念，这正是被解放的无参照世界带来的。在奥尔加蒂看来建筑理念必须具备两种能力：形式生成（Form-generative）与意义构建（Sensemaking）[1]。建筑理念只有通过形式的表达才能真正建筑化，换句话说就是建筑理念的表达要能使设计师想象出形式。此外，如果这个建筑理念只能形成某种逻辑自洽的形式，但使用者对形式缺乏最基本的共鸣，缺乏一种与人的生活、梦想和欲望有着具体关联的能够构建意义的事物，那么这也不能被称为建筑的理念。

无参照世界中，结构的意义超越了其承重的本能属性[2]，跳出了现有结构类型的束缚，成为抽象的建筑理念生成形式、构建意义最重要的手段，这深刻地关系到建筑在物质层面呈现出的姿态以及在精神层面能唤起的人们的共鸣。在一个合适的建筑理念的统领下，奥尔加蒂的无参照建筑中描述的七个重要准则都可以依托结构从物质与精神层面在建筑中得到实现。这七个准则包括“秩序”“一体性”“矛盾性”“崭新性”“建造”“空间体验”及“感知构建”[1]。

下文我们将基于奥尔加蒂最有代表性的作品，从结构层面具体分析他如何基于这七个准则构建心中的无参照建筑，并详细说明在统一的建筑理念指导下，如何将建筑的秩序系统、外观形式、结构体系、构造细部及参观者的感知情绪逻辑、紧密地联系为一体，又如何通过创造矛盾性与新颖性来实现无参照时代的建筑结构美学。

2 案例分析

2.1 帕斯伯高中

帕斯伯（Paspels）高中作为奥尔加蒂的成名作，在其设计时无参照建筑的思想已经非常成熟。帕斯伯高中耸立在村庄边缘的山坡上，如一个纪念性的巨大体块深深地嵌入大地（图1）。建筑的形体并非严格的矩形而是有微妙的变形，屋顶顺着坡地的方向倾斜，在视觉上与地形的角度相呼应。事实上，这个建筑的空间体验并非始于其内部，而是在人们从远处眺望建筑时就开始了。由于巨大、规整的犹如纪念碑的形体，帕斯伯高中很轻易地从周围的环境中脱颖而出，它的体量已经超过了帕斯伯村庄中的建筑，更加接近于大地的尺度，让人不禁联想到远古时代的巨大神庙抑或当代的大地艺术，由此触发一种激动的心情。

当走近建筑并尝试从外部进行观察和解读时，我们发现建筑无论形体还是构造的尺度都超乎寻常，其内部的秩序结构同样不能让人即刻清晰解读（图2）。与多米诺体系或传统承重墙结构中清晰可见的秩序不同，我们无法仅通过帕斯伯高中的立面将其建筑结构秩序清晰概念化。这在一定程度上反映了奥尔加蒂关于矛盾性的思考，类似于当代艺术的目标，即将人们从习惯式的概念化、模式化过程中解脱出来重新审视这个世界，从而获得真正的洞察力和创造力。

在这个建筑中，矛盾性是推动整体理念与建筑结构秩序发展的主要动力。从立面来看，与普通的多米诺体系建筑不同，不对位的上下层窗户暗示了背后功能的排布也不尽相同。通过仔细观察，我们会发现窗框有两种不同的尺度。例如在西侧，中间位置的小窗户的窗框非常宽，且几乎和外墙处于同一平面；长条窗的窗框则较细，且向内退入一定深度（图8）。而北侧立面上中间窗户的尺度较大，两侧则较小且内凹（图1）。这些看似随机无序的细部处理，实则暗示了内部功能排布、建筑空间与结构秩序的规律性。

走入建筑内部，第二层和第三层的空间布局完全呈现出镜像对称的分布（图5，6），这种变化的错动使空间变得自由而丰富。墙体在这里并非直上直下，而是在每一层都出现了断层的变化（图7）。十字形走廊的每个分支都有着微妙的变形，尽头都有一扇窗户朝向外侧美丽的田园景色。厚达半米的窗框在视觉上提高了空间的内向性和围合感，强调了建筑的厚重感，也为外部景色提供了一个抽象的景框（图3）。而与略显冰冷的走廊公共空间不同，教室空间的形体则相对规整，并且在内部整体以木材进行包裹，给人温暖舒适的感觉。与走廊窗户的构造不同，教室的窗户紧贴内部的木饰面，从视觉上巧妙地隐匿了墙体的厚度，由室内看出窗外时感觉和外部景观只隔着一层玻璃，室外的美景似乎触手可及（图4）。这两类不同的构造处理是配合着内部空间体验的需求而做出的选择，而在外立面却表现为看似随机的细部处理。

帕斯伯高中的结构系统，也是实现整个建筑视觉呈现与整体秩序“矛盾性”的重要手段。第二、三层错动的墙体布局直接通过空间的布置演绎而来（图9）。内部墙体在建筑上具有围合定义空间的意义，然而从承重的角度来看却起到类似梁的作用。屋面和各层楼板带来的荷载由内墙与外立面承受，由于各层内墙的错位布置，竖向荷载只在少量墙体交叠的位置向下沿直线传递（类似于柱子或承重墙）（图10左）；屋顶与楼板的荷载通过墙体传递到交叠点上（图10中、右），然后再沿着交叠的墙体向下传递。由于墙体的整个高度成为其作为“梁”承受荷载的结构高度，因而可以实现较大的水平跨度，这种结构性能类似于梁的墙体也被称之为深梁。侧向荷载的传递，则主要依靠楼板与两个方向墙体的共同作用来实现。第二、三层类似井字形的平面墙体布置，使得每层都具有相对较大的抗侧刚度。但与普通的承重墙结构不同，由于墙体并未上下贯穿，上层的水平荷载传递到地面的过程中，水平楼板也起到很重要的作用，这样楼板与每层错位的墙体共同形成了一个三维空间结构以承受水平荷载。

1 位于村庄边缘山坡上的帕斯伯高中

2 帕斯伯高中二层内部走廊空间

3 帕斯伯高中二层走廊与其尽头的方窗

4 帕斯伯高中教室内部的木材饰面与条形窗

5 帕斯伯高中二层平面图

6 帕斯伯高中三层平面图

7 帕斯伯高中东西向剖面图

8 帕斯伯高中窗框的不同位置与细部处理

9 帕斯伯高中空间布局（左）及结构系统（右）

10 帕斯伯高中竖向荷载承重方式

如果仅从结构效率的角度来考虑，传统多米诺体系的传力方式更加高效，因为每层楼板仅承受该层的楼面荷载，再通过柱子将荷载传递到地面，楼板与柱子是一个分工明确的系统。而帕斯伯高中不对位布置的墙体与楼板形成了一个复杂的空间深梁结构体系，共同承受不同方向的荷载。上下楼板将平面上每组对应但稍稍错开的墙体联系成为一个变形的、由外立面支撑的两支点深梁（图10），墙和楼板不能简单地被视为两种构件，而是被整合的、一体的、共同受力的，建筑的一体性因结构系统的不可分割性而得到体现。每层对应错开的墙体虽然在视觉上被强调了各自的独立性，但在结构上由上下楼板联系成为一体。这种视觉呈现与物理逻辑间的矛盾性，正是帕斯伯高中营造神秘感的重要方式，结构因此得以在建筑中与设计理念、空间氛围紧密地结合在一起。

空间深梁结构体系，同样出现在另一位著名瑞士建筑师克里兹的五户宅中（Forsterstrasse Apartment）。但有所不同的是，五户宅中所有墙体的结构秩序等级是类似的，这与设计师想要塑造的流动、均质的空间体验相关[5]。而在帕斯伯高中，无论从建筑还是结构的秩序来说，立面墙体的秩序等级都高于内墙。大部分交叠的墙体都属于立面（图10），其作用类似于传统承重墙结构或多米诺体系中的柱子，内部的墙体则在楼板的联系下起到类似于深梁结构的作用。从建筑的角度来看，虽然每层墙体呈现出不对位的错动，但立面却区别于内墙是厚重、封闭的。如果采用五户宅那样仅由内部墙体承重的方式，立面墙体就会成为一张单纯的表皮，弱化了建筑作为一个结构整体的一体性表达。由于非承重墙体并不需要太大的厚度，所以室内无法实现走廊尽头那种具有厚重感和包裹感的窗框效果，同时也无法实现建筑犹如巨石般重量感的体量效果。

从这个角度来说，承重的外墙服从于设计理念的表达，这种理念的统一性也同样反映在结构的细部构造中。为了实现结构布置，必须在内墙与楼板之间建立有效的传力路径。然而，内外墙之间120mm的保温层则给楼板与墙之间的传力造成了阻碍。于是，帕斯伯高中采用了高强度短杆抗剪连接件作为解决方案[3]。在外墙浇筑时，将上下两排高强度短杆预埋在相对楼板的位置（图11），用于浇筑楼板时与其相接。这类高强度短杆抗剪连接件需要保证连接的长度，外墙施工时，将其后尾与外墙的钢筋焊接，保证其预埋长度和搭接长度；在楼板施工时，将短杆与楼板的钢筋进行焊接（图12），再进行支模浇筑。这样才能保证可靠的抗剪传力，否则预埋长度过短会导致混凝土局部开裂或与短杆之间发生滑移。这一构造使得楼板的部分荷载直接传递到立面上，减少内墙作为深梁所承受的荷载。

2.2 兰德夸特（Landquart）报告厅

位于兰德夸特的报告厅是奥尔加蒂团队以结构为手段回应建筑理念的又一成功案例，理解这个建筑需先从场地入手。如何更好地应对场地的需求，仍然是一个好的建筑理念的起点之一，这个案例的难点正在于要以何种姿态应对原有的农学院老建筑。奥尔加蒂的策略是在老建筑对面隔着广场竖起一堵13m的高墙（图14），在高度上与老楼相呼应，使得新的报告厅与老建筑共同定义出一个位于两者之间的公共广场。这个13m高的墙面非常抽象，几乎没有细节，只有底部的斜柱和一个抽象如洞口般的入口。这种处理手法颇具奥尔加蒂的个人特色，呈现出一种纪念性和神秘感。另一个对场地的呼应表现为建筑入口的设置，两个彼此面对的矩形门洞模糊了室内外空间，室内的视线得以从新广场延伸向普賴蒂高（Prattigau）山谷，也使整个报告厅处于一种半明半暗的状态。

为了创造出一种纪念性的神秘感，整个建筑的结构形式与其背后的物理原理之间同样存在着一定的“矛盾性”。仅仅看外部的立面效果，人们并不能轻易理解这堵高墙之所以能竖立的原因，进而产生疑惑。从外观看，倾斜的屋顶似乎由墙体支撑，然而入口处的构造使得墙体从外部看来十分薄（图15），如果承受压力的竖直构件过薄会容易出现屈曲现象，墙体的高厚比因而与其承重的假设相矛盾。此外，室外高墙底部的斜撑（图14）看起来似乎是一种加固以抵挡水平荷载，但是支撑点过低，无法有效地起到假设的结构作用。

事实上，兰德夸特报告厅结构的传力方式与普通三角屋架并无太大差异。基于同样的力学原理，奥尔加蒂团队却利用独特的语汇塑造出整个建筑与众不同的气质。整个建筑的结构系统以一种异常简单的方式构成，使得结构构件的力量感和体量感大大增强。结构系统中最突出的是报告厅中间一根巨大的斜柱（图16），它是室外高墙斜撑在室内的延续，为室内纪念性空间的营造起到了重要作用。斜柱上方有一根沿着屋面长轴方向的水平梁（图16），它与两侧极薄的山墙脱开，暗示山墙不具有承重功能，从而强调了梁本身的独立的物体感。另外，梁及其上倾斜屋面的所有重量看似均由中间一根斜柱传递，这无疑增强了中间斜柱的力量感。这里，建筑师故意夸大了结构的尺度，斜柱子和梁实则都是中空的。建筑所呈现出的夸张的结构尺度并不是结构承重的需要，而是为了使结构构件在空间中呈现出纪念性的体量感，从视觉上强调设计师想要传达给参观者的结构逻辑。

11 帕斯伯高中外墙内预埋上下两排高强度短杆

12 帕斯伯高中外墙钢筋笼中预埋了抗剪短件

13 兰德夸特报告厅结构承重方式

14 兰德夸特报告厅以一面抽象的高墙面对广场与旧建筑

15 兰德夸特报告厅面对广场的入口构造使得墙体从外部看来只有实际厚度的四分之一

从真实的受力逻辑来说，斜柱与倾斜的屋面形成一个稳定的三角形，它们的自重都沿着三角形的路径传递到结构底部，只有少部分倾斜屋面的自重传递给墙体。三角结构的底部必然会产生侧向推力，通过与地面相连接的斜柱传递给基础。而倾斜屋面与背面的矮墙相连，矮墙的外侧设有一些额外的长方形矮柱以抵挡侧推力（图13）。此外，建筑师还设计了一根水平横梁以平衡倾斜屋顶底部的侧推力，并与高墙、倾斜屋顶一起形成一个稳定的直角三角形（图13，16，17），有效提升了结构的抗侧刚度。高墙背后还设有类似于肋的竖向构件（图18），提升了墙体在抵抗侧向荷载时的面外刚度。水平梁与竖向肋在视觉上形成一个L形构件，L形结构的辅助作用同样也反映在它的尺度上——截面明显小于主空间中夸大的斜柱。这种处理方式不仅在尺度上突出了结构的主次，还在空间上建立了平衡感。由于建筑屋顶两侧墙体有着约10m的悬殊高差，会给观众带来视觉上的失衡感，而斜柱与屋顶斜面呈现的对称角度以及L形结构很好地综合了这种不平衡感。在此，结构构件形式的选择不仅满足了传力需要，还对空间的体验产生了积极的影响。

然而，结构传力清晰的兰德夸特报告厅给人造成的错觉从何而来呢？实际上，建筑师与结构师在此从视觉上欺骗了观者——结构师设计的传力路径被建筑师利用空间进行了分割和隐匿（图13）。结构分析往往被认为需要通过复杂的逻辑计算与演绎方可进行，但就算毫无结构背景的人也会对结构传力进行直觉上的判断。这些判断是基于身体对力的感受所形成的常识，是基于感知的下意识推断[4]。利用建筑空间对结构的传力路径进行分割、隐匿的操作干扰了观者的感知，从而下意识推断出错误的结果。兰德夸特报告厅的竖向和侧向传力实质上十分明晰，然而由两个在认知上完全对立的空间——室内和室外进行了分割。若单从一个空间来观察，人们往往容易下意识做出错误的判断：从室外看，短斜柱似乎是为了防止高墙受压失稳的构造做法；从室内看，斜柱似乎对高墙产生了巨大的侧推力。只有将这两个分割的空间在脑中进行拼合，方可窥见结构的传力路径，从而理解整个结构逻辑。因此，对结构的认知不仅需要感知，还需要智性的演绎。这种智性不仅是结构学上的，而且还是建筑学上的。智性认识的结果与基于感知判断的结果相悖，建筑的矛盾性和神秘感也因此得到了增强。而在智性认识的过程中，观者也在建筑中体验到更多结构和空间的趣味性。

为了呈现出建筑形体的纪念性，奥尔加蒂同样在构造层面进行了精细的处理。在正对广场的一侧，入口的洞口处看不到任何窗框的细节（图14，15），保持着一种非常抽象原始的状态。建筑远离广场的一侧则呈现出截然不同的姿态，从屋顶材料的选择到窗户、门的构造暴露，以及精致的排水构造，都将细节和材料原原本本呈现出来，与广场面抽象、神秘的纪念性形成反差。由于瑞士气候寒冷，建筑在保温节能方面有着非常严格的规范，保温层往往达20cm以上。这里，墙面采用瑞士典型的双层混凝土中间夹保温层的构造做法。在洞口设计中，建筑师故意延伸外层混凝土以遮挡所有内部的构造（图15），从而在外侧形成简单抽象的观感，与外部巨大斜撑的抽象体量相呼应，使得整个立面以一种抽象简洁的姿态回应广场另一端的老建筑。

16 兰德夸特报告厅巨大的斜柱由室外延伸到室内

17 兰德夸特报告厅水平梁、斜柱以及斜柱顶部梁之间的构成关系

18 兰德夸特报告厅水平梁与高墙背后的肋形成L形构件

19 兰德夸特报告厅横剖面图

20 兰德夸特报告厅平面图

3 结语

我们不难发现，以上两个案例都有着明确的理念统一设计与建造的方方面面。帕斯伯高中的体量纪念性和空间迷宫化，兰德夸特报告厅面对城市空间与老建筑的抽象纪念性，以及结构在空间中的模糊隐匿化，这些理念都可以直接指导生成形式并建构起观者感知与情绪层面的意义，都符合了无参照建筑理念的重要准则。也就是说，这些建筑都通过理念的演绎来建立秩序；它们是一体化的，需被视作一个整体来理解，任何部分都不能被单独讨论；它们从任何角度来讲都是崭新的类型，能够吸引大众的关注；它们的材料与构造细部都从属于统一的建筑理念；它们都具有某种矛盾性，使得人们从日常的惯性思维方式中跳脱出来，重新思考建筑；它们都具有耐人寻味的空间体验；它们都同人们的生活、梦想和欲望有着具体关联，从而构建建筑最基本的意义。这些意义的实现都与建筑中结构的作用密切相关，甚至在很多情况下结构成为实现理念的主要手段。在奥尔加蒂的无参照建筑中，结构概念是促使建筑理念转化为建筑秩序的关键一环，只有找到能够最合适地实现建筑理念的结构体系，才有可能找到相应的秩序，并最终形成建筑形式。在无参照建筑中，结构没有定式，也没有类型规律可循，一切都需要以唯一理念为基础重新开始思考。无参照的建筑，必然离不开无参照的结构。

图片来源

图1～4，14，18由梁睿哲拍摄；图5～8，11，12来源于文献[3]；图9，10，13为作者自绘；图15来源于文献[5]；图16，17，19～21来源于文献[6]。