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游牧装置1.0——以“张拉整体”为结构原型的蒙古包设计

超级管理员 — Wed, 18 Dec 2019 01:51:17 +0000

作者：张啸 & 永昌

iStructure与FabUnion合作，来自同济大学的张啸和永昌给大家分享精彩有趣的100%纯原创张拉蒙古包设计。

(游牧装置1.0-立面图图片来源：作者自绘）

0 缘起

能参加“2019内蒙古蒙古包设计大赛”是巧合

参赛选手永昌是蒙古族的同学，熟知蒙古包与游牧生活的一切，目前就读于同济大学建筑与城市规划学院，他很希望将自己的所学报答给家乡的草原。

他与他的队友张啸，是在本科阶段“寒地四校联合毕业设计”上认识的，他们在同济也是篮球队队友，于是一拍即合，决定参加此竞赛。张啸在研究生期间学习了一点关于壳体的内容，知道一点参数化的东西。

希望这次“参数化+手工艺”

的碰撞能形成有趣的成果。

1.1传统蒙古包

十三世纪以来，蒙古族信仰自然，崇尚万物生长之规律。在草原上，牧民根据季节变迁，为了平衡草原生态环境，并长久的生存于此，从而衍生出已游牧为核心的生活方式。以维系“草”与“牲畜”的自然平衡。因此，蒙古族人往往需要按时令，在广袤的草原上四处游牧，因此衍生出了“蒙古包”这一经典的临时性构筑物。

（历史上的游牧生活图片来源：网络）

(游牧生活示意图图片来源：作者自绘）

蒙古包经过历史的积淀，也再不仅是牧民的居所，更是历代蒙古族游牧习俗的载体。如今，它成了游牧文化的重要象征，是游牧生活的“物化”。

回归物质本身，蒙古包则是一种“可拆解、易安装”的穹庐。这两点也成了之后设计的核心。

（传统蒙古包搭建过程图片来源：建日新闻、内蒙古蒙古包设计大赛主办方）

其“可拆解”体现为：节点均为活结点，在拆解的时候并不会对构件形成破坏。

其“易安装”体现为：仅靠几个人力就能徒手安装，构件种类少，施工时长很短。

（传统蒙古包构件图片来源：建日新闻、内蒙古蒙古包设计大赛主办方）

1.2 蒙古包现状

目前，大多数牧民有了自己的宅基地，对长途迁徙的要求降低，都盖起了砖房作为定居点；同时，现代化的机械设备（例如大篷车）也取代了部分蒙古包，而蒙古包作为一种“手工艺”的本质正在被遗忘。

亦或者蒙古包就被作为旅游业的体验项目，使更多砌筑的“蒙古包”坐落在草原上。作者并不认为这些是“要反对的”。它们作为工业化的产物，慢慢替代手工艺，也是那个阶段历史潮流使然。我们要设计的是徒手建造的“蒙古包”，而不是牧民的永久住宅。

（上图：牧民定居导致传统蒙古包需求减少；下图：旅游业带来的混凝土“蒙古包”度假区图片来源：照片来自网络，图解作者自绘）

作者并不想辩论这些蒙古包的“真假”（存在即合理），只是想从自己的角度，探讨蒙古包借助“数字技术”对“手工艺”传统的复兴。下文将详细解释这一过程：

（通过kangaroo找形获得的蒙古包电子模型与实体模型图片来源：作者自绘）

2.1 参考案例

在一次偶然的机会，作者读到题为“Parametric Analysis of Tensegrity-Membrane-Structures”的论文，发表在IASS-2017上。文章解释了2012年10月在东京理科大学（Tokyo University of Science）完成的“张拉整体膜结构”构筑物-Moon Pavillion。其“可拆解、易安装”的特点与传统蒙古包很相似。

(“Parametric Analysis of Tensegrity-Membrane-Structures“ 论文插图，图片来源：IASS-2017）

但是文章仅分析了其受力原理（杆件承受压力，膜承受拉力），并没有公布其“找形过程”。作者想，如果能用Kangaroo模拟这个壳体的找形过程，再反之应用到蒙古包设计上就好了。

2.2 原理研究

作者首先根据关键词“张拉整体”，找到了很多结构大师与雕塑家基于这个受力原理的建筑设计创新与雕塑设计。

（先贤们对“张拉整体”结构的探索与创作，图片来源：Matheus Pereira, Archdaily）

其次，在Kangaroo插件的官方案例中，作者找到了名为“Tensegrity”的案例，打开运行之，看到了神奇的效果：

（张拉整体原型的平衡找形过程，图片来源：作者自绘）

其核心原理为：将杆件与弦都设为弹簧，杆件的松弛长度（Rest Length）为其原长本身，即没有弹性；而弦的松弛长度（Rest Length）长度设为原长的0.5倍，即预先对其施加拉力。当整个装置各端点受重力时，装置随模拟器运算，逐渐达到受力平衡。

(张拉整体原型的原理，图片来源：作者自绘）

作者根据上述论文中的张拉整体膜结构描述，发现“膜”并不是处处受拉，而是只在与相邻杆件端点连线上存在明显拉力。

（张拉整体膜的进一步受力细化分析，图片来源：Parametric Analysis of Tensegrity-Membrane-Structures-IASS 2017）

因此作者提取出其核心受拉受压构件，重新对案例文件的“杆”与“弦”进行布线，进行模拟，于是得到以下效果：

（张拉整体膜的平衡找形过程，图片来源：作者自绘）

但是这次形成的是单向的拱，而且拱顶有明显内缩，并不可控，也无法形成蒙古包需要的“穹窿”，如何将此原理应用于蒙古包设计是作者下一步的重点。

3.1 蒙古包设计-数字找形

作者发现，之所以形成单向拱的原因为：网格布线均为单向布线，因此最终找形肯定是线性空间。要形成穹窿，受力平面网格必须是“环形布线”。在此红线代表“压杆”，蓝线代表“拉弦”。

（作者对基础网格布线的优化，图片来源：作者自绘）

为实现进一步提高“找形”过程中对织物形态模拟的准确性，作者进一步细分网格；同时为了不破坏受压杆件的几何连续性，作者将网面与压杆接触的端点，都移到杆件的顶点：

（作者对基础网格布线的优化，图片来源：作者自绘）

网格设定完毕后，作者进行了kangaroo的找形模拟。但是此次模拟作者给整个受力装置增加了一个竖直向上的“初始力”，否则整个装置向上或者向下生长是随机的，具体过程如下：

（作者对基础网格的生形模拟，图片来源：作者自绘）

3.2 蒙古包设计-物理模型

为了给“蒙古包”的布面设置预应力（拉力），作者从淘宝上购入了高弹性“牛奶布”，将其张拉1倍面积后，在其下部衬入基准模板，根据其定位粘贴受压的木棍，承受压力。如此，整个装置就根据其内力，自动“找”到可以使其平衡的形态，具体过程如下：

（模型材料与制作过程，图片来源：淘宝/作者自摄）

（模型制作过程与平衡过程，图片来源：作者自摄）

（左：数字找形模拟结果，右：物理模拟找形结果，图片来源：作者自摄）

(竞赛提交的最终模型，图片来源：作者自摄）

4.1 结论与展望

作者认为，通过张拉整体结构来做新型蒙古包是很有前景的，因为它符合蒙古包自手工艺时代就有的“可拆解、易安装”两大特点。同时其构件也易于收纳，膜布可折叠成一块；杆件可收纳为一捆，非常便于携带。

而且通过力学模拟来设计“游牧装置1.0”，也体现了蒙古包“形”对“力”直接表达的原真性。这种数字化设计方法本身（从材料与受力出发），也可以是拓宽建筑设计的思路，就像工业革命后，现代主义当时提出的“形随机能“；在数字时代，有没有可能”形随性能“。或者”形随质能“？

作者之所以命名此设计为“游牧装置1.0“，其实是希望它还有“2.0”：

（作者对“游牧装置1.0”的有限元分析，图片来源：作者自摄）

通过对整个装置的有限元分析，我们可以知道其材料内部的应力分布，作者考虑是否有可能对其进行分区域，分材料加工，运用数字针织技术完成对蒙古包维护材料（同时也是受力构件）的数字化生产……

4.2 后记

能参加本次竞赛，是很开心的，因为在设计的过程中，我们更深入地了解了蒙古族文化，同时也将学到的软件技术运用在设计上，这真的是很幸运的。希望设计本身能为蒙古包的未来提供一种可能性，能为传统手工艺在数字时代的振兴提供一种思路。

作者是一名建筑系学生，经常接触到建筑设计，也不免进行“建筑设计创新”。作者也经常疑惑，“设计”本身不就是“创新”吗？但是在经历研究生学习之后，作者认为到：建筑设计创新的原动力是分析方法、建造技术的革新；它可能和物理环境数据监测、结构设计……很多外因有关；我们要看见，归纳，模拟，应用，但是首先要“看见”。

数字化给我们带来的是看见了之前无法看见的数据，从而优化了现有的布局，数字建造技术带来是突破了传统建造方式的限制，从而获得了不同以往的形态。

有时候这些形态看起来很复杂，从设计角度来说没什么必要，但其实为先进建造技术的证明，会给设计本身带来启发。

最后，很感谢主办方、承办方的支持；感谢内蒙好友们在呼和浩特（Hohhot）的热情款待，友谊地久天长！

（作者张啸、永昌，图片来源：额森呢摄）

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什么建筑可在一天内完成？

超级管理员 — Wed, 27 Nov 2019 02:06:56 +0000

巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）作品设计图

与时日悠悠的欧洲相比，我国的工业化进程堪称飞速。但即使如此，也赶不上让·普鲁维和巴克敏斯特·富勒所设计房屋的建造速度——一天之内便可完成。他们究竟有何种魔力能让筑房如此简单？时尚芭莎艺术今日带你揭开谜团。

从铁匠开始的建筑精英

近日，由法国设计师、建筑师让·普鲁维设计的知名作品《6×6组合屋》，以400-800万港元的估价于香港苏富比秋拍呈现。作为如今最具影响力的设计师之一，此件作品是其当时为二战后法国的动荡环境所特别定制的救灾房屋。

法国设计师让·普鲁维（Jean Prouvé）

它灵活精简的特性，凸显了普鲁维当时的设计宗旨——在保障美的前提下提升建筑的实用效果。

此外，由于战争期间法国一度面临金属短缺的困境，所以此作品的另一特性在于以木材为主要材料，搭建拆卸仅需一天，这为安置当时处于法国东部边陲的民众及军人提供了重要的生活保障。

让·普鲁维《6×6组合屋》，拼装视频 © 苏富比香港

然而除建筑外，普鲁维在工业设计领域也有着划时代的不俗表现。他曾说：“永远不要设计不能被制造的物品。”这句话从侧面展现出了设计师独有的机械美学理念。不过你可知道，他的设计生涯其实始于铁匠一职吗？

让·普鲁维《Standard Chair》

让·普鲁维出生于法国南锡（Nancy）的一个艺术世家，父亲维克多·普鲁维（Victor Prouvé）是“南锡艺术派”的创始人之一。这里不但为后世孕育了此位名声赫赫的设计师，更为重要的是，南锡同样是新艺术运动（Art Nouveau）的发源地。

让·普鲁维《Standard Chair》（局部）

让·普鲁维《Compas》办公桌、《Standard Chair》

因为从小受其教父、著名玻璃艺术家艾米里·加利（Émile Gallé）影响，普鲁维在创作中始终非常重视艺术与工业的共振。他在1917年大学毕业后，首先师从金属艺术家Emile Robert学习铁艺。这段金属锻造经历为其今后的工业设计奠定了坚实基础。

艾米里·加利《Coupe aux chardons》，玻璃，1880-1890年

从1927年开始，普鲁维的创作风格开始由重装饰性向现代工业美学靠拢，并立刻吸引了大批前卫设计师的眼球，其中不乏像勒·柯布西耶（Le Corbusier）这样影响世界的大师。

此后，普鲁维更是与柯布西耶等人共同建立了一个名为“现代艺术家联盟”（UAM）的艺术团体，并认定逻辑（Logic）、平衡（Balance）与纯粹（Purity）是其中心思想。而这或许是他职业生涯中最为重要的转折点。

Emile Robert《PLANT STAND》，铁，69×92cm，约1900年

而且，普鲁维一直将自己定义为工程师而非现代设计师。除形式外，他实则更加注重创作原料的加工与生产环节，其1934年设计的Standard Chair就是他专注于效率与创新的杰出成果。

Standard Chair拼装图

此系列座椅后腿的灵感来源实则借鉴了“组合屋”中承重钢架的外形结构，呈现出挺拔的视感。其次，由木质材料构建而成的座板、靠背和扶手，也缓和了座椅整体的僵硬感觉，进而拉近了与观众的距离。

让·普鲁维《Cité》扶手椅及手稿

Cité扶手椅把手细节

其次，普鲁维在早期还特意为学校设计过两款作品——分别始创于1930年和1949年的Cité扶手椅、Guéridon圆桌，它们分别代表了设计师在不同阶段的家居创想。此外，符合人体工学的整体结构也为公众赋予了极为舒适的身心体验。

另一方面，倘若你仔细观察Cité扶手椅，便会惊喜地发现其扶手上的独到设计——皮带。此举不但增加了座椅本身的舒适性，更为之增添了一份含蓄的巧思。

让·普鲁维《Guéridon》圆桌

Guéridon圆桌底部细节

作为组合屋的创意先驱，普鲁维因此获封了另一个响亮头衔——“欧洲的巴克敏斯特·富勒（R. Buckminster Fuller）”。什么，不知道巴克敏斯特·富勒是谁？既然如此，你可要睁大眼睛好好认识这位世界工业化建筑领域的先行者。

让·普鲁维《Compas》办公桌

被哈佛开除两次？

对于世界上那些颇有成就的人来说，似乎从名校辍学是他们人生的必经之路。而这一点也在巴克敏斯特·富勒身上也能佐证。这位上世纪最著名的设计师、建筑师、思想家两次走入哈佛校园，却屡被开除。

巴克敏斯特·富勒（R. Buckminster Fuller）

不过这样的经历对他来说似乎不算什么，富勒在年幼时便展现出了“超乎常人”的特性——自幼视力不佳，直到四岁戴上眼镜后才发现世界是清楚的；头身比例异常，身高仅为1.6米的他却有着相当大的头，且两条腿的长度各不相同，甚至被人称作“无害的怪物”。但是，如此与众不同的外表似乎正是他传奇人生的证明。

巴克敏斯特·富勒《The geodesic dome》，Photo：Ron Case

巴克敏斯特·富勒《The geodesic dome》，Photo：Keystone、Hulton Archive

在被哈佛开除后，富勒进入军营开始了为期两年的军旅生涯。在海军部队服役期间，他凭借自己过人的机械才能，发明了一种可以挽救落水飞行员的机器。得益于此，富勒被选中入学美国海军学院，并在那里深造了机械发明的相关技能。

而在转业后的几年中，富勒先后经历了失业和自杀未遂两件大事，这使他开始重新思考生命的意义。因此他花了两年时间隐居山林，冥想宇宙万物的因果以及自己该如何造福人类，显然这耗时两年的思考对他来说至关重要。

此后，富勒从未将自己的职业局限于某个领域，他反而尽自己所能地设计创造，致力于解决交通、教育、能源等全球性问题。

The geodesic dome外观

而对于住房这一根本性需求，他甚至于上世纪20年代就设计出一栋“会飞的房子”。它轻便、节能、一天造好且可以即刻入住。这栋被称作“超轻大厦”的作品在住房紧张的今天看来着实十分令人心驰神往。而且在其丰富的职业生涯中，富勒共有28项发明专利、28本专著及47个荣誉博士学位，辉煌成就不禁令人赞叹。

巴克敏斯特·富勒《4D House》设计图

从1947年开始，富勒的一项发明——短程线圆顶结构（the geodesic dome）彻底改变了他的命运。这是一座拥有全三角表面的球形建筑，它轻巧、经济且易于组装。与其它结构相比，短程线圆顶结构无需在内部插入支撑柱，便可有效分散压力。

蒙特利尔生物博物馆外观，Photo：George Rose

巴克敏斯特·富勒《Fly's Eye Dome》，Photo：Robin Hill

在此项发明获得专利后，美国军方成为了他最大的客户之一，并用此保护北极圈周围的雷达设施。而如今，你可以在全球各个地区看到此项发明的身影——从非洲的避难所、偏远地区的雷达站，到成千上万的儿童乐园，都布满了短程线圆顶结构的基础设施。

巴克敏斯特·富勒与Dymaxion Car、Fly's Eye Dome © Gregory Gibbons, Courtesy Ivorypress

值得一提的是，“Dymaxion”一词贯穿了富勒的一生。它结合了三个不同的英语词汇——Dynamic（动力）、Maximum（最大值）、Ion（离子）用来表达自己的设计理念——以最少的结构提供最大的强度，以最高的效率利用能源。

巴克敏斯特·富勒作品设计图

基于此概念，富勒还设计出了Dymaxion Car和Dymaxion House系列作品。对于Dymaxion Car来说，它特有的流线型外观可有效降低风阻。据富勒所言，该车的油耗为7.8L/100km，时速也达到了206km/h，这样的性能表现就当时环境来说着实可圈可点。而Dymaxion House则一直处于理论实验阶段，从未被真正造出。

Dymaxion Car及其设计图

如今，离富勒去世已有36年之久，但他依旧是设计界最杰出的人物之一。诸多由他在数十年前绘制的设计图，仍会为新兴设计师、建筑师带来恒久的灵感。

巴克敏斯特·富勒《4D House》

总而言之，极具前瞻性的视野和前卫的创造力或许就是普鲁维与富勒人生的核心词汇。他们始终立足当下，解决实际问题；却又心系未来，用自己无限的想象力勾画着半个世纪后的美好蓝图。

[编辑、文/赵子琛]

[本文由《时尚芭莎》艺术部原创，未经许可不得转载]

像鸟儿那样轻——日本建筑轻盈化的建筑结构策略（一）

超级管理员 — Mon, 23 Sep 2019 02:22:30 +0000

Δ 有趣的建筑结构，有趣的建筑结构人

零

引言

‖刘康‖ 在工作单位的资助下，今年有幸参加华东院、东南大学和东京工业大学的联合交流项目来东京交流半年，内容是建筑结构技艺相关。自三月底到达东京，时间倏忽过了五个半月。在东京及周边城市走走看看，总体感觉日本的建筑风格精巧而多元，但其中最深刻的体会要数轻盈感。下面暂举三例，从中似乎可以感受到其翩然欲出的通透轻盈。

■ 铁之教堂

■ 东京国际论坛

■ Coeda House

‖刘康‖ 对于建筑的轻盈，我们并不陌生。作为结构工程师，我们常从结构的效率和经济性角度考虑。约格٠施莱希在著作《轻٠远》（英文名:Light Structure）中详细论述了其作为结构工程师对于轻型结构、高效结构的探索和追求。但对于轻盈的建筑，这些似乎并不能包含其全部的意义。

什么是轻盈的建筑？建筑师为什么偏好轻盈的建筑？有哪些结构技艺可以实现建筑的轻盈？这些一直是盘旋在结构工程师头脑中的问题。也许理解了这些，才能更好的与建筑师配合，设计出建筑结构和谐一体的轻盈作品。

在东工大交流的期间，有幸认识了同在该校交流的建筑系研究生李萌。在探讨的过程中，我们都对日本建筑的轻盈特征有了极强的认同和兴趣。于是我们研究了建筑轻盈化的发展和特征，并选取一些具有轻盈特征的日本建筑案例，李萌从建筑师的视角解释这些建筑轻盈特征设计初衷，我从结构师的角度解读其中实现轻盈化的结构技艺。

壹

什么是轻盈

理解什么是轻盈，也许能帮助我们更好地理解建筑的轻盈化。

现代汉语词典对于轻盈的解释如下：

1）轻柔秀丽

2）（姿态、动作等）轻巧优美

3）（声音）轻松愉快

4）泛指美女

5）舞姿轻盈飘逸

这让笔者想到了1800年前曹植笔下的洛水之神，“其形也，翩若惊鸿，宛若游龙，荣曜秋菊，华茂春松。髣髴兮若轻云之蔽月，飘飖兮若流风之回雪”，轻盈之美展现得淋淋尽致。

■ 洛神图

翩若惊鸿，宛若游龙，荣曜秋菊，华茂春松。髣髴兮若轻云之蔽月，飘飖兮若流风之回雪。

又如“清新雅淡，玲珑透彻”的才女林徽因的诗《你是人间的四月天》：

“我说你是人间的四月天，

笑响点亮了四面，
轻灵在春的光艳中交舞着变。

你是四月早天里的云烟，
黄昏吹着风的软，
星子在无意中闪，细雨点洒在花前。
……”。

轻盈优美的诗性正如她的诗歌《激昂》中所说的“剖取了一个无暇的透明”。

由此可见，轻盈是一种在诗歌、音乐、绘画中不可或缺的，能够引起人们轻松愉悦感官体验的优异品质。

■ 林徽因

进入现代社会，随着物质文明的进步和人性关怀的觉醒，轻盈的品质在人们生活中得到了越来越多的重视和挖掘。上世纪80年代意大利文学家卡尔维诺在《美国讲稿》（又名“对二零零零年以后文学的六条建议”）中开篇推荐提出了“轻”的世界观，将“轻”作为一种文化取向，一种审美标准。他认为现实生活中的人们，无法躲避沉重和困苦，但文学艺术凭借其智慧使我们找到一个与生活在其中的现实世界截然不同的轻盈的世界。

■ 卡尔维诺

现代家居装潢的审美倾向有“轻、透、瘦、皱”四字决。建筑作为凝固的音乐，作为“人类心灵的语言”，轻盈自然也是一种熠熠生辉的品质。

贰

轻盈的建筑

在中国，轻盈的建筑风格早已有之，这从中国南、北方古典建筑的风格差异中可以瞥见端倪。而在现代，将轻盈作为建筑的主导特质进行研究和实践的时间却出现较晚。

受卡尔维诺的影响，意大利建筑师基安尼٠拉纳罗在《轻建筑：新边缘城市》中将“轻”建筑作为适应时代文化、社会需求的新载体，强调“轻建筑”是将本被认为不相容的两个世界（真实世界与虚拟世界）整合起来的一种尝试。

1996年美国MOMA举办的“轻质建构”（LightConstruction）建筑展上的预言：“现代建筑在经历了纪念性、粗野主义等过于沉重化的表现之后，轻质、飘逸与精致将成为下世纪建筑的要旨。”

■ R.B.富勒与他的发明

在工程领域，建筑轻型化可以视作由“重”向“轻”的进化过程。建筑轻型化探索，首先要提到的是美国科学家、建筑师、工程师、未来学家R.B.富勒（富勒穹顶的设计者）。他在1922年提出“少费多用”思想，在当时曾引起世界各国学者、专家的讨论，并在未来的半个多世纪里推动了建筑学、设计学等学科的发展。

富勒“少费多用”的思想，从自然结构寻找设计思路、以及运用工业化材料实现“最便捷、最有效”建筑设计方式，启发了众多建筑师，例如弗雷٠奥拓、福斯特、格雷姆肖等。

上世纪七十年代末八十年代初，福斯特自己驾着直升机，邀请富勒参观得意之作塞恩斯伯里艺术中心。富勒当场提问：“How much does your building weigh, Mr. Foster?”，引发了福斯特的思索。2010年福斯特的设计生平被拍成纪录片，便以此问作为片名，可见受富勒的影响之深。

■ 你的建筑重几何，福斯特先生？

此外对建筑轻盈化的有卓越贡献的西方式建筑师、工程师还有弗雷٠奥托、约尔格٠施莱希、托马斯٠赫尔佐格、彼得٠赖斯、卡拉特拉瓦等。

弗雷٠奥托著有《轻型建筑与自然设计—弗雷٠奥托作品全集》完整地展示了轻型、可移动自然建筑的设计哲学。奥托创立的轻型结构研究所致力于对轻型结构的探索，他的继任者维尔纳٠索贝克进一步拓展了研究所的范围，与施莱希的构造与概念设计研究所合并为轻结构建筑与概念设计研究所。后者于1980年创立SBP（SchlaichBergermann Partner），致力于轻盈大跨结构的设计探索。

■ 受禅宗影响的日本枯山水庭园

与西方建筑轻盈化的发展路径不同，日本建筑的轻盈更像是内生于本土文化的特质。日本禅宗对茶道、剑道、武士道、诗歌等日本文化各方面影响深远，其审美情趣自然体现在园林设计、家居产品设计以及建筑设计的风格特征上。日本建筑的轻盈似乎与空灵、清远、枯淡、闲寂、幽玄等禅宗意蕴有着千丝万缕的联系。

■ 透着禅意美学的无印良品

日本致力于轻盈化建筑探索的建筑师众多，如伊东丰雄、坂茂、隈研吾、妹岛和世、西泽立卫、藤本壮介、石上纯也、中村拓志等。

他们都钟情于轻盈建筑的实践，但又各有特色。如伊东作品体现的暂时性、流动性、多变性和如同没有重力一般的漂浮感；隈研吾在“负建筑”、“弱建筑”等建筑理念上呈现的消隐、轻盈的状态；SANNA（妹岛和世与西泽立卫事务所）的纯净、轻盈、通透的简约主义风格；藤本壮介的空间与自然的融合；石上纯也以细腻、轻盈、柔软的建筑风格探讨景观与自然、空间的透明性与暧昧性等。

有趣的是，同日本工程师普遍的师承关系一样，日本轻盈建筑师也具有明显的师门传承特点，如中村拓志师承隈研吾，妹岛师承伊东，西泽立卫和石上纯也师承妹岛。

■ 隈研吾和中村拓志

■ 伊东丰雄、SANNA、石上纯也

与厚重坚固的建筑所表现出的“沉重感”相反，建筑的轻盈化是受重力作用下的一种“反重力”建筑表达，它传递出轻盈与飘逸之感。

建筑的轻盈包含物理层面和心理层面，前者指质量或受力小，后者则指视觉心理的负荷较小，沉重感的减轻。总体而言，西方建筑更强调以质量之轻带来的心理层面的轻；而日本建筑更注重心理层面的轻，有时甚至会牺牲物理层面的轻来换取心理层面的轻。正如日本结构设计师大野博史所说：“当代很多建筑看上去很轻，其实它们都很重，就单位密度而言，甚至是更重了，他们只是看上去很轻。”

建筑作为多种元素的载体，可以通过形体、结构、材质、色彩、质感、环境等诸多要素体现其轻盈的特质。其中，对重力的反抗是实现建筑轻盈化的原生诉求，而且日本地震频发、强度高，在此条件下日本工程师为实现轻盈所面临的挑战远比世界上大多数地区的工程师大。即便如此，日本建筑师和结构师仍完成了诸多精妙轻盈的建筑，非常值得学习。

下文结合案例从十二个角度总结了日本建筑轻盈化的建筑结构策略，并从建筑师的视角解释其设计初衷，从结构师的角度解读其中的结构技艺。限于篇幅，本文介绍前四个策略，后八个留与下篇文章再续。

叁

轻盈的策略

卡尔维诺说：“轻盈感是精确的，确定的，不是模糊的、偶然性的。”建筑师和结构师追求轻盈的过程也是对精确和极致的追求，饱含了创造的巧思与突破的倔强。十二策略前四如下：

1 细柱

建筑轻盈化的动机一部分是为了表达对重力的反抗，柱子是建筑中承受重力的主要构件。将其设计得纤细轻巧是实现轻盈化的直接方式，具体可分为“化整为零”、“分而治之”、“预变形”三种建筑结构策略。

1.1 化整为零

化整为零是指将一个大截面的构件分散成两个或多根纤细的小截面构件。一方面小截面构件便于自由灵活的布置和隐藏，另一方面在空间上有一定间距的多根小截面的构件，能够获得比同等体积大截面构件更大的力学刚度。

〖案例1〗

方之家

建筑设计：武井诚+锅岛千惠/TNA

结构设计：铃木启/ASA

■ 方之家

‖李萌‖ 建筑置于一片优美的自然环境之中，能将室内室外联系的最好材料不外乎玻璃了。连续的玻璃立面使住户在室内仍如在茵茵的树林之中，且建筑内所有的功能都置于同一水平面。如果用封闭的墙将其分隔，各个空间与自然的关系便会大打折扣，且每一个空间的使用感受比之现在的效果也会显得更为狭小。

用隔而不断的柱列既划分了各个功能空间的范围，同时又让各个空间有所联系，保留该建筑的空间整体性。更为有趣的是，细细的柱子向上支撑着屋顶，向下扎根于土地之中。这些柱子就如同周边环境的树一样，似乎从大地中“生长”出来。此时的住户不是生活在一个建筑之中，而是生活于枝桠之间，自然之中。同时，柱列中各柱的间距并不匀质相等，而是考虑了建筑的使用者—主人夫妇以及两条爱犬随意出入的可能。

■ 方之家

‖刘康‖ 建筑内部结构柱列采用的是75x75x4.5mm的细方钢管柱，即是建筑的承重柱，又是建筑的抗侧柱。原本如此小截面的钢管柱几乎不具有什么抗侧能力，但是将之通过密集的直线排列，以小聚多，却能起到类似剪力墙一样的抗侧作用。同时，将大截面的结构柱小型化后，在建筑场地大型机械作业受限时，也能便于构件的搬运和安装。

类似的柱列结构我们也可以在日本科学未来馆的入口雨棚，以及国内“和作”设计的天鹅科普馆中见到。但这两者跟方之家的结构受力又稍有不同，他们将柱列中的部分柱子稍作倾斜，倾斜的细柱如同框架中的支撑一般，进一步提高了柱列的抗侧刚度。

〖案例2〗

尾道市Bella Vista Spa & Marina度假酒店主餐厅Erretegia

建筑设计：中村拓志+NAP建筑设计事务所

结构设计：山田憲明构造设计事务所

■ Erretegia

‖李萌‖ 餐厅之侧是无边的海景，相信每一个用餐的人都希望能够拥有一个没有遮挡的全景席位。长方形的平面使餐厅像是一个沿着海岸线延展的海边长廊，其中的每一个位置都有与海最直接的接触。此时，不可避免的竖向支撑——柱便需要有最大程度的消隐。建筑师的策略便是让柱尽量变细。当柱子截面已到极限之时，又将它分为两根更细的柱。此时的柱子已不仅仅是结构构件，同时也是一个个取景框。

可能有人会问，为何屋顶不更加轻巧？这样不是更加有助于结构的消隐？可面对这样一个无边的海，一个过于轻薄的屋顶可能并不能为餐饮中的人提供足够的安全感。此时的屋顶不只是一个遮盖，更是为屋顶之下的人提供安心的一个“怀抱”。与此同时，当人面向大海走出餐厅，透过屋顶下的空间，大海的视野逐渐变得开阔，这样先抑后扬的感受在厚重的屋顶显得更加强烈。

■ Erretegia

‖刘康‖ 这个项目对细柱的追求可谓达到了极致。立柱和纵向梁采用44mmx44mm的方形截面实心钢构件，木结构屋顶采用极为纤细的木材，保持与钢梁基本相同的尺寸，最大木材尺寸为45mmx45mm。虽然屋顶在形体上较为厚实，但是由于采用了轻质的木材，降低了下部钢柱承受的重力和水平地震作用，有助于进一步降低柱子的截面。

柱子采用两根小截面钢柱为一组，将材料在空间上拉开一定的距离，并在柱高范围内通过细细的缀材连接，这一方面获得了柱子纤细的效果，另一方面也如同格构柱，获得了比同等体积大截面单根柱更大的刚度。

1.2 分而治之

‖刘康‖ 建筑物中的柱承担竖向重力荷载和水平荷载（风荷载和地震作用）。承受重力荷载时，柱受压，较为高效，所需截面较小。承受水平地震作用时，柱受弯，其刚度和强度不如受压高效，所需截面大。

基于此，将结构中承受重力荷载和水平作用的柱分离，让一部分柱（或混凝土墙、支撑框架等）承担全部水平作用和部分重力荷载，另一部分柱仅承担重力荷载。仅承担重力荷载的柱能做得较为纤细，布置于需要视觉通透的之处，助于实现轻盈的效果。

〖案例3〗

Extend to forest

建筑设计：隈研吾建築都市設計事務所

■ Extend to forest

‖李萌‖ 正如该建筑的名字“Extendto forest”，建筑师希望住户不只是生活在建筑之中，更像是生活在森林之中。大面积的玻璃窗可以帮助室内外实现很好的无隔断联系。试想如果此时设置600x600mm的混凝土柱，或是300x300mm的钢柱，再通透的玻璃也无法让人感觉自己与外界“无缝相接”。

每一个设计师都知道此时要把柱变细，但怎么变细呢？此时便要提到建筑学生常常对柱子的误解，即柱子只是为了承担竖向重力。实则柱子的粗壮很大一部分原因是为了抗侧。由此，那些更加粗壮的抗侧构件可以被隐藏在建筑中部的室内，不被察觉。将外围的部分柱子从抗侧的重任中解放出来，只承担重力荷载，也可以设计得纤细轻盈。

〖案例4〗

东京站附近某地铁入口

■ 东京站附近某地铁入口

‖李萌‖ 面对这个地铁入口，不难想到国内某些厚实的地铁站入口，两种风格的出发点有所不同。这个地铁口位于广场之中，其外立面的通透效果可以较大程度地减少对路人视线的遮挡。而国内的地铁站口则更加强调实用性，方便路人快速找到。

我们可以发现，这个站口顶棚是十分纤薄的。一个原因在于支撑屋顶的结构并未包覆在屋顶之中。就像通常楼板100mm，但梁高却有500mm，如果用天花将梁包住，再加上为管道留余的空间，楼板的一下子就变得厚实起来。另一个原因在于，此处不是用梁支撑屋顶，而是用钢片做成的门式刚架。梁与柱都为钢板，视觉效果是一致的。而且刚架与屋顶之间隔开一定距离，在纤薄的钢片之上轻轻托着一片薄薄的屋面板。

‖刘康‖ 这个项目的结构设计也比较巧妙，站口顶棚的大部分重量用精致纤薄的刚架承担。虽然刚架在跨度方向有一定的抗侧能力，但在垂直钢架的方向抗侧能力却极弱。为了弥补该方向抗侧不足的问题，设计师在角部加入了圆形钢管柱。一方面钢管柱比钢板截面惯性矩更大，可以抵抗侧力。另一方面，钢管柱布置在两向相交的角部，也不会过于遮挡视线。

1.3 预变形

以预变形实现细柱的典型案例是KAIT工房。与上节类似，KAIT工房将抗侧构件和承担重力的构件分离，但是通过预变形引入拉力的方式实现的。通过预变形对抗侧构件引入预拉力，避免构件发生受压屈曲，长细比较受压柱可以放宽，从而实现抗侧构件的轻薄化。KAIT工房的结构设计十分独特而有趣，值得细说。

〖案例5〗

神奈川工科大学KAIT工房

建筑设计：石上纯也建筑设计事务所

结构设计：小西泰孝建筑结构设计

■ 神奈川工科大学KAIT工房

‖李萌‖ 正如石上纯也所说“通常建筑是由墙分隔的，但我希望让空间变得柔软、模糊、灵活、新鲜。我希望能在建筑中带来一种新的感觉。新的空间，将会是一种空间、氛围、结构和景观的融合。”在KAIT工坊中，他便力图创造一种暧昧、灵活、平等，平面中没有太多变化，但各领域、各空间却能实现灵活连接，一个没有明确边界的空间。纤细的柱子让空间与空间相接，天窗让室内与天空相接，玻璃立面让室内与周边相接。

网上介绍分析的文章众多，大家也都对此不陌生了。如果对石上设计理念感兴趣，此处推荐豆瓣上的一篇文，翻译了石上著作《Small image》中关于KAIT工坊叙述。

https://www.douban.com/note/286580551/

■ KAIT工房柱分类

‖刘康‖ KAIT工房总建筑面积为1990平方米，屋顶距地面4.5m。305根细长的钢柱分为42根承受压力的垂直柱和263根受拉柱。柱中的拉力通过预压和预变形引入。每根柱子都是细扁的长方体，最薄的受拉柱剖面尺寸16x145mm，最厚的垂直柱63x90mm。

■ KAIT工房柱重拉力引入

‖刘康‖ 受拉柱上、下两端刚接，以弯曲刚度抵抗水平力。垂直柱底部刚接，顶部铰接，释放柱中弯矩，减小垂直柱的截面。受拉柱中引入拉力，避免了受压柱的屈曲问题，构件长细比可大于200。受拉柱在水平力作用下需承担弯矩，因此一个方向的截面尺寸需做到145mm左右，但是由于长细比限值的放宽，另一个方向的截面尺寸仅为16mm，可谓非常轻薄。垂直柱受压，长细比需控制在200（日本钢结构规范）以下，但是因为柱顶铰接释放了弯矩，柱子截面同样也可控制在90mm以下。

■ KAIT工房抗侧柱图解

‖刘康‖ KAIT工坊将承重构件和抗侧构件分离，将承重的垂直柱顶设计为铰接，对抗侧构件引入拉力，使二者的截面都能达到纤细轻薄的效果，这种处理手法可谓独到精妙。此外采用预变形的项目还有第十一届威尼斯双年展建筑展日本馆。

‖李萌‖ KAIT工房是石上纯也的个人处女作也是小西泰孝的成名作，它成就了一名建筑师、一名结构师以及一所大学的知名度，可见公众对于优秀的设计、有趣的灵魂并不吝惜褒誉。

2 藏力

有时由于建筑空间、形体的限制，抵御重力、水平力的结构构件无法回避。这时，藏重露轻，藏繁露简也是一种实现轻盈化、寓巧于拙的方法。

〖案例6〗

上州富冈站

建筑设计：武井诚+锅岛千惠/TNA

结构设计：小西泰孝建筑结构设计

■ 上州富冈站

‖李萌‖ 柱子除了是柱子还能是什么？柱子除了起到结构上的支撑作用，还能是什么样的存在？上州富冈站告诉你，柱子还可以是长椅、公用电话、标识牌和照明。如果有人说，柱子下放一把长椅，柱子上面挂着公用电话、标识牌和照明灯，也是对柱子的再定义。那么此处并不是想说如何1+1+1=3，而是如何让1+1+1=“1”。

我们都希望“让柱子变细”，是因为我们只希望有屋顶提供遮蔽，而不希望有柱子遮挡视线。如果屋顶可以漂浮，那柱子的烦恼就没有了。将柱子隐藏，我们可以将其变细，或者将其融入环境。该设计中，这两点都做到了。

■ 上州富冈站的支撑布置

‖刘康‖ 该项目充分体现了建筑与结构方案的融合。车站高约7m，纵向长90m，支撑屋顶的钢柱非常纤细。结构师采用柱间扁钢支撑抵御水平侧力，并将支撑藏于砖砌体之中。砖砌体凹凸不平的形态，不仅根据结构支撑的角度确定，而且还将长椅、公用电话、告示板、标识牌、照明等人体活动的尺寸考虑在其中。

该项目中由于砌体墙并不设置到顶，因此扁钢支撑的顶部并未连接到屋面梁柱节点根部，而是连接于柱顶偏下的柱中位置。这与常规的框架支撑结构有所不同，结构的抗侧在柱下部依靠扁钢支撑提供，在柱上部仍然依靠柱截面的弯曲和剪切刚度提供，二者刚度串联成结构的整体刚度。虽然柱的截面弯曲、剪切刚度较支撑刚度弱，但该段柱长度较短，因此也能提供较大的抗侧刚度。

〖案例7〗

多摩美术大学图书馆

建筑设计：伊东丰雄

结构设计：佐佐木睦朗

■ 多摩美术大学图书馆

‖李萌‖ 多摩美术大学图书馆现已成为不少建筑学生日本旅行中必不可少的打卡圣地。还记得当大家刚接触到伊东的这个作品之时，一段时间做拱门成了风尚。网格、灵活的平面、几何、空间的划分，这些词语在建筑学习过程中都是老伙伴了。可这个作品都给我们对这些干涩词语的全新理解。一系列简单的混凝土拱门组合形成平面的网格体系，将平面划分成一个个小空间。但拱门自身的开放性又让空间彼此相连。书架如流水一般穿过一个个空间，绕过一个个轻巧的柱脚。读者如乘着小船穿梭其间，悠游自在。

■ 多摩美术大学图书馆墙体中的钢板

■ 多摩美术大学图书馆柱断面示意

‖刘康‖ 图书馆拥有多跨连续拱的形态，拱跨在空间中的布置并不均匀，最大的拱跨达到16m，拱高5.7m，最小的拱跨只有1.8m。建筑师从空间营造的角度要求整体结构的墙拱采用同样的壁厚。为了使拱壁足够薄，足够轻巧，采用了将钢板藏于混凝土的钢骨混凝土结构，最终的混凝土拱壁只有200厚，柱脚根部的外周尺寸也只有400mm。内部的钢板骨架为主要的受力体，钢板外的配筋是为了防止混凝土开裂，而混凝土的覆层一方面起到防腐和防火的作用，另一方面也起到约束钢板屈曲的作用。

■ 银座御木本（MIKIMOTO）珠宝旗舰店

同样将钢板与混凝土结合使用的项目还有伊东在银座设计的御木本（MIKIMOTO）珠宝旗舰店。所不同的是MIKIMOTO项目中将钢板置于外侧，混凝土填充于钢板内。相同的是两个项目都以钢板为主要受力材料。但是在MIKIMOTO项目中，虽然钢板外露，由于结构师精细分析了火灾下混凝土的贡献，确保建筑在钢板失效的情况下仍能满足抗火需要。因此，外露的钢板并未涂刷防火覆盖，保证墙面平整光滑的品质。这一有趣的技艺在国内外项目中罕有见到，值得研究。

3 整合

如果把建筑比作人体，那么结构就像是骨架，支撑起依附其上的装饰、围护、设备、家具、交通等非结构部分的重量。因此，结构构件自然而然在人们潜意识里就成了“力度”的符号。如果将结构构件整合到非结构部分的体量之中，让人们辨识不出他们的存在，或者因为异于常态的缺失感，或者因为从力度的紧张感中被释放，也能为建筑塑造出轻盈的姿态。

〖案例8〗

HHstyle 青山店

建筑设计：SANNA

■ HHstyle 青山店

‖李萌‖ 在对SANNA作品的学习过程中，总是会抓住轻、薄、细等等的关键词。也总认为只要学习这样的设计思路与想法即可。这就使学生时代作业时可以尽情地放飞自我，而在参与设计工作后，才发现是真的做不到啊。所以SANNA轻细的表象背后，除却其文化背景之外，还有结构上的巧妙结合。

从剖面上坡道与楼梯的关系可以感受到，HHStyle青山店希望营造出连贯的购物体验。在联系不同层高的空间之时，最常见的便为掏空，通过视线连接来联系空间。或者便由竖向交通空间相连。而双跑楼梯或者电梯相比单跑楼梯虽然更省空间，但很难打破楼层间的分隔感，除非与中庭相结合。单跑楼梯因其长度，更大程度、更大范围影响了相邻的两个楼层。且单跑楼梯单一的方向性也会在更大程度上影响行者的心理。特别是在这样单人行走宽度，楼梯更像是一个通往另一个世界的通道，行者在行走过程中能够更加清楚感受到自己的不断向上，更具有神圣感。SANNA在MOMA中也是利用单跑楼梯来连接不同楼层的空间。

■ HHstyle 青山店剖面

‖刘康‖ 细柱是SANNA建筑作品中常见的特征，但在本案中除了细细的钢柱外，几乎看不出抗侧构件存在的痕迹。在参观本项目时，我们一开始是惊异于柱子的细，然后试图从建筑围护墙体中寻找支撑的痕迹，无果之后才发现原来建筑中部的楼梯坡道就是一个大大的抗侧支撑！

将楼梯与抗侧支撑巧妙整合，建筑师将连接1-2、2-3层的楼梯坡道位于建筑中间，结构上利用倾斜的楼梯作为抗侧支撑。楼梯的重量通过钢索悬挂于上部楼面结构，楼梯的轴向刚度为结构提供抗侧刚度。非本专业的观者几乎无法觉察到楼梯的结构功能，建筑空间中仅能看见异于常规结构的细弱的柱子，加之朦胧半透明的玻璃立面，自然产生了轻巧空灵的感觉。

〖案例9〗

陶瓷娃娃创意工坊

建筑设计：前田圭介

结构设计：小西泰孝建筑结构设计

■ 陶瓷娃娃创意工坊

■ 陶瓷娃娃创意工坊意象

‖李萌‖ 2017年小西泰孝在东南大学的讲座中提到了这个建筑。他说到，当时建筑师将4本书相互交错的摞在一起，然后和他讲，想做这样的建筑。固然物理定律不是等比放大便能实现的。但小西泰孝当时便提到建筑师的结构的感觉。建筑师不需要精通结构的计算，但需要有一种结构的感觉，一种对结构可能性的敏感度。

■ 陶瓷娃娃创意工坊

‖刘康‖ 陶瓷娃娃创意工坊是为一对六十多岁的陶瓷娃娃艺术家夫妇设计的，它即是这对艺术家夫妇的创意工作室，也同时兼具着住宅的功能。建筑师设计了三条悬挑的墙带，由墙带内部的悬挑钢板承重，使建筑有如同悬浮在空中的轻盈之感。

进入建筑室内，几乎看不见传统的梁、柱、支撑等传统的结构元素。建筑师巧妙的将结构与家具、维护墙等非结构元素融合，使人似乎完全感觉不到常规结构元素存在。因此观者也从结构力度的紧张感中被释放出来，空间氛围轻松宜人。这种手法被大野博史称为隐技（hide-tech），与高技（hi-tech）相对。

4 混用

混用是指不同结构材料的混合使用，即我们常说的混合结构。随着材料学科的发展，人们已经可以将众多的材料应用于建筑结构，石材、木材、竹材、混凝土、钢材、铝材、玻璃、FRP等，不同材料各有特长。

日本工程师们似乎特别善于物尽其用，根据材料的特性将其用在合适的位置上。这样在提高结构效率的同时，也能减小构件的截面尺寸，简化节点构造，获得简洁、干净、轻盈的效果。

〖案例10〗

新泻市立葛塚中学校

建筑设计：安藤忠雄建筑设计所

结构设计：金箱温春构造设计事务所

■ 新泻市立葛塚中学校

‖刘康‖ 篮球场屋顶呈椭圆形，长向约43m，短向约67m。屋面结构为斜格张弦梁，受压的上弦使用木材，受拉的下弦采用钢索。木材轻质且受压性能优异，钢材密度虽大但拥有大多数材料无法企及的受拉性能。该屋顶结构充分利用两种材料的优点，在减轻结构自重的同时，也形成了极为高效的斜格张弦梁结构体系。上弦木料断面尺寸为1240x240mm，在43m的跨度下已经显得非常纤薄，同时细细的银灰色下弦拉棒在木料的底色里几乎消隐不见。

〖案例11〗

水月湖年缟研究展示设施

建筑设计：内藤广建筑设计事务所

结构设计：金箱温村构造设计事务所

■ 水月湖年缟研究展示设施

‖李萌‖ 该建筑更多发掘了结构之美。常在桥梁中使用的多跨混凝土结构，其形象是比较粗糙的，既不纤细，也不精美。这样的结构更多的是出于经济的考虑。但在此处，粗壮的混凝土支撑柱以一种简单的状态支撑起水平的建筑。建筑自身的精细感与混凝土的粗糙感形成鲜明的对比。再加上两者简单直接的连接方式，会使观者“忘记”柱子的存在，而是被建筑贯长纯粹的形体感所吸引。

建筑内的钢制桁架也有同样的效果。大大方方地将结构展示出来，观者能看到是这结构落于墙上，并支撑屋顶。但透过这桁架，却又能清楚看到屋顶、墙体。三者的关系是清楚明白地，连接也是简单直接的。但这些又让人忽视掉其中重力的传递，而只剩下上空的屋顶及屋顶之下细美的“线条”。

■ 水月湖年缟研究展示设施

‖刘康‖ 建筑平面为76mx9.6m的细长形，分上下两层。一层为开敞的空间+售票厅，二层为陈列展示的室内空间。整个建筑为混凝土、钢材和木材构成的混合结构。一层墩柱和二层楼面采用类似市政桥梁中常用的多跨连续预应力混凝土结构。屋面结构采用轻质柔和的木结构。屋面与二层混凝土墙墩之间采用钢制桁架连接。采用钢桁架相对于木桁架一方面可以减小构件截面尺寸，另一方面也可简化多根杆件汇交的节点处理，整体效果简洁、通透、有趣。

该项目是我在日本考察的众多项目中最喜欢的之一。建筑师与结构师的完美配合，富有创意的结构体系，恰到好处的材料选用，精巧洁净的细部构造，都让我非常叹服。下次再写专文详细介绍。

未完待续

由于篇幅的限制，这边文章先介绍到这里，下篇文章再介绍剩余的八种日本建筑轻盈化的建筑结构策略，敬请期待。

参考资料

[1] 结构制造日本当代建筑形态研究郭屹民

[2] 从视觉到知觉的结构设计大野博史、郭屹民对谈

[3] SANAA作品特征的建构解析王鑫星

[4] 多维视角下的当代建筑轻型化创作研究齐奕

[5] 建构视野下的建筑形态轻盈化设计研究靲维

[6] 建筑的轻盈感表达研究马磊

[7] 轻型化的建筑付超云

[8] 伊东丰雄建筑设计的“超平”现象研究郑超

[9] 文中部分图片和结论引用自网络，版权属于原作者。本文仅用于学习交流，不作商业用途，如有侵权，请联系删除。

刘康

mengli.seu@gmail.com

李萌

未完成的遗憾，如果建好了都会成为地标

超级管理员 — Tue, 26 Mar 2019 16:07:04 +0000

小i想问大家一个问题，你是否有过这样的经历。自己一直努力成为那个更好的自己，周边家人朋友也都认同你，女朋友也愿意托付终身，可最终丈母娘看你不顺眼，于是你女朋友结婚了新郎不是你。

如果你有过类似的经历，你就应该能够理解拼尽全力做个方案，最终没实现的感觉。

没实现可能是没中标，也可能是中标了设计被改了，也可能是业主破产项目流产。这些事情在我们普通设计师的生涯中时有发生，当然各位大神也会碰到。

小i今天就为大家介绍几个因为各种原因没有建成，但很有特点的项目。

艾萨克.牛顿纪念碑

牛顿在中国可谓是无人不知，在18世纪的欧洲更是被奉为神明。法国新古典主义风格的代表人物艾蒂安-路易·布雷（Étienne-Louis Boullée）为牛顿设计了艾萨克·牛顿纪念碑，并将自己以及同时代建筑师的设计理念倾注其上，但受制于当时的建造技术，它永远停留在了纸面上。

纪念碑整体造型像是一个直径150m的球体嵌在一个三层蛋糕式的圆形底座中。建筑师认为球体代表了完美和雄伟，光线沿着弧形表面逐渐地淡开，产生一种“无法计量的的感觉”。

参观者们通过一条陡峭的楼梯攀登上圆柱体底座，再穿过通向球形核心部分的狭窄通道进入建筑内部，等待他们的是一个空旷、寂静、虚无的球形空间，在球形空间底部中心位置是牛顿爵士的石棺，象征着对抗宇宙虚空的极点。

设计的另一个亮点是，设计师在球壳上半部开凿无数大小不一的孔。白天光线透过小孔射入黑暗的球体内部，如同天空中的繁星，同时随着太阳的移动，光线也呈现出各种变化。

而在夜晚，悬挂在球形体内部中央、象征宇宙星辰的发光体将内部映衬在神圣光辉的氛围下。而建筑体表面亦会受到内部光照的影响呈现出不同的外貌。

当时最高的建筑物是大金字塔，高度为135m；跨度最大的穹顶是万神庙，直径43.3m。在建筑材料和建造技术还十分有限的情况下，要建造一个直径150m的球壳是不可能完成的。小i也开了一下脑洞，如果在今天建筑师给我这样一个方案，该如何实现。钢结构网架相对容易实现，但建筑效果与建筑师追求的神秘感不一致；如采用混凝土壳，建筑效果会更加好，但建造即便在今天也是十分困难的。

苏维埃宫

1918年，布尔什维克政权成立了国家建设委员会，主持未来苏联的城市规划，这时首都还是彼得格勒，不久迁都莫斯科，苏维埃宫的项目筹划从1931年开始并公开招标，柯布西耶、门德尔松、格罗皮乌斯等名字响当当的人物也参加了投标。

最终，斯大林在1932年的8月宣布，苏联建筑师鲍里斯·约凡中标。这个方案获选显示苏联政府的建筑物设计由现代主义转斯大林式建筑。

苏维埃宫殿计划成为世界最高的建筑物，高415米(连天台上的列宁像)，比帝国大厦高34米；列宁像高100米，同样也高于纽约自由女神像。计划中苏维埃宫殿内有数间博物馆及作为苏维埃大会的举办场地。主大厅净空高达100米，直径160米，可容纳21000人，楼顶的列宁像就有6000吨。

苏维埃宫殿原址为莫斯科最大的教堂，救世主大教堂。为建设苏维埃宫殿，斯大林下令炸毁大教堂，但是莫斯科河的河水随即涌入工地，致使工程延误。而后又因二次世界大战的战火波及莫斯科，工程被迫暂停。但是自此之后，工程就没有继续了，工地成为空地。苏联解体后，政府又投入巨资重建救世主大教堂，于2000年8月重新对外开放。

这里引用一句名言——奇观误国。

俄罗斯塔

俄罗斯塔位于俄罗斯莫斯科，修建方案几经修改，2006年诺曼·福斯特为大楼做了新的设计，确定楼高612米，118层。2007年9月，大楼动工兴建，预算资金15亿至17亿美元，建成后将成为世界第三高的大楼。由于金融海啸，2008年11月21日，大楼的建设被迫停止。

最初的项目设计有三个独立塔楼，功能分别为办公室，住宅和酒店空间。经过分析比对三栋塔楼相互成120°角将使外部视野最大化，同时加大每栋楼的高宽比，使其成为“薄片”将使得视野得到进一步优化。因为每栋塔楼高宽比过大侧向刚度过小，结构工程师决定将三个塔楼连接起来形成三叉形，每一叉都可以依靠另两叉形成稳固的结构。

塔楼中部设置六边形核心筒，每一叉则通过立面斜柱承担竖向荷载，同时与核心筒共同承担侧向力。

同时设计中充分考虑到环保要求，锥形结构拥有良好结构性能，同时也使得大楼采光效率得到提升，置于大楼表层的光伏电池能为大楼提供部分电能。三层玻璃，高绝热性能的门窗能有效减少热量损失。楼内利用热水循环系统作为建筑能量体系的保证，冬季利用办公室产生的热量，夏季利用地表的冷却性能，合理地分配能量以常年调解建筑内部的水暖系统。

塔阿尔·沙克大厦——SOM

SOM作为世界高层建筑设计界的翘楚，几乎每个方案都别具匠心，但其中也有很多建筑方案由于未中标而无法建成，这里就挑其中两座有代表性的建筑。

2008 年，SOM 设计了阿尔·沙克大厦（Al Sharq Tower），塔楼预期高度为 360米，宽度为36米，高宽比达10:1。为设计如此纤细的大厦，结构工程师也是煞费苦心。

塔楼中部设置井字形核心筒，立面由结构后张拉钢索构成，并连接到大厦的混凝土核心筒。结构工程师将这一结构体系的工作原理描述为“类似一座垂直的吊桥”，其设计成果便是一座内部无柱的摩天大楼，内部公寓享有开阔的平面，沙漠的景致尽收眼底。

重庆江畔大厦——SOM

2010 年，SOM在 “火炉城市”重庆设计了一座针对当地气候提的高层住宅。设计师力求为这座300米高的摩天大楼提供自然通风，使之成为一座有透气性、能够呼吸的塔楼。

位于中心的无物空间将带来自然对流，由此将空气引入建筑中。在测试阶段发现建筑立面错列排布的窗口又进一步改善了通风。

塔楼的设计采用可复制的模块单元，具有三种住宅楼面基础布局，旋转起来，就会像魔方一样变化出其它样式。平面的旋转塑造了大楼立面的质地，立面上的开洞不仅促进空气流通，还能做成户外露台使用。这些露台存在于不同的楼层，为塔楼的住户提供了促进社区交流的活动空间。

纽约中央车站新世纪发展规划

2012年，纽约市艺术协会邀请SOM事务所设计了这个远景方案，以满足中央车站附近公共空间供不应求的局面。SOM则非常具有创造性地设计了一个漂浮在曼哈顿天际线上的圆环，圆环为一可竖向移动的观景台，可将游客从中央车站直接送到曼哈顿的天际线顶端，从不同高度欣赏曼哈顿的美景。

此方案为百年方案，但从现在的建造能力来看，无论是如何构造如此轻薄的圆环，还是如何让如此巨大的圆环沿竖向移动，均是看起来不可能落地的设计。但小i对此还是持乐观态度，想想如果站在100年以前的1919年，工程师也无法想想上海中心，央视大楼，鸟巢这样的建筑该如何建造，可今天我们已经将其一一变成了现实。

Evolo摩天大楼竞赛

根据Evolo官方网站介绍，EVolo是一个建筑和设计期刊，专注于21世纪的技术进步，可持续发展和创新设计。目标是促进和讨论世界各地学校和专业工作室最前卫的想法。每年Evolo都会举办摩天大楼竞赛，而参赛作品大多是脑洞惊奇，下面小i就为大家分享2018年的个别参赛作品。如有兴趣的朋友可直接登录官方网站查询更多作品。

用于灾后重建临时“高层帐篷”

日本银座可以种水稻的高层

防火高层

木结构高层

盐田中的高层

天道好轮回

所谓天道好轮回，苍天饶过谁。有好方案没实现的例子，就有方案像开玩笑一样，但竟然被造出来的例子。小i下面就为大家列几个，一起赞叹一下设计师的脑洞。

结语

“得不到的永远在骚动，被宠爱的都有恃无恐”，无论对于建筑师还是结构工程师，能让自己图纸中的设计变为现实都是难能可贵的，看着自己的项目像孩子一样一点点长大也是这份职业最有成就感的一点。珍惜项目机会，努力让落地的项目问心无愧，与君共勉。

参考文献：

1. www.archdaily.com

2. 知乎“有哪些你认为极具美感但是却几乎无法建成的建筑设计作品？”答题人：Exotic Hadron

3. 知乎“有哪些你认为极具美感但是却几乎无法建成的建筑设计作品？”答题人：夜游宫

4. 高楼的故事：三座未建造的摩天大楼，SOM设计事务所

5. www.google.com

6. www.evolo.us

7. 本文图片均来源于网络，版权属于原作者或网站

交流合作

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结构细部的建筑逻辑

超级管理员 — Wed, 05 Dec 2018 10:16:14 +0000

结构的细部构造对一个建筑来说或许有着举足轻重的意义，特别对于那些外露的结构，似乎更能引发人们去猜测细部背后设计师的诉说。

孟加拉国议会大厦-路易斯·康

在保证强度、刚度以及稳定的前提下，对于构件的形式及连接我们有许多选择，比如我们选择采用木结构框架，那么对于梁柱有着诸多的基本形式以及组合方法。

木结构梁柱形式

同样，对于钢材或者混凝土，由于材质所营造的氛围以及受力性能带来的不同组合形式也会带来完全不同的感受。

钢结构梁柱形式

混凝土结构梁柱形式

“对于高技派的钢架、钢索之类的有限建筑语汇的热衷。或者只满足于横平竖直梁柱体系都是值得质疑的。我们所探寻的结构，既非强加的形态，亦非笨拙的骨架。”——巴尔蒙德

所以大多数情况下，结构并非一定要如何，细部的展现也正是建筑师与结构师共同努力的结果。

法国巴黎卢浮宫的地下广场，为保证与地上三角锥金字塔的形式的统一，楼盖部分采用了密肋截锥的做法。

Grand Louvre

密肋楼盖

同样的形式也出现在了中央的立柱上，通过对常规的矩形柱进行切角来形成复杂的截面，所有这些努力的原因就是为了保证几何的统一与纯粹。

切角立柱

通常剪力墙在立面上都是直上直下，但是在伊夫林·格雷斯学院（Evelyn GraceAcademy by Zaha Hadid ）这个项目中，倾斜这个元素不断的出现，

由于场地受限，平面呈现z字型。

首层平面

也许是学校建筑的原因，扎哈手下的曲线，折线，锐角在这里显得少有的冷静与理性。

Evelyn GraceAcadyem

在跑道上方，斜柱与斜墙带来强烈的动感，隐喻冲刺的形态。

Evelyn GraceAcadyem

金贝尔艺术博物馆位于美国德克萨斯州沃斯堡，于1972年建成，为建筑大师路易斯·康（Louis Kahn）的经典作品。

金贝尔美术馆

建筑诗哲——路易斯·康

博物馆整体为“拱形”，由两端的立柱支撑。馆内想引入自然光但又不能太过耀眼，为了达到理想中光的艺术效果，康历经近三年的时间来研究金贝儿美术馆的天窗采光系统。

通过中部开槽引入自然光漫反射

剖面示意

从最开始的折板，到后来的半圆、椭圆与圆弧，最终确定采用摆线的方式构造屋顶，摆线的弧度与竖向构件交接更为自然且空间不会显得过高。

屋顶思考过程

摆线

康认为，“拱顶是一种能够接受光线的界面，对室内空间的度量即来自对光位置的感知，正是以这样的方式，自然光确定了房间形态的选择。”所以自始至终，屋顶的形态没有偏离“拱形”的元素。

与筒拱对比

（深色：主压应力线；浅色：主拉应力线）

但实际上，由于拱形中部纵向开通长槽，且竖向支撑为两端的4颗立柱。所以并非为短跨向的“筒拱”传力模式，而是沿着纵向的梁“”受力模式。结构师奥古斯特•科门丹特（August Kommendant）沿着主拉应力线方向布置预应力筋，最薄处壳体厚度为102mm。

新馆与老馆

在1980年代，由于展物需要扩容，需要对博物馆进行扩建，但面对这样的经典，以一个什么样的姿态去定义新馆成为一个巨大的难题，建筑师伦佐·皮亚诺顶着巨大的压力进行新馆的设计，相较于老馆的古典封闭，新馆十分的轻质与通透。

新馆

混凝土柱，一分为二的木梁与轻质钢结构屋面组成框架结构，木梁与柱顶脱开也充分展现了现代多重材料组合“轻”的艺术性与实用性。

新馆结构

鹿特丹艺术博物馆（Kunsthal）建造于1992年，位于鹿特丹的Museumpark社区。 Kunsthal被称为无馆藏博物馆（仅提供策展场所，无馆内藏品），汇集了几个画廊和大厅，可以提供最大的灵活性，并容纳可以单独或共同共存的众多展览和活动。

Kunsthal

入口处的3颗立柱分别为工字钢，蜂窝工字钢以及混凝土方柱，不同材料及结构形式的并置表达了一种即兴的“门槛”概念，同时也契合了艺术博物馆的主题。

入口立柱

在展馆2号厅中，一根根红色细杆在平面上沿着拱形展开。

拱形系杆

由于被梁打断，加之不同寻常的造型，或许我们会产生疑问，

它，是结构？

它，是图形？

或者，是建筑装置？

结构师巴尔蒙德说，三者皆是。

拱形系杆

两组拱形杆件为传递水平力，相互交汇保证了面内的稳定，视觉上的不明朗带来别致的体验。

报告厅

报告厅中，所有柱子为斜柱，倾向讲台一侧，开始设计时希望用右侧的框架去顶住左侧的倾覆力，但是对框架会造成显著的不均匀沉降，从而无法达到支撑效果。

设计思考

最后的解决办法是做厚斜板和顶板，使得整体为一个“混凝土桁架”来解决倾覆力的问题。

楼板整体受力

（柱40cm/斜板40cm/顶板30cm）

还有一个比较有意思的地方是内部的这些在悬挑板位置设置的纤细的拉杆，由于楼板自身较厚，这些细杆的作用究竟是为了悬吊楼板，还是为了风吸力下拉住屋面，这种混沌的状态也正是结构细节的魅力吧。

吊柱

由于篇幅有限，还有一些有意思的案例就不展开细说。

位于德国的Tobius Grau公司从事高端家具定制，他们的办公室与仓库的一些结构细部体现着产品的精致与优雅。

办公室梭形柱

仓库木结构

伦敦的Evelina儿童医院外表采用通透的单层网壳，结合精致的外露双挑托板节点最大限度的减少医院的刻板印象。

▲ Evelina儿童医院

▲ 刚接悬挑节点

参考文献：

1. Structure As Architecture.Andrew Charleson.

2. informal.CecilBalmond

3. 易灵洁, 李欣. 塑形为光——金贝尔美术馆的摆线拱顶和光的设计[J]. 建筑师, 2017(3):59-66.

4. 齐奕, 张姗姗. 尊重与自由——金贝尔美术馆新馆解读[J]. 建筑师, 2015(4):66-76.

3. 本文图片均来源于网络，版权属于原作者或网站

最后的最后，“他”还是和“他”走到了一起

超级管理员 — Fri, 30 Nov 2018 11:35:43 +0000

我们相爱，就是道德。

《卡罗尔》

作为单身狗保护协会的资深会员，非标一直为画图界的各路单身狗操碎了心。为帮助大家脱单还专门推送过一篇小哥“二选一”供妹纸们参考：

然而，评论区的妹纸还是真相了：

所以，我觉得吧，

与其苦苦等爱还不如……就…….

在！一！起！

让我们做彼此的天使，互相守护，

不好吗？

正是：

建筑加结构，方案太优秀；

结构加建筑，中标小能手。

而且也早已诞生过一对模范CP，就是——

约格·康策特（Jürg Conzett）&

彼得·卒姆托 (Peter Zumthor )

左：约格·康策特（Jürg Conzett）

右：彼得·卒姆托 (Peter Zumthor )

那一年，我们相遇

那一年，42岁的“非著名建筑师”卒姆托刚成立了一个勉强能叫做事务所的事务所。事务所一共就俩人，一个是总建筑师，另一个是副总建筑师。

那一年，29岁的“准结构师”康策特刚从瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH）完成学业，正站在人生的街角迷茫思考：该从哪儿弄到下一顿的饭钱。

一个急着招人，一个要找工作，加上本身又是“老乡”，相见无语泪先流。

于是，

康策特成了这家只有两个人的事务所的第三者。

对，没错。为了面包，结构专业的他选择当个临时“助理建筑师”。

而这一“临时”就是七年。

七年间，他们合作完成了罗马考古基地保护所等很多作品。甚至在2000年，还一起合作了汉诺威世博会瑞士馆。

然而，十三岁的年龄差还是败给了“七年之痒”。

康策特逐渐开始移情别恋，有了更谈得来的其他小伙伴。并最终和Gianfranco Bronzini成立了现在的CBP(ConzettBronzini Partner)事务所。

离开你，我才终于活成了你

从CBP的官网上可以看到，这个由“结构师”主导的工作室并不是很“正经”：

路桥工程和建筑项目大约各占一半，而且路桥的设计本身似乎就超出了工程设计的范畴，呈现出更多的可能性。

因为，被卒姆托调教过的康策特果然是有两把刷子：

一把叫做“结构师”，一把叫做“建筑师”。

看看他的代表作：

“枕木峡”步行桥

(Traversina Footbridge)

康策特终于用卒姆托教过他的本领完成了超越建筑的设计。

关于这座桥的背景略有点复杂：

曾经的罗马古道一直延伸到瑞士东部Graubünden州的阿尔卑斯山区：这是一个穿越了森林、山洞、悬崖、河流又布满旁支错节的山路路网。山路的沿途，留下了诸多修道院、礼拜堂等历史遗迹。（据说歌德18世纪时曾沿着这条古道，从德国前往意大利。）而随着当代徒步探险的兴起，这一系列支离破碎的道路被重新划入了整个旅游网络中。

策划由一个民间私募基金发起。由于没钱按照原样修复山谷中的渡口，所以他们便找到了康策特的事务所，希望能够在下图所示的“枕木峡”修建一条跨越两岸的步行桥。

山路崎岖，大型机械和施工人员难以进入，加上当地的气候条件使得建造季节很短，因此主体结构必须通过预制完成。

但桥的跨度至少需要48m，而当时直升机最大承载量仅为4.3吨。

此时常用的Pauli Truss(鱼腹式桁架)和SchwedlerTruss(施韦德勒桁架)都不能满足这一需求：这两种结构体系不仅在重量上超过了直升机的最大荷载；而且当步行者在桥梁上行走时，视线与自然环境之间总会不断地被桥梁自身的构件所阻断。

如果是一般的结构师大概根本不会注意到这种视线感受，但康策特是被卒姆托教出来的结构师啊，他完全不能容忍这种构筑物本身在环境和人之间的强行介入。

So，我们需要一个新的建构形式来满足这一特定的需求。

从长轴上看，如果将整个桥视为一个承受均布荷载的简支梁，那么在此方向上桥身受力的弯矩图则为抛物线形。

而呈现抛物线形的桁架恰好能使整个下部环带保持均匀的受力。此时的桁架由上弦的层压木制成的水平连续梁、竖向压杆、下弦收拉钢索和拉结钢索构成。

经过计算可以发现，在跨度不变得前提下，桁架的重量对于桁架高度的变化更为敏感，而分隔的段数对于整体重量的影响不大。

在允许的最大范围内，桁架的高度选用了5m,分隔段数为24。

再从短轴上来看，通过康策特的设计阶段草图可以发现，最终的剖面形态实际上是遵循着渐进的构成原则，“加减混合”操作形成。

第一步：步道直接与下部梯形桁架相结合

此时下部桁架主要承担竖向荷载，上部的步道呈“U”形，主要抵御水平向风所带来的扭力。上下两部分通过桁架的上弦，即层压水平连续木梁相连接。此时的上下部分通过简单的加法直接联系，逻辑清晰。

第二步：步道通过H形框架与下部梯形桁架结合

步道的侧向肋杆向下延伸形成H形框架并与与下部桁架的竖向压杆相连。此时的步道在之前的基础上通过H形框架与桁架链接，获得了更高的整体强度。同时，桁架中本身只受压的竖向压杆开始产生了弯矩，这使得整个结构的建构逻辑开始趋于复杂。

第三步：步道通过H形框架与下部三角形桁架相结合

上部步道形式不变，下部梯形桁架上边（即连续木梁）缩短，使得下部由原来的梯形桁架转变为三角形桁架。此时，原来梯形桁架内的斜拉索被删除。由于桁架上弦变窄，使得上部步道与下部桁架的联系减弱，抗扭能力变小。为了弥补这一损失，H形框架比上一步更加深入桁架部分。

第四步：步道通过H形框架与下部三角形桁架相结合

在上一步基础上将下部桁架的竖向压杆一分为四，以便于上部H形框架和桁架水平压杆深入到竖向压杆之中。同时，细长的十字断面能在降水后迅速风干，有利于提升压杆的耐久性。同时，增加线条使得下部结构显得更为错综繁密，与周遭的山林形成了呼应。

至此，一个混合结构产生了。

它包括上部的U形步道，H形框架和下部的三角形桁架：H形框架是上下两部分的连接件，上部U形步道主要抵抗水平风载，增强整体的抗扭能力，三角形桁架的竖向压杆既受压，也同时承受着一部分H形框架所带来的弯矩。

值得注意的是，如果单从一个结构师的角度去看，上部步道如果采用杆件式的栏杆可以大大减少水平向风对于桥的影响。

但康策特在此“并不合理”的采用了栏板进行围合，这主要出于美学和行人心理的考量：整体来桥梁上部简洁敦实，下部繁复轻盈，形成了鲜明的对比关系。而且，栏板有较好的围合状态有利于降低行人在步行中恐高心理，同时，刻意将栏板提高到1.5m的高度，可以将视线引向远方而不是直指河谷。

像鸟儿那样轻

康策特曾谈过他与卒姆托合作七年中所得到的认识：

“我并不寻求独立的工程美学，即常被人提起的‘承重的清晰性’。我的目标更加适度，但同时又雄心勃勃——工程师的工作应是建筑的一个部分，不论它是有形的还是无形的，也就是说，它应该属于建筑。”

建筑之美，既在于划破天际的凌空身姿之上，也在无微不至的结构细节之中。

法国有一句诗，

像鸟儿那样轻，而不是像羽毛。

源于自身力量的轻盈才是飞翔。

本文感谢大师姐林雅楠的文字编辑和指导

本文图片

图【1】来自http://www.traversinersteg.ch

图【2】来自http://www.baidu.com

图【3】、【4】来自https://v.qq.com/x/page/l0509buehmk.html

图【5】来自https://cbp.ch/

图【6】、【7】、【13】来自https://www.pinterest.com

图【8】来自http://www.traversinersteg.ch

图【9】、【12】【14】来自《Structure as Space》

图【10】来自https://www.teachengineering.org

图【11】来自《世界著名桥梁设计》

其余分析图与动图全为作者自绘，转载请注明

建筑上的摩天轮们

超级管理员 — Sat, 24 Nov 2018 10:47:29 +0000

1893 年世界上第1 座现代摩天轮—芝加哥摩天轮(FERRIS Wheel) (直径76.2m)问世。

随后，日本、英国等相继建造了具有代表性的摩天轮多座,其中最著名的要算在2000 年之前为庆祝新千年而建造的英国“伦敦眼(London Eye)摩天轮(直径135m)了。

常见的摩天轮结构有刚性、柔性以及刚柔混合结构三类。最初的摩天轮是刚性桁架制成的，然而刚性摩天轮自重较大，限制了尺寸上进一步扩大的可能。柔性摩天轮及刚柔杂交摩天轮在大直径摩天轮中较为常见，它们自重更轻，拉索纤细，建筑效果也更受建筑师青睐。

摩天轮结构主要由支架与轮辐结构组成，将轮辐结构竖直放置，通过空间支承架支承中心轴，用机械驱动轮辋（即外环），使其绕中心轴转动，就形成了摩天轮。

当轮辋结构为平面钢桁架时（图a），基于连接的方便，轮辐的结构形式一般采用径向布置的平面钢桁架体系，且轮辐之间用直径较小的若干圈钢桁架相连接，用以增加轮辐的刚性，提高结构的稳定性，这种摩天轮结构是刚性的。

当轮辋结构采用三角形空间钢桁架时，同样考虑到轮辐与轮辋的连接构造，轮辐的结构形式常有两种：全钢缆索体系（图b）和钢桁架和钢缆索间隔布置体系（图c），分别形成了柔性摩天轮和刚柔混合型摩天轮结构。

摩天轮的支承结构体系最早采用钢桁架支承，但是现在大多采用A形支承，在面内形成刚度较大的受力体系。在两个A形支承架外侧设置拉索，保证结构的体系稳定性。

摩天轮结构的驱动系统通过摩擦力驱动轮辋转动，该处还同时设有制动系统，以保证突发情况下能够及时将摩天轮停下。从受力角度考虑，驱动系统可以视为轮辋在该处切线方向的约束，当轮辋的面外变形较大时，还可以认为驱动系统处存在一定的平面外约束。摩天轮结构所承受的荷载主要由索预应力，自重荷载，制动力，风荷载和雪荷载等。一般情况下摩天轮结构的第一阶屈曲模态均为轮辋的平面外弯曲屈曲。

摩天轮结构屈曲模态

问世一百多年来，摩天轮已经从单纯的娱乐设施发展成为兼具有城市名片功能的地标性建筑，下面我们就来看看国内外一些建筑上著名的“城市之眼”吧~

01 天津永乐桥摩天轮

永乐桥摩天轮被称作“天津之眼” ，是天津的新地标建筑，坐落于当年永乐帝率千军万马渡河之处—永乐桥之上，是世界上唯一一座跨河建筑、桥轮合一的摩天轮，兼具观光和交通功用。上仰天子之渡灵气，下拥九河下稍风光，其奇思妙想、巧夺天工的设计是世界摩天轮建设方面的一大突破。摩天轮直径为110米，高达135米，匀速旋转一周约28分钟。座舱到达最高处时，乘客能看到方圆数十公里的景致，天津的母亲河海河风貌尽收眼底。

永乐桥摩天轮结构布置图见图( 图中高程采用大沽高程) 。摩天轮塔架起自子牙河两岸，根部间距125. 4m。塔架作为轮盘支承结构承受轮盘传递来的力与弯矩作用，构件采用箱型截面，规格为□4000 ×3500 × 40。从侧立面上来看，塔腿和塔柱的三肢构件在同一个与竖平面夹角9. 624° 的倾斜空间平面内，塔柱顶端的横梁( 主轴) 沿横桥向水平放置，工作原理类似一个大的门式刚架，主轴采用截面2800 ×60 钢管。

02 潍坊白浪河大桥摩天轮

白浪河摩天轮，有“渤海之眼”之称，是一个集桥梁、摩天轮为一体的工程。

白浪河摩天轮采用创新的固定圆环结构形式，在结构上突破了传统摩天轮的辐条形式。轿舱带有动力装置，沿着设置在轮盘上的固定轨道运动。轮盘为一个由网状编织的钢结构所形成的空间圆环，正立面外轮廓为一个直径125m 的圆，上、下部结构断面分别为一个轴线直径15m 和5m 的圆，以这两个圆为基准，沿轮盘外轮廓线渐变形成轮盘面。轮盘面采用菱形布置的空间封闭网格形式，网格节点采用十字形节点，轮盘外脊设置外弦桁架，内脊设置内弦杆，通过斜柱墩台及两侧稳定索形成竖向及水平支撑体系。轮盘网格及内外弦杆件采用热轧无缝钢管，钢管直径在351 ～ 914mm 范围内，斜柱钢管的直径为1500mm。潍坊白浪河摩天轮的三维模型和轮盘面的杆件连接关系如下图。

03 东经120摩天轮

该项目位于常州市，为城市地标性构筑物，由于其环向中心线即为东经１２０度经线，故取名东经１２０摩天轮。

摩天轮整体呈圆环形，出地面约８０ｍ，最大直径为８９ｍ，外侧悬挂游艺舱体．主体结构为２个圆环状钢箱体通过钢架连接组合而成，厚度仅为７ｍ，钢箱体内侧设置钢管桁架．作为上部钢结构的嵌固部位，景观塔下部设置两层地下室，采用型钢混凝土框架－剪力墙结构，主要建筑功能为管理用房及设备用房．

04 上海大悦城摩天轮

大悦城摩天轮有“魔都爱情地标”美誉，其在体量上虽不及其他知名摩天轮，然而依靠其悬挂结构的特点，将观览车悬于建筑外侧的特殊造型却是国内乃至世界范围内的第1 台悬臂观览车。

观览车的结构形式复杂多变，最终呈现出来的昼夜间的整体效果也各不相同。大悦城观览车采用单面支撑的结构形式，转盘与转轴的连接采用全缆索的式样，在转盘钢骨架外圈上布置大量LED 点阵光源。白天在外观上给人一种通透、完整的视觉感受，夜间也可以呈现出一轮象爱情戒指般的光圈效果。这一时尚且新颖的外观设计吸引着更多年轻人的目光，这座摩天轮逐渐成为上海年轻人心目中的爱情圣地。

05 长沙摩天轮

长沙摩天轮是贺龙体育馆广场附近的标志性建筑，它伫立在一个巨型的屋顶之上，摩天轮运转时可以观赏整个“娱乐之都”的风景，向东可看到长沙大学、世界之窗和星河开发区；向南可看到省植物园，南郊公园；向西可以看到湘江对岸的岳麓山以及江心橘子洲；向北可以看到伍家岭以北的开福区政府。

摩天轮游乐购物中心地上二层, 半地下室一层, 地下室一层。建筑占地面积4429m2, 总建筑面积18593 m2, 建筑物高度20.33m。一个直径99m 的大型摩天轮设备安装在建筑物的屋顶上, 摩天轮上有60 个座舱, 可同时容纳360 人游乐观光。摩天轮总重量通过八根钢柱支撑在建筑物屋顶面。在对摩天轮支柱间距和商场建筑功能进行分析后, 建筑柱网尺寸采用7.8m×10.5m。这样既能满足商业建筑的要求, 又能使摩天轮上的荷载直接通过建筑框架柱和局部剪力墙传至地基上。

正立面图

侧立面图

06 澳门影汇之星摩天轮

影汇之星高悬130米、全球最高的8字形摩天轮，澳门景致更尽收眼底，此摩天轮包含17个以复古科幻为主题的观景厢可容纳多达10人，运行一次15分钟。影汇之星是全球独一无二的的8字形摩天轮，耸立于两座酒店大楼之间，其设计概念源自荷里活巨制之震撼场景，恍如两颗炽热行星冲击大楼外墙，留下了一个近乎完美的“8”字，打造了“影汇之星”这个与众不同的标志性外观。

07 广州塔摩天轮

广州塔摩天轮是全球最高横向摩天轮，位于广州塔顶450米高空处。摩天轮由16个“水晶”观光球舱组成，观光球舱环绕一圈约为20分钟，每个观光球舱可容纳4-6名乘客，游客可以从各个角度观赏广州迷人夜景。

08 日本大阪 Hep Five

“在摩天轮到达顶端时互相拥抱的情侣一定会永远在一起。”这句话在日本几乎是口口相传。“Hep Five”摩天轮作为大阪的地标性建筑，频繁出现在各个浪漫的日剧当中，满足了人们对爱情的美好幻想。

Hep Five直径长达75米的红色摩天轮，最高可以上升到离地面106米的高度，旋转一圈大约需要15分钟。整个摩天轮，包括每一根柱子，每一个包厢，都是酷酷的大红色，给人一种热情似火的感觉！

09 其他特色摩天轮

“水城之眼”

聊城“水城之眼”摩天轮位于聊城南部新城行政商务中心，地下一层，地上13层，共14层，项目设备总高130米，是全球首座建筑与摩天轮相结合的城市地标。

“石狮之眼”

海西最大的摩天轮——直径88米，橙色支柱底座，蓝色轮缘，搭配彩虹色钢架和不同主题色系轿厢，多彩的摩天轮成为这座城市的标志性建筑，也为石狮的天空画上绚烂色调。

“高雄之眼”

这是台湾最大的巨型摩天轮，建在高雄梦时代购物中心顶层，晚上亮起幻变霓虹灯光后，就成了高雄一颗璀璨明珠。高雄之眼直径50米，旋转一圈需要15分钟，36个车厢内均有彩绘作品。

Skyview摩天轮

它是全欧洲唯一矗立于大海之上的摩天轮，随摩天轮缓缓上升，一侧是海牙城的精致市景，一侧是白浪翻滚的北海海岸线。无论是正午时分还是霓虹璀璨时，都能让游客享受在浪漫的气氛之中。

摩天轮结构，因其独特的建筑造型而受到建筑师们的青睐，以其大跨度异性空间结构挑战着结构师的水平，最后因为那个浪漫的传说而走进万千情侣的心中。

参考资料：

01.郭彦林，甜广宇，索结构体系、设计原理与施工控[M]，科学出版社.

02.马明，王卫东，宋涛等，天津永乐桥摩天轮结构[J]，建筑结构学报,2010,11,05.

03.张高明,马明, 宋涛等，潍坊摩天轮节点参数化设计及计算分析 [J]，建筑结构,2016,02,10.

04.周一一,万继玺;,陈联盟;,等，东经120无辐式摩天轮景观塔主体结构设计[J]，空间结构,2014,03,15.

05.王勇，长沙摩天轮游乐购物中心设计[J]，中外建筑,2007,02,01.

高层结构的X型节点

超级管理员 — Fri, 02 Nov 2018 15:37:14 +0000

在2018年8月12日的istructure的公众号中分享了一篇《超高层不止框筒–斜交网格结构 Diagrid structure》文章，从文中案例发现，小Z亲自参与国内4个项目的建设或前期投标工作。在回顾这些项目发现，平面布置有圆型，有方型，更有上方下圆的；斜杆截面有圆型、方型的。今天给大家深入讲讲高层结构的X型节点的那些事。

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圆管X型节点

广州珠江新城西塔平面呈类三角形，分为办公室楼层（1－73层）和酒店与客房层（73－103层），结构总高度为432m。结构体系为斜交网格柱外筒+钢筋混凝土核心筒。

平面为中心对称的圆角等边三角形，立面为中间大上下小的纺锤形，立面和平面的变化，使得各层节点相似但不相同，且每个节点的四肢不在同一面内。斜向网格相交区有15个X型节点，随平面分为三种类型。节点立面分叉角度约23度。

斜交网格钢管直径从下到上直径由1800mm，减小到700mm，厚度从55~20mm，节点板的最大厚度为100mm，主要材质为Q345GJC-Z25和Q345B。

节点设计思路：（1）在X型节点左右相邻钢管通过与拉板（长度约6.4m）相贯实现左右连接传递竖向荷载；（2）上下相邻钢管则通过与环板相贯实现上下连接且实现节点区加强。

上述西塔项目是2007左右实施的，十年过去了在2017年小Z又碰到一个类似项目–长沙A9的T1塔楼，它是地下3层、地上64层，总高度322.87m，外框47.8m×47.8m；裙房地上5层。结体体系采用巨型钢管混凝土柱斜交网格框架+钢筋混凝土核心筒的混合结构体系；钢管混凝土柱最大截面Φ2000×40；材质Q345B、Q345GJC、Q390GJC；斜交网格X型节点首次出现在F16层。

随着楼层的升高，圆柱截面变小，节点可划发为3类。节点分叉角度约13度。相贯口长度约11m，跨越3层。相较西塔X型节点，开叉角度更小，相惯口更长，腰部更纤细（已经小于原设计管径）。尽管X型节点区域为加强层（腰桁架）区域，周边有斜腹杆，4管汇交区域为竖向荷载的转换点，因此需增加节点的可靠性。

节点设计思路：（1）沿用广州西塔X型拉板传递竖向荷载的设计思路；（2）节点腰部于纤细且上下管径不同，也无法直接相贯对接。因此采用半锥管过渡，以实现竖向荷载的传递，同时也加大的交点汇交区的断面尺寸（以第一类节点为例，相交区断面尺寸由原来1200mm增加到1400m）。腰桁架上、下弦和腹杆相管与半锥管焊接更加简单。

下图为施工过程中照片。

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共面矩型管X型节点

深圳信通金融大厦地下6层、塔楼地上33层，总高度161.73m，外框45mX45m，核心筒22.5mX22.5m，副楼地上5层；菱形斜交钢网格外框架－钢筋混凝土核心筒结构，核心筒与外框钢结构之间仅通过少数水平钢梁及斜梁连接，楼板在本结构体系中并未起到有效的协同作用，刚性楼板假定不适于本项目。

斜交网格结构在建筑立面呈菱形，且沿各楼层尺寸统一，其边长均为5.86m。斜撑构件在F26层以下为箱型，其从下至上为B450×800×70×70~B425×425×27×27，钢材从下至上依次为Q420GJ、Q390GJ、Q390；在F26层以上为工字型，尺寸为H350×425×25×20，材质为Q390。

该项目与长沙A9项目不同点在于：（1）截面为矩形且立面为正正规规的盒式造型；（2）网格倾斜角度约45度，比较适中，外框架的抗侧能力好于内核心筒。

与常规高度外框架不同，网格本身平面内刚度大且网格均为焊接连接，在施工过程中发现，杆件焊接收缩变形，拘束力巨大，因此合理的焊缝顺序有利于减焊接残余应力。

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非共面矩型管X型节点

深圳中信金融中心项目（方案阶段）位于深圳湾超级总部基区域，T1和T2高度分别为312m和212m。

塔楼结构采用斜交网格-核心筒结构，其中钢结构工程包括斜交网格及环梁、楼层钢梁、塔冠钢框架，核心筒钢骨柱等。斜交网格根据悬臂应力迹线找形得到，称为Machell truss。在结构上比传统的X型支撑更有效率，可大大减小用钢量和截面尺寸。

斜交网格主要由角柱以及斜撑组成，50层以下斜交网格均内灌混凝土，50层以上为钢框架。其中角柱共有8根，分布于建筑的4个角部，同一角部的角柱间通过角部延性梁连接。角柱为异型截面柱，其截面尺寸随建筑高度逐渐缩小，由1500x45mm变化至475x25mm，材质均为Q345。斜交网格斜撑截面主要为箱型截面，截面尺寸包括B1100x1100x24x24至B500x500x25x24渐变，节点处板厚加大，在50层以下内灌C60混凝土。

在建筑造型上实现天圆地方的效果，结构平面由方形转为圆形，立面沿高度方向逐渐内收。尽管Machell truss抗侧效率很好，其立面斜交网格由多个不规则四边形组成，且其构件截面形式均为箱型，同时角柱为异形截面。因此立面四杆交汇节点均不共面，相邻节点与节点之间的法线方向均不相同。

原节点概念设计如下图所示。若当杆件共面时是完美的，但六杆非共面，节点交汇时会存在大量的错边。

撑网格上每个节点均由的四根杆件+环梁六杆交汇而成，节点均处于四个面a、b、c、d的相交，即节点相交处杆件非共面。因此节点设计即要兼顾传力的连续性，又要考虑矩形杆件交汇时空间位置的微小变化引起的错边等问题。根据放样发现有3种解决方案：

方案A节点平直，杆件弯扭以实现节点端口不共面的转换；

方案B节点弯扭，杆件平直。

方案C节点、杆件均平直非弯扭。在节点处连接错边时，由厚端板过渡连接。

通分析AB方案可知，方案A杆件均要做成弯扭杆，成本太大，且斜撑杆件沿轴线扭转，会产生附加扭矩；方案B要求节点加工精度高，但成本相于A方案低很多。方案C采用厚端板过渡，在受力小的区域在成本和安全性上更加适用。最终我们认为方案B更合适。

我们将该节点拆分为节点平直段及节点过渡区。其中节点平直段由钢板纵横交错，相当于一个大箱梁；节点过渡区由弯扭板件组成箱形对接口；在节点区域将相邻节点的杆件非共面问题在节点区消化，杆件设计为正常的箱形杆件。

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小结

通上4个项目案例分享了，不同平面，不同立面变化时，圆管和方型X型节点的设计思想。

（1）相同管径的X型节点设计思路推演出非等管径的思路。

（2）当立面收进变化时，矩形X节点杆件交汇时，形成错边，提出了相应的解决思路。

资料来源：

1、广州珠江新城西塔招标图纸，节点实施方案；

2、长沙A9金融中心施工图，节点实施方案；

3、SOM深圳中信金融中心初设计文件，投标方案；

4、深圳信通金融中心招标图纸，节点实施方案。

文中节点合理化成果、效果图片展示来源于JG技术团队。

iStructure的初衷是分享建筑结构领域的见闻、优秀的设计和自己一些的思考，向更多人呈现结构设计有趣的一面。

史上最严重的十大建筑事故

超级管理员 — Wed, 17 Oct 2018 16:04:25 +0000

史上最严重的十大建筑事故

人类创造了很多令人不可思议的建筑，然而这些卓越的成就并非没有错误。无论是因为结构及材料上的隐患，还是功能上的缺陷，都会产生严重的后果。

在世界范围内，每年都会产生各种各样的建筑事故，甚至有很多人因此失去了生命，在为这些人哀悼的同时，作为设计师，我们也应该去了解这些工程事故发生的原因，并且引以为戒。

下面让我们一起去看一看，历史上最严重的十大建筑事故背后的故事。

孟加拉国萨瓦区大楼倒塌事件

Savar building collapse

事故描述：2013年4月24日，孟加拉国达卡市萨瓦乡的一栋8层大楼倒塌，经过19天连日搜索，确定死亡人数达1,127人、约2,500人受伤。

事故经过：2013年4月23日，一个电视频道录制了一段视频，显示大楼出现了裂缝。随后，大楼内的人立即被疏散，较低楼层的商店和银行都被关闭。当天晚些时候，大楼所有者Sohel Rana却对媒体说，大楼是安全的，工人明天应该返回，拒绝上班的员工将被扣发一个月的工资。最后在第二天快到上午9点时，大楼发生倒塌事故，倒塌后只有位于地面的一楼楼层完好。

事故原因：整栋大楼第五层至第八层是未经允许而私自建造。建筑从原本的商业用途被用作了工业用途，重型机械的重量和振动加剧了建筑结构的过载。

事故影响：2013年4月25日事故发生的第二天，孟加拉政府将这天定为国家哀悼日。这次重大的伤亡也取代了1995年韩国三丰百货倒塌事故成为世界上建筑物倒塌罹难人数最多的灾难事件。

花旗集团中心结构事件

The Citigroup Center

工程背景：花旗集团中心是当时纽约市最高的摩天大楼，这栋拥有45°倾斜的顶部和独特的高跷式底座的59层，279米高的建筑，由建筑师 Hugh Stubbins 和结构工程师William LeMessurier所设计。

工程危机：在一次学术会议，一位年轻的大学生指出，此建筑的四根巨柱是布置于建筑四面的中间，而不是建筑的四角，所以斜交 45 度的方向，是结构受力最不利方向。

而根据纽约建筑规范，LeMessurier只计算了X、Y方向的水平荷作用下的承载力。经过补充计算，在 45 度的强风作用下，风荷载增加了40％，导致人字形支撑连接处的载荷增加了160％，建筑物可能被吹倒。而且，施工单位为了方便施工，钢结构连接由原先的焊接被改成了螺栓连接，更加减弱了结构连接处的抗拉承载力。

解决方案：此后，此楼便秘密开始加固，为了解决连接节点缺陷，大批焊工在夜间进行烧焊，加强建筑的连接作用，而白天建筑的一系列活动照常进行。为了减小风荷载的作用，在楼顶安置了一个7立方米的谐调质量阻尼器，也就是我们常说的TMD，经计算，可以减少50%风荷载作用下的位移。

华特迪斯尼音乐厅

Walt Disney Concert Hall

工程背景：华特·迪士尼音乐厅位于美国加州洛杉矶，是洛城音乐中心的第四座建物，由普利兹克建筑奖得主弗兰克·盖里设计。它于2003年10月24日开放，主厅可容纳2265席，还有266个座位的罗伊迪士尼剧院以及百余座位的小剧场。

最初，盖里设计了一个由石头砌成的迪士尼音乐厅，但他们看到毕尔巴鄂古根海姆博物馆之后，必须要用金属材料。从而引发了后面的一系列工程灾难……

反光事件：音乐厅落成后，片状屋顶上，凹凸的抛光不锈钢板，如一面面大镜子，反射炙热的阳光到周边的公寓里或路面上，致使温度上升，引起投诉。该音乐厅的售票员也表示，曾多次看到对面街上有施工用警告三角椎，受不了高热而融化，亦发现有垃圾桶产生自燃现象。

解决方案及反思：诸多的抱怨使得音乐厅不得不再花一笔钱，透过电脑分析，将容易折射光线到人们活动区域的几片屋顶，使用喷砂的方式将其亮度减低，以避免同样的问题再次发生。

“建筑物显然对周围环境是有影响，他们可以大幅的改变微气候。随着越来越多的反射面被使用，危险的增加，带有凹面的建筑物尤其危险。这些建筑必须事先进行模拟或测试，以避免周围建筑物出现明显的过热现象，甚至在室外公共场所，高温和火灾也会导致高温。”——伊丽莎白·瓦尔蒙特。

卡托维兹贸易大厅屋顶倒塌

Katowice Trade Hall roof collapse

事故描述：2006年1月28日，卡托维兹贸易大厅的屋顶在波兰的Katowice倒塌。当时屋内有700人，造成65人死亡，170多人受伤，其中包括13名外国人。

事故原因：波兰政府的检察官调查结果显示：建筑物中的大雪和冰没有被及时清除，屋顶已经损坏，但管理方只进行了紧急维修，并没有按照波兰法律的要求向建筑检查员报告损坏情况。同时设计和施工上有很多的缺陷，这些缺陷导致了建筑的迅速崩溃。

事故后果：三名设计大厅的建筑师被捕。其中两人被指控“故意造成建筑灾难”，导致65人死亡，第三人被指控“不由自主地造成建筑灾难”。检察官声称Jacek J.和Szczepan K.犯了几个错误，并对该项目提出了一些未经商定的修正案。两人都意识到这样一个事实，即2000年1月屋顶在雪的重压下弯曲，但他们没有采取任何措施来纠正这种情况。第三位建筑师Andrzej W.负责批准该项目，尽管其存在错误和缺陷。

由于这次的灾难，2007年3月波兰修订了建筑法，大型建筑物现在必须每年进行两次技术调查（冬季前后），以确保它们安全且结构合理，未能进行调查的，将被判处至少1,000兹罗提的罚款或面临监禁。

上海莲花河畔景苑倒塌事故

Lotus Riverside

事故描述：2009年6月27日凌晨5时30分左右，上海闵行区莲花南路，罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”7号楼整体倒塌，造成作业人员肖德坤逃生不及，被压窒息死亡。

事故原因：房屋倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。

事故后果：此次事件在社会上造成了巨大的影响，涉嫌该事件的责任人员被移动司法机关追究刑事责任。2010年2月11日，闵行区法院一审判决6名被告人入狱3至5年。被告人阙敬德贪污罪名成立，判处无期徒刑，剥夺政治权利终身。肖德坤，作为事故中唯一死亡的人员，其家人获得赔偿人民币77.5万元。

Kemper体育馆倒塌事故

Kemper Arena

工程背景：肯普体育馆，1973年建成，是一座有重要意义的建筑，于1976获得美国建筑学会荣誉奖章。它的总尺寸约110米x99米，由三个巨型的钢结构空间桁架吊挂屋面。巨型桁架间距47米，跨度99米，之间的二级结构是平面钢桁架，间距16米。第二级平面桁架之间再布置第三级桁架檩条，间距2.7米，上面再铺设压型钢板组合板作为屋面。

事故描述：1979年6月4日下午6:45，一场风速为110公里/小时的大风暴和大雨导致肯普竞技场的一部分屋顶倒塌。由于竞技场当时没有使用，没有人受伤。

事故原因：1.体育馆的排水孔布置在周边，1.2万平米的屋盖仅有8个127mm的落水管(实际需65个以上)，设计的排水能力严重不足。肯普体育馆因竖向刚度不足，4级主次结构加剧了水池化效应，从而在一场暴风雨中坍塌。

屋盖结构布置

2.体育馆的吊挂节点也存在设计缺陷，成为结构破坏的起始点。节点上端铰接，下端用法兰连接。当屋面挠曲时，法兰节点产生次内力，螺栓需承受额外的撬拔力，大大超出了设计承载力。吊杆的破坏引起屋盖的垮塌。

吊挂节点图，上端铰接，而下端刚接

节点螺栓的撬拔力

事故反思：当你跳出了惯用的设计方法时，就应该用10倍的努力，进行10倍的调查研究，尤其是在大尺度的项目上"—勒.墨休里。一种新的设计应该以最新的理论以及实验研究成果去验证，如果创新的设计超越传统结构的限定时，应对基本的结构理论持怀疑态度。在结构领域里，仅靠技术进步无法确保减少事故，甚至会因盲目自信而增加事故的发生。

约翰.汉考克大厦

John Hancock Tower

工程背景：约翰汉考克大厦是一个60层，240米的摩天大楼，位于波士顿，该塔是由贝聿铭及其合伙人亨利·N.柯布设计并于1976年完成。在波士顿，它保持最高的建筑的记录超过30年。

工程缺陷：大厦的玻璃幕墙是由镜面的隔热玻璃组成，划分为1.4×3.5的玻璃共10344块，大厦在建成开始就陆续有玻璃破裂跌落，1973年一次风暴更是吹碎数十块，破碎的玻璃滑落又砸碎其他玻璃。截止1975年，已经有两千多块玻璃因破碎由木板替代，大厦千疮百孔。汉考克大厦周围因此也变成危险禁地，走过的行人有被玻璃砸中而丧命的危险。

解决方案：业主后来将玻璃制造商LOF和贝聿铭事务所告上了法庭，指责他们提供了“不够好并且完全不专业”的服务。LOF反诉业主诬陷，并控告贝聿铭事务所不良使用材料。贝聿铭则反诉了LOF。各方争持不下，直至1981年终于达成和解，并要求三方都对官司内容保密。

问题的解决方案是加强中心核心筒厚度以增强结构刚度，并将隔热玻璃换成单层较厚的回火玻璃。后来大楼还安装专用的温感电子传感器，一有玻璃内部状态变化，中央控制室就会立即受到指令，派管理人员迅速过去换掉玻璃，这样就更加加大了这座大楼的安全度。现在人们才敢自然的在大楼周围行走。

维达拉温泉酒店

Vdara Hotel and Spa

工程背景：Vdara Hotel and Spa酒店是由RV Architecture，LLC的Rafael Vinoly设计，是一家公寓式酒店，位于拉斯维加斯。在开业之前，Vdara被指定为LEED金奖建筑，并获得绿色生态评估计划的五个关键评级。

工程缺陷：这栋建筑就像是一支激光枪，由于建筑外墙反光太强，日光照射在建筑上，反射进这座假日酒店的游泳池，使得坐在池边相当不舒服。朝南的塔楼也是太阳光线的收集器，光线温度甚至可以烧焦人的头发，融化塑料饮料杯和购物袋。酒店员工及当地新闻媒体都把这种现象称为“死亡射线“。

解决方案：管理层在泳池甲板上安装了大尺寸的蓝色遮阳伞以保护泳客，而酒店的玻璃外墙则覆盖了非反光薄膜。

事故后续：设计Vdara的建筑师Rafael Viñoly也在2013年建造了英国伦敦的“ Walkie-Talkie ”摩天大楼。这栋大楼和维达拉温泉酒店类似，都有阳光反射的问题。如果太阳直接照射到建筑物上，它就像一面凹面镜，将光线聚焦到南面的街道上。

2013年8月29日下午，一辆捷豹汽车停再大楼对面，2小时后，由于大厦凹形玻璃幕墙的聚光性，光集中于捷豹车身上导致汽车车身的外壳热熔。

新世界酒店

Hotel New World

工程背景：新世界酒店所处大厦的正式名称是联益大厦，由商人黄康霖以低成本建造，于1971年落成，楼高六层，另设一层地下停车场。新世界酒店是该大厦3楼至6楼的租户，2楼为一家夜总会，1楼则为一家银行。

事故描述：1986年3月15日，该大楼在上午11点25分迅速解体，不到一分钟，其中任何人都没有时间逃脱。据报道，目击者在倒塌前听到了爆炸声，但警方排出了炸弹袭击的可能性，气体爆炸被认为是可能的原因。

这场空前的灾难共造成了33人死亡，17人受伤，被称为“二战以来新加坡最大的灾难”。大厦的倒塌令人惋惜，直到今天去新加坡旅游，当地的导游都会跟你说：”瞧，这里就是当时发生大灾难的地方。

事故原因：1.在联益大厦倒塌之前，该大厦的梁柱和墙壁已经出现裂痕，附近居民对大厦的安全情况感到忧虑，但大厦业主黄康霖不予理会，又将警告标志隐藏及遮盖，并在外墙加建了一层瓷砖，在天台加建一个水箱，增加了大厦的负荷量。大厦倒塌前夕，大厦2楼夜总会梳妆台的镜子破裂，舞台的梁柱也裂开，夜总会负责人于是通知黄康霖，但黄康霖只下令工人用木板支撑裂开的梁柱。

2.原结构工程师错估了大厦所能承受的重量。结构工程师仅仅计算了大厦的活荷载，但没有计算大厦的静荷载。这表示大厦并不能承受自身的重量，所以倒塌只是时间的问题。事故发生时，三条梁柱在倒塌之时裂开，而其他梁柱又未能支撑裂开的梁柱，因而导致了大厦的倒塌。

3.根据亚洲新闻频道报道，大厦是由一名不合格的绘图员设计的，而不是专业的结构工程师。一名调查人员发现他低估了柱子和墙壁可以支撑的自重。

事故影响：在倒塌事件发生后，1970年代在新加坡建成的大厦均进行了结构检查，其中部分大厦因结构不稳固而需疏散。政府亦因此加强建筑物的监管。自1989年起，所有建筑物设计均须由认可的查验员复查。而商用建筑物在建成后每隔5年，便需经过新加坡建设局工程师的检查。

倒塌事件发生后5年，一幢9层高的新酒店于1991年3月28日在原址兴建，并在1994年开幕，定名为富都大酒店，提供85间客房

美国银桥

The Silver Bridge

工程背景：银桥建于1928年，得名于其颜色铝漆。银桥位于美国俄亥俄河上，连接着俄亥俄州与西弗吉尼亚州，采用了“眼杆”型设计方案。这里所说的“眼杆”型，就是把桥设计成自行车链条的样式，中间交织连接并固定在支撑塔上，而两端则被牢牢钉死在两个桥台上。

事件描述：1967年12月15日，正值下班高峰期。圣诞购物和下班回家的人们挤满了这座桥。谁也没有想到，悲剧就在这时发生了：短短一分钟之内，银桥就彻底倒塌了。银桥倒塌事件直接导致50余辆汽车坠入俄亥俄河中，46人丧生。

事故原因：正是只有两根“眼杆”组成一组的链条设计和脆弱的钢材，导致俄亥俄州一端的C13号接合处发生了断裂。而链条与桥塔之间的不合理关系，也是导致灾难发生的原因之一。

事故影响：尽管银桥倒塌是一场灾难，但失败还是有积极的方面。由于银桥，桥梁检查现在更加常规和深入。工程师现在对腐蚀疲劳和应力腐蚀更加了解，从而可以设计和制造更高质量的结构。凭借今天的技术，以及更好的设计技术和材料，希望银桥灾难再也不会发生。

参考资料：

1：维基百科；2：google；3：知乎

4：公众号，路桥技术

反正建筑丨一个人的礼拜堂

超级管理员 — Fri, 12 Oct 2018 09:29:43 +0000

从创办反正建筑事务所到现在，我们服务了很多甲方完成属于他们自己的梦，这一次，我们想更多地关注自己内心深处一直想做的一件事，就是在海边给自己做一个祷告冥思的空间。

「一个人的礼拜堂」可以置于海边、森林或是山间，无论何时何地，身处其中的人都可以在此冥想，通过光影的变化静静地感受外部时间的流动，自由地安放内心世界。

设计背景

建造过程

海边搭建

历经多日的备材与制作，我们把这个不带有任何商业价值的空间放在海边，身处其中，你可以感受到时间，可以感受到外界，可以感受到最真实的自己，我们取名为「一个人的礼拜堂」。

设计构思

Step 1：在3m*2.5m*3m的有限场所里，我们需要一个有相对延展的空间，所以选择圆的形态。

通过圆在水平以及垂直方向的收缩，创造了一个向上延伸的角度，而这个角度，它是一个空间的引导，可以让一个人的思绪在某一处聚集，逐渐收缩到天井处，引向了天空。

Step 2：天井的垂直方向上，形成了一个独处的活动空间。将入口设计在两侧，向内延伸，让两侧的自然光均匀到空间里面。

Step 3：配合天井进来的阳光，投影在空间内部立面上，跟随一天的时间变化，投影也相继发生移动，给它增加了时间。

材料构建

A、通过木结构让整个空间形态成型；

B、外立面使用透光的遮阳网，让结构裸露出来，从而让建筑达到通透性；

C、我们用毛毡营造内部空间，因为毛毡是一个软性吸光且不透光的材质，可以让进入空间里的光线更均匀，更加的干净；

D、使用图钉来固定毛毡，它不仅仅是做到了固定作用，也可以做到使内部空间黑色毛毡上，出现发光斑点（这些图钉的反射，是很干净的反光点），增加了趣味性。

建筑实景

静静地矗立在海岸边，进入其中的人就像走进了另一个世界，在空间中感受外部世界的时间变化。

内部空间

天井与“星空“创造了某种神性，身处其中可以感受到超越内部的形态，在这里独处或冥想，可以更好地直面内心世界，与自己对话，从而得到了全新的自己。

外人眼中的「反正」也许附有许多标签，但是我们依然保持对设计原本的态度，不断探索发现、不断突破新的可能，做自己，通过空间的方式描绘每个人的所思所想，正如「一个人的礼拜堂」让我们在快节奏的生活中冥想思考，以设计的方式让大家真正了解「反正」。

项目信息：

名称：一个人的礼拜堂

位置：厦门海边

类型：建筑、景观

材料：木材、毛毡、遮阳网

时间：2018年

状态：完工

设计：反正建筑事务所