邹议公共建筑设计的结构技术创新

武现顺 安志强

【摘要】随着社会经济的飞速发展，公共建筑设计的技术创新已成为当代建筑设计的发展趋势，公共建筑设计的技术创新是公共建筑设计创新的本源动力，建筑结构的更新、生态技术要求和新老材料的开发，促使建筑师不断地进行建筑技术设计的创新。这些新结构、新技术和新材料的开发应用，在根本上解决的公共建筑设计中所面临的功能和形式问题，文章主要对公共建筑设计的结构技术创新形式进行了相关探析。

【关键词】公共建筑设计; 结构; 技术; 创新

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

公共建筑设计的结构创新在当代建筑工程中显得尤为重要，结构是支撑建筑的主要部件，也是制约和促进建筑形态创新的主要因素，富有创造性的使用结构因素，将设计出意想不到的建筑形体和新奇的建筑形象。通过结构进行的公共建筑形态创新主要包括发挥技术极限、挑战重力的结构形态; 运用结构特性、营造动感的结构形态和展示设计内涵，塑造细部的结构形态三种形式。

一、挑战重力的结构创新

在传统公共建筑的设计中，结构的首要任务是维护建筑的稳定与坚固，而要想维持建筑的稳定与坚固，机构首先要面对的就是地球的引力，也就是重力。纵观整个公共建筑的发展历史，可以看出，挑战重力始终是建筑技术创新的重要突破口之一，如古罗马的万神庙创造的巨大穹顶就是古代建筑师挑战重力的结果。通过对建筑结构的改进和优化，使建筑的结构技术在解决了工程技术问题的同时，也完成了对建筑形态的塑造，这种转变，随着现代建筑技术的飞速发展，表现的愈加明显。

从高层建筑发展的初期，建筑就呈现出试图挑战重力的束缚，向更高的空间发展的趋势。让·努维尔( Jean Neuvel) 设计的巴黎无止境大厦( Tour Sans Fins) 方案位于巴黎西郊的德方斯新区，大厦采用了“生长型”的结构体系，越向上使用的是越轻巧的金属结构，塔楼在顶部的附属设施全用环形玻璃板外墙遮挡，并为了减小风阻穿有一系列空洞。无止境大厦方案虽未能实施，但也说明了人们挑战地球引力的决心。这种决心到了2010 年，被迪拜塔以828 米的惊人高度推向了顶峰。

北京CCTV 新总部大楼的设计更是另辟蹊径，不在高度上与重力宣战，而是采用了三维的环形形态，从水平方向展示人类技术的力量。在CCTV 新总部大楼建筑师瑞姆·库哈斯( Rem Koolhaas)的眼里，传统的摩天大楼垂直向上的形式已经失去了创新性，“摩天大楼拔地而起，创造力轰然倒地。”大楼形态仿佛两个巨大的“Z”字交叉缠绕，在环形的顶部成直角的70 米巨大悬挑结构，在成为了大楼结构巨大难题的同时，也展示了现代技术的惊人威力和建筑师对传统摩天大楼形态的突破。而挑战地球重力是这种突破所追求的首要目标之一。大楼用一个扭曲暧昧的形体来平衡北京的过去与未来，彻底摒弃了方正稳重的传统风格，并以这种方式关注着北京和被北京所关注。

二、营造动感的结构创新

与其他造型艺术不同，建筑造型始终给人以坚固、稳定和不可移动的感觉。传统建筑的结构形态由于人们心理和技术的要求，会尽量避免松散、摇摆和带有弹性的结构形态。随着建筑技术的不断进步和社会发展的加快，人们不再钟情于稳定的结构形式，运动和动感成为了建筑结构追求的新潮流。

现代建筑设计把工程设计与建筑设计认为的分成两个部分，这种技术与艺术的分离使得两个方面都受到了重大损失。建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦( Santiago Calatrava) 试图将建筑与工程重新组合到一起，通过结构的创新营造建筑形态的动感。由卡拉特拉瓦设计的法国里昂机场铁路客运站是里昂与圣修伯里机场间一条新开通的铁路干线的终点站，委托方要求新建的客运站不仅能够满足客运功能的需要，而且应该成为令人印象深刻的地标性建筑。客运站的动态体现在轮廓和结构构成部分的排列中，卡拉特拉瓦在客运站的入口前设计了V 型混凝土拱座连接四条钢拱的底端，这些钢拱在形态上凌空而起，中间的一对钢拱沿着客运站屋顶线构成屋脊，两边的两条钢拱横跨120 米，仿佛巨大的翅膀，将客运站功能区揽入怀中，建筑师通过这样的设计试图影响出行者的心理，使人们将沉闷的被动的出行转化为难忘、愉悦的动态庆典。

圣地亚哥设计的另一座建筑，位于美国威斯康星州的密尔沃基艺术博物馆将能够在水上运动的物体作为建筑的基本形体的灵感来源。建筑采用巨大的折叠结构，双曲线形状的屋面由金属钢条制成，从中间分为两个部分，每一部分由36 个钢条排列组成，这些钢条的长度从32 米逐渐减少到8 米，从而形成特殊的屋面形式。屋面的下面是一系列树状钢管按螺旋形状排列而成的支撑体系，悬臂式的结构体系支撑着上面的双曲面屋顶，每根钢条的倾斜角度都不相同。通过这些独特的结构形式，建筑师创造出了一座富有动感的建筑形态。

三、塑造细部的结构创新

“追求对事物精微方面的控制力正如同对宏达的向往一样，是体现人类理性力量必要的一个环节。”公共建筑的结构不但对建筑的主要形态发挥作用，经过建筑师精心处理的建筑结构，在建筑的细部也能够对建筑的形体起到关键性的影响。

对细部的表现冲动来源于对理性力量的崇拜，这种来源于人类内心意识的力量在人们的心里根深蒂固，展现在公共建筑设计的各个时期。现代建筑大师密斯·凡德罗就是一个使用结构对建筑的细部进行刻画的典型实力。密斯能够熟练地使用建筑的结构构件进行不同的组合排列，创造出和谐富有美感的建筑结构形式。

他以一种间接、精确的设计方式，将建筑的细部构件进行提炼，在每一个细部处理与节点连接上都进行精确的推敲。这使密斯的作品具有一种精致、高雅、纯净的美，成为现代主义建筑塑造建筑细部结构的完美典范。在当代，许多建筑师同样对使用结构对建筑的细部进行塑造表现出了浓厚的兴趣。

美国建筑师菲利普·约翰逊设计的加利福尼亚的边登格罗社区教堂是一个巨大的水晶体，所以又被称为水晶教堂。建筑利用不断重复的白色网架作为支撑构架，反射玻璃幕墙作为外墙面的屋顶面层，构成一个由无数细小构件组成的巨大空间。在不断重复、数量巨大的构件和透明的玻璃共同作用下，创造出一种如梦境般宁静的宗教氛围。建筑和结构大师圣地亚哥·卡拉特拉瓦在其建筑的设计中，也将细部结构的精致处理作为他们追寻结构形态美感的手段，这种纯粹的结构细部处理对于形态的处理更加直率、更加肯定，甚至比很多其他形态设计手法更能引起人们内心深处的共鸣，让人感觉到一种追求极限美感的魅力。

巴洛克( Baroque) 一词原指建筑华丽繁琐的艺术风格，在塑造公共建筑的细部结构上，巴洛克风格的手法也被广泛使用。在这里，巴洛克风格的结构形式与其说是一种表面的模仿，不如说是一个出发点，是进一步创新并诠释当代的技术和材料。奥地利建筑师哈里·赛德勒( Harry Seidler) 设计的香港俱乐部( Hong KongClub) 办公楼是其设计的最复杂的利用细部结构创新建筑形态的杰作，具有显著的“现代巴洛克”风格。建筑支撑结构的转角边缘向外展开，这种方式与佛朗切斯科·波罗米尼( Francesco Borromini)设计的圣菲利普·奈里礼拜堂的凹立面有几分神似。同时，俱乐部较低的墙和巨大横梁凸起的外缘与凹入支撑的对比都展示了结构在细部勾画的构思。