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—BOB建筑到底是如何轻盈起来的?—

  BOB体育app一言以蔽之,就是要让建筑物从视觉呈现上异于人们寻常的重力感知和常识。这种重力感知,体现在结构上 -- 每种结构体系都有不同的重力感知;体现在材料上 -- 材料本身所传达的重量感;也体现在节点/细部上 -- 节点体现了建筑元素之间力的传递(如梁-柱)。

  若要打破这种重力感知,亦需结构、材料、节点三面入手。在结构上,故意违反或模糊建筑的结构体系,违反使尺寸不合常识 -- 例如石上纯也的桌子,模糊使结构阅读不清晰 -- 例如伊东丰雄的Serpentine Gallery,又或者干脆彻底隐藏结构。在材料上,不用自然材料,如木、石、砖、甚至混凝土,因为自然材料天生就传递出属于自然的重力感,而多用玻璃、铝板、镜面、亚克力等无机材料,并尽可能陌生化以抹去重量感知的可能(SANAA的拿手好戏)。节点/细部处理上,一如结构,或违反 -- 例如密斯的farnsworth House、或模糊、或消隐(Zaha的拿手好戏)。

  实践中,这些手法往往是结合使用。举一个似乎还没被其他答主提过的例子:SANAA的Vitra工厂。结构上 -- 只见表皮不见结构;材料上 -- 白色波浪半透明亚克力玻璃,不近看根本辨识不出材质;节点上 -- 建筑触地的细部处理,直接见图。

  又如石上纯也的KAIT工房,结构工程师小西泰孝化整为零,承受屋顶荷载的受压结构件和承受侧向刚度的受拉结构件分离开,以纤细柱子的形式分散呈现出来,整个结构系统和室内空间一样模糊暧昧。石上君得基友如此,夫复何求BOB,普利兹克将如探囊取物。

  脑洞里多是泥轰建筑师,但其实西方也有佳例:祖师爷密斯.凡.德.罗的Farnsworth住宅。柱子和楼板的交接反其道而行,建筑就像悬浮着贴在柱子上,轻盈立现。

  (上下图分别是密斯的Farnsworth住宅和柯布的Domino住宅原型,柱子与楼板的关系可兹对比)

  建筑是如何轻盈起来的,这一点除了视觉上外,更多的在于结构上。我觉得知乎上的结构师来答更好

  卡尔维诺说过这样一句话:“轻是与精确和坚定为伍,而不是与含糊和随意为伍。”12年冬天,在中国院听柳亦春老师的讲座时听到了这句话,令我印象深刻。在此给上链接,感兴趣的朋友可以去看看:

  在最为准确的位置点上最适合的结构,所有的轻盈、美轮美奂,都建立在精确的计算结果上。日本的建筑师如妹岛·圆·方·立卫、石上纯也等,都喜欢做这类轻盈的作品。看似随意而简单的几笔,里面不知有多少反复的计算。

  实在忍不住放石上纯也那个桌子的案例,实在是太喜欢了。同样引用自柳亦春老师的讲座。

  70后日本年轻的建筑师石上纯也设计了一款桌子,桌面是几毫米薄的钢板,跨度近十米。

  薄桌子最初的起因是空间而并不是具体物的好看或者单纯的使用目的,这从一开始就决定了石上纯也的这个桌子的建筑特质而不仅是一件家具那么简单。

  这件钢板薄桌子源于石上纯也为一间餐厅做的室内设计,石上纯也给每桌的就餐空间设计了一张大桌子,就餐的两人和四人坐下后,可以邻桌的客人保持足够的距离,为了加强这种距离感,石上的方法就是让桌面足够的薄、桌子足够的长,然后在因为薄而显得大的桌面上搁上些瓶瓶罐罐、花花草草BOB,桌上的这些摆设也令桌与桌之间的距离拉得更长了。某种桌与桌之间的“私密性”由此而生。

  估计石上纯也在想到薄桌子的同时已经想定了钢板这个材料,如何做却是与同样年轻的结构工程师小西泰孝合作的结果。用于餐厅的较小跨度的桌子,4.5mm钢板桌面的预变形技术是关键,利用钢材的弹性特点将钢板预起拱变形,然后在自重力以及桌面物品的荷重作用下令其看上去是平的,由于桌面本身的恒载足够重,几个人用餐或者人坐在上面的活载与恒载相比足够小,加上活载造成的变形估计也就几毫米,视觉上很难察觉。

  重点是后来的那张9.6米跨度、桌面只有6mm薄的桌子。这是为一次展览所做的作品,作品名就叫“餐厅的桌子”。

  我想在之前的实践中石上纯也一定是认识到了这个薄桌子在空间与形式上的感染力,为了寻找形式的极限就必须抵达跨度的极限,首先是桌面材料必须足够的轻,相对钢材而言,铝材的重量轻而且强度高,但是由于时间和经费的限制,市场上最长只能找到8米长幅面的薄铝板,小西泰孝想8米长的桌子也行吧,但石上纯也不肯,觉得8米和10米效果差很远,一定要10米长。最后小西泰孝想出了一个节点,就是在离桌面两端1米的反弯点处的构造铰接做法,桌端1米长的钢板桌面和桌腿则以无缝焊接的方式刚性连接。铰接点处以间距150的M4螺钉将两片启口厚度各为3mm的钢板和铝板平滑连接为6mm厚的整体,这个节点巧妙地连接了两种不同的材料,并同时吻合了门形框架结构的弯矩分布,也减少了制作的难度,使这张长桌子可以由三部分来拼装而成,其中弯曲成卷的桌面更易于运输。

  小西泰孝的草图显示桌腿和地面是固定端,实际制作的不是固定的,桌腿和地面处的弯矩实际为零

  小西泰孝的那张力学草图揭示了如此薄的一块钢板达到最大跨距在力学及其构造上的可能性,这个最大化需要桌腿和地面固定来完成,这样桌端和跨中的弯矩都可以相对较小,跨度就可以趋于最大,不过假如桌腿固定,那么作为“桌子”的意义就改变了,所以最后实施的桌子,桌腿仍是自由端,也就是桌腿和地面交接处的弯矩为零,这样桌面跨中的弯矩还是相对固定桌腿变大了。对建筑师而言,并不能为了达到跨度的最大化而牺牲了物体的意义,这是非常重要的,假如桌腿固定,那么这就不是一张桌子了,至少,这不再是一张具有轻盈特质的桌子了。

  按建筑师石上纯也自己的解释,这个可能只是被视为日常性家俱的餐桌,对他来说也是一个放在室内这个基地中的建筑。他在这个设计中想探究的是极日常性的物件(桌子)的非日常性(极度大跨距与极细薄)表现手法所创造的空间张力,以及一张桌子如何在“室内空间”这个“基地”中展现出的建筑特质,继而通过桌子上的小物件配置来探讨微小场域与空间塑造的可能性。

  在这个作品中,建筑师利用桌面的薄来达成空间距离感的目的,这时身体的因素就已经介入了,因为这个薄是和我们通常关于桌子的经验相关的。为了薄以及长(也因为长所以薄)而选择了铝板这个材料,一方面是因为铝材可以加工为足够薄并保持刚度,另一方面也是铝材本身的弹性模量性能而使预变形成为可能。最后的节点则是为了在现有材料的极限尺寸下跨度也能达到极限而利用结构知识及施工制作经验设计出的精彩之处。照理长长的桌面两端可以有两条线并显示出线两端材料的不同,且线个螺钉圆点,但石上纯也并没有让这个节点显露出来,而是选择用一层薄木皮贴在钢板的表面上。在石上这里,完成空间距离感是第一位的,这需要足够的抽象性来表达,所以材料物质的具体性最终被去除了。因为这层木皮的存在,据说在展览的现场,因视高的原因,大家开始都以为这只是一个普通的大桌子而已,误将展品看作是桌上的那些象枯山水般摆着的瓶瓶罐罐,直到有人无意中触碰了一下桌面,引起桌面象波浪般却又是非常缓慢且柔软的颤动,人们才发现这张桌子的奇妙之处,桌面仿佛某种液体的表面 。于是很多人开始弯下腰去,去探究这几乎没有厚度的桌面,继而发现桌底那16个螺钉的构造拼缝,这个能够揭示整个桌子最重要的结构奥妙的细节。

  另外,除了结构,视觉上如空间的通透性、结构的表现性、以及材质的搭配,都会让建筑有所谓的“轻盈”之感。大家可以感觉感觉:

  这个项目是今年夏天巴塞罗那国际艺术节 Build-it单元中的一员,其施工工艺为砖穹顶传统的施工工艺的一种,叫加泰罗尼亚库砖拱形施工法。

  正如那句话,轻是与精确和坚定为伍,而不是与含糊和随意为伍。那些将轻盈感展现的非常之完美的作品,都是用最轻最简洁的结构,巧妙地支撑起整个构筑物。

  “建筑到底是如何轻盈起来的?”我想这问题还包括了建筑由“重”渐渐发展到“轻”的一个历史过程。可是我书读太少了,关于历史知道的不多,所以避开这个过程,我来简单回答一下题主在问题下的补充内容:建筑怎样才能变得“轻”。

  SANAA(妹岛和世+西泽立卫)的建筑让人觉得轻盈、暧昧、具有无限的可能性。

  在空间上:他们让建筑处于一个均质的状态,不刻意突出某个空间,让行走于其建筑的人来感受房间与房间之间、inside(建筑内部)与outside(建筑外部)之间微妙的差异性,在均质里感受特异性。是在这么一个模糊暧昧不清的空间给人的“轻”的感受。

  在形式上,他们用玻璃、铝板、镜面不锈钢等轻质/透明/金属材料来构建建筑,使建筑轻、薄。我感觉不论是妹岛BOB、西泽、隈研吾或是藤本壮介他们所做的都在削弱“墙”的概念(如前几张图所示)。所以我觉得建筑的“轻”在形式上来说,即是用轻质/透明/金属材料来让建筑中传统意义的“墙”的概念消失。当人对“墙”的感受不那么强烈的时候,建筑也就变得轻盈起来了。而与之形成强烈对比的安藤忠雄用钢筋混凝土这种很重的建筑材料来建筑,建筑的墙是真实有力的,给人别样的震撼感。

  在结构上:SANAA他们花了大量的时间在研究如何让他们的建筑里大量出现的纤细的白色柱子两端与地面与天花之间不产生接头,使得看上去就像是一块薄薄的板轻轻地放在这些立柱上,甚至给人,立柱与天花与地面是一种虚碰触。看似不受力带给人的一种“轻”的感受。

  SANAA建筑中存在的大量的纤细的白色柱子,如下图所示的SANAA卢浮宫朗斯分馆的立面,远远看过去那些白色纤细的柱子都快消失了,那一片薄薄的板就那么悬浮在空中。这是建筑给我们的一种“轻”的感受。将结构元素分解分散在几乎整座建筑中产生了建筑的“轻”(sanaa建筑中大量出现的纤细的白色钢柱就是一个把结构元素分解分散的一个具体表现)。

  其实回答这道题,是想说明不单单形式上的建筑材料,结构与空间也可以使建筑变的“轻盈”。

  所能看见的空间越大越多,建筑削弱了“墙”的概念,将结构元素分解分散在几乎整座建筑中,这些都可以使建筑变得轻盈。

  不仅限于现代建筑这个短暂的时期,其实在更长的历史里,建筑越来越轻也是一个趋势,那背后有什么原因嘛?确实有!

  古代工匠在建造活动中,其实已然发展出很多结构形式,也造就了很多古代宏伟的建筑物。

  但是力学跟很多学科一样,从古希腊到现代建筑运动之前的所有时代都没有什么重要进展,始终是基于经验的认识。

  基本就是靠经验与感觉,比如我们15世纪的范式大全-阿尔伯蒂(Alberti)在一本关于拱桥的著作里说:“拱券的净跨应该大于4倍并小于6倍桥墩的宽度,桥墩宽度应为桥高1/4,石券厚度应不小于跨度的1/10。诸如此类的法则或者经验可能是符合力学原理的,但是却是没有力学分析与计算的,而是某种规范化的经验。

  而这种感性经验得出的结构与构造,一般截面偏大、用料偏多、安全系数很高,这也是为什么我们今天还能够看到这些古迹的原因之一。

  其中17世纪后半叶的牛顿与布莱尼兹几乎同时发明的微积分为往后的分析提供了更强大的数学工具,为数学分析提供了可能。

  到这个阶段让我们人类有可能去对结构进行一个精确的计算,从而减小结构冗余的安全系数。

  数学工具的让我们能够计算平衡的方程,从而静定结构变成可以精确计算的结构了BOB。

  设计房子是一个经验知识,不是先验知识(插播某大师吐槽:某些领导,打娘胎里出来就懂建筑)。

  所以学习的过程必然需要依托前人的经验,然而所谓革新的设计又需要突破前人的经验,而规范化的经验,有些就变成的传统。这种传统范式往往会束缚工程与建筑的进步。

  水晶宫在当时突破了当时对于房子的范式,然而现在我们看见全玻璃幕墙就不会感觉奇怪。

  比如伦敦帕丁顿火车站(1854) 是不是画风明显就跟之前石构的房子不一样了。

  本质上讲就是把垂直与水平荷载分开在不同的柱子上承担,这样柱子只受轴向力,不承担弯矩,就能减小界面尺寸,达到这种,比毛还轻的效果。

  对于材料加工精度以及装配精度的进步使得人类可以进一步压缩安全系数,减小截面尺寸。

  就像KAIT工坊的玻璃幕墙,5m高一整块的玻璃不可能靠自身承重,那玻璃的上边缘一定有幕墙的构造,然而精度的进步使得它能在很小的高度里解决这个问题。也就是轻了起来BOB。

  现在的建筑的复杂程度已经到了一个人不足以穷尽建造所需要的一切知识的地步,那么随之而来的就是专业的分工,但是在专业分工之后的配合就成了一个制约设计弹性的重要因素。

  这张图看一看到这房子的幕墙是做过优化的,机电跟藏在了不能被外面看到的楼板里。

  石上纯也把机电藏在了屋顶,同时屋顶在内部往后退,通过构造加强了轻薄的感觉。

  然后相比之下这房子,真的不算太轻,对了,这房子因为是临时售楼处所以还没做空调,还做出这个效果,不过,还是不影响好看啊。

  材料、精度、计算方法、计算能力这四点的突破跟建筑师真没啥关系,不打算转行就不要幻想了。

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