结构工程师,既是建筑师最大的“敌人”也是最得力的“朋友”,在错综复杂的关系中“相爱相杀”。结构是如何实现建筑表达的?结构设计和建筑设计如何取得平衡?结构师与建筑师的合作模式是怎么样的?带着这些疑问,line+特邀栾栌构造设计事务所创始人陆洋,为我们带来首场来自结构工程师的LINK分享。
PART.1
结构与建筑的相爱相杀
01. 斯图加特建筑结构的发展小叙
陆洋就读的斯图加特大学是德国历史最悠久的理工大学之一,位于德国南部的一座小城市。斯图加特大学在建筑和结构学教育上有一套独特的教学理念Stuttgart Schule(斯图学派),意为建筑和结构相互配合,相当于是在建筑结构专业分工前的“工匠”角色。”
△斯图加特大学建筑与结构学院合作系列项目
Frei Otto是斯图加特大学建筑结构发展的重要人物,1964年受聘为学校教授,在建筑学系中组建并主持“轻型结构研究所”(IL),Wemer Sobek在2001年将IL改组为具有建筑和结构双重专业属性的“轻型建筑和概念设计研究院”(ILEK)。Bodo Rasch, Jorg Schlaich等多位设计大师都曾在斯图加特大学任教。
△Frei Otto 德国著名建筑师、工程师 2015年普利兹克奖得主
△Frei Otto代表作品蒙特利尔世界博览会德国馆 首次尝试将曲面屋顶的结构材料由钢索张拉膜向金属索网进行转变
02. 钢结构实践
硕士毕业后,陆洋就职于德国Schlaich Bergermann Partner(SBP)结构事务所,是世界上轻结构设计经验最丰富的结构事务所之一。
△ 英超托特纳姆热刺主体育场
新建的俄罗斯伏尔加格勒竞技场是2018俄罗斯世界杯主体育场,外结构是钢结构大跨回廊,围绕中间的索环结构看台。因为建筑师GMP对建筑立面的坚持,结构设计巧妙地在外立面上运用斜拉网状的格栅,屋顶外沿采用由箱形梁构成的刚性环状结构。
△海尔布隆科学博物馆生成分析
因为对传统木结构不能割舍,在结束德国十年的求学工作后,陆洋赴日本山田宪明构造设计事务所工作,对传统木结构、现代木结构以及地震展开研究学习。虽然建筑材料截然不同,但陆洋也慢慢发现,“任何材质都是被完整地包含在结构体系之中,虽然变化繁多,但其机理和设计思路是相通的。”在对古建进行复原和修缮的项目中,陆洋体会到了另一种震撼和责任。
大洲城天守阁是通过传统技术对古建进行1:1复原,在保证建筑结构安全性的同时,对其大规模木结构的传统设计方法进行开发。
04. 现代木结构
“现代木构也有很多可玩的,不拘泥于榫卯、钢木混合、木混凝土混合等形式,更多的是木构对建筑的表现,而不是对形式和材料的追求。”
Main Dining Erretegia是建造在可眺望整个濑户内海的高地上的餐厅,为了尽可能在室内无遮挡地享受美景,支撑屋顶的下部构件单元为两根44毫米方形界面钢柱,而木屋面以45毫米的极小截面木材构成非常纤细的桁架结构,并使用榫卯连接,使得整个结构体系更加均质一体。
竹林亭台楼阁位于阳朔刘三姐园区,紧邻漓江,无尽的绿植环绕。设计以原竹作为主要结构材料,采用传统竹加工方法,“竹屋”外立面采用手工竹编技法,让建筑浑然一体,结构完全消失在建筑之中;“手工竹艺长廊”以钢结构空间网架为主体结构,如竹子般粗细的结构柱隐藏在其中,使得柱棚漂浮在错落的竹丛中。
△竹屋
△手工竹艺长廊
05. 建筑与结构的合作
“我在上学时受到的教育是,结构是呈现建筑、实现建筑的,而不是替代建筑的,在我们的知识领域中尽力实现它,而不是扼杀建筑设计中的创造性,通过每个建筑方案中的设计点和难点,不断提高结构工程师的自我水平。”
△结构与建筑、室内、景观的合作项目
在格调松间儿童活动区项目中,设计要求结构能够融入曲线柔和的装置造型中,不能有多余的要素影响活动空间。结构团队使用60毫米的伞状立柱,通过结构自身的变形和应力关系,下垂形成网状结构,并在网壳边缘设置环形钢板梁来承重。
“在这个项目中结构和装置做到了融合,这也是我们作为结构工程师所希望的,结构所呈现出的建筑表达是完整的,而不一定非要强调结构的技术性。”
PART.2
跨界对谈
范久江/浦欣成/申屠团兵/陆洋/李保忠
主持人:朱培栋
(从左至右)
朱培栋/Zhu Peidong
line+ 联合创始人&主持建筑师
陆洋: 对传统结构的研究和传承是我个人一直希望能做的事,可能是中国结构工程师骨子里的信念,当时也是机缘巧合能去到山田宪明老师的事务所学习工作。其实我觉得从结构工程师的角度来看,项目无论规模大小都是一样需要花时间和精力,没有本质区别,结构知识、计算软件都是一样的,只是有时候画一百米,有时候画二十米。
为什么想回国呢,因为国内的私人结构事务所非常少,但是我之前的经历告诉我,这是符合市场未来需求的。国内有很多小型建筑事务所,他们有很好的设计理念,但是没有对应的结构支持,我希望能够帮助他们一起成长,这是我莫名其妙产生的一个想法,又莫名其妙地在坚持着,也是我乐此不疲又累成“狗”的原因吧。
陆洋/Lu Yang
栾栌构造设计事务所创始人
朱培栋:今天的跨界对谈有三位结构大咖,那么你们在与建筑师一起实现空间意图的碰撞中,是以满足设计理念为核心?还是以结构自身的合理性、经济性作为联系?我们都知道申屠老师与王澍、西扎、隈研吾等大师都有过合作,当遇到他们提出的诉求未必合理时,您会怎么回应?
申屠团兵:建筑艺术追求的是综合性,包括建筑学自身的要求,以及结构机电的配合。我个人的经验是,首先是建筑,结构能不能满足设计方案,其次是追求两者的平衡,最后是结构给建筑的“重建”意见,按照这三个步骤能够解决大部分的问题。
申屠团兵/Shentu Tuanbing
中国美术学院风景建筑设计研究总院 总工程师
李保忠:这个问题我非常有感触。通常建筑师会问我们结构“这个东西行不行”,而不是“这个东西好不好”。陆老师在分享中提到德国和日本的经历非常好,欧洲有很多厉害的建筑师同时也是结构师,比如Frei Otto、Jörg Schlaich既是建筑学教授,同时在结构研究上很有建树,还有康策特、高迪、卡拉特拉瓦等,日本也有很好的建筑结构大师,这可能与他们的教育背景和工作方式有关系。在国内的话,这个领域仍然比较空缺。我们也非常感谢LINK可以邀请我们这些结构工程师从幕后坐到台前与建筑师们一同对话。
李保忠/Li Baozhong
gad杰地设计 副总工程师
朱培栋:我想请台上的两位建筑师,从你们的角度来谈谈,在实现结构过程中最挑战和最煎熬的部分是什么?
范久江:在不同的设计机构中,建筑和结构师的合作其实有很大差异。在生产型的设计院中,因为要兼顾经济性、业主等多方利益,通常不会在结构上冒险,由建筑师做方案、结构师来配结构成为一种流水线的生产。但是我在独立执业中的感悟是,其实应该在最开始的空间塑造就引入结构理念,这个结构理念不仅仅是指力学的选择,还有从材料构造到尺度的综合性考量,这个时候建筑师和结构师的身份边界就会变得模糊,像是在分工前的大工匠,要同时考虑空间、建造、材料、结构等问题。建筑和结构在设计初期的讨论就像是切磋和博弈,这种脑力碰撞让人产生愉悦感,也会激发创造。
我还想问一个问题,若叶台项目里的张弦梁的预应力是用木销打进去的,特别诗意,在当代的工业体系下用一种古代的、和人的身体意志相关的一种操作,这种直接在人和物之间的联系挺东方的。同时我想到,瑞士建筑师Conzett的悬梯桥也是张弦梁,但是东西方差异非常明显,而且陆洋老师也同时有东西方的教育背景,从您的角度来看,这两者间有什么样的差别?
范久江/Fan Jiujiang
久舍营造工作室创始人、主持建筑师
陆洋:其实从项目的视觉呈现效果来说差别非常微小,主要体现的是建筑师的个人风格语言。本质上来说,结构是数学、结构力学和材料力学,不同的结构是结构力学和材料力学的不同组合,而结构形式的最大差异取决于建筑师的个性。
另外,我们回到讲座“相爱相杀”这一主题,基于此,关于建筑师和结构师的关系,也许大体可以分为以下三种情况:其一是由于种种原因,结构师未能较好地实现建筑师所预设的形式和空间;其二是结构师通过精准的结构计算,恰当地实现了建筑师的设计意图;其三是结构师的工作超越了普通的结构计算,在结构设计层面发挥了更好的创造性,从而优化和提升了建筑设计。我们看到刚才的分享里有很多惊艳的结构形式,这些结构形式是属于第二种情况、也即结构师精准地实现了建筑设计原本所预设的结构方案,还是属于第三种情况、也即结构师介入以后为建筑创造出了更好的结构方案?
浦欣成/Pu Xincheng
浙江大学建筑工程学院建筑系副教授
陆洋:在实际过程中,呈现建筑方案和优化方案是都存在的,根据建筑师的要求、结构方案的不同,甚至是预算、工期的不同,呈现和优化是交替着的。按照我自己的性格,我不会主动优化方案,我不想因为我的经验影响建筑师的个性。有些合作久了的建筑师也会主动优化方案后向我们咨询评估。但是也有一些项目,比如体育场,建筑师是比较希望得到结构建议的,我们会提供优化方案,建筑师再调整方案,最终呈现出的是一种兼容的表达。
朱培栋:申屠老师的事务所是欧本结构事务所,陆老师的是栾栌构造设计事务所,我理解的“构造”是建筑和结构的桥梁,通过结构构造来实现建筑。但现状是即使非常好的房子,构造也可能是粗糙的、不真实的。在你们合作过的建筑师里,他们是怎么对待构造的?
申屠团兵:不管是构造、营造,实际情况是很难做到“表里如合一”。倒过来说,从结构理性来看,实际应用要讲“天时地利”,不合时宜的材料不能用,还要讲“人和”,各单位之间的沟通和配合,最终实现建筑,成就建筑。
日本结构大师坪井善胜先生说过“结构的美在其合理性的近旁”(A structure's beauty can be found near its rationality.)。我所理解的“结构的合理性”是建筑和结构的整体表达,你们是怎么理解这句话的?结构工程师认为的美是什么?
浦欣成:建筑师经常把结构推到绝境上,这个行为是不是也在推动整个结构行业的发展?
陈琪:我还蛮好奇的,您之前提到的“结构的透明性”,我们看到的这些项目,结构暴露会对建筑表达产生非常大的影响,在为了实现结构和建筑表达的一体,您和搭档的建筑师具体是如何配合工作的?