建築的筋骨 巧奪天工的結構設計

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作為建築背後的“英雄”,結構設計所扮演的角色,不僅是專業的指導,也會影響著建築的形成。在日本知名結構師小西泰孝看來,無論專案規模的大小是怎樣的,與建築師進行有效全面的溝通是至關重要的,這不僅能提高建築的完成度,還可以改變出前所未有的建築形態。最近,小西泰孝在文築國際主辦的“大師之旅”新銳建築師系列講演會第12場現場與大家分享了他關於結構設計的一些心得,讓我們一起去看看吧。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計

結構設計對建築的影響

結構設計,是指合理的將建築物的結構承重體系(包括水平承重體系的樓、屋蓋等和豎向承重體系的砌體、柱子、剪力牆等)建立和佈置起來,以滿足房屋的承載力、安全、穩定和使用等方面的職務和工作。結構工程師是指取得相應資質,進行結構計算和繪製結構圖的人。

作為一名結構工程師,小西泰孝沒有隻專注於自己的領域,而是把自己作為建築師、社會工程師去考慮做建築的目的。

在他看來,結構設計對於建築來說就像食物與養生的關係一樣。雖然建築的表面的樣子很重要,但是要先考慮它的骨骼,太胖了太瘦了都不行,身材要正好。從這個角度來說,結構和建築是重要的合作伙伴,一方面需要最大限度地發揮材料的作用,比如建材裡有混凝土,鋼材,玻璃,石頭等各種材料,把它們很好地組合起來,具有合理性,從而才能完成高質量的建築;另一方面結構工程師需要跟建築師多進行有效溝通,幫助建築師去完成作品。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第2張

小西泰孝

小西泰孝 日本知名的結構工程師,1970年出生於千葉縣。1995年畢業於東北工業大學工學部建築系。2002年成立“小西泰孝建築構造設計”事務所,小西泰孝除了做建築物、傢俱等的結構設計、結構監理之外,還進行建築結構的相關調查、研究、原有建築物以及擔任各種結構的技術顧問。至今為止,小西泰孝已與多位建築師共同完成專案,包括與石上純也合作完成的神奈川工科大學KAIT工房、與TNA/武井誠+鍋島千惠合作完成的上州富岡驛舍、與佐藤光彥合作完成的熊本站西口站前廣場等等。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第3張

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第4張

編輯點評:在小西泰孝專業的分析和研究下,整個建築被固定在一個山巒裡面,這樣一個單元可以在各個地方出現高低起伏的變化,或者是左右的錯位,這是非常合理的結構,這個想法打破了建築師隈研吾最初的構想,三角組成的菱形建築形態,創造出一個流動的展覽空間,將美術館與傾斜的地形相結合,達到有機的統一。

  

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第5張

編輯點評:KAIT工房是校園中景觀的一部分,豎狀的柱子營造的結構的美,在此轉化成為宛如樹林般的景緻。結構設計在建築中的美被髮揚光大,建設師和結構師相互的尊重、討論和研究,最終化成一個圓滿的句號。

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編輯點評:建築師前田圭節想通過設定書的堆砌效果來實現空間的結構,這對結構設計來說,也是不小的挑戰,空間的功能被分隔,整個建築變成了一個無界空間,成為了沒有圍牆和圍欄的建築。一個普通的建築,因為室內外、圍牆、大街這3者關係的構成,有機結合在一起而變得新意十足。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第7張

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第8張
 對小西孝泰來說,位於杭州中國美術學院裡的這座建築,設計是有難度的,按照最初的設想:建築隨山巒起伏不變的地形來做的話,會讓施工的難度變得很多。小西孝泰則用專業的思維去考慮,整個建築被固定在一個山巒裡面,這樣一個單元可以在各個地方出現高低起伏的變化,或者是左右的錯位,這是非常合理的結構,這個結構被小西孝泰理解為一個24米的三角形,通過三角形相互的關係,達到一個穩固形態。 
建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第9張

很多人認為小西孝泰非常關心那些細的、輕薄的結構,覺得他最擅長和喜歡這樣的作品,但其實不然。在小西孝泰看來:作為結構師來說,最大的希望是幫助建築師去完成作品,為建築師提供最合理和恰當的方案才是真理,因此中國美術學院博物館這個作品,就是需要一定的空間效果和合理測量的空間結構,這才是做結構的本分。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第10張

專案一:中國美術學院博物館
  建築師:隈研吾
  專案地點:杭州象山校區
  專案面積:4936平方米
  完工時間:預計2014年

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菱形建築展現流動空間

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第12張

美術館形態與傾斜的地形相結合,並沒有侵入到綠色的自然環境中。菱形的建築形態創造了流動性的展覽空間,交替變換的層高和空隙,將參觀者帶到被自然景觀包圍的戶外區域。

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當地原生的建材和回收再利用的材料讓建築從基地土壤中生長出來。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第14張

編輯點評:這座4936平方米的美術館預計於2014年春季向公眾開放。試想一下,在春暖花開的季節,在上坡中穿插起伏的建築與自然融為一體,那樣的景色是多麼的美麗,建築師也好,結構設計師也好,兩者的互相影響和溝通,才可以創造出如此成功的作品。

 

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第15張

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第16張
 結構工程師的思考更多的是對團隊合作的意識,經常的溝通才會有好的建築效果。作為結構工程師,小西孝泰考慮的不僅是建築的結構怎麼做的問題,還需要找到建築的表現力和當地特色結合起來的點,這個結構設計的出發點,不是以建築師的意志而出發,是通過實地的測量、與結構工程師的反覆討論、研究、切磋以及建築的合理性去完成的。 
建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第17張

神奈川工科大學校園已經創校四十多年,之前的老舊建築都逐一被拆除改建新的建築,而 KAIT 工房位於校園中央,是2008年落成的最新的建築體之一。日本建築師石上純也(Junya Ishigami)找到小西孝泰的目的:就是希望可以用非常細的尺寸設計來支撐一個大的屋頂。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第18張

專案二:神奈川工科大學(Kanagawa Institute of Technology,簡稱 KAIT工房)
  建築師:石上純也
  專案地點:日本神奈川縣​
  基地面積:129335平方米​
  建築結構:鋼框架​
  ​完工時間:2008年​

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第19張
創意的曖昧空間

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第20張

該工房主要提供學生一個創意的手工創作空間,走進裡面看不到區隔房間的牆面,整個通透的空間主要區分為十四個開放的區塊,空間配置包括木工間、機具間、灌模間、印刷間、管理間等。這個建築非常的有趣,藍色的公共空間和綠色的走廊交融在一起,小西孝泰通過不同的尺度處理,讓空間的方向處理變得遊刃有餘。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第21張
令人匪夷所思的結構

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第22張

建築的結構表現是同樣令人匪夷所思。45米見方4米多高的單層建築,有305根細扁鋼柱,這些柱子的截面尺寸分別只有80~190mm長、16~60mm寬。柱子分成2種,一種是抗壓力的珠子,是用來支撐建築的;另外一個是水平力的柱子,這個柱子是完全從屋頂懸垂下來的,有273根。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第23張

小西孝泰為此在前期做了大量的抗壓力方面做了物理實驗,通過對扁鋼的特性掌握和結構結算,以及講究的施工,讓我們看到了一個漂亮獨特的建築:既能承受來自各方壓力,對付日本的地震也綽綽有餘;又個性鮮明,線條感十足。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第24張
空間塑造 細節永遠為整體服務

從結構表現的角度,其實那些受拉構件柱應該完全可以用鋼絞線來完成的,這樣空間內受拉、受壓的柱子會一目瞭然,按慣常的邏輯,這樣似乎才是一個“誠實”的設計。但是在內部結構的設計上,小西孝泰要做的不僅是“雖然看上去是一樣的柱子,但它受的結構力是完全不一樣的”,在結構順序之外,更重要的還是原建築的柱子上的那些節點的精工細作,這才是結構師要做的事。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第25張

編輯點評:這座KAIT工房可說是一座建築,但也可以將其視為景觀的延伸,結構的美在此轉化成為宛如樹林般的景緻,我們可說,這是一件將「結構」最大化、「建築」最小化的優秀作品,這也是建設師和結構師體系合作的完美典範,相互的尊重、討論和研究,最終化成一個圓滿的句號。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第26張

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第27張
 拿到這個專案的時候,建築師前田圭介給小西孝泰提了這樣的要求:“所有的牆面都是從地面上升上去的”。這個建築需要考量的是屋裡與屋外的界限不能被打破,人的動線和寵物的動線要有趣的聯絡在一起。為此,小西孝泰從前田給的“書籍疊砌”的牆體效果出發,通過不同的造型組合作為結構的出發點,漂亮的牆體在各種地方出現,而抵抗地震成為了最簡單的建築基本思路。
建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第28張

這是一座為一位陶瓷娃娃藝術家設計的創意工坊,同時也是也是藝術家夫婦的住宅。業主希望這是一處多用途的創意空間,在為創作提供環境的同時為展出提供場地。同時,他們也想用這樣一個空間來接待經常來作客的朋友。住宅空間在與工作室互相開放的同時,與外面的住宅社群仍保持良好的私密性。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第29張

專案三:陶瓷娃娃創意工坊 (atelier bisque doll)
  建築師:前田圭介(UID)
  設計單位:UID Architects
  專案地點:日本 大阪
  完工時間:2009年

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模糊邊界​打破傳統圍牆

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為了能使這座建築既開放又私密,建築師充分思考,打破傳統的圍牆護欄模式,通過與周圍空間的有機互動達到內部的私密。建築師設計了兩條懸浮的牆帶(住宅外圈一條,工作室外圈一條),將鄰居的綠色景觀引入空間內,使景觀保持連貫,同時模糊了室內與室外的界定。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第32張
又一個柱子的巧妙運用

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從結構的角度出發,小西孝泰在柱子的結構上又做起了文章,扁扁的柱子有時候是牆,有時候又變成了書架,而屋頂則最終被掏空騰起來,非常的漂亮。住在這樣的空間,你會覺得非常的開放,而且不用擔心在這樣透明的房子裡會有小偷的光顧。

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編輯點評:通過設定書的堆砌效果,這個空間的功能被分隔,整個建築變成了一個無界空間,成為了沒有圍牆和圍欄的建築。一個普通的建築,因為室內外、圍牆、大街這3者關係的構成,有機結合在一起而變得新意十足,來源於生活中的小常識和一些瑣碎有趣的事情,最終轉變成一個新創意,確實值得我們學習。

建築的筋骨 巧奪天工的結構設計 第35張

小西泰孝主要專案:

2014年(預計)中國美術學院博物館(建築設計:隈研吾)
  2014年 上州富岡驛舍(建築設計:TNA/武井誠+鍋島千惠)
  2013年 七濱富山市立託兒所(建築設計:高橋一平)
  2012年 茶屋阪之家(建築設計:近藤哲雄)
  2011年 倉庫之家(建築設計:藤村龍至)
  2011年 熊本站西口站前廣場(建築設計:佐藤光彥)
  2010年atelier・bisque doll (建築設計:UID/前田圭介)
  2010年 12 STUDIOLO(建築設計:Coelacanth And Associates)
  2009年 Y樓(建築設計:中山英之)
  2008年 神奈川工科大學KAIT工房(建築設計:石上純也)

主要獎項:

2013年第二十四屆JSCA大獎(日本建築結構工程師協會)
  2009年第五十屆BCS獎特別獎(日本建築設計聯合會)
  2008年 第三屆日本結構設計獎作品獎(日本結構師俱樂部)

主要著作:

2007年 《Vivid・technology 觸發建築的結構設計》藝術和科學出版社(合著)
  2010年 《結構設計的步伐 結構設計者所瞄準的建築未來》建築技術(合著)

圖片資料提供:文築國際 築龍網