浅论圣地亚哥·卡拉特拉瓦建筑结构的美学逻辑

崔晓玉, 黄云峰

(安徽理工大学土木建筑学院， 安徽淮南 232001)

浅论圣地亚哥·卡拉特拉瓦建筑结构的美学逻辑

崔晓玉, 黄云峰

(安徽理工大学土木建筑学院， 安徽淮南 232001)

在很长一段时间里，设计师主“外”、结构师主“内”，结构是为实现设计而服务的并没有任何美学价值的观点一直占据主流。但从圣地亚哥·卡拉特拉瓦的作品中，能感受到结构是美的一种直接的表达形式。文章从结构提取、结构设计、结构优化和结构之美四个方面阐述结构不单单是解决技术问题的结果，更是一种表现美的方式。

结构提取； 结构设计； 结构优化； 结构之美； 圣地亚哥·卡拉特拉瓦

在中国古代，房子外形的设计和建筑构造都是由熟练的“匠人”完成的。但随着科技的进步，“匠人们”逐渐有了越来越细的分工和越来越明确的岗位定义。这种现象带来的究竟是越来越好的建筑还是越来越无新意的流水施工？我想从圣地亚哥·卡拉特拉瓦这个身兼建筑师和结构师的大家的作品中，谈一谈结构对于建筑美学的重要性。

建筑是功能要求的物质空间与社会文化的形象载体的结合，由人工建造的具有能“容纳”人类在其间生活所需空间的围蔽物[1]。力的传递方式和结构体系的选择对建筑外形的设计起着决定性的作用，不同的结构传力方式、结构体系和结构材料造就不同的建筑风格和建筑外形。凡是经久流传的建筑必有其独特的创新力和强烈的表现力。失去结构意义的形式美对于建筑来说是没有生命力的[2]。

1 结构提取

Mies Van der Rohe密斯·凡德罗说过：“当清晰的结构得到精确地表现时，它就升华为建筑艺术”[1]。纵观卡氏的作品，总能被他的想象力和对结构的理解力所震撼。卡氏在观察人体及其他生物骨骼和植物后，他总能从中提取结构形式并将其转化成为最适合的钢筋混凝土结构形式；他总以最不可思议的想象力表现出力的传递、结构的力量。卡拉特拉瓦设计的建筑形式并不是直接模仿生物体的样式，而是用理性的几何眼光去观察自然，发展雕塑般的空间和具有动感的建筑新形式[3]。

建筑设计的创新是由结构技术的进步带来的。卡氏典型的美学结构体系包括:

(1)贾克姆仓库中的箱梁系统(图1)。在这种系统中他将断面呈V字形的箱梁的上弦设计成拱状以承受压力，下弦为直线形，两侧用压形钢板加强形成一个三维的箱梁巧妙地解决了结构体系的问题[4]。

图1 贾克姆仓库中的箱梁系统

(2)人形支撑及自然仿生结构。苏黎世斯达德霍芬车站的项目中(图2)运用了手掌的结构，其主要的扶壁柱运用了张开的手掌的造型，剖面地下空间的柱子采用的是倒置的手。这种结构形式既能清晰地表达了力的传递过程也能清晰地表达力的传递形式。在法国里昂机场的铁路车站设计中(图3)，一个个人体支撑的柱体结构构件相互连接交错共同支撑着车站巨大的敞廊。一个个混凝土的人形支撑在相互搭接的过程中，仿佛被赋予了生命，结构直接带来了的生命的感动。此外卡氏通过对自然界细致观察中准确提取到的结构体系还有“脊椎”形状的瑞典马尔默市旋转大厦；“展翅飞翔的鸟儿”造型的美国密尔沃基艺术博物馆等等。

图2 苏黎世斯达德霍芬车站

图3 法国里昂机场的铁路车站设计

2 结构设计

卡拉特拉瓦钟情于结构力的直接表达，他所采用的结构形式往往决定了建筑物未来的造型。在巴仁马特文化中心音乐厅的设计中(图4)，卡氏以3根伸入梁中承受拉力的钢索类箱梁结构支撑整个屋架，形如巨大的弦乐器的结构造就了轻盈剔透如弦乐器般的屋架。赛维亚科威特展馆的可动屋顶结构(图5)由17根无需联动的指状构件构成，构件在屋顶闭合时近似一榀榀曲线型折粱，开启后则又成为独立的器臂结构[5]。结构设计的可动性，使之看上去就如同人类灵活的手指。巴伦西亚科学城的天文馆(图6)的结构设计中，卡氏将天文馆设计为球体并让它笼罩在长110 m 、宽55.5 m的拱形混凝土盖和透明的点式玻璃幕下，通过钢铁翼肋进行开启和闭合。这样的结构设计使天文馆给人的印象就是像人类的眼睛，开启和闭合的过程更像是眼帘的张开和闭合。卡氏这些创造性的结构设计不但充分地利用了力的传递和材料自身的性质，而且充分地考虑了使用功能和对空间的营造。

图4 巴仁马特文化中心音乐厅的屋架

图5 赛维亚科威特展馆

图6 巴伦西亚科学城的天文馆

3 结构优化

稹文彦说：“能够把握细部是建筑师成熟的标志”[1]。卡氏无疑是其中的佼佼者，他总能把建筑的功能以优化的方式发挥到极致。优化就是让一个系统通过最小的代价取得最大的效益，其最终的目的就是要寻找临界点附近的一个狭小的最优区域[4]。而优化的方式就是对细节的精准把握。拥有丰富学习经历和多重的身份的卡拉特拉瓦对细节的把握有着其他建筑师所不能比拟的敏锐和优势。为了使每个细部的功能达到最优，卡氏通过反复试验和不断计算来寻找这个空间和结构上的临界点。首先，卡氏将结构的各组成部分的运作分割开来，使各个构件的功能和作用变得清晰；其次再根据结构系统中构件传力的特点来确定构件的材料和形状，以求能最大限度地发挥各种材料的特性[6]。卡氏对细节的把握绝不仅仅表现在结构的优化上，也表现在充分利用建筑空间和追求美学价值上。卡氏的作品体现的是一种力量美、理性美，这种建筑越接近“临界点”越具有震撼力。卡氏正是抓住这种特点，把这些优化后的构件用清晰可辨的结构系统结合在一起并通过他大胆独特的想象力使之淋漓尽致地表现出来，形成自己独特的建筑设计。

4 结构之美

纵观卡氏的作品，我们可以发现卡氏通常直接将结构作为内部空间的装饰要素，通过毫不掩饰的建筑结构来表现美即无需装饰，结构本身就是很好的装饰。卡氏利用他天才的想象力和对结构、机械的理性逻辑把握，运用仿生和运动理论把“冷冰冰”的钢筋和混凝土森林变成一个贴合当地人文情怀，与周围自然环境相辅相成并具有鲜活生命力的艺术作品。

美国威斯康星州的密尔沃基的美术博物馆扩建工程(图7)中，卡拉特拉瓦沿着林肯大道的方向新建了一座跨度长达73 m的白色混凝土拉索引桥，拉索支撑的桥在桥头构成了传统的垂直塔门，使人们的视线瞬间被吸引。这个引桥的拉索结构中的中脊，以47°倾角升起，与桥面构成了空间关系上的平衡，中脊高达50 m与引桥的方向背道而驰，绷住了全部十条拉索，把桥面的荷载牢牢地固定在高挑的桅杆上，形如一只振翅的巨鸟，给人以强烈的视觉冲击[7]。在密尔沃基美术馆内，卡氏以白色的混凝土拱作为基本构件不断重复使用，使展览空间产生了简洁整齐的形象，不断反复重叠的结构构件，造就了整齐划一的严谨和干净清爽的简洁。卡氏设计的结构不仅充分发挥了其作为承重构造物的作用，而且还强调了其作为构成建筑的结构形态的人文情怀和美学表现。

图7 密尔沃基的美术博物馆

结构设计的目的是确保力的合理传递和空间构造的稳定, 建筑设计的目的在于创造出合理的使用空间和具有一定表现力的美学作品。在很长一段时间里，设计师主“外”、结构师主“内”，结构是为实现设计而服务并没有任何美学价值的观点一直占据主流。而在卡拉特拉瓦那里，结构不再单单是建造建筑师设计图纸的工具，更是是一种无需隐蔽的表现力量、一种能创造并直接表达美的艺术。

[1] 秦佑国.建筑技术概论[J]. 建筑学报, 2002(7): 4-8.

[2] 张敏.建筑结构的美学探讨[J].甘肃科技,2005(10):184-185.

[3] 庄葳,刘松茯.技术的作用力——圣地亚哥·卡拉特拉瓦建筑形态解读[J].华中建筑,2007,25(1):189-194.

[4] 方楠.卡拉特拉瓦与理性的表现主义[J].世界建筑,2001(11):20-22.

[5] 程云杉,戴航.路径、层级、平衡与运动——论卡拉特拉瓦的设计策略[J].新建筑,2010(3)：82-86.

[6] 黄靖雅,徐安琪.浅论圣地亚哥·卡拉特拉瓦理性主义建筑结构的意义与美学逻辑[J].产业与技术论坛,2013(4):141-142.

[7] 圣地亚哥·卡拉特拉瓦:动感与诗意交融[J].房地产导刊,2013(7).

崔晓玉(1991～),女，硕士研究生，研究方向：结构工程。

TU-859

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[定稿日期]2015-07-02