穹顶之下的建构

徐浩杰+张泽月

【摘 要】拱券作为一种古老的建筑结构，一直被当做建构技术运用于建筑中。其特有的造型特征使其具有结构的稳定性和自由空间营造的优势性。在历史长河中，它甚至代表着某种符号化、具有特殊意义的建构文化语言。自古以来，拱券的施工技法一直是一个常见而又多变的技术，从古罗马万神殿的神圣穹顶，到中国国家大剧院的超椭形“蛋壳”网架结构，建筑材料的不同和拱券结构对建筑本身的意义的差异让我们感受到古今建筑设计理念的改变和不同年代人的信仰和文化的巨大变化。然而有趣的是，看似千差万别的万神殿和国家大剧院，虽然在客观的施工技术难度上有着巨大差别，但其拱券的建构形式、承重结构、施工技法却有着惊人的相似之处。

【关键词】建构文化；穹顶；拱圈；技术；国家大剧院

一、古罗马的拱圈

“拱券”是指利用材料间的侧压力而建成的跨越空间的承重结构。古罗马的拱券结构起初是以砖石为主要材料。后来罗马人发现将火山灰加上石灰石和碎石后产生的天然混凝土具有很强的凝结力，且不透水，利用这种混凝土可以建造大跨度的拱券和拱顶。于是混凝土便取代了砖石，成为建造拱券的主要材料。

古罗马的拱券结构主要有四种形式：“筒拱”、“交叉拱”、“十字拱”和“穹窿”。“筒拱”是由一个拱券成直线或者连续铺开形成；“交叉拱”是由两个筒拱垂直交叉形成，它的内部空间开阔，并有利于采光；两个跨度相同的筒拱相交而成“十字拱”，拱顶的重量由四角的墩子承担，不需承重墙，空间因此更为开敞。“穹窿”则是由拱旋转一圈而成，空间更为宏大。

二、穹窿——万神殿的穹顶

古罗马的建筑师在神庙、会堂、角斗场、剧场、浴场凯旋门等建筑中大量使用拱券结构。罗马城的万神庙（118-125年）是典型的拱券结构建筑物，也是罗马穹顶技术的最高代表。它是罗马人祭祀众神的圣殿。万神庙设计呈圆环形，并以拱券结构为基础，创造出宏大的内部空间。万神殿的穹窿直径为43.2米，顶端高度达43.3米，由5000吨混凝土构成。混凝土的成分随着穹窿的上升而逐渐减少，以减轻它的重量。穹窿的唯一支撑物是16个筒形拱顶，把重量传递给8个拱墩。如此大胆的空间处理，在西方建筑中是罕见的。穹顶中央开有一个直径8.9米的圆洞，从圆洞射入日光。

此时的罗马万神殿的穹顶，被称为古罗马穹顶技术的巅峰之作，它的存在为“拱圈”技术后来传遍整个西方世界，成为特性鲜明的一种结构样式奠定了基础。

三、技术的传承和创新

（一）“穷窿”大剧院

关于建筑师保罗·安德鲁所设计的国家大剧院，人们对这所建筑产生的最为深刻熟悉的印象即巨大的“壳体半球”，就像金属的“穹窿”，巨大的金属网架，其实是按照“拱圈”的技术手法，用现代语言的重新阐述。

国家大剧院的建筑意向无疑是极具现代感的，然而单独研究其建构语言的方式，我们会发现这巨大的壳状球体的建筑结构和其施工技术的本质是与万神庙的传统拱券技术极其相似的。对于拱券技术我们熟知它的技术手法，穹顶则属于拱券技术的衍生品，以古罗马万神庙的巨大穹顶为例，其穹顶的建筑结构由支撑骨架，砖石、拱心孔洞、粘合剂组成的。

四、大剧院是如何站起来的

（一）内与外的分离

巨大的穹顶壳体与地下隔震轴相连接，与室内功能空间相独立，互不影响，拱券的造型和其合理的建筑结构使其可以不需要额外的柱结构支撑，独自“站立”起来。外立面的简洁给人神秘的现代感，内部空间可以看到整个大剧院巨大跨度的曲面穹顶，高大的层高和巨大的落地窗给人震撼的感觉。我们在谈到国家大剧院的结构时，关注的最核心问题即是分隔内外空间的“壳”，大剧院的壳体称重结构细分为三部分——1.顶环吊梁、2.斜撑结构、3节间梁。

穹顶是一个典型的和重力做斗争的结构，而穹顶的中心顶部——顶环吊梁则是整场战斗中最为薄弱却又极为重要的一點。自古以来，减轻重量是穹顶应对中心部位的主要手段。更细的钢材、更加精巧的构造足以击败重力的挑战。

斜撑结构斜撑梁结构是整个壳结构自身承重的核心，斜撑结构让梁更加坚固，能够预应水平方向的作用力。在安装过程中先自下而上逐节安装，并与顶环吊梁相连接。

如果说斜撑结构和顶环吊梁是钢结构“蛋壳”的“骨”的话，那么节间梁则是“蛋壳”的肌肉组织。每一条梁的顶部都更加纤细和小巧，以减小其垂直方向重力的作用力。

当所有梁架都安装完毕，穹顶已经具备了“自承自重”的能力。预应力的结构形状和建构的刚性让重力和摩擦力达到稳定的程度。整个壳体与建筑内部的功能空间和地下空间相分离，通过隔震轴承与地下承重墙相连接。在地壳运动的作用力下，能够做到随地面的运动而形成抗剪力的作用。整个穹顶对于建筑物只起到遮风避雨和空间营造的作用，但又能够将自身重力自我消化，这也是穹顶的魅力所在。

五、西方文化的“中国国家大剧院”

（一）历史浓缩的影子——拱圈

拱券技术是古罗马建筑最大的特色之一，并在古罗马建筑中广泛运用。依靠高水平的拱券结构，古罗马人创造了独特的布局方法、空间组合、艺术形式与风格。以史为鉴，众多的拱圈衍生品伫立在我们的生活中，我们可以深刻的了解到，古罗马人利用混凝土材料和拱券技术相结合的新的构造技术，创造出了拱顶与穹窿体系，从而使建筑空间更为宏大、更为灵活自由，同时也使建筑物更为坚固。拱券技术被罗马建筑师广泛应用于各个建筑领域，创造出了非凡的成就。拱券技术持久影响欧洲乃至全世界的建筑，为人类建筑的发展做出了伟大贡献。

（二）贝律铭的“金字塔”和安德鲁的“巨蛋”

大剧院在竞标的时候有着很多争议，大部分人对大剧院的造型——“巨蛋”承反对态度。巨蛋放在长安街，与对周围事物、文化的冲击使他成为了人们眼中的焦点。作为这一方案的设计者，保罗安德鲁用一个例子向外界宣称自己方案的“可行”。这一案例，即身为华人的建筑师——贝律铭。众所周知，贝律铭在法国巴黎罗浮宫的中庭改造中，玻璃的四棱锥体在当时同样备受争议，在当时被视为对古老文化的冲击和毁灭。但几经周折方案最终落成，且最终受到大众的好评。保罗安德鲁将这一案例，视为自己超前理念的先河，作为自己设计施行的有力支撑。

然而贝律铭的金字塔，象征着西方文明的起源——埃及，是贝老用现代语言对西方文明的重新阐释，这一设计的深度令人折服。如此看来，安德鲁的巨蛋在文化层面是与东方文明毫无关联的，这一案例恰恰衬托出安德鲁在剧院设计理念在中国文化角度思考的深度上的草率和鲁莽。

巨蛋又象征着什么呢？

（三）西方文明的复制

在技术层面，大剧院运用了穹顶这一建构形式，以拱圈技术将结构实现，这代表着古西方文明对建筑的阐释。如果将建筑结构进行深度意义的剖析，安德鲁和贝律铭做了同一件事，即用现代语言表述了古代建筑文明的缩影，但不同的是，贝律铭的“金字塔”更具符号感，拱圈的抽像意义更弱，且对比这两个案例，我们不难发现，安德鲁的“巨蛋”是跑题的，而贝律铭的“金字塔”是抽象切题的，二者存在着本质的区别。

纵观历史，拱圈在我国虽有出现，但绝不是中华文明的典型代表的符号。对于中国来说，斗拱、木构营造手法、中国古典园林中的施法自然的理念，诸如此类，才算得上是中华文明的建构符号。保罗安德鲁将西方拱圈理念运用于自己设计得建筑当中，是合情理的，然而在文化保护的层面来讲，这一建筑是否应该建成，是否该落地长安街旁，引人深思。

【参考文献】

[1]技术哲学——费雷德里克·费雷

[2]建构文化研究——肯尼思·弗兰姆普敦

[3]古罗马拱券建筑技术及对后世的影响——张永秀endprint