西方建筑空间序列演变解析*

文/中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院 李晓丹 王 晶 李梓维 齐 琪 蒋东霖 郭子杭

0 引言

人类一直在探索建筑材料和结构技术，创造建筑空间，改善建筑环境，完善建筑形制。建筑史是建筑空间不断拓展演变的历史，随着建筑结构技术的发展，建筑空间经历丰富变换。建筑结构是建筑空间的实体体系，建筑空间是结构体系的内涵表达，两者相互依存、制约又相互促进，在建筑历史的长河中协同谱曲又完美碰撞。建筑空间研究是建筑历史研究的重要组成部分，通过对西方建筑空间和结构形式的研究，人们可更客观、准确地把握各历史阶段建筑空间形态的演变及内在，理解技术的逻辑序列。

本文着重分析建筑空间与结构技术的典型发展阶段、转折点，概述西方建筑空间和结构的演变史，探讨建筑结构技术与空间的关联，简要总结西方建筑空间的内在演变序列进程，即一维序列、二维序列、三维序列、自由流动序列、大跨度多维序列、非线性序列。

1 一维序列空间

1.1 古埃及：空间序列组合的出现

古埃及建筑内部空间整体呈明显的一维向前感。当时的结构技术为简单的梁柱结构体系，有限的结构技术导致其柱密集、墙体厚重、内部空间昏暗狭窄。该时期的神庙建筑开创了建筑空间序列，建筑内部通过空间开合、明暗对比，构建强烈的一维向前感，完美演绎建筑性质。一维空间组合序列在当时具有很大进步意义，对现代的纪念类和展演类建筑设计仍有启发价值，如卡纳克孔斯神庙就是该时期的代表建筑之一，神庙的门、围柱式院落、大殿、密室等沿一条纵轴排列，布局过程中顶棚逐层降低、地面升高、侧墙内收，空间逐层缩小，序列逐层递进，大殿、柱阵及其他幽暗空间共同营造原始自然崇拜的纪念色彩和宗教建筑的神秘氛围，与现代建筑空间起承转合的组织手法有异曲同工之妙。

1.2 古希腊：外部空间的塑造

在古埃及建筑空间结构发展的基础上，古希腊开创了建筑外部空间的秩序。运用柱式构建建筑外部柱廊空间，使建筑空间领域范围向外拓展延伸，而且外部柱廊空间注重光影运用和虚实关系表达，增加建筑的雕塑感、秩序感、领域感、层次感。建筑立面明确展现内部结构的梁柱体系，立面构件比例、尺度、形状、纹理、组合关系被细致推敲，但该时期建筑内部空间相对简单、原始、不发达。

2 二维序列空间

2.1 古罗马：二维序列空间的诞生

古罗马的建构技术促使建筑内部空间尺度、秩序的飞跃发展，拱券技术、圆拱体系及轻质结构的运用使建筑跨度大幅提高，建筑空间得以向纵横二维方向延展。筒形拱、“十”字拱、穹窿结构的出现推动建筑平面及空间的解放和模数化。具体来讲，筒形拱的产生使建筑内部空间具有连续的单向运动感，解放部分空间；“十”字拱结构技术促使承重墙全部取消，内部空间得到深层次解放，空间开阔通透又有明显的中心；穹窿结构技术促使建筑内部形成具有强烈集中感的核心空间。如万神庙是罗马穹顶技术的最高代表，直径跨度43.3m的万神庙在结构技术、空间维度、建造规模等方面极具开创性和代表性。

筒形拱、“十”字拱、穹窿结构等组合形成的拱顶体系，促使建筑内部形成具有强烈轴线感的二维空间序列，扩大建筑内部空间的规模，丰富建筑空间的形式。例如卡拉卡拉浴场是二维序列建筑空间的代表，其核心结构体系是横向的3间“十”字拱，外侧连接筒形拱，结构体系在纵横两个维度上拓展空间。沿着两维轴线，其建筑内部空间的大小、纵横、高矮、开阖交替变化、流转贯通。

2.2 拜占庭：平面形制束缚的摆脱

在拜占庭帝国时期，建筑界的主要成就是促使古希腊的柱廊技术与古罗马的拱顶结合，实现在教堂“十”字形建筑平面的中央部位升起半球形穹顶，圆穹顶与方形平面完美结合，进而形成更广阔、更延展、更明亮的室内空间。具体为运用帆拱、鼓座与穹顶结合，将圆穹顶覆盖在方形建筑平面上，空间四面开敞，在4个柱墩上沿方形平面发券，4个券之间砌筑以方形平面对角线为直径的穹顶，4个侧面切口以半圆穹顶扣在其上抵挡侧推力，扩大穹顶空间，丰盈穹顶形式。

3 三维序列空间

3.1 哥特时期：竖向空间的塑造

哥特时期，为凸显建筑性质和营造神秘的宗教氛围，建筑空间渴求向上（天空）的靠近，此种理念推进建筑结构技术进步，从而促发三维式空间的到来。该时期出现了骨架券、飞扶壁、尖券尖拱、集束柱等新兴结构节点技术，在新技术和建筑性质的双重推动下，建筑不断向垂直方向延展。建筑平面多为“十”字形，建筑空间整体最终构成沿横、纵、竖3个维度的立体空间（见图1）。此外，框架式建筑结构技术节省建筑材料、减轻建筑自重、开拓建筑空间。整体结构所需侧推力随之减小，故建筑中庭上部可开很大的侧高窗将光线引入，建筑内部的物理环境得以改善。

图1 哥特式建筑结构

3.2 文艺复兴时期：三维空间的数理秩序

文艺复兴时期，三维建筑空间渗透着理性、秩序、逻辑，肯定人道主义，强调恢复“自然”，提倡建筑比例和人体比例。建筑空间里渗透着秩序、章法、规律的数理概念，建筑师在建筑空间创作和分析中，运用合理、秩序、人性化的表现方法，利用数学关系进行建筑构图，贯穿数理规律把握建筑空间。该时期首屈一指的佛罗伦萨主教堂的穹顶就是由数理规律演化而来（见图2），其穹顶结构的精致程度和空间规模相比之前有极大进步，其结构形式为双圆心骨架券，穹面分里外2层，中间是空心，可见数理规律在建筑空间和结构中的应用和控制。

3.3 巴洛克时期：三维空间的动感与装饰

巴洛克时期的建筑结构技术并无极大创新，仅在空间形式方面追求极致。16世纪末，随着风格主义出现，倾斜线条和曲线等被大量运用于建筑设计，建筑室内空间呈现前所未有且繁多复杂的装饰化形态。

17世纪末，随着巴洛克艺术出现，设计重点由建筑室内装饰转向建筑实体空间。建筑师赋予建筑空间以动态自由、波折流转、骚乱冲突，大量运用以椭圆形为基础的“S”形、旋涡曲线形、波浪形的立面和平面，打破建筑、雕塑和绘画的界限，不顾结构逻辑，采用非理性组合，以取得反常的幻觉和视觉效果（见图3）。曲线柔美的内部空间不仅给人带来奇特感受，同时也创造出许多声环境极佳的内部空间，为展览空间的光环境设计创造条件。例如建筑内部的光照因曲面空间被有意识地引导到适当地方，从而使建筑、人物、雕像等展品凸显，达到局部照明的效果。

图3 罗马圣卡罗教堂

4 自由流动序列空间

4.1 建筑新材料和装配式技术开辟建筑空间新纪元

随着工业大生产的发展，科学技术进步巨大，钢铁、玻璃、混凝土等新材料的运用，模数制和装配技术等新技术的出现，极大地提高了建筑的建造效率、跨度、性能，使建筑形式发生质的变化，开创建筑空间的新纪元，如1851年在英国伦敦所建的74400m2的水晶宫仅用8个月时间完成。建筑材料、结构、技术的发展是建筑空间重塑的先决条件。

4.2 框架结构体系极大解放建筑空间

钢筋混凝土框架结构体系的出现为现代建筑空间的发展提供了良好的基础条件，空间逐步转向自由和透明，承重墙逐渐转变为隔断或表皮，建筑平面布置灵活，建筑立面处理自由，建筑空间体量增大，促发了现代建筑的发展和建筑师系列创新空间的诞生。例如建筑师格罗皮乌斯强调建筑应走工业化道路，其著名作品如包豪斯校舍，采用灵活、不规则的构图手法打破传统建筑的对称布局；勒·柯布西耶运用框架技术积极表达空间，其代表作品萨伏伊别墅和马赛公寓均体现出框架结构的优势，即平面布局和立面形式不受约束，可自由灵活布置等特点；建筑师密斯·凡德罗运用钢框架结构和玻璃，发展了一种具有古典式均衡、极端简洁、自由流动的建筑空间风格。

5 现代大跨度多维序列空间

大跨度建筑的萌芽最早出现在古罗马建筑的拱顶中，至19世纪末才有较大成就。如1889年巴黎世界博览会的机械馆，采用钢制三铰拱，跨度达115m（见图4）。20世纪初，随着金属材料的进步和钢筋混凝土技术的发展，大跨度建筑出现很多新的结构形式。如1913年波兰的弗罗茨瓦夫百年厅，采用钢筋混凝土穹窿顶，直径达65m，覆盖面积5300m2，被称为现代大跨度建筑的先驱之作（见图5）。20世纪50年代后，大跨度结构技术不断成熟，材料技术迅速发展，多学科交叉综合发展，形成多样的大跨度多维空间，在结构空间、建筑形态上实现巨大的飞跃和创新，如网架网壳空间、薄壳空间、悬索空间、膜结构空间等。

图4 巴黎世博会机械馆

图5 波兰弗罗茨瓦夫百年厅

网架网壳结构构建建筑大跨度空间，丰富建筑外观形式。该结构运用受拉或受压杆件，并按一定的曲面或平面组成空间杆系，杆件多为钢、铝合金等轻质高强材料，该结构属于高次超静定的三维结构体系。薄壳结构促发了许多新颖、轻巧的大跨度建筑空间，其结构由空间几何曲面构成，而且本身具有较高刚度和整体性，自重较轻。悬索体系的自由度无穷大，造型轻巧，可跨越更大的空间尺度及适用于各种建筑平面形式，故许多异形空间得以成型。悬索结构是由柔性受拉索及其边缘构件组成的承重体系，自重小、省材料且侧面可实现良好的采光通风。膜结构促发飘逸、明亮、自由的建筑空间，建筑学、材料科学、建筑力学以及建筑环境学等多学科交叉发展，出现建筑织物受力的膜结构，膜材料轻质高强且光学性较好，可为建筑室内营造均匀漫射光、无阴影、无眩光的光环境。

6 非线性序列空间

非线性序列建筑空间是指造型具有随机性、内部具有流动性的非直线构形的空间，其思想来源于复杂性科学和复杂性哲学，是人类对世界更客观、更细致、更全面认识的体现。

6.1 近代非线性建筑

文艺复兴后期，资本主义追求自由思想的萌芽使建筑师追求非线性建筑设计。一些建筑师凭借自身对建筑结构的了解，将其奇特想象转化为实际的非线性建筑设计作品，如高迪的米拉公寓、门德尔松的爱因斯坦天文台等，这些设计作品象征最初的非线性建筑空间设计。

近代非线性建筑仅在外观上以非线性形态展现，在设计过程中主要基于建筑师对非线性建筑的感性理解和认识，而非复杂性科学、哲学理论的指导，存在着一些技术上和思维上的局限性，形态的复杂性不深刻，多为单一影响因素下的非线性建筑实体。此时，非线性建筑设计思想的深度仅停留在建筑表现层面，未探寻更深层的含义。

6.2 当代非线性建筑

随着各项科学技术飞速发展、数字化技术在建筑领域的运用和普及、非线性科学技术与理论的兴起，建筑师群体的思维得到极大解放，故非线性建筑空间的创作得以不断深化、进步和发展。与之前的非线性建筑空间相比，当代非线性建筑空间在理念和技术上均实现卓越发展。一方面，建筑师借助数字化技术逐步脱离几何体系的限制，有效地模拟自然逻辑，将自然界中有机规律引入建筑之中；另一方面，计算机参与建筑设计及建造过程，建筑师们以自然规律为基础，改变参量，编写建筑的生成逻辑，通过运算得出超乎想象的建筑空间形式。

当今的非线性建筑空间序列呈以下特点。

1）建筑空间呈非标准、不规则、自由、柔和、连续流动等形态，有如生物机体或自然景观般的特征，传统建筑的轴线关系、等级秩序等格局被打破。

2）流体般的建筑塑性形态逐步消解传统的建筑立面概念，建筑立面与屋顶糅合为大曲面或异形。

3）非线性建筑空间不再是平面的简单升起和重复，而以一种更开放、复杂的“非线性连续”的连接方式，消解传统“层”的概念，转变以“层”的叠加组织空间的方式。

4）建筑内部竖向交通空间逐步模糊和消解，如楼电梯、坡道走道、出入口台阶等。传统形式的交通核空间是上下对应、封闭独立。而在非线性序列空间中，在不丧失基本连接功能的情况下，交通元素的平面位置、尺度、形态被不同程度地改变，在楼板之间被灵活布置，呈开放、动感的竖向交通体系。最终构建连续但非匀质的“非线性序列”空间，为使用者提供更多样的空间感受和体验，实现空间的开放性与复杂性。

扎哈·哈迪德建筑事务所的系列设计作品是当代非线性建筑空间的代表，多呈非线性、不规则、非标准、连续流动、随机、柔美的自由形态，如盖达尔·阿利耶夫文化中心，建筑整体呈现有机的流体外形，由自然地形延伸堆叠而出，并盘卷各个独立功能区域。文化中心包括博物馆、图书馆和会议中心，3个不同功能体被连续的有机组织网状表皮覆盖并连接，不同褶皱形状赋予各功能区视觉识别性、流线引导性、空间分隔性。此外，室内空间延用非线性折叠的序列肌理，整个建筑边界被完全消解，建筑室内外与城市空间及周边景观有机结合（见图6）。

图6 盖达尔·阿利耶夫文化中心

7 结语

本文主要叙述从古埃及至现代的西方建筑空间演变历程，其建筑结构依次为梁柱结构、拱券结构、钢筋混凝土框架结构、多维线性建筑结构、非线性建筑结构以及穹顶体系、飞扶壁等框架体系。建筑空间序列随之呈现为一维空间、二维空间、三维空间、自由流动空间、多维线性空间、非线性序列空间的演变过程。

纵观西方建筑史，任何成熟的建筑体系均为建筑空间形态、建筑结构技术、艺术审美风格相互依存、相互促进、相互制约的发展演变。建筑结构体系的发展对建筑空间组构的转变起到根本推动作用；艺术风格反映当时的社会审美，并不断对建筑空间提出新要求，反作用于建筑结构体系，使其日益完善，作用与反作用共同推进建筑业发展。通过对历史建筑空间的分析，从中获取前人建构空间的经验、了解建筑空间演变的内在逻辑，以指导当下的建筑实践。