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强结构 - 结构设计的人性维度 | 讲座实录

强结构 - 结构设计的人性维度 | 讲座实录
周凡琪 | 2022.06.30 10:40

△ 讲座视频回顾

 

强结构——结构设计的社会价值:João Vilanova Artigas作品中承重结构的人性维度

主讲人:Lara Borgonovi e Silva / 苏黎世联邦理工大学、Hubersilva Architekten 建筑事务所

整理:崔春晓、何映芳 / 哈尔滨工业大学(深圳)

校对:王帅中 / 苏黎世联邦理工大学

 

△ 讲座现场

 

在展示若昂·比拉诺瓦·阿蒂加斯(João Vilanova Artigas)的作品之前,我想简单介绍他对结构设计不同寻常的看法。

 

阿蒂加斯出生于1915年的巴西。他曾在圣保罗大学工业学院学习土木工程,于1937年毕业。在学习土木工程期间,阿蒂加斯也参与到了与建筑和城市规划相关的课题中,因此毕业时获得了工程师建筑师学位。当时,阿蒂加斯还参加了艺术课程,在那里他遇到了画家,雕塑家和诗人。

 

我不希望以系统性的时间顺序或客观的方式看待他的设计,而是遵循阿蒂加斯设计结构的方式来展开。本次讲座的主要目的是帮助大家认识到:他的结构设计不是他工科背景的客观结果,而是综合土木工程师、建筑师和艺术家三重身份所呈现的表达。但最重要的是,他的结构设计表达了他自己与世界的内在斗争——这反映在他所主张的政治激进主义之上。阿蒂加斯生活在二战后和巴西军事独裁时期,他反对资本主义、帝国主义和任何他认为是政治压迫的价值观。阿蒂加斯也曾因此受到迫害,被迫卸任建筑学院教授,离开自己帮助建立起的建筑学院,并被禁止进入自己设计的建筑。他所面对的这些恶劣环境,也让我们在他的作品中发掘到像“载荷”和"力"这样的词语超越科学和工程的意义。

 

身为巴西共产党员,阿蒂加斯公开反对巴西的主导政治力量。他曾说:“我觉得,我被免职(从他的建筑学教授职位上)是因为我对行使自由的看法与长期统治我们国家的某种力量并不相符。” 因此,“力”对他来说已然超越了结构工程的范畴,有了更深层的政治隐喻。在另一个场合,他还曾说:“发声是能想象到的最具颠覆性的行为,我也因此遭受到了歧视,尽管所谓的‘歧视’相较于我所遭受的压迫也还算温和”。

 

“压迫”和“负载”的互为同义词。因此,在阿蒂加斯最着名的结构设计中,我们能看到,他在处理载荷、力和结构的含义时,会同时考虑到它们的客观和主观意义。事实上,在他的设计中甚至很难区分客观和主观。不仅如此,在一些建筑物中,甚至将结构元素严格区分。在他最著名的圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP)中,我们无法定义结构元素是柱子,还是一种结构过渡、墙壁或者是梁。人们也无法真正区分动态中的静态以及轻盈中的沉重。要界定明确的边界是很难的,且几乎不可能。

 

 讲座截图

图源:Lara Borgonovi e Silva

 

本次讲座的题目——结构设计的人性化维度,听起来似乎有点奇怪。这是因为我们习惯于将建筑结构视为科学和工程的产物,而不是与社会科学,视觉艺术或诗歌相关的知识领域。我们也不认为承重结构有可能成为政治宣言或传达宗教思想。但是阿蒂加斯认为结构设计有潜力表达所有的这些内容。

 

如果尝试想想“荷载”这个词,我们脑海中便会出现一些表达定量关系的词,例如货物、数量、包装、堆积。但“荷载”也意味着:压力、负担、消耗——这些都是超越数量的概念。

 

因此,阿蒂加斯在实践中,致力于传达更加包容的“荷载”的意义,一种远超于纯粹数量关系的意义。这样被阿蒂加斯从人性维度解读的工程术语还有“结构”、“支撑”等。

 

阿蒂加斯认为,为了履行其职责,结构设计必须承认“承重结构可以传达主观信息”的观点。他肯定地说:“当形式在技术上合理时,它们是有效的,但形式探索的最初目的是人性化。” 他曾举过两个例子来说明他对这个问题的看法:第一个是希腊神庙。他说:“女像柱是对处理主观瞬间(subjective moment of the action)的明确肯定。在最有雄心的建筑中支撑最具雄心檐顶(entablature)的结构中,人类在场之不可或缺。”但是,一个檐顶是不会雄心勃勃的,雄心勃勃的是人。他曾提到的另一个例子是圣彼得大教堂的穹顶和支撑它的四根柱子。阿蒂加斯这样解释Donato Bramante的设计:“穹顶是(位居上界的)天堂的投射;为使徒,而非列柱(恕我妄言)所支撑。”他再一次将人类视为穹顶的真正支撑。我们知道,基督徒只选择了四部福音书(在12部福音书中),而支撑穹顶的四根支柱代表了这四部福音书。

 

△ 讲座截图

图源:Lara Borgonovi e Silva

 

通过这些例子,阿蒂加斯告诉我们,结构支撑不仅仅是由建筑材料构成的物理支撑,同时也支持着某种社会价值观、宗教、政治理念、梦想等。这意味着,阿蒂加斯想提醒我们,结构设计可以支持抽象的概念。他还认为,即使我们不在柱子上画使徒或以人体的形式雕刻它们,也有可能在结构设计中找到人类的意义。

 

阿蒂加斯在自己的设计中大胆采用了这一理念,并致力于利用当代现代钢筋混凝土技术来构建结构的人性意义。在他的作品中,在他的作品中应用这一理念的最好例子是他在1961年设计的圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP):阿蒂加斯称该建筑的四个立面中由垂直支撑组成的柱列称为“柱廊(peristyle)”。因此,他明确地地将这座建筑与希腊神庙以及人类存在于结构支撑中的的象征联系起来。

 

△ 圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP)

摄影:崔婧

 

为了表达人性因素对于结构支撑的影响,他采用了艺术的手法来处理结构。“工程师 - 艺术家“的双重性是阿蒂加斯设计方法的重要一面。我们可以看到,他的一些最知名的作品介于一个模糊的边界上,既不完全属于艺术领域,也不完全属于工程领域,工程与艺术无法真正区分。在阿蒂加斯的作品中,工程处于不断向艺术过渡的状态,反之亦然。过渡的概念对于理解他的结构实际上是至关重要的——特别是如果我们考虑到他对结构过渡设计的重视。

 

 

△ 圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP)立面图

绘图:Lara Borgonovi e Silva

 

在圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP)中,混凝土木制模板有助于在梁(围墙)和基础之间创造直观的过渡感,而不需要柱子。尽管从严格的技术角度来看,似乎没有柱子为建筑物和地面之间做过渡,但形成垂直支撑的三角形和角锥形成了一个真正意义上的柱子。然而,从视觉上看,垂直的三角形支撑有消解了柱子的概念,使其成为一个放大的或纪念性的结构过渡。

 

 

△ 圣保罗大学建筑与城市学院(FAU)的柱子

摄影:有方 崔婧

 

在视觉上,阿蒂加斯将柱的概念转变为一个巨大的结构过渡。但从技术上讲,形成建筑物外围的混凝土墙在技术上可以归类为巨型梁,而支撑的三角形结构则可归类为柱子。这些几何形状之间相互关联,并不仅是使柱子消失。事实上,每个结构元素的概念也都消失了。

 

早在1984年的一次演讲中,他的同事弗拉维奥·莫塔(Flavio Motta)发现,在圣保罗大学建筑与城市学院(FAU)的垂直支撑设计中,墙壁试图成为柱子,而柱子试图成为一堵墙。这意味着:每个结构构件的定义变得非常不精确,即使它们是由精确的几何形状组成的。因此,当我们审视这座建筑时,我们可能会问:结构的过渡究竟在哪里?

 

让我们看一下这张图片:是每个垂直支撑的上部三角结构支撑着柱头,还是上部的墙体向下逐渐缩小?垂直支撑的下三棱锥是从地面伸出的基础还是柱子的底部?这两个三角形之间的分界线是真正的结构铰链还是只是在混凝土中形成的凹槽?阿蒂加斯在玩弄这种不精确性,将工程精确性的语言转化为诗意的不确定和结构边界的消解。让整个结构成为了一个持续的“将要成为”的状态,一种无止境的变化。

 

△ 圣保罗大学建筑与城市学院(FAU)柱子的三角形支撑

摄影:Lara Borgonovi e Silva

 

2012年普利兹克奖得主保罗·门德斯·达·洛查(Paulo Mendes da Rocha)评论称:“这不是激进或意识形态的问题,而是一种对转型的激情。这与机会主义、保守主义或守成主义等理念都是对立的。“因此,支撑阿蒂加斯所梦想的社会结构建立在不断行进的核心之上。因此,它是一个无止境的运化的社会。

 

阿蒂加斯对指出社会应该通往的方向并不感兴趣,而他想传达的是:社会需要不断自我转变。作为左翼政治激进分子,他捍卫自己的设计态度,他肯定地说:“在巴西的资本主义之下,我们建筑师守护着一种社会责任,即在反常的现实中以乌托邦的方式思考的权利”。面对资本主义在拉丁美洲日益增长的影响力,他认为思想的乌托邦是一种反抗经济力量的方式,因为经济力量会将建筑变成一种营销产品。

 

在阿蒂加斯的职业生涯中,他一直通过乌托邦式的设计,来反对北美文化帝国主义。例如我们知道圣保罗大学建筑和城市规划学院(FAU-USP)外壳有乌托邦式的伸缩缝,而真正的伸缩缝却被一层混凝土覆盖。工程师何塞·卡斯塔尼奥(José Castanho)回忆道:“阿蒂加斯希望立面的柱子上有一个可动的衔接,以吸收两侧墙壁的收缩变形,但在纵向的侧壁中间没有可见的伸缩缝。”

 

而这一想法在技术层面上并非可行。因此,建筑师通过虚构的结构,来实现这一理想的结构形式。阿蒂加斯在柱子的一个他认为理想的点上(下降的三角形与上升的三棱锥的交点处),放置一个虚构的铰链,从而在视觉上取代力学的铰接。阿蒂加斯本人曾说:“如果他们称我为理想主义者,那我完全同意。” 事实上,正如我们看到的那样,负载的分布主要集中在建筑内部的柱子上的,以减轻围护结构负载,使建筑能够展现出设计师的理念。这种创造理想化工程的决定影响了热门对整个结构特征的感知,即巨大单体仿佛是由极薄的垂直支架所支撑的印象。

 

△ 讲座截图

图源:Lara Borgonovi e Silva

 

我们看到,阿蒂加斯掩盖了真实的伸缩缝,并为规划学院大楼的外立面创造了一个想象中的铰链,但实际上它们只是在视觉上扮演了结构性铰链的角色。阿蒂加斯并没有真正忠于建筑的技术,他只是在结构设计中寻找一种“不同的真实性”——他希望设计能够传达人类真理(而不是科学真理)的结构。

 

对于阿蒂加斯来说,为了在结构设计中传达这些人类的真理,他决定专注于结构转变或建筑节点的设计——戈特弗里德·森佩尔(Gottfried Semper)将其定义为技术符号和最早的宇宙论思想的表达。

 

阿蒂加斯特别关注建筑物与地面之间的结构节点或结构连接,对建筑物的支撑与地面之间的关系非常敏感。他曾指出,他“尊重它(建筑物)‘坐落’在地面的方式。” 阿蒂加斯曾提到的拟人化结构的历史参考(女像柱等),和他自己作品中拟人化的手法,都能体现如何“坐落”的思考。

 

这种态度与法国建筑师奥古斯特·佩雷(Auguste Perret)相似,佩雷认为设计师必须“让支撑点唱出优美的歌声”。当然,建筑物不会“坐下来”,支撑点也不会“唱歌”。阿蒂加斯强调的是承重结构其实可以体现人类自身的诗意。

 

这种在结构设计领域弥合工程和诗意的愿望与阿蒂加斯的自身经历有关,特别是与他的受教育经历和他对选择哪所大学去学习的困境。

 

阿蒂加斯年轻时想学习艺术,但他的祖父说服他选择技术专业。因此,他最后选择了土木工程专业。但想成为一名艺术家的愿望一直存在于他的心里,除了工程课程外,他还参加了绘画课程。在他职业生涯的早期阶段,他锻炼了自己的艺术能力并与圣保罗当地的艺术家交流,这对他在60到70年代的结构设计产生了强烈的影响。

 

尽管他同时修读了土木工程和艺术课程,但直到50年代中期,阿蒂加斯才开始一些涉及建筑和现代绘画、混凝土艺术和壁画艺术的尝试。他的第一个实践是 Baeta House(1956 年)的室内设计,他用涂在墙壁和地板的三原色设计了一个绘画创作。几年后,他开始邀请他的一些同事在他的建筑物中绘制壁画,例如1959年在在三角形之家(House of Triangles)外墙上绘制的壁画,以及在Guarulhos(1960 年)和Itanhaém(1959 年)两所学校的庭院中绘制的壁画。

 

△ 讲座截图

图源:Lara Borgonovi e Silva

 

事实上,阿蒂加斯是想把建筑转换成一个绘画空间,并将外墙改造成具有城市规模的不朽画作,例如他为圣保罗纺织和织造工业工会总部设计的蒙德里安式立面(Mondrianesque façade) 。这些立面因而拥有了城市的尺度,阿蒂加斯将它们变成了城市客厅中的一幅画,仿佛壁画艺术一般。由于壁画所具有的城市和社会影响,阿蒂加斯对壁画艺术特别感兴趣。

 

建筑与画面空间融合的想法在50年代逐渐形成。而60年代初期开始,阿蒂加斯便将绘画空间的概念与钢筋混凝土结构工程结合起来。设计于 1961 年的圣保罗足球俱乐部(SPFC)的更衣室是这种融合的最佳范例之一。建筑中长纵梁及其垂直支撑形成了钢筋混凝土壁画。阿蒂加斯为纵向立面设计的梁看起来像一个百米长的巨大跨度,并放置在两个支撑点上,看起来没有任何部位可以将荷载从梁上转移到基础上。从一定距离看这座建筑,可以说这个100米的跨度是在没有任何结构作用和变形的情况下被架起来的。这再次暗示了某种乌托邦式的结构特质。

 

△ 圣保罗足球俱乐部(SPFC)

摄影:Lara Borgonovi e Silva

 

对于结构工程师的工作来说,重力不会使壁画艺术作品变形。视觉艺术家不受这种力量的影响,但工程师不是。因此,通过融合工程和视觉艺术——即将钢筋混凝土墙转变为壁画——阿蒂加斯可以在视觉上将外墙从重力的影响中解放出来。


△ 圣保罗足球俱乐部(SPFC)的立面图

绘图:Lara Borgonovi e Silva

 

例如,当他决定将圣保罗足球俱乐部 (SPFC) 更衣室外立面的柱子涂成黑色时,这种从钢筋混凝土墙体中消除重力的理念就变得明显了。使用这种方法,这些立柱的存在在视觉上因为没有颜色(黑色)而消隐,以免与建筑外墙的结构设计相混淆。

 

△ 圣保罗足球俱乐部(SPFC)的柱子

摄影:Lara Borgonovi e Silva

 

回到SPFC更衣室的结构设计,这些外墙由长梁组成,仅由两根向地面倾斜的立柱支撑;围墙从正面看时,与地面接触的面积似乎为零。因此,这些近100米长的钢筋混凝土梁的重量似乎是通过两个与地面只有无形接触的支撑物传递的。由于这些梁被固定在另一个支撑结构上,因此它们可以被切割成策略性的结构点,而不必担心造成变形。

 

尽管整个建筑物的结构都受到折弯和其他变形的(力学因素)影响,但它至少有一部分看起来不受到重力的影响。就好像这个大跨度钢筋混凝土梁属于一个不可变形的空间,而其中的几何形状,就像是在壁画中一样,是不受约束的。这使得它们可以与画家画布上的纯设计或图像相媲美。

 

为了营造这种图像效果,阿蒂加斯将结构设计分为两种原则:结构技术原则和艺术原则。即德国历史学家卡尔·博特彻(Karl Böttcher)的说法:核心的结构来自艺术结构。德国建筑师、艺术评论家戈特弗里德·森佩尔(Gottfried Semper)则认为这种结构二元论可以是无机的,例如在SPFC的更衣室和FAU大楼的设计中,我们可以很容易得区分核心结构和艺术结构。或者它可能是一种有机的结构二元论:例如在1962年设计的Anhembi网球俱乐部中,核心结构和艺术结构完全融合了。这座建筑由 12 座雕刻的门廊组成,看起来像折叠和展开的弯矩图,创造了一个类似折纸的结构。钢筋混凝土的这种雕塑般的品质使弯矩图具有了艺术表现力,其精确的几何形状通过光与影、实体与空虚之间得到强调。

 

通过重新布置构成 Anhembi 网球俱乐部结构的 12 个几乎相同的门廊加固结构,阿蒂加斯可以将这些门廊的一部分转变为悬臂梁,他们自由地进行有趣的操作。

 

阿蒂加斯通过 "切开 "周边的门廊来展示这种艺术干预。他在设计中揭示了门廊的 "内部",即垂直支撑与横跨的梁之间的交叉点。结构上,人们也许会期待一个坚固的结构过渡,而阿蒂加斯却设计了一个用钢筋混凝土浇铸的排水沟,形式上表现为一个门廊上空腔的悬臂梁。这些渠道收集雨水,并通过一个滑道将其输送到离地面两米多高的排水管中,以小型间歇性瀑布的形式流走。正是在结构的这一部分,让结构张力产生了最大的影响,设计师以一种有趣的方式引入了雨水的流动和间歇运动。

 

到目前为止我向大家展示的所有建筑都是在1964年之前设计的,而那一年巴西发生了军事政变。从那时起(直到1986年),暴力事件频繁发生,反对军事政权的人被折磨和杀害,成千上万的人口失踪。因此在这之后,阿蒂加斯便开始选择在结构设计中用树干来支撑混凝土板,以一种荒谬的姿态去折射时代。这就是他抗议巴西政治状况的方式。毫无疑问,这时的他比以往任何时候都更理性。

 

作为巴西共产党的一员,阿蒂加斯被捕并受到了审讯。1969年,他被迫辞去了建筑学院教授的职务。他承认他离开教授职位后,在恐惧中度过了70年代。他说:“这段时期我所能记得的就是恐惧,一种让我大学的同事们缄口不言的恐惧......说实话,直到今天我才意识到那些日子的恐怖程度......"

 

1973 年,在这个可怕的时期,阿蒂加斯设计了 Jaú 车站。在他的项目中,我们看到像蘑菇状或树状的柱子,这与他早期的直线和精确的几何形状大不相同。但这种结构与他设计的其他钢筋混凝土结构的原理基本相同。即过渡(交接)点看起来似乎没有结构应力——例如在SPFC更衣室中,长跨度的梁放置在两个支撑点上,而这些支撑点又以一个无形的点状方式结束;在Anhembi网球俱乐部中,阿蒂加斯将门廊的柱梁交接处处理成间歇性的喷泉;在圣保罗大学建筑与城市学院(FAU-USP)中, 我们也可以在结构的过渡中看到同样想法,这些过渡仿佛支撑着钢筋混凝土外墙看起来超重的荷载。

 

 

在 Jaú 车站项目中,阿蒂加斯将天窗置于板和柱之间的结构过渡中。恰恰是在我们以为会找到一个着重加固的结构解决方案的地方,我们看到了光。阿蒂加斯实际上是在军事独裁的黑暗时期,尝试将光转化为一种建造的材料。就仿佛Jaú车站的混凝土柱子在其“柱头”的高度打开了,接收来自上方的光线,以一种将光洒向黑暗的姿态——象征性地,就好像天花板上的光可以照亮他所生活在的那个黑暗与暴力的时代。

 

然而可悲的是,阿蒂加斯并没有看到他的国家军事独裁统治的终结。他于 1985 年去世,继年巴西的军事政权结束统治。阿蒂加斯的设计为我们留下了一个重要的信息:结构必须被视为一个完全人性化的构筑物。阿蒂加斯像拥抱自己一样拥抱结构设计:既是工程师又是艺术家,既是科学家又是梦想家。

 

关于“强结构”系列国际讲座

 

“强结构”系列国际学术讲座由哈工大(深圳)、ETH、有方联合主办,邀请十余位中外结构专家,深度推演结构设计逻辑,带来全球最前沿的行业视野。

 

在当下的建筑设计中,我们往往将结构等同于承重系统,然而结构的意义远不止于此。“强结构”系列讲座,以五个主题章节、共十场讲座,反思结构在当下建筑设计中所扮演的角色,展示结构承重作用之外的多重建筑学意义。

 

 


 

本文由主讲人授权有方发布,欢迎转发,禁止以有方编辑版本转载。

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