ARUP林海：建筑的结构主义丨有方讲座实录

如何理解一个建筑？

透过千差万别的造型和理念，

是否存在某种底层的建筑逻辑，可以帮助我们理解形式背后的价值？

在有方讲座的第112场，奥雅纳（ARUP）副董事、总工程师、华南区结构团队负责人林海在有方现场带来了线上讲座：建筑的结构主义。

在讲座中，他从结构主义的基本概念出发，提出建筑是一个“类生态系统”，将其拆解为实体（E）、联系（L）和边界（B）；同时结合多个实践项目，展示了结构主义视角如何贯穿从设计理念到工程实现的全过程。

以下为本场讲座全文及视频，一起来回顾。

△ 讲座视频 ©有方

法国的建筑理论家维奥莱·勒·杜克在19世纪中期，提出了结构理性理论，他承接了启蒙运动以来的理性主义传统，并深刻地影响了之后100余年的现代主义建筑活动。我是一个结构工程师，今天谈的“结构主义”是一个比较广义的概念。我希望通过对这个话题的研究，来启发我们怎么去理解、思考以及认识我们的设计工作。

我们在日常工作中接触到或在有方等媒体平台上读到的建筑项目中，建筑的造型、理念千差万别。作为建筑行业的从业者，我们该如何理解或认识这些项目？如何让自己的设计更有依据，有更好的理论基础？

我们看到有些项目运营得非常好，有些则相对落寞；有些项目感觉和环境完全没有关系，另一些则融合得非常融洽；有些建筑生硬刻板，有些灵动美观。建筑的形式千奇百怪，它们的差别在哪里？是否有某种理论或方法，可以帮我们透过现象，看到形式背后底层的建筑逻辑？

我想从建筑最根本的逻辑说起。我们日常的工作，实际上就是在设计房子、盖房子，只是房子的类型形形色色。就像古语所说：

“凿户牖以为室，当其空，有室之用。”

用现代技术语言解读，“凿”是设计与施工，“户牖”是材料与物质，“以为室”是功能与目的。而后面这句更有意义：“当其空，有室之用”——“空”是形式，“有”是功能，“用”是价值与意义。对设计师而言，最感兴趣的恰恰是形式与价值之间的联系。所以我们做研究、做实践，始终希望找到它们之间那些令人激动的逻辑和规律。回到结构主义，它本质上是一个哲学概念，在建筑领域的应用并不新鲜。但随着时代和技术的变迁，最初提出的理念和方法可能有些不合时宜。然而面对当下，我觉得这个方法本身非常有价值——这也是我今天以它为话题，并称之为“再认识”的原因。

我们在观赏或解读一个建筑时，自然会从外在体量、工艺方法入手。但每一个建筑背后，都有它的结构系统（广义的）。这个系统如何起作用？如何让建筑发挥功能？结构主义是一个非常好的工具，帮助我们理解和认识这一点。结构主义的基本概念和内涵，包括两个部分：

一是实体（Element），是物质化的，就像地图中的黑色区域；

二是联系（Link），指实体（E）与实体之间的关系，类似于画面中的留白、项目中的公共空间或景观空间，是一种“无”的存在。

当实体（E）的“有”与联系（L）的“无”共同作用，便形成一个模型（E+L）——有无相生，构成一个结构体系，建筑的框架由此组织起来。

但仅有自身是不够的，还需要定义边界（Boundary）。建筑通过边界（B）与外部、城市、环境发生相互作用，形成内外共同作用的机制。

实体（E）的部分，在项目里是真金白银的投资与建设，所以有很多经济技术指标、效率指标、投资回报指标来控制物质性建设。关注实体（E）显然必要，也非常正确。但如果只看实体（E）又不够，很容易陷入物质主义的“肤浅”之中。一味强调物质，尤其以利益为出发点时，建设出来的项目会显得平庸。那些过时的百货大楼、老旧住宅、写字楼，甚至现在某些新建的建筑，之所以体验不好，很重要的原因就是过分关注实体（E）的建设与开发。

联系或关系（L），是一种留白——人流流动的空间、能量的场、视线的关系，以及光线、空气、水等交汇的公共空间。这些对项目来说无法直接出售或出租，但同样需要花钱打造，投资回报率相对较低，有点像“无用之用”。但从结构主义角度看，它的意义甚至可能比实体（E）更重要。通过实践我发现，当我们主动把联系（L）作为工程设计的出发点来考量，主动探讨联系（L）的项目，通常不会太差，因为思考明显更深一层。

联系（L）在辩证哲学里就是一对矛盾。万事万物都有联系、都存在矛盾。有了矛盾，就可以用普遍性与特殊性来定义问题，然后设计主要矛盾及其主要方面，引导设计团队和业主有意识地规划建筑进化的方向。这也是为什么联系（L）的探讨如此重要。比如泰华梧桐岛项目，四周配套条件有限，一边是高速，其他三面是工厂。在这种情况下，主要矛盾显然在于自身。甲方思维很好，在周围恶劣条件下，把重点放在如何做好自己的园区上。这给我们很好的参考。

第三个部分，在“有无相生”组织起来的建筑结构之外，它与边界（B）之间如何相互作用？有句话说，内因要通过外因起作用。正是有了内外相互作用，建筑作为一个整体涌现出来，其价值才大于各部分之和。在结构主义观点里，定义边界（B）及其带来的价值非常重要。边界（B）是一个广义概念——可以是实实在在的边，比如项目与周边的连通；也可以是文化边界、与邻里之间既靠近又有适当距离感的边界。

通过实践与理解，我把建筑设想为城市和社区生态系统下的一个子系统，它具有类似生态系统的特点。城市与社区通过我们定义的边界（B），服务于建筑的实体（E）和联系（L）所形成的建筑。建筑有了资源和客观的产业后，服务于一级客户——比如商场的商户。一级客户产生内容，加上建筑实体（E）呈现的情感价值或目的地价值，又服务于二级或三级用户，作为消费或终端。共同作用后产生有形的或无形的价值（情绪价值也是价值），有时也产生产品，同时也会产生问题和废物。这些东西回到社会组织（物业是其中一部分），再把问题或价值重新带回城市设计或建筑上来。

这就是生态系统的概念。它和自然生态系统不完全一致，可以叫做“类生态系统”，循环是其生命力所在。所有这些运动机制，都必须站在一个基础上：天地人的环境，包括自然的、文化的、基础设施的。只有具备良好的天地人环境，建筑才能不断循环，不断创造价值。每一条箭头代表的服务链里，都涉及大量利益相关方。生态系统不只是表面看到的实体（E），背后也有人与人之间的关系和矛盾（L）。就像解决全球生态系统问题需要各国合作一样，解决建筑问题也要解决人的问题，里面有很多矛盾和值得研究利用的东西。

比如设计博物馆，如果一个地方有悠久厚重的历史，建筑本身反而没那么重要，只需满足基本功能，自然有人排队欣赏。但如果历史文化不够深厚，但建筑设计足够好，也能吸引用户，甚至激活片区和城市。比如苏州博物馆，或者很多设计出色的公共文化项目，它们成为地标，靠的是建筑本身。这里面每一项都有很多关系值得分析，值得形成矛盾点，找到主要矛盾及相应的设计方法。

通过前面的理论梳理，我总结出四个对设计比较重要的原则。

第一，建筑结构系统E+L（实体+联系）的底层逻辑应该是有序且平衡的，这样建筑才能持续稳定地输出价值，且价值不断大于问题。

第二，整个建筑的结构系统E+L（实体+联系）需要有敏捷的反馈机制，建筑空间应该足够弹性灵活。这样当关系和矛盾（L）变化时，建筑才能动态地发展进化。早年结构主义之所以走不下去，部分原因就是不够灵活，缺乏时间维度的发展性。

第三，建筑应该积极定义与城市和环境的边界（B），鼓励内外相合相生。当然建筑有不同规格，定义边界（B）的方式自然不同。

第四，每一个环节其实都在处理人与人之间的矛盾。很多看似物质的问题，背后都是利益相关方的问题。

这四点是我对结构主义的认识中非常重要的部分，接下来分享一些项目的设计实践。

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TP-LINK深圳总部（深圳联洲大厦）

首先是TP-LINK总部（深圳联洲大厦），由KPF设计。这个项目以三十层通高的中庭为基础，重塑传统办公环境。从结构主义角度解读，三十层的中庭是一个“无用之用”的联系空间（L），而传统的办公环境重点打造的是物质化空间（E）。

三十层通高的中庭确实成了项目亮点。典型的平面中，可以看到中庭、工作环境、偏置一侧的服务设施很清晰。从建成效果能看到：中庭非常通透，与建筑的服务设施空间连成整体。

这个项目的结构设计完全遵循了以中庭为基础的设计理念。中庭的联系性非常重要，所以柱网间距比立面上扩大了一倍，使连通性、视线关系更好，同时在必要的位置，结合连廊和外框梁设置，联系中庭两边的主体结构共同工作。偏置的服务设施也特意做了打开式设计，墙体采用了片墙的方式。从核心筒出来能第一时间到达中庭空间，光线也可以从一侧贯穿至室内，通透性得以实现。可以见得，项目的工程与建筑的叙事是统一的。

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泰华梧桐村

第二个项目是泰华梧桐村，它的slogan（品牌口号）——“让自然回到城市，让人回到自然”我非常喜欢。项目致力于打造城市中的世外桃源。你改变不了城市，能改变的是自己。如果有这个愿景，重点就在自身打造。

水是自然生态系统中非常重要的组成部分。这个项目的水系是活的，人工打造但可循环，水流经湖、社区、楼下，形成小溪的概念，背后有工程设计支持其运行。阳台、屋顶、地面都有绿化，甚至包括农业，人可以参与农业生产和自然维护，营造一种世外桃源的效果。

在城市中心区打造这样的环境，需要全生命周期的绿色设计。同时，为了符合自然感，应该尽量减少金属材料的应用，所以采用了百年建筑关于工艺技术、材料选择及构造作法等的设计措施。

对这个项目来说，重点是先把矛盾放在自己身上，做帮助社区联系（L）和公共空间的设计，建筑单体长成什么样反而不是第一位的事。当项目重心回到联系（L）上时，确实能打造出非常不一样的东西。

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深业上城（南区）

深业上城又不一样。它是一个巨大的城市综合体，需要大量的人流和能量。但它身处传统的工业改造区，周边是城市主干道，人流可达性不好。所以它的重点不在联系（L）设计，而在边界（B）设计。

项目在三楼打造了连廊系统，与周边城市公园联系；二楼引入高架，打造了“第二首层”；地面与公交场站等公共交通联系；地下还联系地铁系统。这是一个城市缝合的边界艺术（B）做得非常好的项目。

除了与外界的缝合，项目本身是综合体，包含产业用房、街区商业、集中商业等，有很多功能分界（B）需要处理。有些地方必须连通，比如人流电梯、楼梯；有些需要转换，比如结构、设备。

集中shopping mall（购物中心）从B1层到L2层，空间巨大。中庭空间联系店铺、人流和商业，需要有非常灵活的反馈机制——十年前十年后不同，场景策划也不同。一开始有人觉得尺度太大，但随着内容填充，现在感觉很舒服。

L2层是“第二首层”，有很多室内外、半室内外的设计，很有特色。L3层的屋顶是空中小镇，有非常明显的界面（B）。鲜艳颜色的商业之上是产业研发设施，比如loft。界面处有结构转换、机电系统转换，体量达到几万平米。

设计时因为需要协调塔楼建筑师、小镇建筑师和集中shopping mall建筑师，方案经过很多研究。有一段时间甚至设想把基础的底板挪到这个位置来，让这个界面有更“实”的区分度，但这个方案对机电设备等其他方面不太好，最后采用了正常的梁柱转换方式。

除了功能边界，还有很多环境适应性的边界（B）——比如风场。项目尺度很大，南侧最大达到240米。建筑在南侧开了很多洞口，设置了架空空间，除了体量推敲，也有对风场的考虑。

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西村大院

西村大院，刘家琨大师的项目，现在很“网红”。我没有参与，但读了很多文章，它很呼应今天的主题——关系（L）驱动的日常生活。

2016年我在威尼斯双年展看到这个项目的模型，感觉很有意思：跑道的空间很有可玩性，建筑师用了很多笔墨；实体（E）比较低调，没有做刻画，让社区随着运营自然生长。建筑师明显把精力放在了联系（L）的设计上。

我对这个项目的感受很深：它就像一台机器，太阳升起时人来了，能量来了，它开始发动，人们在院落和联系的通道上不断产生价值，输出能量，因此机器不断运作；太阳下山时它逐渐停止。每天周而复始，不断产生有意义的事件和价值。建筑运行的逻辑大抵如此，它是一个“类生态系统”，不断启动和停止，每天输出正面的东西，积累起来就是对社区和人民的巨大贡献。

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“E+L”建筑模型的层次观

从结构主义的“E+L”建筑模型来看，还有一个层次观，我把它类比为金字塔：底层是设计规范、材料和技术工作；中间是如何把底层的东西以秩序和形式组合起来，用以表现形式之上想表达的真实内容。

因此，形式如何组织和表达，对设计师来说是重要的工作。卡拉特拉瓦说，以诗歌的形式构建建筑，用精确的词语、正确的节奏和真实的抑扬顿挫来触发情感、引起精神共鸣。从这个意义上说，对设计师而言，形式就是一切——建筑师如此，结构工程师和其他工程师也一样，形式之上反映的是设计的思考和追求。

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形式→生产力

以“小蛮腰”广州塔为例，它用一个数学公式把建筑造型中所有的实与虚、有与无、建筑与结构的一体化全部表现出来，每根柱子都是直线，但有机组合后创造了扭转的造型，给人动感和曲线的感觉，非常巧妙。

从这些漂亮的建筑形式中，我感受到的是生产力。人类的劳动生产决定了我们为什么是人不是动物。生产力的水平决定了我们整个社会的关系。生产力是人类向外探求的极限，是我们认识自然、改造自然、建设理想世界的途径，代表人类的智慧。有时候我们会觉得某些建筑有偷懒或随意的感觉，本质上是看不到对生产力的探求——这就是形式的力量。

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形式→自由

日本中村拓志的丝带教堂也很漂亮。看到丝带教堂时，有一种建筑遨游于天地之间、自由自在的感觉。

那些看似随意的曲线背后，有精巧的工程设计——内外斜板或楼梯通过四个巧妙的隐藏联系让它真正站立起来。在日本地震多发的环境下，采用轻介入的隔震方式，保证安全的同时实现轻巧自由的造型。建成效果中构件尺寸都非常细，因为设计没有对抗自然，而是采用轻介入、释放的方式。

从这些形式里，我感受到的是自由——像庄子说的遨游天地、道法自然、物我合一，把情感和艺术表达彻底呈现出来。追求绝对自由，是人类向内心寻求的境界。设计形式可以把思想传达给大家，这就是为什么我说形式就是一切。

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实体（E）的形式

回到结构主义，以前的结构主义是在当时的技术和设计条件下，用一套给定的关系（L）组织逻辑，以模数化的方式做实体结构（E）表现。

随着时代、技术、思想变化，今天再看以前的结构主义就会觉得过于机械和约束。如果打破之前的关系规则（L），实体（E）就彻底自由了，可以做出各种各样的结构表现和空间曲面，结构形式从模块化、规格化的牢笼中跳脱出来。只要愿意创造属于自己的逻辑关系（L），形式就可以非常自由地解放。

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联系（L）的形式

不只是实体（E）可以结构化表达，联系（L）也可以。最左边这个建筑作品，把实体之间的联系变成了巨型结构，而实体部分反而非常自由，可以拆掉或替换，有点像新陈代谢。这种做法我很喜欢，建筑空间的灵活性非常大（具备跨越时间的潜力）。

还有一些做法，把中庭或服务设施空间结构化，剩下的功能空间就更灵活了——主要结构在中庭，其他功能空间灵活度更高。把联系（L）结构化表达，形式是可以不断联想的。

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边界（B）的形式

边界（B）也可以形式化，而且它承载更多，比如北京侨福芳草地，设计了一个整体的“大罩子”来定义项目和城市的边界B。这里的边界，包括了室内和室外的空间联系、光线的联系、幕墙的整合等，都需要通过边界的结构形式来设计和体现。

结构主义的内涵以现在的视角看非常广泛，实体（E）、联系（L）、边界（B）都可以形式化。但不管哪种形式设计，一个高级或有美感的形式设计，都应该是一体化设计—— 一体化是走向高级感的必然之路。

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大疆天空之城

分享两个实践案例。首先是大疆天空之城，大家应该都在媒体上见过。我从结构工程师的角度来谈。

福斯特的建筑概念大家都看得到，从工程师角度，有三点很重要：第一，抬升的底部需要自然融合社区和环境；第二，适度规模的螺旋上升的体块；第三，天空之城特殊的悬挂逻辑。

为此，从整体上看，有没有一个结构体系可以真实叙事的实现建筑的概念，包括：

1）作为实体E的核心筒，以及悬挂的建筑功能空间；

2）所有联系Link的公共空间，它们也可以是结构的一部分，甚至是专门表现结构的技艺美学的重点；

3）关于边界（B），以极简和高级的方式处理与社区和环境的融合。

在这个项目上，建筑和结构的叙事融合得很好。首先地下采用钢筋混凝土结构，呼应场地条件和水文地质，同时形成强壮的基础来支撑地上的悬挂。核心筒有些在内部、有些在外部，需要建筑、结构、机电、幕墙非常好的配合。核心筒从宏观概念看是实体（E），是真正落地的物质性东西。从建筑单体平面看，核心筒不是工作使用的有效空间，但它也是人流、信息流、服务设施的公共空间，实际上它又是一个联系（L）。

所以核心筒在很多项目里具有双重身份——既是实体（E）又是联系空间（L），很值得设计。如果给它实体（E）的角色，就做最整合、最高效的核心筒；如果把它作为联系（L），也可以做inside out（充分展示，充分外露）的核心筒——筒体透明、结构外露、设备管线可见，很有特色。功能block（体块）悬挂附着在核心筒上，但体量庞大，正常结构设计会有柱子落地，这就引入了矛盾——建筑概念里没有柱子，但结构需要柱子。一体化设计是做减法——让构件多专业共用。所以我们决定去掉柱子，加强核心筒设计，用钢结构支撑系统，在悬挂箱体上做悬挂桁架，荷载通过桁架传到核心筒落地，实现建筑和结构的统一叙事。

在结构专业本身，钢结构体系与建筑的结构主义也是相通的——由实体（E）构件和结构布置的联系（L）组成。通过算法或经验不断优化实体（E）和联系（L）的组合，就能得到刚度、变形、安全度相对最佳的设计结果。

地上地下的边界（B）设计，结合场地高差，做了材料和结构布置的转换。最终我们可以看到地上和地下完全不同的空间和体验，这是材料的差异、虚实的对比，以及功能的组织带来的。

悬挂桁架做了主次结构体系——主结构承担主要受力，次结构提高后期性能。通过构件尺度和材料位置的研究，得到平衡安全度与后期性能的合理布置方案。建成效果中，悬挂桁架空间巨大，既实现了结构作用，又具备很好的功能性。

如果从工程角度，（对悬挂桁架空间）以力学效率出发做拓扑分析，可以得到不同的结构布置——不代表哪个好哪个差，但是确实可以为我们的建筑设计，提供更多的思路和方法，以及不同的美学和体验。

一体化设计在局部也会得到很好的效果。比如在室内高价值空间的设计上，天空之城的室内净高非常高，因为设备和结构梁完全整合。在室外的联系空间（L）和边界空间（B），把冷却塔等设备全部挪到核心筒里，外围环境非常干净整洁，可以做花园、休息场所。

另外，两栋塔楼之间原本没有连桥，但后来考虑两栋塔楼的企业人员之间可以紧密联系，设计师和业主经过深入考虑，加了一座连桥。

这个连桥非常棒，在直线语汇中加入曲线造型，起到画龙点睛的作用。连桥与塔楼的联系策略（L）上，采用拉索桥，水平方向自平衡，没有多余水平分力；竖向通过特殊支座设计，对塔楼的相互干扰最小。

在100米高空做这样的轻盈桥体，需要对风如何疏导分流做深入的风洞研究，确保台风时的稳定。建成效果中，栏杆是不锈钢金属网，透风率好；结构梁里也有透风孔，节点设计非常细致。从整体效果上看，在直线语汇中加入点睛之笔的曲线，起到了四两拨千斤的作用。

古语说“致广大而尽精微”，宏大的叙事最终要回到细节的呈现上来。为了实现工业感的节点外露，需要精心的设计。形式就是一切，形式背后蕴含着劳动和创意想法，这也是高级感和美感的来源。如果细部设计都用金属板包起来，就没人去挖掘它背后的故事了。

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TP-LINK留仙洞总部

最后一个项目TP-LINK留仙洞总部，也是由KPF设计，紧挨着天空之城。建筑设计把中庭公共空间拿到外面来了，变为从地面大堂循环上升到天台的景观缎带，形成自下而上如登山一样的独特的流线设计，将项目中的三座大厦凝聚在了一起，它既作为联系Link的核心内容，是人们活动的公共空间和联系通道，同时也是建筑内外边界B的核心要素，与社区之间存在视觉互动关系，也存在绿化自然，环境融合的作用。

这条景观缎带是项目的核心亮点。它也有双重身份——第一是联系（L），可以休息、聚会、观赏景观，悬挑尺度平均7米左右。第二是边界（B），它从里面拿到外面，与社区之间有景观视线的边界；同时与环境相关，有些地方进入建筑，有些地方在建筑外。有双重身份的元素是设计师和工程师值得发挥的地方，创意和创新的潜力很大。

景观缎带的连续性非常重要。三栋塔楼为了保证景观视线最大化，核心筒都是偏置的，同时景观缎带让项目变成多塔连体的复杂建筑。景观缎带穿过建筑平面空间时，柱子要退到内侧，这就引入了悬挑——悬挑不能太小（太小难用），也不能太大（柱子会占用内部空间），因此需要合理尺度。这好像是个问题，但是却也带来了惊喜的设计创新！

按照常规经验，4.5米的层高、内退的柱子，以及钢筋混凝土梁板，结构和机电管线的设计很难整合，但KPF的建筑师启发我们，把退进来的主梁降下来，设备管线在板底走，最终通过创新设计和技术论证，实现了3.55米的工作空间净高。

我回到哲学上最底层的定义，对结构主义进行了“再认识”，这和六七十年代的理解已经很不一样，它带给我们两点重要思考。第一，作为设计哲学和方法论。建筑结构主义包含的元素——实有、虚无的关系，强调内外联系——与东方哲学非常一致。我们讲“有之以为利，无之以为用”，很多时候“无用之用”才是大用。作为结构工程师，同样常常在“有”上（比如梁、柱）很难创新，但一些相对被忽略的构件或空间，反而有巨大的潜力做出技术创新或专利。

第二，它让我们建立一个认知：建筑是活的，是一个生态系统。它日出而作、日暮而息，像人一样。我们要非常注意建筑所处的天地人的环境，它每天从社区和自然中获取什么？生产了什么价值和问题？价值减去问题后的剩余价值是否始终大于向城市索取的东西？如果始终大于，且平衡稳定，它就会不断创造更好的故事和价值，建筑才能生生不息。处理不好，很快就会因为运营不了被拆掉或进入历史垃圾堆。还是要回到系统观来看问题，回到人与人之间的利益冲突来看问题。

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