结构技术影响下的当代建筑形态创新研究

  1.1  研究背景

  作为建筑呈现于人的第一视觉印象，建筑形态一直是其系统内部必不可少的组成部分，是建筑象征时代精神和社会发展的表现符号，是建筑表达自身内涵与美学价值的物质手段。首先，对于建筑的物质功能而言，形态是建筑在一定条件下的表现形式，是建筑空间得以围合的表层物质实体和围合后的空间状态。其次，对于建筑的文化意义而言，形态代表了建筑所处时代的审美取向和价值标准，是传承历史文脉和精神观念最为直观的建筑手段之一。再次，对于建筑的学科发展而言，形态始终是探索建筑学未来发展方向的先锋角色，绝大多数建筑师以建筑形态为载体，融入先进的设计理念和建造技术，使其担负起

建筑领域内创新求索的任务。从 1889 年巴黎世博会的埃菲尔铁塔到伊东丰雄的仙台媒体中心，从丹下健三的代代木体育馆到库哈斯的央视办公楼，从卡拉特拉瓦的里昂国际机场到弗兰克盖里的西班牙古根海姆博物馆，从奈尔维的罗马小体育宫到扎哈·哈迪德的广州歌剧院（图 1-1）……建筑形态的发展伴随着建筑技术、建筑材料和建筑美学等方面的进步走过了一条漫长而明晰的创新之路，并成为建筑领域内最受关注的焦点之一。在国内外建筑创新热潮持续不断的形势下，建筑形态创新凸显出重大的危机，相当一部分作品出现了建筑形态与结构、功能不相符，建筑形态与历史文脉、城市环境、建造技术不相适，建筑形态缺乏原创精神和自由性等问题，这些建筑所表现出的技术滞后、机械空洞、情感冷漠等问题得到了广泛的关注和重视。本课题正是针对当前困境进行深入分析、对现有成功案例和经验进行梳理总结，并在其中寻求到问题的解决之道。

  1.2  研究目的与意义

  本文的研究目的是在当代建筑形态不断创新的背景下，构建建筑形态创新研究的理论平台。从纷繁复杂的创新现象中提炼清晰、有效的研究体系，包括系统的研究框架、设计方法和技术脉络。改革开放以后，席卷而来的全球化浪潮将西方建筑的新思维带到国人面前，中国建筑界一改上世纪 50-80 年代建筑形态功能固化、单一呆板的特点，在西方建筑文化的冲击下出现了空前繁荣、千变万化的喧哗景象。然而，中国建筑界面对西方富有创新精神的建筑形态存在着严重的误区，认为其仅仅是纯粹的形式变化而非逻辑和内涵的结果。在盲目学习的同时，中国建筑师将西方改革开放以后，席卷而来的全球化浪潮将西方建筑的新思维带到国人面前，中国建筑界一改上世纪 50-80 年代建筑形态功能固化、单一呆板的特点，在西方建筑文化的冲击下出现了空前繁荣、千变万化的喧哗景象。然而，中国建筑界面对西方富有创新精神的建筑形态存在着严重的误区，认为其仅仅是纯粹的形式变化而非逻辑和内涵的结果。在盲目学习的同时，中国建筑师将西方从对现代主义的驳斥，到对后现代主义的盲从，再到对新现代主义的追问，中国建筑界的特殊发展历程是世界上任何国家前所未有的。这种经历不是以有传统的历史沿袭和成熟发达的工业文明为基础的，而是在西方文明的冲击下的不均衡的转变，这种转变强烈地冲击着中国建筑断裂的现代性，矛盾与进步多重复杂因素的纠结关联是当代中国真切的创作语境。中国建筑形态的发展之路决不能脱离现实超越环境、更不能生搬硬套任意而为，必须扎根于坚实的技术、依赖于独有的文化、以适宜与适当的方式将技术与艺术完美结合、改变“过度营建、美学滥用”的窘境，用建筑形态特有的表现力弥补中国断裂的城市文化。本课题的研究从中国当代建筑形态出现的问题出发，深入剖析其产生的原因，并试图寻求解决之道。本文将建筑艺术与技术两方面并重，从形态的自身本质和内在逻辑出发，以此重新定位建筑形态创新的标准和策略，有助于转变当代中国建筑形态的创作困境、推动当代中国建筑形态的发展和创新。

西方古代建筑时期，建筑的一个显著特征是结构与建筑、技术与艺术的不可分割。古希腊建筑是西欧建筑的开拓者，公元前 630 年之前的某个时候，来自小亚细亚的希腊人就在埃及的诺克拉提斯建立了他们的殖民地，埃及石建筑的巨型规模和宏伟气势给希腊人留下了深刻的印象，而这也激励了其他地方的建筑师设法使用更坚固的材料以取代泥砖和木头，从而这也就成为希腊石制建筑的起点。古希腊建筑中采用的梁柱体系对于结构跨度布置产生限制，因此柱式应用密集，建筑形态不得不直接采用结构的形式。超大尺度所产生的压抑封闭的围合感十分突出，与庄严神秘的外部形态取得了高度的一致性，充分显现出象征意义与理性意义的双重表达。从西方文艺复兴到工业革命期间，建筑经历了古典复兴、巴洛克、洛可可等风格的更替，但在结构技术上没有较大的突破。以钢铁业的兴起和机器化生产为标志的工业革命后，生产方式变得社会化、复杂化，分工合作成为主要趋势，结构技术产生了巨大的进步。与此同时，技术与艺术被科学所分化，结构知识上升到理论高度，为产生该专业奠定了基础。1747 年，巴黎诞生了第一座土木工程学校，工程学开始从建筑学科中分离出来，由此开始独立于建筑学之外的建筑工程教育，开创了新的建筑时代。结构走向自治使结构工程师抛开了传统建筑理论的束缚。本着对技术法则与结构形式的深入理解，结构工程师提出了崭新的结构艺术理念，他们活跃于新开辟的领域，并尝试通过结构的空间性特征寻求与形式的崭新关联。专业分野无疑是建筑系统内部发展的必然产物，偏于技术性的结构设计与偏于艺术性的建筑设计产生了矛盾与冲突，同时也产生了设计灵感与火花，冲突和灵感以巨大的推动力促使建筑科学不断发展不断深化：首先，结构技术可以大展拳脚的建筑类型往往是大尺度公共建筑。因为这里所受的各种束缚较少，结构工程师往往可以排除一切非理性的因素，尽可能地讲求效率，将实现高度与跨度放在目标首位，美观则相对被忽略。因此，传统美学观念对于这种激进的结构技术表现并不欢迎，新技术形态与固有美学思想的冲突在此时代无可避免。其次，技术的发展速度超越了建筑系统内部其他要素，这种巨大的差距反映了新型结构技术与传统建筑美学之间的矛盾，同时，也加剧了以技术作为创作手段与延续古典美学的两种创作态度的矛盾分化。再次，建筑师与结构工程师专业理念的不同也加剧了专业分野的速度。结构工程师的出发点是坚固、实效，而建筑师则将美观作为更高品质的追求；结构工程师的设计方法与思维模式是理性而讲求效率的，他们试图利用最少最轻的材料换取最高最大的建筑尺度，而建筑师则多用感性思维赋予建筑动态性和多样性的美感；结构工程师的专长在于建筑大跨度与高尺度的实现，而建筑师则擅于对建筑空间及气氛的营造。两个职业的不同在这个自治与分化的时代促使建筑向更为现代的道路上迈进。

  3.1  影响建筑形态创新的结构理念根源

  3.2  影响建筑形态创新的结构技术支撑

  3.3  影响建筑形态创新的结构美学基础

  3.4  影响建筑形态创新的当代结构技术

  3.5  当代建筑形态创新的发展倾向

  3.6  本章小结

  4.1  建筑形态复杂化的拓扑形变

  6.2  建筑形态图像化的表皮性建立

  6.3  建筑形态图像化的视屏性表现

  6.4  本章小结

  建筑形态创新是当今时代背景下建筑学科所面临的崭新课题。在社会文化和科学技术飞速发展的影响下，当代建筑形态创新不仅仅涵盖了形式与空间的内容，更在其建构与建造层面进行了全面提升，这一变化充分反映了技术在其中所蕴藏的丰富潜能和所产生的巨大作用。在影响建筑形态创新的众多技术因素中，结构技术表现得尤为突出。结构技术不再是建筑形态的实现工具和手段，更是其创新设计的灵感来源和核心要素，它正以实在或潜在的方式对当代建筑形态创新产生着不可估量的影响。因此，本文引入结构技术对建筑形态创新的影响作用作为研究的切入点，指出建筑形态与结构技术具有先天的密切关联，并对这种关联关系进行重新解读。论文将“建筑形态创新”置于动态、开放的技术体系中，通过六章的详尽论述建构了结构技术影响下当代建筑形态创新的研究框架，并对复杂化、拟态化、图像化这三种创新倾向进行了深入探讨，力求从不同角度探求结构技术对于当代建筑形态创新的深刻影响，以期能够真正地指导创新实践。纵观全文，本文的研究具有如下特点。首先，选取结构技术作为研究视角探讨当代建筑形态的创新问题，突破了单纯从建筑本体视角研究形态的局限，拓宽了研究视野；其次，通过深入解析建筑形态与结构技术的关联历程、关联机制、关联形式和关联意义，将建筑形态研究纳入到技术视阈内，建立了紧密夯实的研究基础；再次，将建筑形态创新研究纳入一个全景、动态的过程，对影响建筑形态创新的结构技术因素进行了深刻剖析，挖掘出结构技术的变化趋势，并从中得出当代建筑形态创新的发展倾向；最后，针对结构技术影响下当代建筑形态创新的发展倾向和设计动态分别论述，探索当代建筑形态创新，以此来指导具体的设计工作，使研究更具有针对性和现实意义。本文的创新性研究主要体现在以下四点：（1）提出了在结构技术进步与变革的影响下，结构技术与当代建筑形态创新之间的关联机制；论文以结构技术与建筑形态的普遍联系为背景，通过研究二者相互联系的历史脉络探究了结构技术与建筑形态中的关联机制由此得出清晰有力的规律和启示意义，即在当今时代，结构技术与建筑形态已经可以彻底突破既往的固定模式，二者已经相互渗透、密不可分。该机制的提出不但奠定了全文的研究基础，同时也促进了当前形势下建筑形态创作本质的理性回归。（2）揭示了在多维结构影响下建筑形态的拓扑形变、涌现建构和分形衍生的复杂化创新特征；（3）揭示了在仿生结构影响下建筑形态的生物模仿、地域反馈和机能应对的拟态化创新特征；（4）揭示了在视觉结构影响下建筑形态的整体性塑造、表皮性建立和视屏性表现的图像化创新特征。本文对信息时代的科学技术和社会文化进行了充分研究，在此基础上挖掘出影响当代建筑形态创新的崭新结构技术，即复杂性科学催生的多维结构、生态学理念推动的仿生结构、视觉文化引发的视觉结构。三种结构技术对建筑形态产生了全新的影响，使其在自身发展的同时产生了全方位的创新。论文独创性地论证了结构技术影响下的当代建筑形态创新趋向为：多维结构影响下的建筑形态复杂化、仿生结构影响下的建筑形态拟态化、视觉结构影响下的建筑形态图像化。创新来自于结构技术，作用于建筑形态，三种创新倾向不仅仅是结构技术在形态上的影响，更是科学技术、社会审美和文化艺术在其上的投射。总体而言，结构技术影响下的建筑形态创新研究是一个较为崭新的课题，它所涉及的内容极其庞杂，本项研究正是基于专业立场对该课题的积极尝试。创新是一个动态的过程，不同的时代赋予其不同的内涵，这就决定了针对这一课题的研究是持续而意义重大的，并且势必保持与时俱进的特征和未完待续的状态。本文仅立足于当前阶段进行了探索性的研究，并尝试构建一个理论层面的研究框架，其目的是以此引发建筑学科和结构学科的进一步关注，并在此基础之上，对这一课题展开更全面、深入的研究和探索。