【结构大师系列】结构设计之美——Cecil Balmond 巴尔蒙德

Cecil Balmond 


塞西尔


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巴尔蒙德


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巴尔蒙德

结构大师系列旨在和大家分享历史上最顶尖的建筑结构大师。而作为当代最为著名大师之一的巴尔蒙特，是一定要介绍的。可是在介绍他之前又是慎之又慎，因为他的设计理念与结构工程师传统观念大相径庭，有些项目可能在小i看来甚至不尽合理。因此，在介绍中也主要介绍三个自己认为“看得懂”的案例，同时列出知名但“看不懂”的作品。“一千个人心中有一千个哈姆雷特”，相信通过介绍，各位心中也自然有一个自己的“巴尔蒙德”。

Cecil Balmond


（塞西尔


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巴尔蒙德）


（1943～）。出生于斯里兰卡，后来在英国读书，先后就读于南安普顿、帝国理工。巴尔蒙德是奥雅纳的副主席，目前负责奥雅纳的 AGU 高级几何学小组，此外还是哈佛、耶鲁的客座教授。

库哈斯曾罗列出十五个改变建筑学的最重要的建筑项目时，惊讶地发现巴尔蒙德在这个名单中出现的频率大大高于任何一个建筑师。库哈斯、伊东丰雄、西扎等新锐建筑师，都与他有长期的合作。作为结构工程师，为何如此受建筑师的青睐？从下面的介绍中，各位可能可以找到答案。

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举重若轻——Maison à Bordeaux（波尔多别墅）

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如果，一个从地上被悬挂起来的重物应该是飘浮的，那么其冒险性的答案就必然是去打破对称。

波尔多别墅是巴尔蒙德和库哈斯合作的项目，业主由于一次交通事故严重伤残，决意寻找新的生活，因此想要一个特殊的建筑——在悬崖之巅俯瞰城市的别墅。库哈斯对巴尔蒙德的要求就是，他想让这栋别墅“飞翔”。

通常支撑竖向荷载的方法是以支柱从下方托起重物。柯布西耶的萨伏伊别墅，便是这样一个现代建筑的经典案例。一个充满光线的白色盒子，漂浮于大地之上。

萨伏伊别墅——柯布西耶

而巴尔蒙德追求的是非对称的、动态的、飞翔的建筑。因此，他通过草图进行了各种方案的比选，结果没有一个思路令人满意。

最终，他创造出了一种令人惊讶的支承方式。整个房子的一端，放置在一榀框架上。另一端则通过一根屋顶大梁悬吊，产生令人惊恐的不稳定感。同时，框架柱和钢拉索被放置在房屋平面之外，打破了通常房屋的平衡感。最终在人的感官上，整个别墅飞翔起来了。

两侧通长的墙体支承于两端支点并悬挑，在整个结构中充当了梁的作用（可以看做一个深梁）。设计中巴尔蒙德标出了墙梁主要的受力线，在主要受力线之外开洞，作为别墅的窗户。

如果钢索被切断，那会怎样？巴尔蒙德给出了答案。通过对钢索断裂偶然工况的计算，控制混凝土在弹性范围内，使整个结构依然保持稳定。当重新替换钢索后，整个结构仍然会回到水平状态。

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举轻若重——PORTUGUESE NATIONAL PAVILION（




里斯本世博会葡萄牙馆




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就像鸟儿飞越深谷，无论我们想什么，我们的思想与空间中的曲线所表达的一样丰富。结构使我们得以完成这一如诗般的作品——或者它是建筑科学中的形而上学。

里斯本世界博览会葡萄牙馆，实际上是一个大型广场，两侧为三层混凝土结构，中间为曲线型混凝土顶棚。顶棚跨度70m，而混凝土板厚仅20cm。从远处看好像是一张纸。

顶棚整体形态为悬链线，通常设计会采用网壳结构，上覆轻质屋面。但顶棚跨度达70米，且场地风荷载大。在上吸风荷工况下，网壳容易发生失稳。而采用刚度较大的空间网格结构，结构厚度将极大的影响建筑效果。因此，最终选择了钢索和混凝土来实现轻而薄的跨越。

结构设计中，钢索为主要受力构件，混凝土作为结构配重抵抗风吸力。钢索与混凝土无握裹，钢索表面有一层油性涂料从混凝土中穿过，混凝土实际上是"跨在"钢索上。

为了表现建筑的轻盈，混凝土并不浇到支座尽端，在紧挨锚固处，会出现一条断裂带，空出的区域，只有一排钢索连接在支座上。

混凝土板厚度20cm，采用轻质混凝土。同时通过对混凝土板施加预应力，以控制板裂缝宽度小于0.15mm，保证顶棚的耐久性。同时，巴尔蒙德对不均匀荷载、地震作用、湿度变化、材料剥落等对顶棚进行了各种详细的计算，以确保这一令人惊讶项目的安全。

整个顶棚施工过程如下图所示。可见，看似不靠谱的造型，背后总有结构工程师大量的分析与研究作为保障，才能使其从概念变为现实。

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化简为繁，化繁为简——SERPENTINE PAVILION（蛇形画廊）

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Geometry that is structure

structure that is architecture

蛇形画廊（Serpentine Gallery）位于伦敦的肯辛顿花园，原址为古典主义风格的一个茶室，因其附近海德公园中的蛇形湖而取名为蛇形画廊。从2000年开始，画廊连续13年都邀请来自世界各地的最为知名建筑师设计师进行临时展厅的设计。被选中的建筑师都可谓是“当红炸子鸡”，扎哈·哈迪德、伊东丰雄、阿尔瓦罗·西扎、库哈斯、弗兰克·盖里、妹岛和世、BIG都曾参加过展馆设计。而在建筑师选择实现其作品的结构工程师时，他们当中很大一部分都同时选择了巴尔蒙德。

下面介绍的是巴尔蒙德与伊东丰雄联合设计的2002年度蛇形画廊。同样，建筑师给巴尔蒙德提出了难题。如何在一个方盒形的建筑中，感受不到方盒子？

作为数学与几何学都有极高造诣的巴尔蒙德，提出了一个算法。在正方形的相邻两边中，从一边的中点向邻边的1/3处连线，按照此1/2-1/3法则，便得到了在原正方形内部互不相交的4条直线。

而1/2-1/3法则迫使该轨迹打破方形边框束缚，从而产生一个新的方形，如此，该法则才得以延续生效。以此法则运算6次就得到了一个基本的结构。在这里，如果该结构内部的所有线段在两个方向延伸，将生成一个具有很多交点的图式。其中某些线段将作为主要承重结构构件，某些将作为次级承重构件，而其余的将作为建筑装饰结构。

这一形式的美学效果是一种网络形态的复杂体，并且，随着眼睛追随着这些结构元素运动，视线将被引至室外，对平面的感觉被某种无限的空旷感觉所代替。方盒子在这里消失了。

结构工程师总是有想要表现结构的冲动。而在蛇形画廊的设计中，巴尔蒙德已开始为了建筑效果，压制结构表达。巴尔蒙德试图将一种基本构型或几何算法，从一开始就植入建筑的基因。正如他在《异规》中所倡导的，一种由内而外的构建方式。

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Informal（奇奇怪怪的建筑）

如巴尔蒙德在其著作《异规》中提到的“结构并非严格受限于柱和梁。楼板可以折叠形成垂直线上的支撑，梁可以分叉改变形状，柱子可以起到梁的作用，所有这些元素都可以被用来发展出奇妙的形式。我们面临的挑战是将结构作为全新的规则以便重新审视空间。”异规的思想渗透在他的项目的各个角落。

比如三个相邻的柱子采用三种不同的材质，不同的截面。

比如伦敦奥运会地标——阿赛洛米塔尔轨道看似由杂乱无章的钢铁堆砌而成，实则以空间中两个焦点，整体结构连续不断以8字形运动绕焦点循环而成。

再如台中大剧院，建筑的几何形体由最初的多边形，通过算法将其平滑化，算法的参数控制着横截面的形态和曲线的曲率，最终呈现出一种奇妙的空间。

再如大名鼎鼎的CCTV央视大楼，所挑战的大悬挑，整体扭转的形态。

还有众多看不懂巴尔蒙德思想的结构。

森林公园展厅

西雅图图书馆

PENN OPERA

FRACTILE分形点

Danzer艺术装置

在小编看来，巴尔蒙德有些像射雕英雄传中的“东邪”。有些项目充分利用结构的受力特点，并与建筑形态巧妙结合，让人拍案叫绝；有些项目则纯粹是从建筑效果，甚至数学分形理论出发，结构受力则被摆在一个极不显眼的位置，透过这些项目总能感受到大师的“亦正亦邪”。

正如文章开头所说，一千个人心中有一千个哈姆雷特”，不知各位心中的“巴尔蒙德”是什么样的，欢迎留言讨论。

参考资料：

《Informal》 Ceceil Balmond

结构不懂建筑艺术？——巴尔蒙德：NO！ FabUnion

图片来源：百度图片

本文来源  iStructure微信公众号