衍生结构——来看建筑大师伊东丰雄的建筑哲学

伊东丰雄

伊东丰雄出生于1941年，1965年毕业于东京大学工学部。毕业后的伊东丰雄任职于日本新陈代谢运动代表人物菊竹清训的事务所。在菊竹清训事务所学习的过程中，伊东丰雄目睹了二战后以新陈代谢运动为代表的现代主义运动。20世纪后期的日本建筑以粗野主义为主流，许多学习西方柯布西耶风格的大体量混凝土建筑拔地而起。于此之外，日本建筑师例如丹下建三，黑川纪章等更是沿袭了柯布西耶 “机械建筑“的思维，进而提出了“机械城市”的理念，以科技发展的前瞻理念来创想“未来城市”。然而整个日本的新陈代谢运动终结于1970年前后。

目睹了这一设计理念在日本的失败后，伊东丰雄开始反思并探索自己的设计理念。1979年，伊东丰雄成立了自己的建筑设计事务所。此后在众多项目中发展并推进自己连续建筑理念。伊东丰雄在一场关于日本后现代建筑演讲上这样描述自己的建筑：20世纪的建筑是作为独立的机能体存在的，就像一部机器，它几乎与自然和社会脱离，独立发挥着功能，而不考虑与周边环境的协调。但是 到了21世纪，人与建筑都要与自然环境建立一种连续性，不仅是也能的，更要是生态的，与社会协调的。

流动的建筑与衍生结构

伊东丰雄用 衍生结构（emergent grid） 来总结自己建筑中的几何造型。那么什么是衍生（emergent）？衍生是哲学和生物学中的一个概念，意思是多个小的实体进行交互作用中产生了大的实体，而这个大的实体带来了全新的几何，结构和特性。在哲学上，衍生体的属性会产生质的突变从而超过各个部分的总和。伊东丰雄在建筑设计上巧妙应用了这个部分到整体的概念。他的许多建筑都是 从基础几何形态的结构出发，通过多种变化，一方面提出新颖的结构系统，另一方面前所未有的几何造型也在这一系列变化中油然而生 。如果仔细分析伊东丰雄的建筑，我们会发现，他的设计出发点都是从传统建筑形态出发, 最为直观的是横平竖直的笛卡尔式柱网或者柯布西耶式开放式楼板和柱体。但是通过一个强有力的变化逻辑，伊东丰雄打造出一个个让人耳目一新的项目。那么下面就让我们通过具体案例分析来深入了解衍生结构的设计思路和方法。

                               

演生结构中方形柱网的变化

方形柱网, 又称作为笛卡尔式柱网，是最最基本的建筑元素。在很多设计的推进中，相信许多同学都面临着如何在自己已经推敲出的酷炫形体中排柱网的困扰。与其把结构思考作为设计最后头疼的一步，我们不妨学习伊东丰雄的思维， 从最基础的柱网出发，寻找变换的空间，从而一石二鸟同步解决结构和造型两个方面 。2002年伊东丰雄设计的蛇形画廊就是一个很好的例子。

2002 伦敦蛇形画廊

一眼望去，蛇形画廊保留了传统的方形体块但是却有着极其复杂的三角型分割。大大小小的分割区域看似十分随机，毫无任何逻辑可言。但其实在这复杂的系统背后，有一个十分直观而巧妙的逻辑系统。让我们一步步从分析图看。以屋顶的这一面的系统为例，我们可以看到设计的出发点是一个很简单粗暴的方形。这个时候，很多同学可能会试图剪切或者填充最后加上方形柱网。然而伊东丰雄却采用了一种保留方形进行旋转的逻辑。以方形的重心为圆心旋转黄金比例（0.618）。每次旋转的方形等比例缩小。伊东丰雄在进行了这样的一系列操作后得到了一个在方形内，一环套一环的几何形。他在蛇形画廊中把这个黄金比例分割的几何形作为建筑的主要结构。在此基础上，把每个边进行眼神至初始方形的四边来作为次要结构，以及划分出各个不同大小的三角形区域。这样看下来，整个建筑设计的思维逻辑十分直观清晰。这一种连续不断的变化手法既满足了结构的可行性又产生了标志性的几何表达。

蛇形画廊概念分析图

蛇形画廊内部空间

另一个基于方形柱网变化的例子就是伊东丰雄伯克利大学艺术博物馆的提议。这个项目虽然没有被建成，但是其中的设计思路简洁明了，非常符合伊东丰雄的设计风格，十分值得学习。

伯克利艺术博物馆

平面图

从平面图中我们不难看出，整体的建筑表达十分明显的从常见的方形柱网出发，把整体大空间划分成了多个尺度相同的小空间。然而伊东丰雄在此基础上加入了衍生结构的逻辑，在平庸的空间分割上追求流动性。这个项目中所运用的手法是开放角落空间。在平面上，通过打开空间的角落，伊东丰雄把多个小空间连在了一起来创造相对大尺度的空间。这样一来，不同的美术馆功能分区能被合理的放在不同尺度的空间中。如上图所示，三个方形小房间被开放角落连在一起成为了一个连续的展览空间。另外，打开角落这一手法能创造更加独特多变的动线体验。人们在浏览美术馆的过程中，能感受到从大空间到较为狭窄的走廊再到大空间的过渡。这一变化能给建筑内部的形态带来更强烈的对比从而有更丰富的层次。

空间手法分析图

在这个项目里，伊东丰雄不仅在平面上用打开角落空间这一手法来构建功能分区，他也把相同的逻辑运用在了三维层面。两个方向的墙体在相交的点被演化为曲面，从而打开了整个空间的两个角。这样一来，原本孤立的网格空间有了极强的实现互动。伊东丰雄通过这个手法来强调美术馆这一类别建筑的公共性和连续性。

空间手法分析图

衍生结构中 多米诺结构的变化

大家对于柯布西耶提出的多米诺结构并不陌生。该结构定义了现代建筑的几个要素：开放式楼板，柱网和核心筒。相信同学们在推进自己的设计时，这几个元素也是必不可少的思考方向。伊东丰雄在自己的作品中也表达了对于多米诺结构的重新定义。仙台媒体中心就是一个很好的例子。

仙台媒体中心

在这个项目中，伊东丰雄定义了属于自己的多米诺结构。他重新思考了柱网和核心筒在建筑中的意义从而提出新的多米诺结构为：开放楼板，表皮和核心筒。我们可以看到，在仙台媒体中心，多个树状圆柱代替了柱网起到了主要结构性作用。同时他也质疑了传统核心筒的定义。首先核心筒并不因该是封闭的灰色空间。在这个项目里，核心筒被视为透明的光柱，贯穿多层楼板，给大体量的楼板带来了丰富的自然光，同时也把空间分割成了以不同核心筒为中心的小尺度区域。除此之外，他也质疑了核心筒往往在建筑角落这一想法。相反，在仙台媒体中心，多个核心筒被排放在最显眼的位置，成为了建筑标志性的表达。最后他质疑了核心筒中必须要有垂直交通元素，比如楼梯和电梯。在这个项目里，伊东丰雄在一半的核心筒中设计了楼梯和电梯，然而另一半的核心筒在同一的建筑表达下，则是起到通风，日照等中庭的作用。

新多米诺系统

不同核心筒的功能

另一个案例则是台中大剧院。这个项目最能代表伊东丰雄演化结构这一从简单的逻辑创造并不简单的几何形体的手法。台中大剧院闻名于其标志性的复杂曲面和多变流动的空间。建筑外表总体保留了体块表达。但是建筑内部空间的复杂性和连接楼板地面的复杂曲面则是令人叹为观止。但其实这一复杂到让人望而却步的项目背后却有一个强有力的简单逻辑。和上个项目一样，台中大剧院也是伊东丰雄对于多米诺结构的重新思考。但这一次，他质疑了全部的元素。在台中大剧院中，伊东丰雄把建筑的流动性和统一性追求到了极致。结构性的曲面岂是墙体，也是延申到平面的楼板，更是创造垂直空间的核心筒和天井。

台中大剧院

台中大剧院内部曲面空间

曲面构造的出发点是从简单的笛卡尔网格结构开始。从造型的角度整个建筑可以被看做两层楼板，楼板被划分成了大小相同的方格。然后方格里放置球体空间来更好的连接曲面。球体的放置遵循了盘棋形（checkerboard），上下层互相交错。最后一步则是用结构三维曲面连接起上下层对应的球体表面。台中大剧院在这一基础上增加了球体大小的变化和高度变化来适应不同的功能分区。在部分球体中增加了我们从建筑的剖面上可以十分清晰的看到伊东丰雄上述的逻辑。

空间手法分析图

剖面模型

衍生结 构对设计的启发

通过上述四个伊东丰雄建筑的实例，我们会发现 衍生结构的手法往往是从传统建筑表达出发，加以变化从而有耳目一新的效果。它既能实现建筑结构上的可行性，又能生成有趣的几何形体，从而有一石二鸟的作用 。伊东丰雄的建筑哲学早已成为学生们学习的模板。各种设计竞赛和绘图表达上，这种演变结构的逻辑层出不穷。

比如应用上文伯克利美术博物馆的思维打开传统柱网的对角来增加建筑内部空间的连续性。在这个项目里，由不同小空间连接在一起的蜿蜒流动空间很好的串通起来不同的功能区域而不破坏整个建筑的整体结构。几个大空间和错落小空间的对比打破了原有网格的单一性，提供了灵活多变的空间布局。

https://issuu.com/mainike/docs/portfolio

或运用台中大剧院中模糊平面和里面元素从而追求建筑统一性的思维，下面这个项目在堆叠的楼板中介绍大尺度的曲面空间，在剖面上创造层次和重点，丰富整个项目的语言。在立面上，衍生结构的手法也可以在保留体块的基础上传造出更加丰富的细节和对比。

https://www.arch.columbia.edu/student-work/3458-section

也可以从楼板柱网这一初始结构出发，寻求变化。比如这这项目就把保留了柱子但是把楼板变化成为了大尺度的曲面，在和柱网连接处应用了曲面的逻辑，把楼梯转化为沿着柱子而上的宣传楼梯。这样以来弱化了柱子的突兀感，在内部空间柱网完美和屋顶以及楼板完美融合。整体项目结构清晰易懂而且曲面的建筑语言得以在各个尺度和细节被不断加强。

https://www.arch.columbia.edu/student-work/4029

大师的作品往往看上去晦涩难懂，但是分析过后都有一套严谨的逻辑思维和统一的建筑手法。从以上对伊东丰雄各个项目设计思路的分析以及作品集的应用中，我们可以发现应用衍生结构这一概念并不难。 它往往是从我们熟悉的基础结构或者建筑元素出发，寻求一个直观的变化逻辑，从而产生新的建筑系统和几何语言 。这种设计思维往往能使整个建筑有极强的整体性，做到结构构建造型，造型就是结构这一强有力的语言表达。同时在内部小尺度空间上不乏变化，层次和细节。

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