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《philosophyofstructures》读书笔记

发布于:2020-12-10 11:06:10 来自:建筑结构/结构资料库 [复制转发]

作者:顾乐明


站在2020年回顾过去,学科已经越来越细了,现在结构专业的书有讲规范的,有讲应付考试的,有讲怎么做设计的。到某个领域的大师,才能写某个领域的专著。这主要还是大的框架前人已经研究完了。

因此,在二十世纪中叶,现代建筑蓬勃发展,结构专业也没发展到这么细,大牛们都在思考大框架的事情。所以,那个时候的书还是值得拿来一读的。像奈尔维的《建筑的艺术与技术》,托罗哈的《philosophy of structures》。现在你让谁写书,也不敢起个名字叫结构的哲学。


根据Philosophy of structures 里面一小部分内容,整理了读书笔记供大家参考。


问题的综述

在第一章“问题的综述”中,托罗哈认为在结构工程技术文献中,有大量具有数学性质的理论著作,但很少有文献涉及各种结构及其存在的根本原因。结构设计涉及的不仅仅是科学和技术,它也非常关注艺术、常识和情感。数学仅仅是一种方便的工具,设计者用它来确定尺寸和细部节点,以便将他的想法从蓝图的线条转化为完成物理的现实。

其实这个问题在现在也还是这样。小i觉得,结构设计由两部分组成,“结构”+“设计”。“结构”是自然科学和工程学的一面,注重力学分析,从工程学上说结构的目标是高效抵御外部作用力;同时“设计”是艺术和美学的一面,即如何与建筑师一同创造出具有一定功能的,具有艺术和美学享受的空间。

目前高校的结构工程专业,普遍注重的是“结构”的科学性的一面,而忽视其“设计”的一面。这也难怪,我们所学专业的名字是“结构工程”不是“结构设计”,隶属于土木工程系。当然结构工程的科学属性非常重要,但不得不说当前设计院中大多数结构工程师偏科比较严重,只能把结构问题当作一个工程问题来解决,能真正能和建筑师一起做设计的还是少数。


结构的美

重点介绍一下第十七章“The Beauty of Structures”(结构的美)。

外露结构应该是美的,这是大家的共识,但是在大多数情况下,结构是被隐藏的,只需要满足力学性能和经济性要求即可。那这样的结构还有没有美的说法?

托罗哈的回答是“还是有美的要求”。即便是隐藏的结构,通过高效经济的力学体系,整个建筑也能展现出美学的价值。这是一种自然的美的呈现。比如女性的美,虽然骨骼本身看不见,并且单拎出来看也不美,但骨骼通过不直接的表达提升了女性整体的美。


  结构表达的真实性

有大哲学家说过一句话“Beauty is the splendor of truth”(美是真理的光辉)。那什么叫truth?是不是所有建筑的结构外露才叫truth?(真实?)

托罗哈觉得,真实有多种方式,并不一定是外面看到的和里面的一致才叫真实。

现代建筑,结构体系前所未有地独立,也就是专业化分工。比如说墙体:有承重的框架,有隔音的夹心材料,有与环境直接接触的外围护材料。不能说墙体外面贴了饰面,就说是不真实的。但是,如果外面的饰面故意误导别人对结构的认识,那就是不真实的,且让人不舒服的。

比如:如果一根钢筋混凝土梁外面贴了装饰石材,是不好的,因为这会让人误以为这是一根石梁。如果装饰石材的纹理与真实石梁的纹理不同,就更不好了。最恶心的是用石材包一个拱形出来,即使两边的柱子一看就不可能抵抗拱的推力。

因此,隐藏结构体系跟故意误导是两码事。这让我想到一个小故事,一位结构师朋友带我们去参观他设计的项目——“荣成少年宫”。他指着一个混凝土拱告诉我,建筑师跟他说,这个拱做个假的就行,结构做个框架,其他的混凝土挂板做。他没有同意,他要求必须做个真的。我特别理解这种执着。这是个非常棒的清水混凝土项目,推荐大家去看一下。


专业评论的重要性

观察者自身的素养也很关键。就好比欣赏音乐,就算没有音乐素养,一部好的作品也可以让人听着感觉愉悦。但是毫无疑问,当欣赏者自身具备较高的音乐素养时,他所能从中获得的享受是更多的,评价也会更专业。托罗哈觉得,当代的大众还不专业,我们应该关注那些专业的评价,而不用太在意那些不专业的评价。

托罗哈当时探索的薄壳结构是新兴的结构领域,对于普通大众来说,应该还是有争议。小i也觉得,专业的评论对整个行业的发展是很有好处的。明年,小i争取进行一些结合实地考察的建筑评论尝试。


建筑师对结构的美学加工

当结构的体系被选定,结构工程师根据力学分析会得到未经加工的形态、比例和厚度等。建筑师倾向于在此基础上稍微调整,调整的原则不是客观的,但是毫无疑问,这是在美学上有意义的。这与“建筑的美存在于结构合理性的近旁”的理念是一致的。

托罗哈举了一个例子:比如说拱形结构,结构的合理和美学的合理并不是完全重合的。当拱只承受自重时,合理形状是悬链线;如果不是悬链线,在弯矩较大的地方,截面也较大。而建筑师出于拱和环境的关系协调考虑,可能倾向于将拱做成抛物线,甚至圆形;也倾向于将拱做成等厚度的。

为什么会 这样的需求呢? 因为即便是接受了最严格力学训练的人,也不可能像美学的情感瞬间被激发一样,在瞬间明白力在结构中的传力,进而欣赏到其中的美。 并且审美是有惯性的,过去时代的伟大作品会给人留下审美的偏好。

当一个新材料出现时,工程师需要花很长时间才能找到适合它的结构体系,但是人们在审美上需要花更长的时间去接受这一体系的外在特性。比如在钢铁时代到来时,工程师建造了埃菲尔铁塔,但审美还跟不上,导致埃菲尔铁塔建造完成之初具有较大争议。


自然的就是美的吗?

很多观点认为自然的就是美的,我们应该模仿自然。但是托罗哈觉得自然主义并不适合现代趋势。但实际上建筑本身是一个人造的东西,所以注定不可能是完全自然的。我们应该关注的是建筑在自然的大背景下,与自然的和谐和韵律。所以,太过具象的建筑大家应该也不会觉得美。


美的非理性

建筑的美是通过视觉来传达的,这可能是人类五种基本知觉中最具有欺骗性的。我们无法否认,所有关于美的情感都是基于真实的或不真实的视觉输入。因此,与绝对的几何尺寸相比,更重要的是人的视觉感受。设计时要考虑好所有的透视和阴影效果,因为它们都会最终在观察者眼中呈现。

如果没有一个完整观察拱结构的位置,那拱形的美就无从谈起。边上的一块悬挑板的阴影可能正好切在拱上,破坏了拱的弧线。因此,一条直线、一条曲线、一个体块的最终呈现,都会受到周围环境的影响。比如,一个扁拱下部的系杆,视觉上呈现出与拱相反的微微的弧度。一个长方形放在椭圆中视觉上会有变形。希腊人是视觉感受方面的大师,他们重视神庙下面柱子之间的间距,以提高柱子的美感和透视的韵律。

除此之外,美的感受也与心理学有关。这种感觉很难定义,但它从根本上影响着结构的设计方式。为什么一个灯杆的柱子直径要远远大于一个旗杆的直径?实际上由于风荷载的作用,旗杆的底部弯矩要比灯杆大很多。但是如果我们把它反过来呢。

所以,美并不是从理性或科学上派生出来的。 就好比一个女性如果没有她明亮的眼神和充满活力的微笑,光满足各项指标是不美的。 同样,艺术品必须具有个性。 用过多的条文和准则去约束它没有意义。 就好比萨莫色雷斯的胜利女神,她永远飞不起来,因为她是用石头做的,而且她的翅膀在 空气空力学方面显然不行。 她没有胳膊、没有脑袋,像废墟一样伫立在卢浮宫内,但她在我们心目中永远是胜利梦想的最高体现。


对建筑师的要求

创造一个真正美的结构,设计师要有极强的美学敏感性和丰富的想象力;同时,要有必要的结构技术能力,来理解结构的力学机制。

这并不是对建筑学的偏见,事实上,每一种艺术都要有技术的支撑(every art demands a technique)。维拉斯开兹和戈雅能取得极高的艺术成就,也是因为他们对当时的绘画技法有深刻得了解。所以,建筑师需要有基本的力学概念,否则,在他们脑海中的不是创作,而是胡思乱想。

现在很多建筑师由于力学概念不清,进而无法判断和评价结构在空间中的感觉,只能不断地要求减少柱子、减小截面。


小结

建筑是艺术与技术的结合,既然是结合,其实一个人既是建筑师又是结构师是最好的。 因为只要不是精神分裂,就自然融合。 但现实中,由于建筑的复杂程度越来越高,基本上不可能一个人全搞定。 所以,一个好的建筑需要建筑师与结构师、机电工程师完美的配合。 这很难,但也很有意思。

由于时间和能力限制,笔记就写到这里。 原文比我的笔记精彩,找得到书的读者建议静下心来看一下。

  • shiqx
    shiqx 沙发

    很好分享。

    2022-01-06 19:08:06

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这个家伙什么也没有留下。。。

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