从建筑三原则浅谈钢结构对于纪念性建筑美学实现的意义

● 引  言

维特鲁威在《建筑十书》中提出了建筑三原则，即坚固（Soundness）、实用（Utility）和美观（Attractive），现如今又被赋予了更加现代化的解释，分别对应持久、便利和愉悦。钢结构自身具备塑性、韧性良好，自重轻，抗变形性强等优点，很大程度上解放了对建筑师的束缚，使得曾经无法实现的空间效果能够落实，同时又兼备对前两点原则的满足。伴随技术和理念的发展，钢结构的美学意义被进一步发掘出来，进而推动着纪念性建筑向着第三层面发展，对于其建筑美学的实现具有重大意义，也引发了业界对于二者下一步发展趋势的思考。

● 对于建筑三原则在钢结构与纪念性建筑关系中的解释（结构优势与建筑表现）

▲ 坚固

首先，钢结构具有良好的材料性能：钢材强度高，弹性模量高，韧性、塑性好，在结构强度和耐久度方面具有明显优势，同时具有强大的造型能力。其在纪念性建筑上的具体体现为：大跨度、结构高度、异形和超长的使用年限。

▲ 实用

钢材具有极好的适用性，能够和大部分其他材料共同作用，连接方式也相对快捷、便于拆卸，同时成本较低，新型材料的发展也带来了更多可能性和可塑性。这一点主要体现在：由于纪念性建筑一部分是由其他建筑转化来的，因此钢结构在建筑功能转换过程中的修复和再生方面有极大的优势，能够很好地与原建筑适应并尽可能减少“修复损伤”，同时部分纪念性建筑可能会有异地转移的需求，在这一点上自由女神像就可以作为典例实例用以佐证钢结构在这一方面的优势。

▲ 美观

通常情况下建筑结构都是被包裹在墙体或者表皮之内的，通过造型实现等方式为建筑氛围的烘托贡献了力量。但从裸露角度而言，钢材自身的美感也和纪念性建筑的氛围具有较高的适配性：冰冷、尖锐、严厉的材料印象能够增强伤痕建筑的破碎感、痛感等独到的空间体验。同时由于钢材本身具有易风化的特性，如果不采用防锈手段（有些材料会自动形成保护层），是自然带有记录性的。这点很好地符合了纪念性建筑的定义与可识别性需求。

● 钢结构对于纪念性建筑美学实现的意义

▲ 基本实现：坚固且持久

（1）建筑跨度、造型

建筑三原则中最基本的要求是坚固，要求结构能够基本支撑建筑并且确保建筑在一定的使用年限内不会发生不可修复的重大损坏，本文在这里具体指代由于结构变形或是开裂导致的建筑坍塌。就现如今的技术发达程度，结合钢结构本身的优越性能，已经可以基本确保非特殊建筑中此类情况不会发生。所以对于这点，或许无需再赘述，重点在于有针对性地讨论出于特殊建筑美学追求的大跨和异形要求。纪念性建筑由于性质的特殊往往对造型有着强烈的象征追求，可能会需要空旷、高挑、宏伟的空间，并且要求无柱，来塑造庄重的外观和肃穆的氛围；或是采用大跨，以人之渺小与空间之宏大的对比来体现建筑美学；甚至可能也会对建筑声学有一定的要求，比如大空间声音的回荡能够赋予更多纪念性美学意义。这就对适用结构的可塑性提出了更高的要求，而钢结构的出现无疑满足了相应需求。所以说钢结构能够支撑的跨度和异形结构的性能优势可以很好地解除结构对于建筑师所追求的纪念性建筑空间美学追求的束缚。

举个比较极端的例子：SOSNO美术馆（图1）。作为一个实验建筑，它代表了建筑与雕塑的统一，在此仅作为特例去探讨钢结构对于实现纪念性建筑造型及保证安全性、可靠性的意义。它的造型设计是奇特甚至有些诡谲的，大幅度悬挑对于结构提出了挑战，同时由于地理位置需要常年经受强风袭击。对此，建筑师采用结实的整体钢骨架来应对：竖向骨架提供稳定支承，横向斜钢骨架分割出了4层空间，倾斜的角度保证了它可以抵御往来于地中海的风，在满足建筑坚固要求的同时考虑了环境适应。

图1  SOSNO美术馆设计草图

（2）建筑耐久性

纪念性建筑往往要求比一般建筑保存更长时间，对结构材料的持久性和本体的耐久性要求较高，而钢材可以很好地满足这点。

以普利茨克军事博物馆和图书馆为例（图2），其外形采用钢结构来实现不规则圆弧状的异形，满足坚固原则，同时由于圆弧的变形使其能够呈现出与地面完美结合的形态，塑造“交融”的建筑感官意象，像是从地下扯出了一条骨架，通过钢结构“将建筑与其不断变化的环境重新连接起来”。从这一点上来看，钢结构不仅在形式上具有衔接意义，其耐久性也能贴合这一理念。因为假设外表皮脱落、建筑被遗忘，由于钢结构具有持久的特性，它的骨骼仍将近乎永恒地存在于此。让我们设想一下，千百年之后，一切都已物是人非，独留这一循环的、宏大的、根根分明的骨骼，爬满了青苔，布满了风化的痕迹，像是沉睡的巨兽，又像是大地的血管、纤维，孤独地矗立，随环境之变而变，成为纪念建筑的化身，在某种程度上结构真正与环境融为了一体。

图2  普利茨克军事博物馆和图书馆设计示意图

▲ 进阶实现：实用且便利

（1）修复与再生

钢结构往往会在相当长的时间内保持良好的结构性能。建筑的骨架能够屹立不倒，它作为记忆的承载体是强有力的，就像是历史的骨骼一样，充分发挥着纪念性建筑的追忆功能。很多修缮与转化都会在保留原有结构的基础上进行空间的二次组织与演绎，这为纪念性建筑的修复与再生提供了便利。同时，钢结构的另一大优点就在于连接灵活，因此具有良好的修复可逆性，对于被修复建筑主体的破坏较小，进一步促使其成为纪念性建筑的优选结构。

而纪念性建筑也有一部分是由其他功能建筑转换而来的，本文选用工业博物馆来予以展开说明，它是在既有钢铁厂遗留骨架的基础上改建而来的。随着历史的车轮碾进，钢铁时代的辉煌虽然没落了，但带着铁锈味的残骸还坚硬、笔挺地屹立着，展示着当地所蕴含的浓厚钢铁文化及其背后的社会史和工业史。这类建筑由于自身结构的顽固性在改造时往往会遇到很多约束条件，而钢结构杆件尺寸小，运输、施工方便，还可拆卸并便于再次利用，具有可持续性，未来该建筑的空间分割需求发生变化时，可在原基础上进行改建，简化了功能转化过程，使转化后的纪念性建筑的功能性和实用度都大大提升。

同时留存的钢框架结构能够很好地满足新结构、新体量的插入。不如说，从历史建筑保护“修旧如旧”的原则和修复的可识别性要求上来讲，新旧钢结构的穿插更能制造出历史与进化的碰撞，便利、真实地记录建筑功能的演变，保证后人在研究时不会混淆，也能够解读出不同时代的建筑与设计理念在同一个骨架中的互相谅解与融合应用，多维度实现建筑的纪念功能。

（2）功能协调

考虑到建筑结构与功能统一的逻辑，钢结构的改造势必会引发纪念性空间的重组和二次设计，进而优化功能适用性。以重庆工业博物馆（图3）为例，曾经的钢结构梁穿插仅仅是为了满足厂房得到支承、空间得到分割的需要，也就是停留在了坚固原则的层面，而如今的改造和新生使得钢结构基于建筑功能实用性原则层面进行了探索，将原有的空间分割、打通，更打破了原厂房狭长、幽闭的刻板印象，变得更加合理，保证了建筑功能的实现。

图3  重庆工业博物馆内部空间贯通

▲ 终极实现：美观且愉悦

（1）材料感官

考虑到耐久性，很多纪念性建筑也会采用混凝土结构。但相对于混凝土给予我们的温润、柔和的触感，钢材更偏向锋利的冰冷感，甚至有划破空间的感觉，这一点在纪念性建筑的“伤痕建筑”中的体现最为明显，最经典的例子就是欧洲最大的犹太人历史博物馆———柏林犹太纪念馆（图4）。假如说石木结构会令人们感到亲切，让人不由自主地想要走进、去触碰，但钢结构锐利的边缘往往让人望而却步，更具象地体现了人们对于伤痕历史的逃避以及暗藏的痛苦态度。同时由于钢结构本身可能还是镂空的，能形成纵横交错的空间划分，就像是把空间分成细细的碎片，每一片都承载着历史的痛苦纪念与回忆。

图4  柏林犹太纪念馆立面

而钢结构给人的感觉除了锋利的冰冷感，另一面则是坚硬。虽然混凝土对于体量感的呈现会更佳，但钢结构较其少了一份敦厚，多了一份干脆，能够很好地贯彻空间插入的顿挫感和冲突感，SOSNO美术馆也很好地印证了这一点。

由于钢材本身的风化、锈蚀导致的颜色变化，和留下的历史痕迹，其特性天生就与纪念、痕迹等词汇息息相关，裸露、粗犷的质感能使建筑空间更加阴郁、沉重。第一次世界大战军人公墓的重建很好地体现了这一点：它采用常压钢板焊接而成，由于材料便于维护且不需要任何外覆涂层，自然老化的过程以及环境或人类活动造成的影响将如实地反映在材料上，成为镌刻时间与历史的载体（图5~6）。整体建筑比例略显“诡异”，呈长条状，远望好似一块冰冷的大铁块，甚至具有某种挑衅意味，沉重地压在那里，突兀感一把撕开了历史的遮羞布。

图5  第一次世界大战军人公墓重建后（内部）

图6  第一次世界大战军人公墓重建后（远观）

（2）结构形式

钢结构可以通过构件尺寸的调整具有强烈的方向性，达成某些视点上的“消隐”效果，同时由于自身通常是较细杆件拉结或支承的形式，整体视觉效果可以大幅压缩。这就允许重庆工业博物馆通过上部大体量的穿插和下方较为纤细的钢骨架支承塑造出反差感，这样不仅能够在地面层营造出一种开放的关系，更能够呈现出体量“漂浮”的感觉（图7）。同时这样的叙事冲突，更令人惊叹于上部体量的力量感和震撼感，进而体验纪念性文化的厚重及其底蕴。钢结构的纤细、轻盈，竖向支承与横向空间的分割很好地强化了“空间夹层”的悬浮感，纪念空间的体量仿佛被托起，“皆若空游无所依”的意境油然而生。

图7  重庆工业博物馆体量的漂浮感

（3）氛围实现

其实前文的讨论或多或少地涉及了氛围方面，例如大跨、高挑空间的塑造、材料的色彩、纹理特性都有助于纪念性建筑空间氛围的烘托。下文选用较为特殊的带有宗教意味的典型建筑空间为例，以细部设计为切入点进行分析。

荊棘冠教堂（图8），如其名，用钢结构进行了极大程度的拟态，建筑的生长性在此得到了诠释。这种做法并不少见，但通常都会选用混凝土圆柱模拟树干。那么在此钢结构的切割感、方向性和冷锐度就得到了凸显。圆柱四角圆润温和，但钢板交错形成了水平向入门则挡、竖直向入座则劈的空间体验，宛若当真蹒跚于荆棘之中。一挡一劈，着重于显示教堂的批判性和严厉性。光之教堂也有类似的方向性和交叉意象（图9），二者相较，荆棘冠教堂给人感受更多的是冷峻反射与上帝审判，而光之教堂则为圣光沐浴和主的仁慈。假如光之教堂选用层叠钢结构引入光十字的话，那么主的宽恕都会变得吝啬了吧？

图8  荊棘冠教堂内部与外部视角

图9  光之教堂内部空间氛围对比

● 结  语

钢结构基于其优质的材料特性，具有极大的应用潜力，尤其是现在对于钢材的实验改进，如轻量钢、高温耐火钢的产生进一步提升了钢结构的可塑性，笔者深深感悟到其力量与美感的兼顾性。钢结构不仅是建筑师实现纪念性建筑的得力工具，更是塑造纪念性空间的称手利器。之前的结构通常是内敛的、害羞的，倾向于将自身隐藏起来，这与彼时的理念和建筑学的进展是相关的，因为结构潜能（受制于材料特性和社会发展力的那部分能力）不能被很好地激发出来，通常只是为了满足三原则中的前两项罢了。如今建筑已经展现出了向第三原则进发的积极探索势头，建筑空间和造型美学的实现也与建筑结构牵线搭桥、血脉相连。

维奥莱·勒·迪克认为建筑应遵循一整套视觉和内部结构相统一的逻辑系统，这样的统一逻辑在钢结构与纪念性建筑的关系上也必须进行贯彻，具体体现为钢结构在坚固、实用和美观三个层面对纪念性建筑美学实现的促进意义。同时技术的进步也会促进钢结构的发展，进而促进钢铁自身美学表达的丰富性，并进一步体现在其对于纪念性建筑整体建筑美学实现的表达上，从坚固、实用性保障进化为更深入地参与到视觉美化和氛围塑造之中，最终甚至可能达到建筑与结构、氛围及形式的融合，并顺应发展为人类、生态友好的共同体，映射出地域文脉与人文关怀之美。

（刊登于《钢结构进展与市场》2022年第6期）