西南院冯远大师等对话大跨建筑中结构与建筑的融合设计及实践

大跨建筑往往是一个地区、国家，乃至国际性的标志性建筑，是设计师施展才华的极佳空间与舞台。

本次对话邀请到几位有丰富大跨建筑设计经验的建筑师与结构工程师，从大跨建筑的技艺追求、建筑与结构的合作进行分享交流，并对行业未来进行展望。

以期对大跨建筑设计提供一些思考，对这一领域的发展有所助益。

 向新岸  大跨建筑是技术要求高、多专业综合性强的建筑类别，对建筑师与结构工程师既有很大的吸引力，同时也富有挑战。首先，请建筑师和结构工程师谈一谈在大跨建筑设计中对艺术、技术的考量与追求，以及在其中遇到的特点与难点。下面有请建筑专业蒋总先来进行分享。

 蒋玉辉   好的，我先从研究与实践开始讨论。目前我主要在做体育建筑，但大跨不仅应用在体育建筑，交通建筑、会展建筑、桥梁等都会有应用。之前还跟冯远大师做了总公司课题《大跨及超大跨度建筑钢结构设计及施工技术研究》（设计部分）。我就从一个建筑师的角度谈谈这个话题。大跨本身就是这类建筑的一个瞩目的话题点，“建筑结构一体化”也是目前讨论比较热烈的话题。我最近做的几个大跨建筑项目都在尝试这一方式。比如在临沂奥体中心项目，我们坚持尽量减少装饰构件，外立面的幕墙除了玻璃等必要的围护元素，呈现出来的就是结构本身。我们采用建筑幕墙内置化的方式，把所有的钢结构构件全部暴露在围护结构以外。我认为“建筑结构一体化”是大跨建筑始终需要保持高度关注的初心与主题。这也带来一些挑战，其中一个细节就是在设计、加工和安装的过程中，对构件的美观性、精密度要求都更高，它不仅仅是建筑的骨架，同时也是建筑表现的重要元素。

△  图1 临沂奥体中心日景鸟瞰效果图

 刘亚伟   接着蒋总说的，我对这个话题的理解在于建筑和结构长期关注的一个“矛盾点”上：这个空间到底需要多大的跨度？结构跨度越大，难度就越高，造价也会相应的提高。那么建筑提出这样的大跨空间究竟满足了什么需求？刚刚蒋总提到的《大跨及超大跨度建筑钢结构设计及施工技术研究》课题，它是反过来了，不是建筑师说要一个大跨，而是结构说考虑一个场景给出一个大跨的需求。然后我开始思考：大跨的需求到底源自哪里？我认为，建筑是人类发明用来规避自然界不利条件，为人们提供了遮风避雨，躲避野兽的一个场所，但是它同样束缚了人，让人们不能够更加自由的活动。追求自由摆脱束缚是人类的天性。大跨空间是在给人们塑造一种回归自然感受的人工环境。因此，我认为在考虑大跨的必要性的时候，不仅仅只在满足基本使用功能的层面进行讨论，需要多一个维度的考量——尊崇人类本性需求的艺术体现。

 夏循   建筑设计中艺术和技术是同一事物的两个方面，它们是统一的同时又可能存在矛盾。一方面为了追求艺术性，会有增加建筑空间跨度的需求，技术难度会随之不断地增加，设计中比较考验建筑和结构的协同水平，就是要把握好艺术与技术的平衡度，在矛盾中实现艺术与技术的统一。具体到大跨度结构的设计，随着跨度的增大，技术因素会逐渐上升占据较为主导的地位，这是大跨度设计的一个特点。

此外，我感触比较深的还有整体与局部的关系。建筑师与结构工程师要有整体设计思维，不要局限于一些细节，而忽略整体的需求与效果，细节的推敲与磨合要在大跨体系的整体框架下逐步深入展开。

 邱添   我认为大跨建筑有一些共同的特点，诸如开放性，人流集中使用的特性，以及形体的统一性。就这几年做的项目来说，我感觉现在的项目功能叠加呈一种螺旋上升的状态，建筑功能不再单一，比如郑州奥体在体育场里面叠加了一个酒店，常州市体育会展中心是会展叠加一个体育馆。把多个功能叠加在一起让大跨设计更加复杂。在这个过程中，结构要站在建筑的角度思考问题，比如结构选型，有时不是越轻越好，还要满足建筑功能的需要。比如体育馆采用带索的结构可能就不太适合，索结构虽然轻巧，但是很难满足吊挂的功能。因此结构需要从满足功能的角度来思考。同时还要站在业主的角度考虑成本、建造周期以及后期运营的问题。这些问题可能都会在某种程度上制约工程师和建筑师的创作，在做选择题的时候需要思考更多的因素。

△  图2 郑州奥体中心西北侧实景

△  图3 常州体育会展中心日景鸟瞰图

 向新岸   我虽然是主持人，但这个话题也是我的兴趣所在，我谈一下我的理解。在我看来，当人类文明还比较原始的时候对大跨度建筑的需求并不强烈，更多的需求是空间，而不是大跨度。而大跨建筑的诞生体现了人类社会更高级的需求，带有符号性，涉及到更多精神层面上的需求。

所以针对大跨建筑的设计，建筑师和结构工程师首先需要面对这样的问题：是满足需求还是创造需求？对应到技术层面，则是应用技术还是创造技术？比如东安湖体育场，虽然目前大运会还没有开幕，但是它已经在成都市创造出了新的需求，以东安湖体育场为核心的东安湖体育公园已经成为人们非常向往的一个打卡场所和成都非常亮眼的一张名片。它带有一种独特的精神需求，某种层面上是一个图腾。所以，我感觉在大跨建筑中，一方面要满足业主提出的功能需求，但在更高的层次上，设计师也在创造需求。

回到我自己，我希望成为创造需求的设计师，也尝试从建筑的视角去思考问题，思考结构如何与建筑更好地融合，思考如何在工程技术上实现突破。

△  图4 东安湖体育公园鸟瞰实景

 冯远   我谈谈对这个话题的思考。

建筑是人类以及城市发展的必然产物，是功能和形式的结合，同时还融入社会的属性，承担很多社会的责任，比如说碳排放、节能等等。因此，大跨建筑的设计不仅仅是创作，理性的思考更加重要。

大跨是建筑中很有特殊性的一种类型。单从结构专业的角度来讲的话，大跨自我表现力更强，更能够实现用结构来表达建筑。可以说，大跨建筑是结构与建筑关联度最紧密的建筑类型之一。

因此，这就要求建筑师了解一定的结构知识，结构工程师有一定的建筑及美学素养。总体来讲，中国的结构工程师对艺术方面的修养是很缺乏的，艺术素养的培养来源于从小的教育，国外就很注重对孩子们的艺术培养，我们这一块是比较空缺的。艺术教育应当从娃娃抓起，在此基础上才能把全民艺术素养提升起来。另外，高等教育也有一些问题，关于艺术的教学，国内甚至是建筑学都有局限，而国外采用的是通识的教育方式。总体来说，国外的建筑师对结构知识的了解也很全面，他们提出来的方案就不会偏离结构太多，那么再加上结构工程师具备基本的艺术素养，能够读懂和理解创作的含义，所以建筑的建成效果比较好。

此外，夏循讲到了艺术和技术的矛盾，扩展说就是技术面临的挑战。我们在建筑的其他属性上关注不够，就只能在这个上面去挑战。技术挑战是需要的，他支撑起建筑的创作，非凡的想象力和创造力一定离不开技术的创新。技术的创新也是结构专业一直在追求的。但是创新实际上面临瓶颈，而且每次的瓶颈都主要是材料的瓶颈，所以我们也在期待材料学科专家们的创新。我有时候也在有些场合说，现在建筑的瓶颈也有其他相关行业制约的因素。

当然，一个高完成度的大跨建筑作品得以实现是全过程把控的结果，不仅是设计，还有建造施工。我前些年在美国参观考察过一个装配式钢结构的体育场，钢结构构件全部采用螺栓链接，完全展露出来，非常精致美观，了解到施工单位其实是我们中国的。回国后我在自己的项目中也想采用，但咨询了同一个施工团队与业主单位，得到的答案是我们做不到，因为我们的制造精度不够。其实这不是我们做不到，不是水平问题，是工程造价和工期制约了出精品。同样的国内施工公司在国外能做到的精度在国内却不行，我们整个进度太赶了，重量轻质。

所以我觉得，这个话题实际反映了我们整个社会的现实，所谓的豪华成为现实社会的需要，一个城市跟另外一个城市的攀比，导致了浮夸的风气。现在确实存在过度设计，比如有些建筑就没有必要做那么大的空间，人在过度空旷的空间里未必有舒适感，这些建筑在运行中还要消耗大量能源。我在许多场合都呼吁，我们的建筑能否回归本体。我们用力来支承建筑，能否看到力的属性本来的样子，尽量少一些多余的表皮。刚才向新岸讲到的创造需求，我们需要做好技术储备，来面对未来的需求。

  向新岸  建筑与结构的关系在建造实践中是一个被反复讨论，推演的话题。在大跨度建筑中，建筑与结构的交织更为密切，请谈谈心中理想的结构工程师和建筑师的样子，以及合作方式。

 刘亚伟   我在想，建筑师在设计过程中扮演的是什么角色？用一个类比的方式，我觉得做设计，就像在拍一部电影，建筑师是导演，负责调度，最大的作用是在拿到任务书也就是剧本后，在脑海中创造一个具体的样子，然后为实现这个具象的结果去调度各个与之相关的专业来实现它。结构在这个过程中担任着重要的角色。建筑所呈现的视觉效果是由结构主导的。是结构决定了建筑的骨架，也决定了建筑空间的本质。

我希望的是建筑和结构在这个过程中，除了在各自专业领域努力外，还能够有很好的沟通交流。剧本的目标始终只有一个，虽然会出现对目标的不同阐释，但是通过彼此的交流和相互理解，是可以逐步统一的。特别是在大跨建筑的设计中，一定要理解大于矛盾，这样才能有一个很好的结果。

 蒋玉辉   听了刘亚伟的观点，一定程度上我还是比较同意的。我们今天讨论的应该是具有普适性的问题，不能期望每一个工程师都是卡拉特拉瓦。总的来说还是专业的人做专业的事，在各自的领域能够尽量做到一定的学术深度和高度，但是也需要储备可以共同交流的语言。我刚来西南院跟着黎陀芬大师做体育建筑，就一再给我灌输建筑师必须要有结构概念，要对结构的基本原理有常识性的认知。我们体育中心对刚来的新同事都要进行结构知识的培训。此外，我认为建筑与结构的交流需要前置。现在很多时候的合作方式是先有了造型再提给结构，我想追求的理想状态是我们在效果图还没有的时候就探讨沟通，可能呈现出来的形态是建筑与结构共同思考的结果。对于结构工程师来说，需要增加艺术修养的培训，让结构更加理解建筑师。我个人来说，在项目进程中一直都有意识地让自己换位思考，只有这样大家可能才会在实际的合作过程中得到一个比较美满的结果。

 夏循   我心中理想的建筑师当然是既懂建筑又懂结构的，但是术业有专攻，不能要求每个设计师都能做到这样极致的全面。通常还是需要设计师在自己的专业上持续塑造，并对对方专业知识有基本的了解。还有就是我希望建筑师有整体重于局部的概念。

 邱添   关于理想中的建筑师，我心中已经有画像了，那是一位能耐心倾听和换位思考的建筑师。和蒋总说的“换位思考”正好契合。对于结构工程师而言，遇到像蒋总和亚伟总这种能够换位思考和懂得结构的建筑师是一件幸福的事情。另外，我补充一个具体的例子，最近在做的科创新城科幻馆项目。在前期讨论的时候，蒋总一开始就提出了在屋盖中部做一个马鞍形曲面，因为这个形状对于结构来说，受力各方面会好一点。对于结构工程师来说，建筑师已经提前考虑了形体受力效率的问题，所以当时就觉得跟蒋总这方面推进起来有共同的语言和共同交流的工具，就觉得非常的好。

△  图5  科创新城科幻馆日景鸟瞰效果图

 冯远   黎陀芬大师当年带领我们做项目的时候，他作为一位建筑大师，不只是聚焦于建筑，而且经常提点我们多思考结构体系的创新点在哪里，积极鼓励建筑与结构融合创新。

 蒋玉辉   这个是传承下来了的。

 向新岸   刚才刘亚伟作的这个类比，我从来没有这样想过，导演跟演员关系的比喻很有趣，我自己理解结构工程师与建筑师的关系是：结构设计是实现建筑师创意的一个载体。

 刘亚伟   对于建筑来说，结构是实现建筑创作最重要的载体。

 向新岸   的确是，比如说你要去远行，其他各专业就像是你的各种远行装备，但结构是你的载体，可能是手杖，可能是车，也可以是一双翅膀，让你飞得很远，但这是一个双向的关系，也有人可能不会开车，更不会开飞机，觉得用手杖刚好，而结构工程师与建筑师之间的理想配合就像是装备了智能外骨骼一样，我中有你，你中有我。

 冯远   相互契合的话就是一加一大于二。

 刘亚伟   我觉得具体一点就是要通过一些手段打消彼此之间的误会。长期以来，建筑和结构容易产生矛盾，在配合的过程中需要注意避免抱有成见，换位思考很重要。

 冯远   对，以前院里有老同志曾用夫妻关系比喻建筑与结构的关系。生活要走下去双方都会有妥协，在这个过程中需要不断地磨合与理解对方，有了矛盾要积极地想办法解决。

对应到工作中，我认为建筑师与结构工程师对相互的专业知识有一定程度的了解与兴趣，这是创造一个好建筑的前提。当然设计过程中也会充满冲突，最终在不断的理性沟通和妥协后形成实施方案，这是一种交融各专业学科，形成全面、协调、有效性的设计思路。

 向新岸  随着建筑市场情况的变化，未来我院大跨建筑的发展方向在哪里？相应市场开拓、技术、人才等储备应该做什么样的准备？请谈谈对未来的展望？

 蒋玉辉   总的说来，项目数量在减少。我认为建筑的未来，特别是从体育建筑的角度，需要关注功能上的多变性，诸如弹性空间、多变空间等等。国外现在已经在做让钢结构、大跨结构动起来，这个也是未来的运用点，在一些桥梁和基础设施中其实已经在运用，但是怎么用到大跨场馆等民用建筑，我们需要提前研究和技术储备。此外，随着加工业的发展，刚才谈到的对细节精细化的追求也是持续的。还有一个就是我认为继续做基础性的、理论性的研究和探索很有必要，只有坚持不懈地潜心研究，才有与下一次技术革命不期而遇的可能。

 刘亚伟   我觉得未来的一个趋势是“平台数字一体化”的设计方法，将建筑造型、结构、幕墙等的设计全部都统一到一个平台下进行数字联动的一体化设计，在任何一个专业的设计发生变化的时候，能够迅速地通过数字联动的方式在其他相关专业形成相应反馈，减少信息交互过程中的转译次数。帮助设计师以及业主更迅速地作出更优的判断。这是当数字技术发展到一定程度的必然结果，相对于其他仍然采用传统工作方式的设计单位有着明显竞争优势。也能更有效地满足业主对精细化设计的要求。

 夏循   对于未来，我想我们大的优势首先要有核心项目的支撑，并在这些项目的设计过程中有持续的创新。当前在结构材料运用的深度上有一定瓶颈，但是在广度上面还要有更多的探索，像蒋总说的可以动起来的、可以开合的建筑等等，我们需要对新的形式和体系提前布局研究，为未来的设计作好储备。

 邱添   我认为智能化和参数化设计是未来的一个趋势，这里面也蕴含一体化设计，我们要学习研究参数化设计方法，这也是未来设计的储备。第二个方面，索承网格是我院的一个王牌，全国有名。后续我们还会对新的体系持续投入，研发创新。在给业主做选择时，面对不同建筑方案的情况下会有更多的变化和选择，也为业主提供更好的设计体验。

 向新岸   关于未来，可预见传统的市场会越来越小，当然也会有一些新的市场出现，未来充满挑战，具体怎么解决，我还不能给出答案。但有一点是明确的，我们想要持续发展，做大做强，就一定要去创造需求，而不仅仅只是满足业主的需求，如果我们真正做到了，那就能成为王牌中的王牌。

 冯远   大跨建筑因其本身的结构特点及其衍生的社会属性，涉及的公共利益更大，承载的社会责任更强，理性的思考对于大跨建筑创作来说至关重要。2000年以后，越来越多的大跨造型，尤其是体育建筑，开始采用外包表皮的表达，到今天几乎成了绝对的形式。在未来，随着科技、材料以及施工技术的发展，建筑设计会拥有更多的自由。在形式上我认为应当有一些“返璞归真”，重拾经典无表皮大跨建筑，在合适的项目尤其是中小型体育场设计中，应该有意识地去表皮化设计，重现大跨建筑的朴素本质，让结构的力量美来表达建筑。让大跨建筑呈现出各种风格，百花齐放，多元融汇的生动局面。