摘要：面对建筑创作现状中存在的问题，必须要强化对结构问题的关注并深化对结构根本内涵的认识。关于环境、人、建筑活动三者的辩证统一关系的理解，应该明确建筑活动与结构技术的根本目的以及建筑与其结构的辩证关系，本文在此基础上得到更为深入的认识并寻求更为可靠的解决方法，这能够帮助设计师在建筑创作过程中避开容易出现的问题，摆脱不必要的束缚，使建筑师与结构工程师能够进行更有效的沟通，进而使结构技术成为建筑中的积极因素，甚至成为建筑创作的推动力。

关键词：建筑创作;结构构思;系统思维;整合

随着时代的发展与社会的进步，人们对建筑的需求也不断地在由简单化向复杂、多样化转变，具体到建筑的空间与形式上概括地来看，其主要体现为形态特征的愈加丰富与尺度范围的愈加拓展。在这种变化中，人们的想法总是会不断地对己有的结构技术提出挑战，违背结构理性的建筑便在这种函待解决的冲突与矛盾中层出不穷。另一方面，结构技术也在不断地向前发展，各种研究成果的出现在任何时候都是那么的振奋人心，似乎总是能够不负众望地为问题的解决带来希望。但事实是，这些能力更为强大的结构技术一方面确实大大拓展了建筑创作的自由度，为实现人们的需求提供了更多的契机，另一方面却也对各种违背结构理性的建筑创作流起到了推波助澜的作用，甚至是进一步加剧了人们对结构技术的纯粹工具化的理解。

一、基于整合思想的结构构思理念

（一）矛盾化解的应对与整合思想的介入

构思理念的提出与方法体系的构建首先从前边所提到的“矛盾化解”这一结构构思的根本任务入手进行思考。结合矛盾的特征明确“和谐”为矛盾的最终的存在形式。而这种肯定事物的矛盾性并在矛盾关系中解决问题的思路，与系统思维中“整合”的思想是一致的。

面对矛盾要有积极的态度。结构对建筑的约束性是客观必然的存在，建筑空间与形式的自由度都是有限的，建筑目的的实现也会受到制约，但若因此就固步自封，面对结构逻辑与建筑目的之间普遍存在的矛盾，抑制人们的对建筑的各种需求，以消极的态度与回避的方式来解决，无异于袅将东徙。所以，在结构构思中，面对矛盾，建筑师不能不顾现实，也不能轻易地逃避现实或是向现实妥协，而是应当直面问题的存在。当然在很多时候，矛盾并不总是能够得到完美的全面解决，这时便需要在权衡中做出取舍。

整合的思想源自系统思维。所谓整合，就是通过整顿、协调、重组，把一些零散的东西通过某种方式而彼此衔接，从而实现信息系统的资源共享和协同工作，其主要的精髓在于将零散的要素组合在一起，并最终形成有价值有效率的一个整体。整体性是系统最基本的特征，体现为系统整体功能的非加和性，在这种整体性中，系统中的要素保持有机的结构与秩序，并向着同一目的行动，形成有特定功能的统一整体。整合的思想有助于我们整体地把握要素之间的矛盾，矛盾不能被孤立地处理，而是在有机的联系中共同地朝着和谐状态进行转化。这种和谐状态也正体现了整合的目标——“系统整体最优化”。在结构构思中使结构逻辑与建筑目的同时得到满足，完成“矛盾化解”的根本任务，实质上就是对诸多系统要素进行整合。从结构构思中的局部问题来看，矛盾的存在无疑是一种障碍，但从整体的角度来看，建筑本身就是一个矛盾的统一体，诸多要素之间相互制约又相互依存，矛盾普遍存在，并在系统的动态发展中不断转化，达到平衡。

（二）结构构思的指导原则

在建筑与结构的整体协同中，综合权衡与整体优化的原则，是设计师在明确了建筑设计总体目标的情况下，面对结构逻辑与建筑目的之间的诸多矛盾，所应当具有的正确思路。综合权衡一方面体现为建筑目的的部分实现。随着结构技术的发展，其具有越来越强的能力，但面对愈加广泛与多样的建筑目的仍然是力所不及的。这就决定了在实际的建筑活动中，人的需求并不能随心所欲地被满足，人们对建筑的一些理想化的需求与结构能够提供的可能性之间总是存在差距。综合权衡另一方面也体现为结构逻辑的相对合理。为了满足更多有价值的建筑目的，常会在不影响结构安全性的前提下，在经济性可接受的程度中，对结构在技术层面的合理性做出一定的牺牲。

在建筑对结构的单向选择中，巧借善用与资源整合的原则，是设计师在明确了设计中需要实现的各种建筑目的的情况下，面对自己所掌握的结构知识，所应当具有的正确思路。巧借善用，指的是以积极的态度看待结构逻辑对建筑的规定性，对其善加利用，变被动为主动，将这种约束作用转化为实现建筑目的的有力手段，使结构材料能够“物尽其用”与“用得起所”。设计师应当充分发掘在结构逻辑的指引下所得到结构形式在满足建筑的使用功能、艺术表现、象征意义等方面的目的中所具备的潜质。

（三）整合的主要内容

在各个部分的整合中，位于结构内部与外部的各种附加的表皮与装饰等都可以形成建筑的空间与实体，但是在建筑空间及造型的塑造中不宜过度依赖这些附加构件，要尽可能地利用结构自身形成的空间界面与实体形态，这是一种追求物质资源整合的方法，而且在大多情况中都是经济、有效的方法。这能够有效地减少不必要的附加构件与机械设备，使结构不仅同建筑空间的形状、大小、分隔、开口等使用功能需要相契合，也同建筑空间的采光、通风、声学等物理环境紧密地联系，并且还在建筑的艺术性方面发挥一定的作用。

指导原则为结构构思提供了总体思路，但要使理念的内容变为更为具体的策略与方法，首先需要更为具体地阐释整合的主要内容。同时为了把问题说清楚，需要对相关问题进行转化，将较为间接的内容转化为更为直接的内容。在构思中需要与结构整合的任何内容最终都会落实到空间与实体这对可直接描述的载体上，具体来看就是空间、表皮、覆层几个主要的要素。结合建筑功能性、艺术性、技术性三个方面的目的，整合的主要内容有有五个方面：“合用空间”、“视觉空间”、“建筑造型”、“其他要素”、“技术条件”。

（四）结构构思的策略

结构构思策略针对的是较为具体的操作层面上的问题，在构思策略的提出上需要结合前边的“指导原则”与“整合内容”，并对其进行转化。在转化中：一方面，希望其具有较强的实际操作性，所以首先延续了科学模型的思路，将基本结构形式的运用作为主线（基于基本结构形式的思路以图形思维为媒介，对建筑师而言更容易接受），作为构思策略的第一步，由此便能够得到大量的可直接使用的素材;另一方面，为了突破基于基本结构形式的思路所不可避免的局限性，需要对其进行补充与完善，分别从外在形式与内在机制两个方面进行。据此得到三个切入角度以及与之对应的构思策略：基本结构形式对建筑形态的适宜，主要是探讨各种基本结构形式以其自身的条件都能够满足哪些建筑空间及造型方面的需要。其侧重于基本结构形式在建筑中运用的“充分”与“彻底”。各种结构体系下属的结构形式在作用机制、内力类型、结构实效等方面都有自身的特殊性，同时在几何特征与尺度上也有明显的差异性，所以这种分类方式在探讨建筑与其结构相整合的问题时显得非常有效，因为这些鲜明的特征对结构构思来说是一个非常重要的依据。以具有鲜明特征的各种结构基本形式做为切入点，能够方便对问题进行清晰地归类。充分了解各种基本结构形式自身的特征，并深度发掘这些特征在建筑中能够起到的功用，即对哪些建筑目的的实现是较为有利的，能够充分发挥这些基本结构形式的潜质，促成建筑目的与结构逻辑的同时满足。

结构形式调度对建筑形态的顺应，主要是探讨通过对结构形式自身所进行的调整来满足建筑空间及造型方面的需要。其侧重于结构形式自身反生改变的“灵活”与“多样”。在结构构思中，基本结构形式不可能完全恰到好处，为了适应不同的空间和形式的需要，尚需设计师对其加工改造。各种基本结构形式都有一定的可变化的余地，虽然对不同结构形式来说，可塑形的余地有大有小，但如果能够善加利用还是可以产生足够的变化以便为建筑所用。

二、基本结构形式对建筑形态需求的适宜

（一）形态作用结构形式与建筑空间及造型

在形态作用结构体系中，力的改向是通过特殊的形态设计与特有的形态稳定

来实现的，其受力方式是承受“轴向内力”。形态作用结构体系下属结构形式的形状精确地与轴向内力的方向相吻合，可以说就是力量在材料上的“自然”呈现，这也使得其优点与缺点都较为明显：一方面，其通过单一的法向应力（轴向拉力或轴向压力）来改变外力的方向，材料利用最为充分，在各种基本结构形式中具有最高的结构实效;另一方面，结构的形状取决于荷载的状态，并严格地受力量“自然”流向的规则所控制，偏离正确形状一点点就有可能会危及受力机制正常发挥作用，并且需要有额外的机制来补偿这种偏离，这种最严苛的几何规定性决定了其最低的几何自由性，在构思中不能成为灵活变化的对象。

除了最为严苛的几何限定性，形态作用结构形式的另一个主要的缺点是稳定性较弱：形态作用拉力体系存在的缺陷是柔性变形（轴向拉力趋向于使结构变形复位，但存在柔性变形）;形态作用压力体系存在的缺陷是二阶效应（轴向压力的作用会加剧结构变形所产生的负面效应）。在应对措施上，可以额外附加结构部分对拉力线与压力线的变化趋势进行补偿，也可以依靠形成刚度的方式来抵抗变形的趋势，所以常需要较为复杂的构造或是比理想结果更大的构件尺寸。

（二）截面作用结构形式与建筑空间及造型

截面作用结构体系是坚固的、刚性的结构体系，其受力方式是承受“弯曲内力”，即受到内部的压力、拉力、剪力的综合作用，所以，其不但能抵抗在其轴向的作用力，而且可以通过截面应力来接收垂直其轴向的力，并将这些垂直力沿着横向轴传递至各支承处。截面作用结构体系下属的结构形式通过在水平方向上传递荷载并限定水平空间，在直观上是以最为直白的方式解决了自然法则（荷载的垂直动态性）与人类意愿（适用空间的水平动态性）之间的基本冲突，所以是建筑中较常使用的结构形式。如此一来所，截面结构形式的优点与缺点都较为明显：缺点方面，典型的截面作用结构以90°来调转力量的方向，总是要承受大量的弯曲内力，结构实效低，结构材料利用不充分，所以与其他几种结构体系相比，实腹梁构件的结构实效是最低的;优点方面，其也因此在几何形状方面具有最大的灵活度，对建筑形态需求有更好的适宜性。

在提高结构实效方面，使其向“深化形式”发展是十分有效的手段：将其他种类的结构受力机制置于其内来付诸实施，用形态作用、向量作用或面作用等体系的形式来取代巨大的梁截面可以有效地改善其结构实效低的缺点。另外，结构传力的连续性也有助于其提高结构实效：二维或三维的连续刚性是截面作用结构形式的一大特点，通过构件之间的刚性连接，弯矩的分布更为均匀，在各种形式的刚架与框架中，不需放弃矩形几何条件的优越性，即可获得大跨度及提供不受支承阻碍的楼层自由空间;各种形式的交叉梁也能够有效提高结构性能。对单个的实腹梁构件而言，提高结构实效通常是通过对横截面的优化来实现：在特定的荷载的作用下，横截面中的应力分布是不均匀的，在应力较大的部位，材料的利用率较高，而在应力较小的部位，材料的利用率相对较低，所以使材料更多地分布于远离中和轴（Neutral axis）的位置上能够得到更为高效的截面形状，如常见的口形、I 形、T 形、槽形、H 形、等。

（三）面作用结构形式与建筑空间及造型

在结构中当面形构件被赋予某些特定的性质时可以承受荷载。面作用结构体系下属结构形式的受力方式是承受

“面抗力”（Surface Resistance），其在两个轴向上具有传力的连续性，具备对于压力、拉力、剪力的抵抗。总体来看，面作用结构形式在结构实效方面逊色于形态作用结构形式，优于截面作用结构形式，而几何形状灵活性方面则也是介于二者之间，不像拉力体系与压力体系那样为了追求轴向内力而存在过于严苛的几何限定性，所以其主要优点是能够满足一定的跨度的需要并且有多种不同的形式可供选择。平面形状的结构承受荷载的潜能取决于平面与作用力的方向关系，其存在两种极端情况：当平面平行于作用力方向时，结构的承载机制最有效;当平面垂直于作用力方向时，结构的承载机制最弱。在承受重力的情况下：前者是竖直方向的，是墙板作用原理（Plate Mechanism）;后者是水平方向的，是板作用原理（Slab  Mechanism）。也就是说，在重力荷载作用下，水平结构面的承载能力随着的面的增大而降低（板作用原理），而竖直结构面的承载能力则随着面的增大而增加（墙板作用原理）。但另一方面，建筑空间需求的满足上，竖直的结构面最为便于在水平面中对空间进行划分，由此界定空间，但在水平底面的形成与水平顶面的覆盖以及竖向上的划分上，竖直结构面则最为无力，对此，利用折叠或弯曲的方式，将平面的形状朝着作用力的方向倾斜或弯曲，能够有效地调和空间覆盖的水平功效与对抗重力的垂直功效之间的矛盾性。这种通过结构面的“三维化”所获得的承载能力也就是折板与薄壳结构的受力机制。

（四）向量作用结构形式与建筑空间及造型

向量作用结构体系是以坚固的直线形杆件组成的结构体系，其受力机制是通

过“向量分解”——多向分解力量——来实现的，即通过两根或数根直线形杆件将力分解成数个方向，再以适当的反向力来保持平衡。在向量作用结构体系下属的结构形式主要是桁架，其特点是以三角形的方式来组装直线形构件，在三角形的顶点位置承接荷载，其受力方式是“杆件的轴向受力”，使各结构杆件仅受轴拉力或轴向压力的作用。

向量作用结构形式的优点就是通过“向量分解”的离散化的方式来提高结构的承载性能，这种承载性能的提高分别体现在实效性与稳定性两个方面：在实效性方面，各种受弯的实腹构件可以转化为一系列轴向受力的杆件，虽然其在整体上还是受弯的，结构实效无法与形态作用结构相比，但仍能够有效地提高材料使用效率，减轻自重;在稳定性方面，柱、拱、穹窿等轴向受压的结构构件均可以转化为空间化的桁架，这能够有效提高其抗弯与抗扭的能力，从而增强抵抗扰动的能力，使轴向受力的优势得到更好的发挥。

（五）高度作用结构形式与建筑空间及造型

高度作用结构体系的工作机制是从高处汇集荷载并将其传递至基础，同时在侧向应力的作用中维持稳定。高度作用结构体系的特征也就表现在“荷载汇集”、“荷载达地”、“侧向稳定”三点，并最终归纳为水平汇集楼层荷载并竖直传递楼层荷的“汇集达地体系”以及侧向抵抗水平荷载的“侧向稳定体系”两个方面。高度作用结构体系下属的结构形式本身并没有固有的工作机制，其不是单层体系彼此叠放的结果，其综合使用形态作用、向量作用、截面作用、面作用几种结构形式的受力机制，其结构形式的拓展方式源自于“汇集达地体系”与“侧向稳定体系”自身，源自于二者体系内的综合运用以及体系间的协同工作。虽然在绝大多数时候，某一结构形式都会兼具抵抗竖向荷载与抵抗水平荷载的能力，但先将二者单独考虑再进行综合的思路有助于理解结构的作用机制，能够在覆盖所有的高度范围的情况下探讨结构形式的拓展，涉及到了结构形式生成的思考“过程”。所以在探讨结构竖向发展的这一问题时，这是一种比直接从（超）高层建筑结构形式的“结果”入手更为全面的思路。另一方面，为了使楼层平面的使用更加灵活，高度作用结构体系下属结构形式应的运用尽可能地减少结构构件的数量，以及减小结构构件的截面尺寸。

三、结构形式调度对建筑形态需求的顺应

（一）结构形状的重塑

形态的重塑是直接地对结构体系或结构构件进行调整，改变其形状或方位以此使结构更好地适应建筑方面的需要。对形态的重塑与前边提到的“参数调度”的区别在于：“参数调度”遵循结构逻辑所带来的几何规定性，所以并没有打破原有的典型的结构机制;形状重塑没有以这些几何规定性为依据，其更多的是对几何图形与体量的直接操作，具有更多的主观因素。但是，无论是形状重塑还是后边的线网重塑都不能过份地随意，避免因脱离结构逻辑的合理性而影响结构的正常工作，造成难以预测的结果。一般来说，形状重塑通常是针对力流分布较为均匀、应力不集中的地方进行的，这样不会引发力流的剧烈变化。而关键部位的调整可能会对结构原有的受力情况造成较大的扰动，造成不利影响，需要采取特定的措施进行强化，所以结构重塑的结果有时需要进行反复的判定与调试。所以，重塑调度的方法通常可分为三个阶段：其一，以某种既有的具有普遍适应性的结构形式为基础，以此为出发点;其二，根据建筑方面的需要对结构形式进行图形层面上的变换;其三，对重塑后的结构形式进行计算验证，并在局部上进行形态微调以满足结构性能上的要求。

（二）结构线网的重塑

结构体系中力量传递的路线可以相应地反映在结构构件所处于的纵横交错的轴线网络上，这就是所谓的结构线网。结构线网对应了结构构件在三度空间中的布置方式，其合理性决定了力流组织与内力分布的合理性，也决定了材料利用与承载工作的经济性与高效性。从结构的角度来看，结构线网趋于均匀、规则、简洁，能够使结构体系中的内力分布情况更为合理，取得更好的经济性：一方面，在荷载作用下，结构内力的整体分布较为均匀，变化较为平滑;另一方面，明确的几何特征便于结构在设计、计算、制造、施工方面的工作，而结构线网的形式较为规则通常也会更容易满足标准化的需要。而线网中网格形状与轴线间距的变化过于随意容易使结构中的内力分布不均，并可能带来更多的技术问题，影响到结构的合理性与经济性。同时，结构线网的均匀排布常被用来得到形式上的节奏感，在建筑美学方面具有一定的意义。所以，在常规的均匀、规则、简洁的结构线网的基础上进行空间划分、视线引导、造型塑造等工作是促成结构逻辑与建筑目的相整合的主要途径。

（三）结构的并接组合

并接即并列连接。在结构的并接中：一方面，各结构部分在传力的过程没有主次之分;另一方面，各结构部分在传力中保持相对的独立性。所以并接组合中的各结构部分仍具备原有的类型特征，通过原有的受力机制进行荷载的接受、传递和释放。在结构的运用中，使用单个结构部分得到的效果总是有限的，而结构的并接组合能够帮助实现形式的拓展：既可以通过并接多个不同的结构部分来得到更为复杂多样的整体形状;也可以利用结构单元的重复排布来促成空间与形式的拓展。另外，各结构部分之间的连接方式也是多种多样。

单个结构部分难以避免地在形态的多样性上具有的局限，而结合重塑的调度方法，再通过对多个不同的结构部分的拼合，能够化整为零，将较难实现的整体上的形状分解为更容易实现的多个结构部分，从而创造出更为复杂、更为多样的整体形状。这能够有效增加结构形态塑造的自由度与灵活度，进而更好地适应建筑在空间与造型方面的需要。

（四）结构的层级组合

在系统的观点中，一个系统调节与控制能力的缺乏，可在一定程度上用增加组织层级来补偿。通常来说，系统的规模越大，其控制能力越弱，其越是需要

增加层级的数量来优化自身。对结构而言同样是如此，随着结构尺度的不断增大，结构形态在空间中不断扩展，其力量的分布与传递将变得越来越复杂，所以需要形成层级秩序来帮助对结构的传力工作进行有效的控制。在结构的层级关系中，力量的传递在不同层级的结构部分之间具有明确的先后关系与主从关系，力流从低层级结构流向并聚集于高层级结构，高低层级结构中内力的量值也有明显的数量级上的梯度特征。结构的层级化能够有效增强对整体形态的控制，在结构构思中既有助于对结构的分析与判断，又有助于使结构更好地适应建筑在空间与造型方面的需要。在前文的中所提到的桥式体系与巨形结构就是结构传力层级化的优势的体现。

四、结语

在对结构构思策略的研究中，必须要极其谨慎提出特定的构思理念以及与之相匹配的价值观念。过于宽泛的“大道理”仅能提供一种最为基本的认识，而针对某些孤立问题的深入思考容易得到片面甚至是偏激的观点，也容易陷入无休止的争执。作为建筑不可或缺的部分，结构既要遵循技术逻辑又要满足建筑目的，并体现建筑的时代性、地域性与文化性，其既不能沦为纯粹的工具也不能夸大自身的影响力，要在建筑中“不卑不亢”地帮助实现总体功能（广义的）的最优化。结构构思的过程是“理性”与“感性”并重，其结果则是“现实”与“浪漫”并存，结构构思甚至可以成为启发、推动建筑创作的一种内部力量。

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