【“AT青年学人奖”入围论文】柱元的立面呈现与空间塑造（王兴鸿 戴航 强欢欢）
“AT青年学人奖”的设立者为首届“2021建筑技艺奖（AT Awards）”获得者——李兴钢院士带领的国家雪车雪橇中心设计团队（点击蓝字，查看详情）。为鼓励广大青年建筑师及学者在建筑思想、设计方法、技艺探讨、实践创新等方面进行具有原创性的学术研究，李兴钢院士及主创团队将10万元奖金捐赠并设立了“AT青年学人奖”，于2022—2032年每年评定一次，每次评选出6篇优秀论文，并奖励第一名奖金1万元。
2022年度获奖文章：《“铅笔楼”的困惑与破局——大高宽比超高层建筑设计的思维策略》《结构的层级和模糊——上池袋住宅中的内外边界》《柱元的立面呈现与空间塑造》《日本CLT法规政策框架及其引进推广思路》《基于模块化理念的乡村绿色建筑设计探究》《基于日照分析的机场航站楼BIPV屋面形态拓扑优化研究》将于近日陆续推出，敬请期待！
引用本文：王兴鸿，戴航，强欢欢. 柱元的立面呈现与空间塑造[J]. 建筑技艺，2022，28（1）：79-88.
柱元的立面呈现与空间塑造
在多元化发展的当代建筑中，结构思维和技术逻辑在建筑设计中的作用愈加明显，而柱元作为结构中最重要的线性构件之一同样呈现出多元化的形态，在建筑设计中扮演着极为重要的角色。
从构件基本原理出发衍生出的柱元，首先作为承担竖向荷载传递和抵抗侧向力的构件出现，进而在构建结构体系、表现形式特征、物化呈现、推演立面肌理、塑造艺术空间的过程中，内在技术逻辑与外在表现形式之间的联系逐渐强化，由此演绎出“形反映力”和“力产生形”的互动性特征。
因此，本文以结构中的柱元为载体，对立面形式和空间表现背后的技术逻辑进行深入分析，提炼柱元从设计到建造中的表现规律和设计方法。
#01
立面组织与形态呈现
以结构逻辑为核心的柱元立面组织及形态呈现，与竖向荷载的传递和水平荷载的抵抗相关联。柱元构件在立面上的表达通常以强有力的象征性彰显建筑个性，而传统的竖向杆件阵列使得建筑缺乏趣味性和灵活度。通过细化、错位、间隔等逻辑动作，从竖向力场控制、水平力场控制和整体力场控制三个方面出发的组织方式可使柱元构件和整体结构性能高效发挥，得到符合当代建筑特征的立面形态。
1.1 竖向力场主导的细化逻辑
竖向力场控制下，立面柱元形态通过细化转换和传递竖向荷载。纵向力流自上而下汇聚，通过竖柱细分、分形衍生和巨柱格构等方式“释放”荷载，立面柱元形态清晰呈现了力的叠加和构件细化。
▲竖向力场控制下的细化逻辑
SOM事务所设计的芝加哥伊利诺伊大学建筑立面中，柱元构件呈现出竖向荷载的细化特征——越向下一层级竖向构件数量越多，以抵抗逐层汇聚的竖向荷载；越向上一层级水平楼板逐渐外挑，以平衡柱元构件数量减少导致板元弯矩增加的问题；竖向柱元主导的立面简洁干净，细化的构件布置使得柱元表现更具逻辑关联和艺术美感。
另一个竖柱细分的案例来自于瓦勒里奥·奥加提的利马公寓设计，其柱元构件单元高度1.8m，截面为50mm×50mm矩形，空间组织具有流动性，丰富和细化了公寓立面。根据竖向荷载逐层向下累加的力流特征分层错动布置柱元构件；随着楼层抬升，柱元构件数量减少，营造整体稳定感。
▲利马公寓立面柱元细化（左）及逐层叠加（右）
新加坡国立大学设计与环境学院建筑系的数字建造团队，对分形柱元在立面中的表现进行研究。模型中以Y形柱作为最小的分形单元，越往上一级密度和互联性越大，借助Algor软件对荷载模式进行仿真分析，探讨其表现力。
▲分形模型
卡拉特拉瓦的BCE商业街设计通过分形的衍生形成树状柱元，从跨度方向以单元方式“收集”屋顶荷载，逐层向下“汇聚”力流，最终通过主干构件传入地基，同时，杆件截面尺度逐渐增加。树状柱元为城市创造了一个舒适的购物长廊，以“树”的自然特征表达对两侧历史建筑的敬意，激发了城市活力。同样，亚眠FRAC美术馆方案也采用树状柱元进行立面细化设计。
▲亚眠FRAC美术馆方案立面中的分形柱元
大阪海上保险大厦立面以格构的方式传递竖向荷载，并通过构件的细化表达力的分解，获日本第二届轻金属协会建筑奖。矩形格构柱元为这座27层大厦提供了巨大的无柱室内空间，同时底层架空加强了建筑与城市的交流。柱元内的四根钢柱通过中部横向X形构件连接，尺寸为2.7m×2.7m，实现了竖向荷载的顺利传递和转换，建筑形态简洁典雅。
▲大阪海上保险大厦（左）及柱元构件、系统配置（右）
日建设计项目奇爱思大厦通过立面中部的巨型柱元释放了转角空间，创造了绝佳的尤杜河景观，也成为建筑的独特表达。每个柱元由四根钢构件相互连接形成梯形截面，室内则成为巨大的无柱空间。通过柱元重组生成结构布局——以无柱空间出发、去除转角柱元、分离柱元与建筑、呈现格构柱元，使建筑轻巧且富于现代感。
▲奇爱思大厦（左）及格构柱元（右）
▲奇爱思大厦巨型柱元的格构细化（左）及细化生成（右）
1.2 水平力场主导的斜向表达
水平力场控制下的立面柱元构件突破了传统竖直形态，更加丰富和灵活，“偏转”和“斜置”的视觉感受成为形态特征主导，而对水平作用力的抵抗机制则是其内在动因。
▲水平力场控制下的斜向表达
立面柱元的交错组合提升了水平荷载抗力性能。Primarschule小学是2003年BDE建筑事务所对原有校舍的扩建项目，交错偏转的柱元构件形成了高效的水平荷载抵抗结构，呈现“错位”的立面形态，为静态的校舍提供了动态元素，激发了空间活力。
▲Primarschule小学立面柱元的偏转组合
鲁迪·里乔蒂（Rudy Ricciotti）设计的埃克斯普罗旺斯国家舞蹈中心毗邻火车站广场，以柱元的斜向交织获得了个性化的立面表皮。设计师从舞蹈演员表演时的形态和纵横交错的铁道线路为概念出发，基于结构体系中水平荷载作用下柱元的抗力机制合理配置柱元构件，并反复推演倾斜度和间距大小，最终获得18m高、30m宽的结构性表皮解决方案。
采用暗灰色现浇钢筋混凝土材料，柱元的异化编织为室内空间提供了丰富变化的光线；水平环梁将柱元系统分割成不同层次，以满足不同性质的空间使用需求。
▲埃克斯普罗旺斯国家舞蹈中心
克里斯蒂安·克雷兹（Christian Kerez）设计的Holcim业务中心（Holcim Competence Center）同样以柱元构件的斜向交织呈现建筑的立面形态，但是不同于国家舞蹈中心整体式受力逻辑和水平荷载的抗力机制呈现的立面柱元系统，该建筑立面柱元构件仅承受水平荷载的扭转作用，由此产生极为不稳定的形态特征和视觉印象。
内部和外部结构构件依据受力特征进行了明显的分离，内部的柱子支撑屋顶，外部的枝状构件将建筑连接成整体。
▲Holcim业务中心
▲Holcim业务中心水平荷载作用下的立面柱元体系（左）及竖向荷载作用下的内部柱元构件（右）
华盛顿高线837号开发项目由莫里斯·阿贾米（Morris Adjmi Architects）设计，采用三维扭转的方式组织立面柱元，呈现出异化的形态，提升了结构中水平荷载抗力性能，同时为老城注入新的活力。
1.3 整体力场主导的间隔秩序
在柱元的立面组织中，从整合思维出发的构件形态表达可以依托整体结构系统的力场重组和荷载抵抗的转换实现“间隔”的布局，产生错位与失衡的知觉感受，呈现立面形态的新秩序。
帕斯卡尔·弗莱莫（Pascal Flammer）在瑞士花园建筑办公室中以颠覆性的结构系统呈现了一个以“拉”与“压”的重组为秩序产生的间隔形态。建筑中柱元构件的布置看似随机，实则却内在地呈现着结构体系背后的力学逻辑——柱元构件将受压特征近乎全部转换成受拉形式，两个并置的楼梯间和沿对角线布置的四片墙体承担压力荷载，建筑四角的“柱”吊起各层楼板，形成整个结构体系。
其中一、二层楼板的荷载被向上牵引至顶层组合受压体系，再向下传递。建筑中的柱元形态已超越了传统结构的尺度和形态，呈现出“间隔的秩序”，极具趣味性。
▲瑞士花园建筑办公室（左）及其柱元间隔表达逻辑（右）
由西尔维娅·雷托（Silvia Gmür Reto）设计的位于瑞士佛罗本大街的缪勒住宅也是立面柱元间隔的实例，通过内部结构体系中支撑构件的转换实现柱元的“间隔”布置。
从平面布局中可以清晰地看到结构的内在“秩序”——5层高的住宅建筑以立面中的柱元、中部的剪力墙共同承担竖向荷载和水平荷载，三层立面柱元构件的抽离借助内部类似核心筒式的剪力墙实现。隐含在结构体系内部的整体式逻辑控制着空间形态和构件表达，以间隔的柱元构件反映了整体力场的秩序。
▲缪勒住宅
▲缪勒住宅一、三层平面图
#02
平面配置与空间塑造
2.1 单柱系统建构与空间呈现
结构的运用首先是为了创造合乎使用要求的空间，三维空间中柱元构件的表现是从基本功能出发，通过不同配置分隔空间、建构结构体系，成为当代以结构思维表现建筑、表达空间的重要手段。
2.1.1 分隔内部空间
密斯·凡·德·罗（Mies Vander Rohe）曾这样论述结构与空间的关系：“结构选择形式的本质应该通过建筑形式表现出来”，其中能看出结构形式对建筑形式的表现和空间表达的重要性。
瑞士建筑师瓦勒里欧·奥加提（Valerio Olgiati）在“黄房子”——弗利姆斯展览馆的改造中利用柱元构件限定、分隔空间，以偏几何形体中心的柱元布置和外表皮砌石结构、内部木质结构为老建筑带来别样的现代性特征，激活了原有空间。
矩形截面的柱元构件偏向楼梯一侧设置，使得单一的空间产生不稳定感，展现了柱元主导的空间，由此分配出的四个象限空间采用不同方向的地面和屋顶铺装，塑造出新的建筑空间。
该建筑保留了外围的石制界面，内部楼板与装饰等被全部清除，配以木质偏心独立柱元和十字梁元，在顶层空间，为了衔接坡屋顶荷载，将柱元从偏心位置连接至屋顶中心。明亮的白色表面使建筑纯真的古风和感官上的物质性带有一种抽象思维的特征，从而赋予了建筑“幽魂般”的形象。
▲弗利姆斯展览馆
▲弗利姆斯展览馆结构体系
位于瑞士阿劳的市场大厅坐落于密集市区的拐角处，不规则的建筑体量回应了地形环境与街道肌理，为城市居民提供了一个极佳的公共市场空间。
米勒与马兰塔（Miller & Maranta）在设计中采用竖向木百叶，疏解了周围环境中石制建筑对市场的压迫感，使得市场内部空间较为通透，带来丰富的光影变化。
塞西尔·巴尔蒙德（Cecil Balmond）配置了支撑体系，将异形的大屋面分为两个部分，在中心设置柱元构件，以此延伸出四个方向的梁元，并由形体边缘向下延伸至基础，再将木百叶覆于屋面和墙面，在纵长方向上设置两个出入口。
柱元与梁元通过榫接加铆钉的方式连接。在此方案中，结构师从功能出发，以柱元构件自然地划分出四个不同的空间类型，满足了不同货物出售所需的空间要求。
2.1.2 结构体系建构
以柱元构件为主导的建构方式极为复杂。必须打破旧习陈见，更系统、更广泛地深入到结构形式所据以发展的力学、静力学以及一些物理的自然规律中去。新结构拒绝探索那种遵循固定网格限制而被解析和细分的外部客体，而是追随一种总体的综合性途径，来寻找控制全局的内部逻辑。
该结构体系以柱元构件的空间化模式、复杂型重组等方式形成复杂的结构平衡，从而实现建筑空间的抽象化表达和趣味性体验，最终呈现的形态既符合理性的组织逻辑关系，又展现出预料之外的夸张效果。
诺曼·福斯特（Norman Foster）设计的雷诺汽车配送中心为雷诺公司提供仓储、配送、办公、展览、销售、培训等功能空间，结构体系以一体化的复合重构表现出清晰的技术逻辑和极具机械美感的形态特征。整体以42个24m见方的标准结构单元排布，每个单元形成高7.5m的使用空间。其中承担竖向荷载的结构柱是最重要、最具震撼力的结构构件，而此处的“柱”已非传统意义上的柱，而是复合了撑杆、梁、主索、稳定索等结构单元要素的“机构”。
16m高的钢构柱元包含5个节点的设计，分别承担着不同的结构作用——靠近柱身的四条索线是加强结构柱本身抗压曲破坏的结构加固索；单元最外延将柱顶与挑梁撑杆连接起来，并锚固在地面的平衡结构侧向力的稳定索；连接柱顶与主梁的是增加其跨度、增大其强度的结构索，这些结构构件之间的逻辑关系通过复合柱的设计清晰地表现出来，丰富了建筑的工业化特征。这种桅杆式复合结构的设计将配送中心空间的使用率提高到67%，也成功地为公司增加了10000m2建筑面积。
▲雷诺汽车配送中心施工中的结构体系
▲雷诺汽车配送中心复合柱元受力分析
西尔维娅·雷托（Silvia Gmür Reto）为两个家庭设计的分户住宅中通过对坡地地形、背山面水的环境分析，以位于矩形体量对角线位置的两个镜像的锥形柱元构建结构体系。以楼层区分两个家庭的空间，一层由坡底一侧进入，二层由坡顶进入。其中，不只是柱元构件的配置，连同作为唯一空间分隔的玻璃幕墙及室内空间的布局，为回应空间与自然的关系均以镜像的方式设置。
▲分户住宅
▲分户住宅一个家庭的不同柱元与空间
锥形的柱元构件在底面进行空间化处理，厨卫空间被安排在内部以完成对结构空间的进一步整合。设计师采用突破传统网格和体系的异形柱元构件创造了独特的结构体系，以两层厚度的楼板完成静定结构对扭转与荷载的抵抗，从剖面图中可以看到镜像的两个锥形柱元构件与结构体系的关系。
▲分户住宅住宅平面图（左：一层；右：二层）
▲分户住宅剖面中的锥形柱元
2.2.1 柱网异化的逻辑呈现
传统结构中柱元的平面布置主要以规则的正交网格为基础，在交点布置柱元，呈现出均质的空间，结构设计和施工便利。但在当代设计中，柱网的布置已突破了严格的矩形网格限制，以更具开放性和灵活性的方式获得独特的空间表现。
乐观建筑学院是由WAI建筑事务所设计的一个先锋式空间设计和教学机构的研究项目，以中国灯笼为理念，以多米诺体系为起点拓展传统建筑体系，全新阐释柯布西耶现代建筑五点特征——连续平面、自由剖面、自由结构、自由空间、墙作为窗。在结构体系方面，为适应现代多元化建筑复杂的功能、灵活的空间要求，对传统建筑的正交轴网系统进行重构。
▲乐观建筑学院及其结构体系
首先，确定传统柱网体系，然后根据具体功能所要求的空间尺度删去相应的柱；再根据结构要求，重构局部看台结构——增加斜撑，补强节点，形成满足大小不同、功能各异空间要求的结构体系。乐观建筑学院对柱网的异化优化了空间，突破了传统结构的限制，形成了连续平面和自由空间。
▲乐观建筑学院正交柱网的异化
法国佩萨展馆是一个集会议和休息候车功能为一体的公共空间，同时兼做电车中转站，设计中诺瓦拉（La Nouvelle Agence）为应对复杂的基地条件，运用水平屋面将地道入口、电梯、通风井等要素统一起来，整合各个功能区块，为人们提供了一个温暖舒适、亲切感十足的城市空间。
▲法国佩萨展馆
通过对柱网的异化，以流线为基准设置异形轴网，巧妙地化解了柱元系统对功能空间和现有要素的影响，以柱元构件为主体分隔空间，同时支撑结构，使得空间更具流动性和导向性。结构中除柱础和连接柱头的钢梁之外，全部采用松木材料。
▲法国佩萨展馆结构体系生成
梅耶（J. Mayer H.）为德国三所大学设计的共用学生活动中心中，也对规则柱网进行了异化，为学生就餐、会议、交流提供了舒适的空间。
▲德国大学生活动中心
设计师分析了各个功能空间的大小，基于结构系统设计空间——将规则的网格系统进行偏转和错动，以跨度和荷载为依据对梁元进行整合；然后按照偏移后的轴线配置柱元构件，加入中部混凝土核心；最后分析结构的受力合理性，对抗力不足的柱元进行分叉、组合、连接等处理，最终完成结构体系配置。
▲德国大学生活动中心规则轴网的异化
匈牙利布达佩斯动物园的巨石项目中，彼得·凯斯（Atelier Peter Kis）以三维轴网系统完成了一个复杂的展览和活动空间。项目基于山体的复杂表面对展览空间进行拓展，柱元网络系统由覆盖山体的包络体模式演化而来的包络线抽象产生。
▲布达佩斯动物园的巨石项目（左）及其复杂的轴网体系（右）
▲布达佩斯动物园的巨石项目多层次空间体验
瓦杜兹马克瑟绿色大厦的柱元体系中，包含了不同形态的斜柱、V形柱以及倒V形柱。此种复杂的异形轴网体系中，设计师福柯埃斯（Falkeis Architects）在对传统正交网格系统的拓扑分析基础上，基于Karamba 3D软件，以Grasshopper插件为载体对建筑容积率、功能空间的组织、结构构件的效能三方面因素进行共生关系运算。拓扑优化后的复杂网格系统颠覆了传统结构体系，创造了新的柱元布局模式，也获得了更高的结构效能。
▲瓦杜兹马克瑟绿色大厦
▲瓦杜兹马克瑟绿色大厦结构体系的变形分析
对正交柱网进行线性或非线性异化重组，获得了流动的空间，柱元形态的异化创造了更具魅力的艺术性空间。其中，复杂轴网是基于常规平面柱网模式的重组，以处理复杂的地形、环境或满足特定的空间、功能等要求，以二维重构甚至三维变异的形式使柱元实现层级化、多维度、交互型的复杂表现，创造丰富的空间体验。
犬吠工作室（Atelier Bow Wow）主持设计的鄂尔多斯100之20号别墅基于正交多米诺系统，以柱网形式和柱元构件的异化，创造了“森林拱门下的混合型生活方式”。
▲鄂尔多斯100之20号别墅轴网异化产生的表现
设计师将13×8的网格分解为横纵两个层级，除4×4的庭院空间之外，相邻的结构单元两层级间错动布置，叠加后的柱网体系中柱点呈现出交错布局的状态，形成5m高的单层空间。钢筋混凝土拱形的柱梁一体化设计也体现了连续框架在荷载作用下的弯矩抵抗路径，在满足结构需求的同时丰富了建筑空间，增加了结构为主体的空间体验。
▲鄂尔多斯100之20号别墅叠加的结构体系（左）及其柱元单元（右）
伊东丰雄设计的多摩艺术大学图书馆对规则柱网实现曲线异化。为了协调场地坡度和周边环境，同时在建筑底层提供一条穿越校园的通道，设计师采用新型结构设计理念，运用仅200mm厚的拱形框架体系将空间划分为不同大小、不同形状的学习和阅览空间，各空间既存在独特个性，同时又在视觉和空间上保持着结构的连续性。
在场工作室（Onsitestudio）提出的2015年米兰世博会服务区与西部入口展馆方案对传统结构平面进行了创新，并在结构的效能、空间的表达方面做出了很好的尝试，为游客创造了灵活的体验。
此种柱元平面具有结构的内在合理性——以梭形柱强化两端铰接木柱结构抗竖向压力的性能，以略微倾斜柱元的组织排列提升其抗侧向力的性能。正交轴网系统微妙的异化实现了双层的流动空间，梭形柱元的不规则倾斜组合产生极具趣味性的动线。
▲2015年米兰世博会展馆轴网的异化逻辑（上）及结构单元轴网偏移（下）
伊东丰雄设计的仙台媒体中心以巨型异形格构柱元，实现了结构体系与建筑空间的重组。设计师以在水中漂浮摇曳的水草形态为灵感，希望实现“浮动的海草般的立柱”，并探寻媒体中心在时代背景和技术条件下建筑形态的表达和不同的空间体验。
伊东和结构师佐佐木穆朗（Mutsuro Sasaki）在综合考虑柱元形态及受力之后，最终确定了建筑的结构体系，以多米诺体系为原型，对柱和板分别进行替代和改造，采用SMT原理——着眼于板（楼板）、管（柱）、表层（立面）三个要素，整体建筑结构只由楼板和管状柱构成。
▲仙台媒体中心结构体系
媒体中心结构由截面大小不一、有机分布的13根非线性管状柱支撑起7层水平开放的无障碍空间；根据柱的受力状况和抗力机制，调整内部构件的密度和组织方式，确保结构效能。这些管状柱由一系列竖向、斜向的“钢管柱”和横向的“环”构成，这里“柱”的概念被建筑师空间化，容纳了辅助管线设备及垂直交通系统，实现了最大化的开放性和通透性。非线性管状柱打破了单调的空间模式，使柱元之间的场所充满流动性，实现了结构与建筑空间的完美结合。
▲仙台媒体中心柱元演化过程（左）及
柱板连接细部示意（右）
柱元空间一体化是对柱元构件平面组织逻辑、空间表现方式的进一步整合，从而充分发挥结构表现力，塑造符合当代特征的艺术性空间。
克里斯蒂安·克雷兹（Christian Kerez）提出的Swiss Re Next竞赛方案为柱元组织空间、建构结构体系提出了大胆的构想。
在完全透明的玻璃表皮之下，交错布置的柱元构件颠覆了人们对建筑空间的传统审美意象，不稳定的视觉特征牢牢地占据了人们的眼睛，从而产生反常的结构体系与空间表达。在这座建筑中，楼梯筒是核心元素，既解决了疏散、流线、空间的分隔和联系，又解决了结构上的荷载问题。
基于传统多米诺体系，设计分解了从楼板的受弯到矩形柱元的受压的传统荷载传递逻辑，转而以承载竖向交通的巨型柱元构件、完成水平跨越的楼板和强化结构体系的索线三种结构构件之间的协调组织，建构了全新的结构体系。
以柱元构件为主导元素组织的结构体系复合张拉体系，其中柱元与楼板均作为受压构件，15mm的实心钢索作为受拉体系以平衡受压构件的叠加荷载。以位置居中的倾斜度较小的两根构件为核心，三组交错布置的倾斜度较大的柱元构件环绕核心交叠上升，形成一个较为稳定的竖向荷载抵抗系统，创造了变化极为丰富的空间形态。
▲Swiss Re Next竞赛方案结构体系
▲Swiss Re Next竞赛方案空间表达
在台中大都会歌剧院中，伊东丰雄突破“柱元”的传统概念，以更加自由化、流动性的形式进行组织和重构。台中大都会歌剧院与其说是建筑，不如说是柔软、谜一样的生物活动状态，以“声音的涵洞”为理念，通过对声音的流动、光线的穿透、人流的规制、行为的演绎、空间的异化、结构的重构完成了一个“蕴含生命体的容器”。
▲台中大都会歌剧院构体系模型
流动的异形空间和结构组织基于柱元的三维拓扑变换和构件的重组连结，以完全一体化的模式呈现，同时叠加了对结构、空间、动线、光照等因素的综合分析和演算。
三维空间柱元的建构从数字切割的异形片状钢板出发，沿异形轴线阵列产生柱元构件的基本格构形式，加上分别连接顶端与底边的环状钢板、中部的加固格板，配以钢筋网，最后浇筑混凝土。每个柱元构件的形态均有差异，以相似拓扑异化的多个构件的演绎重组完成最终的结构体系。在实际建造过程中，柱元构件以一体化的方式支模、配筋、浇筑。
▲台中大都会歌剧院柱元构件的建构
▲台中大都会歌剧院结构体系的生成
2.4 多柱体系与空间营造
多柱体系借助计算机技术和结构分析对荷载面进行单元化分隔，以力流最短距离传递和荷载的高效分解为目标，使各个柱元均质化地传递力流和荷载，呼唤一种原始的自然意象，营造更加趣味化的、更富流动性的建筑空间。
查尔斯（Charles Dewanto）团队提出的堪培拉大学设计方案中，以超级平面大屋顶统一了起伏变化的地形环境整合了室内与室外空间，将建筑与环境融入一个超现实的体系中。这个巨大的屋顶采用多柱体系，使用线型钢构件将屋面以荷载和力流的组织传递为依据进行单元化切分，横向梁元汇聚屋面荷载并传递至竖向柱元。
每一个单元体系都因跨度不同而略有差异，整体上较为均质化的多柱系统实现了高度适应性的空间，为大学的设计提供了一种新的基于结构思路的空间意象。
▲堪培拉大学设计
伊东丰雄设计的台大社会科学院图书馆的结构系统以森林意象和可呼吸系统为理念。其多柱体系借助自我衍生演算法配置而成，设定树状柱元彼此之间的最小距离，以双重螺旋为原型对自我衍生系统进行推演，根据规律性的动态双螺旋路径引导出交汇点并设置柱元，再对柱网进行分割演化得出屋顶板面的形态并拓展到室内布置与室外环境。
▲台大社会科学院图书馆多柱体系创造的独特空间
▲台大社会科学院图书馆多柱体系的双螺旋衍生
88根柱元构件根据空间和跨度的大小采用三种模数配置，每个柱元单元采用壳面钢骨混凝土材料建造。首先在混凝土地面的预留柱础上吊装圆形带肋边的钢管并就位；再架设一次性整体式FRP模板（由树脂、玻璃纤维及骨料制成，具有质量轻、耐腐蚀性好、易于施工等优点）；然后铺设配筋网，浇筑混凝土；最后拆模喷漆。
借助计算机生成的方式以疏密有致、大小不同的柱元共同形成异化的结构形式，创造了与地景重新接轨并创造连续性，让步入其中的人们享受犹如驻足于森林树荫下的悠然阅读的环境。
▲台大社会科学院图书馆敷设钢筋网
#03
结语
立面组织、平面配置和空间塑造的柱元形态深刻暗示着结构的本质逻辑，各类表达形式的拓展和创新符合柱元异化的逻辑特征，极大释放了柱元的表现力。
柱元的立面呈现演化自笛卡尔正交网格体系，以符合力流引导规律和抗力特性的方式重组立面柱元。细化逻辑通过对竖向荷载的“汇集”与“疏解”使立面形态呈现出不同特征；斜向表达基于水平力场组织柱元，达成稳定抗力体系；间隔的秩序以结构体系的重组和力流及荷载的转化为基础实现立面柱元表达。
柱元的平面配置是支撑功能体量、塑造艺术空间的载体，符合技术逻辑的平面组合主导了空间表达。单柱系统以两方面展开——分隔内部空间，塑造不均衡性和模糊性；建构结构体系，以柱元构件的复杂重组和异化配置重塑空间。柱网异化和多柱体系的出现通过分解正交网格，结合柱元重构，为空间的多元化呈现提供了理性方法，实现了荷载模式和力流传递的高效表达。柱元空间一体化拓展了结构构件的维度，在柱元与索线一体化和连续面系一体化等逻辑中整合结构与空间。
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作者简介
王兴鸿
南京大学建筑规划设计研究院有限公司建筑师。
戴航
东南大学建筑学院教授、博士生导师。
强欢欢
南京林业大学风景园林学院讲师。
《建筑技艺》2022年1月刊
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《建筑技艺》创刊于1994年，前身为《建筑技术及设计》，由中国建设科技集团股份有限公司主管，亚太建设科技信息研究院主办，崔愷院士任编委会主任，李兴钢院士任编委会副主任。 目前，《建筑技艺》是清华大学、同济大学、东南大学、华南理工大学、天津大学、浙江大学、沈阳建筑大学、深圳大学、北京建筑大学、合肥工业大学、内蒙古工业大学等知名高校建筑学专业认定的核心期刊，文章收录于中国学术期刊网络出版总库、中国核心期刊（遴选）数据库、万方数据库系统数字化期刊群等。杂志内容以专业性、技术性、实用性和时效性为特点，主要报道国内外最新设计理念、设计技术及工程案例，强调艺术和技术的结合，突出节点细部构造和实施技术等，读者遍及海内外的设计院所、房地产公司及各大高校。 近年来杂志在不断加强办刊质量的同时，积极发展新媒体（微信公众号、视频号），现有粉丝38万，并获“2022全国建筑业最具影响力微信公众号”“中国电子商务最具投资价值行业门户”称号；每年开展20余场高水平的学术活动，行业知名度和美誉度都得到极大提升，获得了业界的广泛认可。
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