淺談結構技術在小型建筑中的作用

鄭婉瑩

（中國海洋大學 山東青島 266003）

根據建設部《注冊建造師執業工程規模標準》的規定，單體建筑面積小于3000m2的工業，民用與公共建筑工程屬于小型建筑。相比較大型體育館，車站，劇院等，小型建筑與使用者“相處時間”更長，而且人們在小型建筑中的活動關系到一朝一夕的生活，因此小型建筑對建筑空間的舒適性，建筑性能的便利性以及建筑內外場景的美觀性等要求更高。結構技術在這些功能要求的實現過程中發揮了不可缺失的作用，結構技術賦予建筑材料以嚴謹有序的組合方式，使其成為建筑構件，進而由構件形成空間，并且在建筑空間中實現建筑的其他功能；在追求建筑藝術，建筑舒適度與可持續觀念的當代社會，結構技術更成為了實現建筑師奇思妙想的手段、滿足使用者生理心理需求的途徑以及表達建筑可持續觀念的構造語言。

1 結構技術對小型建筑空間的作用

提起結構技術對建筑空間的作用，人們往往會聯想到跨越廣闊水域的橋梁，行人如織的大型車站以及世界各地氣勢磅礴的地標性建筑，建筑的結構語匯、力學語匯往往通過跨度與高度的延伸來表述。然而，在小型建筑中合理使用傳統上用于大跨度處理的結構技術，可以使建筑物對建筑空間的定義與塑造更加靈活自然，從而使建筑物的使用功能得到更充分的實現。

1.1 建筑實例

1.1.1 齊云山別墅

由本構建筑事務所設計的齊云山樹屋是設計師利用核心筒結構原理創作的一例經典休閑小筑。樹屋的承重系統為鋼結構，中央旋轉樓梯的筒體既是建筑的主體支撐，又是結構核心筒。在暖通排水設備的布置上，樹屋與超高層建筑極其相似，核心筒的中心部分提供了所有設備的井道空間，洗手間的排水主管與空調外機的冷媒管道均放置在此處，通過核心筒的過道吊頂和筒壁通往相應的房間。樹屋的交通聯系部分是依附于核心筒盤旋而上的中央旋轉樓梯，樓梯間的休息平臺就是通向各個房間的入口平臺，樓梯梯段中部連接一條依地勢架設的玻璃廊橋，自廊橋進入樹屋，可抵達兩部分相互間隔的空間。樹屋的使用部分包括兩處玄關，兩個臥室，兩個洗手間，一個起居室和一個觀景間。這七個集裝箱式的房間以懸挑的形式連接在筒體上，并以筒體為軸朝向各個方向，每一個房間都小巧玲瓏，但位于房間端頭的玻璃窗卻將室內視野擴展到了濃綠蓁蓁的松樹林中。

圖1

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綜上所述，齊云山樹屋建造中核心筒結構的應用對空間的作用體現在幾個方面：①核心筒提供了暖通排水設施的安放空間，使建筑基礎功能完善，但外部并無繁瑣的設備管道；②核心筒結構串聯起了七個獨立的房間，實現了建筑對空間功能分區的需求，但由于筒體的圓柱形構造，方盒形的房間并不是生硬地堆疊，而是在豎直方向上豐富而上下流動地錯位，這樣一來，建筑內部的小房間彼此之間界限分明，靜謐舒適，同時交通聯系部分可直接通往每個房間，增加了使用過程中的便利性和緊急情況下的安全性；除此之外，依附在核心筒的旋轉樓梯形成了樹屋內部賞景空間，實現了樹屋的觀景功能。

1.1 .2李子林住宅

齊云山樹屋核心筒結構將各個獨立建筑空間連接，塑造的是“加法”的空間；建筑師妹島和世設計的李子林住宅則是利用預制鋼板墻實現了建筑內部空間的互動與套疊，塑造了“減法”的空間。

李子林住宅的使用者是一個五口之家，他們希望住宅在滿足日常使用功能的同時形成一個具有良好的整體性和貫通性的大空間，以增進家庭成員之間的交流。為了實現這一需求，妹島使用了兩個設計思路：①功能布置的穿套手法，在平面中表現為到達某一個房間必須經由另一個房間，多個封閉的房間被連通和統一；②超尺度的比例現象，通過增加房間的高度營造大空間的效果，每個房間具有自己的特征和比例，從而在空間融合的同時保留了各部分的私密性。

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通過對薄形夾層波紋鋼板承重墻的布設，妹島所設想的解決方案成為了現實。在水平向上，鋼板的厚度僅有16mm，一方面避免了厚重的墻體構件對空間的占據，另一方面也減少了梁和柱帶來的局促感，使室內空間寬敞通透；在垂直向上，鋼板的密度是C30混凝土的3倍，而強度是C30混凝土的20倍，可以承擔很大的豎向荷載，因此可以實現房間高度的增加，與此同時在鋼板上可以設置面積較大的門窗洞口，使建筑的空間深度得以自然拓展，滿足了業主“希望是只有一個房間的大空間”這一設計要求。

1.2 小結

在小型建筑中，結構技術對建筑空間的作用可以歸納為兩個方面，首先，在建筑外部，利用結構技術可以實現有限地面面積上空間的擴展，在此基礎上利用核心筒結構，懸挑結構，網架結構等豐富的結構形式，可以在滿足建筑功能的要求之外實現建筑設計師的許多構想；其次，在既定的建筑體內部，結構技術可以使建筑內部空間分區和使用更加靈活，即可以滿足功能分區的劃定，又能給使用者帶來舒適自然的感官體驗。

2 結構技術對小型建筑性能的作用

采光通風，保溫隔熱，建筑物的基本性能關系到建筑物的舒適耐用程度，而在人與自然的關系被廣泛關注的今天，這些性能也被視為可持續性建筑研究的重要領域。在小型建筑中使用多元化的結構設計，可以實現門窗等采光通風設施的合理安放以及保溫隔熱構件的功能優化，從而滿足建筑的舒適性要求與可持續設計理念。

2.1 建筑實例

2.1.1 Miller House

Miller House是建筑師埃羅·薩里寧設計的一處住宅。住宅的承重系統為框架結構，即用梁和柱共同組成的框架來承受房屋全部荷載。建筑柱網的布置采用對稱完整的正方形布局，16根白色十字形鋼柱散布在房屋的四角、外墻的1/3節點與節點向屋內做垂線所形成的交點處。鋼柱柱頂搭接著細長的屋梁，與傳統屋梁不同的是，這些梁既是承重梁，又是采光梁，它們并不是直接落在柱子上，而是構筑在了柱頭的兩側，這就使得屋面梁的上方可以布置上長條形的天窗，從而實現了室內充沛的天然采光。住宅內部被上述梁柱系統劃分為9個功能分區，每個分區都是四平八穩、中規中矩的矩形，使別墅具有了傳統屋舍寬平和恬靜；而在每個功能分區的邊界，屋面的長條形天窗流瀉出輕盈的自然光，與室內色彩明艷亮麗的家居布置交相輝映，表達了建筑師別出心裁的美學構想，使大宅更具有現代化的氣息。

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在Miller House中，結構方面框架系統在梁柱布局上對傳統的延續和梁柱形式上施工的創新，映射為建筑方面古典布局的舒適雅致與天窗系統的自然靈動。合理的結構技術可以實現小型建筑采光的舒適性，在此基礎上進行創新，可以為建筑使用者提供與自然光充分接觸的室內環境和便于室內建筑設計的光照基礎。

2.1.2 勒克瑙項目別墅

印度勒克瑙項目是由建筑師Nina Puri和San jay Puri主創的別墅住宅。該項目將混凝土澆筑的大型遮陽屏幕與印度傳統的房屋建造方式相結合，以應對住宅所在地炎熱的氣候。房屋幾乎完全由未加工的混凝土建造，承重部分的混凝土厚重堅固，圍護部分的混凝土則像印度傳統的刺繡掛毯一樣精致輕薄，建筑中共使用了18個由混凝土澆筑的遮陽屏幕。這些屏幕分布在建筑外圍的窗框、側墻以及建筑內庭院與使用空間的交界處，這樣一來，炙熱的陽光被阻擋在“混凝土掛毯”之外；而且建筑內庭院與外輪廓均處于自然環境中，自然風可以在建筑主題中自由流通，為建筑使用者帶來了清涼與舒爽，見圖8、圖9。

結構技術在勒克瑙項目建筑通風中的作用，體現在通過對混凝土板的加工與構造使其與印度古典庭院設計相融合，從而形成了整所建筑形態美觀而效果顯著的通風系統。

2.1.3 拉伸住宅

混凝土結構在建筑保溫隔熱方面也發揮著不容小覷的功能。拉伸住宅是由MCK Architecture&Interiors建筑事務所主持改建的一座小型建筑，在改建過程中設計師通過拉伸原有住宅的剖面創造了開闊的生活區，此部分住宅的外殼材料是清水混凝土，這種混凝土材料內部有閉合的氣孔，能夠儲存與釋放熱量以調節室內溫度，從而抵御了室外氣溫波動。住宅背立面的黑鰭結構控制著直射的陽光，冬天太陽高度角較低時陽光可以投射到室內，夏天太陽高度角較高時光線被反射出去。

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在拉伸住宅中，設計師結構技術將適當的建筑材料合理地組合，使住宅隔熱效果極佳，適應了澳洲北岸的氣候特征與可持續發展觀念。

2.2 小結

通過上述案例分析可以將結構技術對小型建筑性能的作用歸納為兩個方面：①基于結構與構件的本構關系，合理的結構技術可以使建筑構件形成適應建筑環境的采光通風、保溫隔熱系統，保障小型建筑的舒適性，在此基礎上還可以進行創新和藝術設計，使建筑更好地滿足使用者生理，心理上的需要；②利用現代化的施工技術，可以將節能材料運用于小型建筑的采光通風、保溫隔熱中，使建筑滿足可持續發展的要求。

3 結構技術與建筑場景塑造

建筑物之美與結構技術之間存在著對立而統一的關系，結構技術是建筑之美所依托的構件實體之間的內在關系，結構技術成就了建筑之美，但與此同時，隨著結構技術的發展，結構體系不再單只作為承重系統存在于建筑物中，結構開始服務于場景的塑造，成為了建筑之美的一部分。

3.1 建筑實例

種馬山脊別墅：

位于華盛頓州瀑布的北邊的Methow冰川峽谷的種馬山脊別墅其實是四座具有懸挑結構的房間和懸挑平板屋頂的獨立建筑的集合體，它們圍繞著一個庭院和一個游泳池，在地面上互不相連，但懸挑房間和屋頂的延伸又使其彼此之間保持了整體性，就像是一個野營地，從一個賬篷到另一個賬篷。家居生活的恬美與自然環境的粗獷和諧地凝集在這座建筑中，鮮活與祥和，澎湃與安靜在此處共存。

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這種人、建筑與自然相互融合的建筑場景來源于對懸挑結構的使用。結構師通過合理地搭設工字鋼支承，用襯砌的方式進行加固，用靠近外墻的細柱輔助受力等施工手段實現了出挑部分的靜力平衡與結構穩定，別墅的建筑藝術效果才得以被準確理想地表達出來。但值得一提的是，用于塑造懸挑結構的工字鋼、用于承受房屋主體荷載的鋼框架以及輔助承載的廊前細柱并沒有被完全地隱藏，它們暴露在環境之中，色彩搭配與環境相契合，同時給與使用者心理上的安全感，因此也成為了建筑布景的重要元素。

3.2 小結

不同于大體量建筑可以改變一個地區的環境氣質從而創生一個建筑場景，小型建筑場景的塑造是建筑，自然與人文交織融合的過程。在這個過程中，結構技術既是建筑設計的完成手段，又是建筑美學表達中的一支獨立語匯，結構技術成就了建筑之美，同時結構技術的表達也是建筑之美的重要元素。

4 結語

在小型建筑中，結構技術既是建筑物得以形成場所、發揮作用的內部秩序，又是建筑物與使用者產生聯系的外在語言。不論是在小型建筑空間的塑造，建筑性能的優化還是建筑藝術的美學表達中，結構技術都發揮了不可或缺的作用。

因此可以說，空間合理、性能優越、具有美感的小型建筑是建筑設計與結構技術的結晶，建筑設計與結構理念協調工作，才能創造出更符合使用者要求和時代觀念的精品小型住宅。