弗雷·奧托的自然結構

李興鋼

1 書籍封面

我曾數次參觀弗雷·奧托的經典作品慕尼黑奧林匹克體育場（1972建成），最早的一次是20多年前，我在法國學習期間去慕尼黑建筑旅行，后來因北京2008奧運及2022冬奧工程需要進行建筑膜結構考察，又分別去過幾次。當代膜結構材料已經發展到很高的水平，當時的我認為，奧托這個20世紀60年代末70年代初的作品顯得過氣（這是我的認知局限，其實網狀結構可視為膜結構的發展和提升，可以獲得更大的跨度，并可實現快速預制拼裝，更具當代價值和意義），并有些我不是很喜歡的技術化特征，反倒是感覺這群建筑在公園的場地中對自然地形的利用和塑造很有特色，不愧為經典。2012年，弗雷·奧托在去世之際收獲普利茨克獎，將他拉回到當代建筑界的聚光燈下，但這似乎也并未獲得巨大的共鳴和反響。然而，這次受邀寫序并有機會閱讀他與博多·拉希的著作《找形——走向極少建筑》（Finding Form:Towards an Architecture of the Minimal）卻引起了我的共鳴。

1992年5月21日，弗雷·奧托被授予德意志制造聯盟獎，頒獎儀式后開幕的慕尼黑施圖克別墅（Villa Stuck）展覽中陳列了超過150個研究和設計模型，對比書中收錄的這些以模型和實驗方法進行“自找形設計”的大量作品，奧托的建成作品其實僅是其中的極少數，即便只有如此少量被建成，也均已成為經典。這些研究設計作品中包括生成最小表面的肥皂泡、充氣有機材料薄片或薄膜、懸鏈繩網模型、倒置懸掛鏈網殼體、砂堆漏斗、傾斜旋轉穩定性測試、最佳路徑觀測、區域占據實驗等多種實驗方法，呈現出建筑設計找形研究的多種可能性。帳篷結構、網狀結構、充氣結構、懸掛結構、拱/穹/殼體結構、枝形結構、能源和環境技術結構、折疊結構、傘式結構等，如此豐富多彩，令人眼界大開。它們既是精彩而合理的結構，又創造出情理之中、意料之外的形式，同時又是大膽而前衛的發明。

從中，我窺到在他之后的很多“后浪”建筑師的著名建筑作品中，都或多或少受他影響，甚至有直接移用的影子。還有若干個讓我印象深刻的案例，諸如，薩洛姆灣伊麗莎白二世慶典帳篷（1981年）、利雅得外交官俱樂部（1988年建成）、蒙特利爾博覽會德國館（1967年建成）、斯圖加特輕型結構研究所（1964年）、慕尼黑海爾布隆動物園鳥舍（1980年建成）、三個充氣支撐穹頂的工廠（1958年）、內設排水系統的充氣大廳（1962年）、“南極洲城市”研究項目為保護居住小鎮免受氣候影響而修建的跨度2km充氣大廳（1971年）、加拿大“58°以北”城鎮覆蓋的透明薄膜屋頂、氣魚1號/2號充氣飛艇及氣魚3號飛行賓館（1982年）、烏爾姆醫學院及高等專科學院、曼海姆網殼（1971年）、賽維利亞世界博覽會德國館競賽方案（1992年）、德國磁懸浮火車系統軌道（1991年）、索網支撐的膜結構水壩（1962年）、水塔和懸掛彈性容器（1962年）、有害廢棄物堆放場500m跨度移動式繩網膜穹頂（1962年）、盧森堡維爾茨露天劇場1 200m2折疊屋頂（1988年）等。這些案例即使在數字設計、建造技術、科學及審美潮流已如此發達的當代，也具有深刻的啟發性、預言性和超前感。博多·拉希作為奧托的學生和合作者，延續和發展了奧托的工作和思想，作為一個虔誠的伊斯蘭信徒，在傘狀結構領域（為麥加和麥地那圣所設計）做出了令人尊敬的成果。

這些精彩的結構和形式，都是基于一種對生物自然和非生物自然中形式生成過程的深刻認識。奧托認為，宇宙中所有的物質實體（包括自然的物體和人造的物體）都是結構，“結構意味著將物體放到一起并建造起來”。物體通過成形過程獲得自己的形式，這種形式來自于所有的自然范疇，包括非生命自然和有生命自然，生命自然的成形“使用”了很多非生命自然的元素和自成形過程。人類作為生物自然中動物的最高等種類，可以利用工具和其他物體作為身體的延伸，并發展出技術和藝術手段來制造更多的工具，優化并滿足自己的需求。

但是，人類在支配技術和藝術手段發展出無窮無盡的新物體，對自然進行加工并“改造自然”的過程中，產生了“不自然”甚至“反自然”的現象，讓人類與自然愈加疏遠。用奧托的話講，人類蓋了太多的房子，侵占空間、土地、物質和能源，卻“不知道自己正在摧毀自己的世界”。奧托不斷提到“人工與自然”“人造自然”，并追問，作為建筑師如何系統地了解建筑和自然之間的連接究竟在哪里？他希望，建筑師能夠為人類居住之地建立新的與地球表面生態系統相融合的建筑，一種全新的、根植于自然而進行研究（和設計）的建筑，那將是“在人類指導下自成形、自優化的建筑”。生物學家的工作為此提供了很大的啟示，他們致力于人類結構和生物界結構自然屬性的研究，發現所有的生命體都恰當地遵從著某種形式原則，由某種單一結構組成。因此，奧托提出了“自成形”（Self-formation）和“自然結構”（Natural Constructions）的理念，并采用“反向路徑”的方式觀察結構產生的過程，試圖對兩種自然中的形式形成進行研究、實驗、設計，以產生出上述的諸多成果，體現了一種對自然、技術和藝術的新的理解。

“自然結構”是奧托思想和設計的核心。自然物體是自然的結構，是自成形過程的結果，人類既可以模仿自然過程，也可以制造人工物體。設計者需要尋找的是能夠清晰呈現物體產生過程的、具有本質特征的結構，是那些“不可改進的事物”，是真正的“經典”。

技術作為人類的工具，不過是自然事物的產物，而并非用以對抗自然的手段。那些自成形過程達到較高水平的技術對象，將成為奧托心中向往的“自然和人工的天然連接”。藝術物體是人造物，是人工的產物，但最終也是自然過程的結果，自然之物是藝術的來源，藝術最終也將變成自然——弗雷·奧托希望最終將建筑營造為自然或自然的一部分。在生態環境惡劣的背景下，建筑師應聯合生物學家、工程科學家、協同學家、人類學家，乃至藝術家和政治家等所有關心自然和人類的人士共同工作。為了人類的現在和未來，要創造生態系統城市、生態建筑，以及體量更小、更輕、更節能、可移動性和可適應性更強的、更自然的建筑，也就是真正的“極少建筑”。因此，奧托被譽為是“一個推動不同學科的發展、建造適于人類生活的建筑的建筑師，一位訓練有素、知識深厚、探索真理、洞察社會和政治的專業人士。”他的為人、觀念、工作和研究設計成果，都值得建筑領域乃至社會、教育、專業和職業等相關各界人士深深省思。

戈爾德·普法芬洛特（Gerd Pfafferodt）在授予奧托德意志制造聯盟獎的致辭中有言，“得體的結構具有自己的尊嚴，就像人類能夠直立并俯瞰大地后意識到人類的尊嚴。”弗雷·奧托創造了無數令人敬仰的“得體結構”，他是一位技術發明家、卓越工程師、前衛建筑師、形式創造者、藝術家、自然和生態環境主義者，也是永不過時、可以不斷引發我們深刻思考的導師。

2 建于1963 年的漢堡國際園藝博覽會中，大型波浪形展廳的夜景。

3 平行波浪帳篷的肥皂泡模型。

4 建于1981 年的伊麗莎白二世慶典帳篷的設計模型，位于薩洛姆灣。

5 1973 年研制的沙羅白帳篷可以遮蔽任意面積的區域。

6 1973 年研制的沙羅白帳篷可以遮蔽任意面積的區域。

7 雪中的輕型結構研究所帳篷。

8 位于沙特阿拉伯的利雅得外交官俱樂部建于1988 年，現為Tuwaiq 宮。從半圓形窗底部向上看，天窗蓋住了膜結構與圍合墻體交接處的上部。

9 位于沙特阿拉伯的利雅得外交官俱樂部建于1988 年，現為Tuwaiq 宮。從半圓形窗底部向上看，天窗蓋住了膜結構與圍合墻體交接處的上部。

10 蒙特利爾世界博覽會德國館建于1967 年，展廳根據弗雷·奧托和羅爾夫·古特布羅德的競賽方案而建，帶有PVC 面層的滌綸布懸掛于網格下50cm 處，形成膜結構屋頂。

11 蒙特利爾世界博覽會德國館建于1967 年，展廳根據弗雷·奧托和羅爾夫·古特布羅德的競賽方案而建，帶有PVC 面層的滌綸布懸掛于網格下50cm 處，形成膜結構屋頂。

12 輕型結構研究所位于韋興根市的斯圖加特大學校園里，是少數得到長期使用的帳篷。該建筑作為登記保護建筑，于1933 年進行了修復。屋頂、地面、玻璃外墻，以及屋頂上的開窗（“眼”）都得到了更新。修復計劃與現場指導由博多·拉希建筑事務所完成。

13 輕型結構研究所位于韋興根市的斯圖加特大學校園里，是少數得到長期使用的帳篷。該建筑作為登記保護建筑，于1933 年進行了修復。屋頂、地面、玻璃外墻，以及屋頂上的開窗（“眼”）都得到了更新。修復計劃與現場指導由博多·拉希建筑事務所完成。

14 1970—1971年，弗雷·奧托的Warmbronn 工作室和丹下健三、奧雅納工程顧問公司一起籌劃建造“南極城市”（City in Antarctica），計劃用一座跨度2km 的充氣大廳覆蓋整座小鎮，供人居住。

15 烏爾姆醫學院設計使用玻璃和鋼懸掛結構，空間下部為自由插入的房間。

16 烏爾姆高等專科學院的懸掛結構。

17 曼海姆聯邦花藝展覽會的網殼，建于1971 年。

18 德國磁懸浮火車系統軌道使用帶扇形分枝的結構形式，通過多種結構形式呈現了從實心梁到細網格梁的工作過程，細網格梁展現了靜態—動態連續統一體。

20 盧森堡維爾茨一座古堡的露天劇場的折疊屋頂修建于1988 年。折疊屋頂有展開和折疊兩種使用方式：展開的膜結構形成了一個巨大連續的馬鞍形屋頂；折疊后的膜置于觀眾席后方。

19 盧森堡維爾茨一座古堡的露天劇場的折疊屋頂修建于1988 年。折疊屋頂有展開和折疊兩種使用方式：展開的膜結構形成了一個巨大連續的馬鞍形屋頂；折疊后的膜置于觀眾席后方。

圖片來源

1-20 來源于文獻[1]