孟憲川 Meng Xianchuan

建筑作為人類文化的重要組成部分，是人類智慧的表征，作為人類建筑起源之一的樹屋（圖1），體現(xiàn)了早期人類融合建筑需求與結(jié)構(gòu)理性的創(chuàng)造力[1]。時至今日，為回應當代社會需求，運用當代科學技術(shù)，探索體現(xiàn)當代社會文化的建筑，創(chuàng)造力不可或缺。結(jié)構(gòu)工程師在技術(shù)方面絲毫不缺乏創(chuàng)新能力，然而由于建筑學與結(jié)構(gòu)工程的專業(yè)分工，能夠與建筑師展開對話、共同創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)工程師屬于一種推動建筑創(chuàng)新的稀缺力量。

建筑師與結(jié)構(gòu)工程師

建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的分工起始于現(xiàn)代科學的產(chǎn)生。18世紀后半葉，隨著現(xiàn)代科學的學者們，如本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin）、亞歷山大·馮·洪堡（Alexander von Humboldt）等，將科學的理論研究應用于社會生產(chǎn)實踐，用來改善市民的社會福利與個人幸福，高等教育成為科學服務社會的重要途徑?，F(xiàn)代建筑師與結(jié)構(gòu)工程師不同分工的變革最早始于法國，隨后在奧地利、美國、德國等國家相繼展開[2]。

現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)化的教育最早并不發(fā)生在建筑學內(nèi)部，而是與大型基礎設施相關(guān)，其建立的時間比現(xiàn)代建筑學更早——1747年法國皇家道路與橋梁學院（école Royale des Ponts et Chaussées）成立[3]。大型基礎工程為結(jié)構(gòu)應用理論和實踐技術(shù)提供了快速獨立發(fā)展的可能性，結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造力在學科內(nèi)部大量體現(xiàn)?，F(xiàn)代建筑學系統(tǒng)化教育出現(xiàn)于1794年創(chuàng)立的法國綜合理工大學（école Polytechnique）[4]。這一時期兩學科的發(fā)展孕育著現(xiàn)代建筑的誕生[5]，此時建筑學的創(chuàng)造力主要集中于高效經(jīng)濟地為建設城市市民的公共福利（住宅、公共建筑乃至工廠），與之相關(guān)的結(jié)構(gòu)工程師主要以結(jié)構(gòu)類型的方式為建筑師提供快速的技術(shù)支持[6]。

從19世紀末奧古斯特·施馬索夫（August Schmarsow）以“空間的創(chuàng)造”（Raumgestalterin）闡述建筑創(chuàng)造的本質(zhì)問題，到20世紀末肯尼思·弗蘭姆普敦（Kenneth Frampton）以融合技術(shù)潛在表現(xiàn)力和日常生活體驗的建構(gòu)（Techtonic）作為對建筑創(chuàng)造本質(zhì)的回應[7]，建筑學對結(jié)構(gòu)工程的需求不再滿足于由結(jié)構(gòu)類型提供的支持，此時建筑師需要結(jié)構(gòu)工程師從項目具體的設計需求為建筑作品提供結(jié)構(gòu)技術(shù)支持，其結(jié)果往往受到建筑師與結(jié)構(gòu)工程師之間共事關(guān)系類型的影響。

建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的共事關(guān)系

克里斯托弗·鮑姆貝格爾（Christoph Baumberger）將建筑項目中建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的共事關(guān)系分為三種：獨白（Monologue）、自言（Soliloquy） 與對話（Dialogue）[8]。

獨白關(guān)系源于建筑師或工程師某一方對項目具備支配能力。建筑師的獨白常常體現(xiàn)于設計具有視覺沖擊力的形式，結(jié)構(gòu)工程師以后優(yōu)化的方式優(yōu)先保證形式的實現(xiàn)；工程師的獨白常常表現(xiàn)為設計經(jīng)濟適用的結(jié)構(gòu)，為建筑師提供形式框架。如果說在建筑師的獨白中沖擊視覺的形式是創(chuàng)造力的體現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)工程師的獨白中經(jīng)濟高效的結(jié)構(gòu)是創(chuàng)造力的表現(xiàn)，兩類獨白可能伴隨著巨大的代價，建筑師的獨白容易帶來昂貴的、不實用的建筑，結(jié)構(gòu)工程師的獨白容易帶來刻板的、冰冷的建筑。在這種關(guān)系中，建筑師與結(jié)構(gòu)工程師分工鮮明、各自獨立工作。因此鮑姆貝格爾認為獨白是三種共事關(guān)系中飽受爭議的一種。然而筆者認為，在一些以結(jié)構(gòu)工程為核心的建筑項目中，例如超高層項目，結(jié)構(gòu)學科內(nèi)部實現(xiàn)的創(chuàng)新所帶來的貢獻遠遠大于形式的不夠新意，因此筆者稱這類工程師為以技術(shù)為導向的創(chuàng)造型結(jié)構(gòu)工程師。

站在建筑師與結(jié)構(gòu)工程師分工鮮明的對立面是結(jié)構(gòu)工程師與建筑師同為一人的情況，例如皮埃爾·奈爾維（Pier Luigi Nervi）、菲利克斯 ·坎德拉（Félix Candela）、愛德華·托羅哈（Eduardo Torroja）、弗雷·奧托(Frei Otto)、圣地亞哥·卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava），在歷史上這是一種極少發(fā)生的共事關(guān)系，即結(jié)構(gòu)工程師-建筑師（engineer-architect）的自言，是三種關(guān)系中最難以被企及的關(guān)系。從鮑姆貝格爾的觀點來看，建筑學與結(jié)構(gòu)工程兩個領(lǐng)域的知識被同時掌握，設計結(jié)果的創(chuàng)造力體現(xiàn)出兩種知識的融合。筆者認為，這些結(jié)構(gòu)工程師-建筑師的優(yōu)秀作品更多彰顯了結(jié)構(gòu)技術(shù)的表現(xiàn)力，或許還需要一類建筑師-工程師（Architect-engineer），他們能以一種內(nèi)斂的方式運用結(jié)構(gòu)技術(shù)，體現(xiàn)一種被建筑融化又無處不在的結(jié)構(gòu)滲透力。

最被推崇的方式是建筑師與結(jié)構(gòu)工程師之間以平等伙伴關(guān)系展開的對話，這種關(guān)系通常能產(chǎn)出非常有創(chuàng)造力的設計作品，同時避免建筑成果華而不實或者刻板無情。然而，為建筑創(chuàng)作所產(chǎn)生的對話是不容易長時間維持的，因為出于自我保護的目的，對話稍有不慎就變成針對彼此的挑戰(zhàn)甚至批判。筆者稱這類結(jié)構(gòu)工程師為擅長對話的創(chuàng)造型結(jié)構(gòu)工程師。建筑師和結(jié)構(gòu)工程師想要共同創(chuàng)造出好的作品，對話發(fā)生的時刻、對話發(fā)生的方式、對話雙方的態(tài)度，都影響著最終作品的品質(zhì)。

圖1： 樹屋作為建筑的起源之一

通過這次對結(jié)構(gòu)工程師張準的采訪，能夠從某個側(cè)面窺視擅長對話的創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)工程師與建筑師展開對話所用的一些策略。

對話發(fā)生的時刻

概念設計階段是對話最容易發(fā)生的設計階段，此時建筑師與結(jié)構(gòu)工程師更容易將彼此的想法整合為一體，這大致源于2個原因：1. 在概念設計階段中兩個專業(yè)用來討論的專業(yè)知識都較少，能夠幫助建筑師與結(jié)構(gòu)工程師更加集中地討論關(guān)鍵問題；2. 概念設計階段中兩專業(yè)的設計自由度較大，此時建筑與結(jié)構(gòu)的設計均處于尚未定型狀態(tài)，建筑師與結(jié)構(gòu)工程師可討論的空間相對充足[9]。從概念設計階段到方案設計階段、擴初設計階段、施工圖階段，甚至到實際建造階段，所需要的專業(yè)知識越來越多，同時設計中可以被調(diào)整的自由度越來越少（圖2），這種變化導致建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的觀點在概念設計階段更容易形成統(tǒng)一。

圖2： 設計各個階段的自由度與知識量

在張準與幾位建筑師的合作中，發(fā)生于概念設計階段的對話占據(jù)多數(shù)。事實上，這個階段是很多建筑師與結(jié)構(gòu)工程師進行創(chuàng)造性合作的關(guān)鍵階段。例如，建筑師雷姆 · 庫哈斯（Rem Koolhaas）和結(jié)構(gòu)工程師塞西爾 · 巴爾蒙德（Cecil Balmond）在合作波爾多住宅（Maison à Bordeaux）的過程中，庫哈斯在設想方案概念的伊始就與巴爾蒙德通了電話，描述了項目大致情況以及庫哈斯的想法，巴爾蒙德甚至在沒有建筑方案的情況下，就建立了這個項目形式與結(jié)構(gòu)的可能關(guān)系[10]。建筑師伊東豐雄（Toyo Ito）和結(jié)構(gòu)工程師佐佐木睦朗（Mutsuro Sasaki）合作仙臺媒體中心（Sendai Media Teque）之初，伊東豐雄繪制了一張概念草圖傳真給佐佐木睦朗，這張草圖的內(nèi)容非常概括，形態(tài)的意向甚至被濃縮為短語，如“海草狀的柱子”，佐佐木睦朗根據(jù)對草圖和文字的理解，提出了接近建筑師意向的結(jié)構(gòu)概念——“竹子與竹節(jié)”[11]。由于概念設計階段對項目維持抽象的、不定型的理解，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師可以借助自己的想象力相互激發(fā)，塑造出形式與結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合的、突破陳規(guī)的概念。

對話發(fā)生的方式

建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的對話方式并沒有固定的模式，關(guān)鍵在于能夠保證彼此之間有效溝通與反饋，張準與建筑師們的合作對此提供了多種樣本：1.提供多種多輪結(jié)構(gòu)設計方案；2.提供結(jié)構(gòu)設計原則; 3. 結(jié)構(gòu)試驗。這些方式被廣泛用于富于創(chuàng)造力的建筑設計過程中。

日本工學院大學（Kogakuin University）弓道館的設計中，結(jié)構(gòu)工程師多田脩二（Shuji Tada）根據(jù)建筑師富永祥子（Hiroko Tominaga）的建筑意向，提供了多種屋架結(jié)構(gòu)方案，在不斷溝通和討論中，最終創(chuàng)造出新的晶格框架結(jié)構(gòu)（lattice frame structure）[12]。多種結(jié)構(gòu)方案為建筑師提供了思考的廣度，并且能夠輔助建筑師深入探討形式和結(jié)構(gòu)的融合度。

在一墻宅（House with One Wall）的設計中，結(jié)構(gòu)工程師約瑟夫 · 席沃扎（Joseph Schwartz）依據(jù)建筑師克里斯蒂安 · 克雷茲（Christian Kerez）對每層住宅平面只用一片折墻作為分隔與結(jié)構(gòu)支持的要求，用懸挑作為結(jié)構(gòu)設計原則，例如懸挑板、懸挑墻等[13]。精簡的設計原則能夠在保持形式豐富的同時，促使豐富形式走向統(tǒng)一。

在神奈川工科大學工坊（KAIT）的設計中，結(jié)構(gòu)工程師小西泰孝（Konishi Yasutaka）和建筑師石上純也（Junya Ishigami）為了實現(xiàn)超細柱的結(jié)構(gòu)，大量進行了預應力柱的加載試驗[14]。對于新的形式與結(jié)構(gòu)的探索，通常有限元結(jié)構(gòu)分析軟件只能部分幫助設計師們接近真實，而結(jié)構(gòu)試驗往往能幫助設計師們更加全面地考察和驗證新形式和結(jié)構(gòu)的可行性。

對話雙方的態(tài)度

對話發(fā)生的前提是建筑師與結(jié)構(gòu)工程師處于平等伙伴關(guān)系，這種平等關(guān)系才有利于促使建筑師與結(jié)構(gòu)工程師在概念階段以興趣相投的積極方式、而非分配任務的消極方式展開合作，庫哈斯和巴爾蒙德的合作始于一通電話，伊東豐雄和佐佐木睦朗的合作始于一張傳真，克雷茲與席沃扎的合作甚至可能開始于ETH建筑系館樓下咖啡館的偶遇。作為結(jié)構(gòu)工程師，張準非常清楚自己的角色所在，他耐心地觀察到建筑師不僅要進行建筑創(chuàng)作，還要協(xié)調(diào)甲方、各專業(yè)、行政機構(gòu)、施工等各方的不同需求，因此他充分地信任合作的建筑師，并非常尊重與建筑師對話結(jié)果的判斷。換位思考是張準對話態(tài)度重要依據(jù)。筆者從張準身上看到東方式的謙遜，這是一種維持不同專業(yè)之間持續(xù)進行有效對話的重要態(tài)度。

擅長對話的創(chuàng)造型結(jié)構(gòu)工程師的成長

對話的時間、方式、態(tài)度是重要的專業(yè)策略，幫助結(jié)構(gòu)工程師更好地與建筑師展開對話，然而成為擅長對話的創(chuàng)造型結(jié)構(gòu)工程師的驅(qū)動力，卻與結(jié)構(gòu)工程師的內(nèi)在品質(zhì)息息相關(guān)。張準的成長為這個觀點提供了很好的佐證。在采訪張準之前，筆者憑借張準和建筑師們的幾個作品的解讀，主觀地以為從以計算給定結(jié)構(gòu)為主的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師轉(zhuǎn)型為創(chuàng)造型結(jié)構(gòu)工程師，張準經(jīng)歷了痛苦的蛻變，之后又分別沿著內(nèi)修和外練兩個方向繼續(xù)成長，內(nèi)修主要指進一步深入掌握結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)，例如面向參數(shù)化建筑設計的結(jié)構(gòu)分析方法，外練主要指以結(jié)構(gòu)知識為基石建立結(jié)構(gòu)與其他設計要素的關(guān)系，例如結(jié)構(gòu)與構(gòu)造以及構(gòu)造背后人體尺度的關(guān)系。

然而，這種觀點隨著采訪的深入被推翻。

痛苦幾乎沒有在他的創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)工程師成長詞典里出現(xiàn)過，或許有苦惱的時刻，或許有難過的時刻，但可能會遭遇的痛苦都被他樂觀的態(tài)度和探索的精神轉(zhuǎn)化為內(nèi)在動力。當筆者問到一個讓多數(shù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師頭疼的問題——常常去施工工地是否是一種痛苦時，他的回答令人意外卻又理由充分：在龍美術(shù)館項目之前，長期做特種結(jié)構(gòu)的他因工作需要養(yǎng)成了常常去工地的習慣，同時，他滿懷興趣地期待了解自己的設計如何落地實現(xiàn)。當筆者問到另一個讓多數(shù)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師頭疼的問題——學習新軟件是否痛苦時，他的回答依舊體現(xiàn)著樂觀與探索：項目有需要就學習并且期待著學習新的東西，即使最后在項目中因種種原因沒能用上，在未來某個項目很可能就派上用場。

內(nèi)修與外練只是筆者作為旁觀者在試圖理清一位結(jié)構(gòu)工程師的成長經(jīng)歷時，所采用的分析視角。在實踐中很難用分析的視角去挑選和決定成長的方向，究竟是內(nèi)修還是外練，并不重要，只需圍繞項目的具體需求歷練成長。激勵自己不斷前進的動力是持續(xù)的興趣、換位思考、良好的定位。興趣模糊了結(jié)構(gòu)的疆界，站在結(jié)構(gòu)的基石向前邁進，持續(xù)的興趣更使張準以有平靜的心態(tài)面對點滴的累積，對于張準來說，哪怕是一小步都能讓其興奮并獲得滿足，然而日積月累下的那些小步卻已翻山越嶺。換位思考建立了結(jié)構(gòu)與其他設計要素的關(guān)系，張準積極地用結(jié)構(gòu)知識去回應建筑師的設計需求，在不同設計條件下與不同建筑師的合作采取不同策略，例如盡可能呈現(xiàn)優(yōu)缺點的多輪多次結(jié)構(gòu)方案討論或者提供結(jié)構(gòu)設計原則，不僅體現(xiàn)出張準在設計方式的靈活性，更體現(xiàn)了融合建筑與結(jié)構(gòu)的主動性。良好的定位區(qū)分了對興趣的堅持與對興趣的偏執(zhí)，在張準看來，對各種項目不斷投入精力以求突破，主要由持續(xù)的興趣驅(qū)動，同時他也深刻地理解不是每個付出的探索一定被采納，他仍然視其為珍寶將之放入自己的錦囊，為未來的某個時刻作足準備。

一種稀缺的力量

成為有能力與建筑師展開對話、并共同創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)工程師，不僅需要鍛煉外在的對話技巧，還需要歷練內(nèi)在的優(yōu)良品質(zhì)，或許因此才如此地稀有。然而從中國建筑市場對創(chuàng)新設計的需求來看，擅長對話的創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)工程師是眾多創(chuàng)造型建筑師渴望合作的對象，正逐漸成為肩負建筑文化創(chuàng)新的一種不可或缺的重要力量。此次采訪張準的目的，正是期望透過張準的一些成長經(jīng)歷，為更多渴望轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新型結(jié)構(gòu)工程師的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師提供一點成長的參考，同時也為期望與創(chuàng)新型結(jié)構(gòu)工程師合作的建筑師提供一點策略的參考。

注釋

[1] Marc-Antoine Laugier. An Essay on Architecture[M]. London： Fb&c Limited, 2017.

[2] Ulrich Pfammatter, The Making of the Modern Architecture and Engineer[M]. Basel： Birkh?user, 2000.

[3] https：//en.wikipedia.org/wiki/école_des_ponts_ParisTech

[4] https：//en.wikipedia.org/wiki/école_Polytechnique

[5] （美）肯尼斯·弗蘭姆普敦. 現(xiàn)代建筑： 一部批判的歷史[M].張欽楠. 北京： 生活·讀書·新知三聯(lián)書店. 2004.

[6] Tom F. Peters. Building the Nineteenth Century[M]. Cambridge： MIT Press, 1996.

[7] （美）肯尼思·弗蘭姆普敦. 建構(gòu)文化研究[M]. 王駿陽.北京： 中國建筑工業(yè)出版社. 2007.

[8] Christoph Baumberger. Structural Concepts and Spatial Design： On the Relationship Between Architect and Engineer[M]. in Aita Flury. Cooperation： the Engineer and the Architect. Basel： Birkh?user, 2012： 57-70.

[9] Anke Rolvink, Caitlin Mueller, Jeroen Coenders. The state of the art of computational tools for conceptual structural design[C]. in Proceedings of the IASS-SLTE 2014 Symposium.Brasilia, Brazil, September 15-19, 2014.

[10] Cecil Balmond. Informal[M]. Munich： Prestel, 2002.

[11] 伊東豐雄建筑設計事務所, 建筑的非線性設計[M]. 慕春暖. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社. 2005.

[12] 孟憲川. 日本和小屋組的當下詮釋——日本工學院大學弓道館設計分析[J]. 建筑技藝.2017(10). 16-21.

[13] 孟憲川. 形與力的融合：對建筑師克雷茲和結(jié)構(gòu)師席沃扎三個建筑的介紹與圖解靜力學分析[J], 時代建筑, 2013 (5)： 56-61.

[14] 小西泰孝. 屋根を支える3つの造要素[J]. 建築技術(shù),2008 (12)： 24-27.

圖片來源

圖1：Marc-Antoine Laugier. An Essay on Architecture[M].London： Fb&c Limited, 2017.

圖2：Anke Rolvink, Caitlin Mueller, Jeroen Coenders. The state of the art of computational tools for conceptual structural design[C]. in Proceedings of the IASS-SLTE 2014 Symposium. Brasilia, Brazil, September 15-19, 2014.