柯布西耶在《走向新建筑》中提出的“新建筑五点”对现代主义建筑产生了深远的影响。第一个是“一层高架，有柱子支撑”。 [地面架空柱的支撑，将建筑物从地面升起，并使花园延伸到下方的空间。]
▲勒·柯布西耶的萨伏伊别墅（1928-1931）
1928年，柯布西耶设计了萨伏伊别墅。一楼被抬高，以增强白色混凝土柱的视觉效果。这些柱子比古典建筑的巨型柱子细长得多。
密斯也是现代建筑大师，倡导“少即是多”的空间理念。 “少”不是空白，而是精简。他追求精致简约的结构。
▲巴塞罗那国际博览会德国馆（1929年），密斯
巴塞罗那国际博览会的德国馆是密斯的杰作之一。建筑本身轻盈透明，内部和外部空间不断流通。柱子具有罕见的十字形截面。我们知道十字的“回转半径”很小。从结构受力来看，它无疑是一根“薄柱”。
▲巴塞罗那国际博览会德国馆十字形钢柱
▲范斯沃斯别墅（1946-1951），密斯，
▲JohnsonWax 总部（1939 年），赖特
约翰逊蜡公司，蘑菇柱和天窗的代表
柱子在建筑空间中应该如何表达？
历代建筑师不断探索、尝试、创新。很多情况下，追求精致的设计和柱子的极致细长给我们的结构工程师带来了挑战。本文选取几个经典案例进行简要分析，探讨“瘦柱”的几种实现方法。
光
我们知道细长的柱在压力下容易不稳定。为了防止失稳，首先必须降低柱的轴压，即降低载荷。
蛇形画廊由妹岛和世和西泽立卫于2009年设计。展览区域由细柱子和连续缠绕的铝板支撑。铝板反射出树木、地面和天空的图像，与周围环境形成完美的和谐。回声。
▲2009年蛇形画廊：SANAA
廊道内的细柱所承受的荷载很小。仅是轻质屋顶（铝板）的重量。粗略估计，仅相当于普通混凝土楼板恒活荷载的3%～5%。
而且，蛇形馆是一座临时建筑。其使用过程中遭遇强风、地震的概率很小。设计中几乎不考虑水平力。柱子不必承受过大的弯矩，因此比普通建筑的柱子细长得多。
建筑师石上纯也 (Junya Ishigami) 为 2008 年威尼斯双年展的日本馆设计了一个覆盖着植物的玻璃盒子。从功能角度来看，它甚至不能算是一座临时建筑，而更像是一座摇摇欲坠的装置。在结构受力方面，水平力完全由玻璃板承受，极细的柱子仅支撑屋顶板的自重。
▲ 2008年威尼斯双年展日本馆
建筑：石上淳也，结构：佐藤淳
稠密
另一种方法是密集分布立柱，以减少各立柱分担的轴向压力。在公园咖啡馆的早期设计中，妹岛和世采用了约1.5米×1.5米的柱网来实现细柱。
但在大型建筑中，加密立柱的方法不太常用。比较成功的案例是赫尔佐格和德梅隆设计的波尔多体育场。
▲波尔多体育场（2015），赫尔佐格和德梅隆
欧洲地震较少，薄柱设计更容易实施
分而治之
传统的框架柱具有较大的横截面。除了压杆的稳定性之外，另一个原因是立柱需要承受弯矩。弯矩一部分由水平力（风、地震）引起，另一部分由梁、柱刚性节点的平衡弯矩引起。从这两点出发，减小柱内弯矩是减小柱截面的有效手段。
闲族林克公寓G公寓
▲贤祖林克公寓G座，2006年
建筑：北山常、结构：金田克德
贤族联公寓G公寓实现“薄柱”的方法是将集体住宅的“剪力墙”布置在建筑平面的中央，相邻两个单元的剪力墙方向垂直错开，抵抗所有方向。水平力。
▲剪力墙竖向交错排列，细柱排列
剪力墙的侧向刚度远大于钢柱，因此钢柱分担的地震力很小。它们几乎可以设计成二力杆，并且横截面尺寸可以大大减小。
金泽海未来图书馆
金泽海图书馆被设计师称为“蛋糕盒”，长宽高分别为45m x 45m x 19m草图大师钢结构雨棚，共三层。幕墙由GRC板和带有6000个小圆孔的阳光板组成，将柔和的自然光引入室内。
▲金泽海未来图书馆（2011）
建筑：Kazumi Kudo + Hiroshi Horiba，结构：Masato Shintani
幕墙内隐藏着网格状的钢结构。其受力特性类似于框架支撑系统，承受建筑物的全部水平地震力。因此，图书馆内部25根12米高的钢柱只需承受来自屋顶的重力。为了防止屋顶梁将弯矩传递到柱顶，在柱顶采用铰接节点来释放弯矩。
▲ 25根无缝钢管柱高12米
金泽21世纪美术馆
金泽21世纪美术馆是SANAA的杰作之一。平面呈圆形，内部布置了功能性的房间，周边是透明的玻璃幕墙。纯白色的细柱支撑着屋顶，保证了公共空间的明亮和开放。
▲21世纪金泽美术馆（2004年），SANAA
普利兹克奖评委会主席帕伦博勋爵这样评价萨那：“建筑风格修长但有力，明确但灵活，巧妙但不过分。”
从平面图中我们可以看到，圆形的内部空间内密布着许多隔墙，墙内内置了较粗的H型钢柱，间距为3米（比较密集），局部布置有钢支撑。
▲圆形建筑中部为钢架支撑结构
这些隐藏在墙内的框架支撑承受了大部分的水平和垂直力。暴露在外的钢柱只承受很小的竖向荷载（屋顶自重），因此可以极其细长。
▲水平地震作用下钢支撑轴力
直岛海野站
海知站是一座轮渡站，建筑面积600平方米。屋顶为1.6mm压型钢板的轻质屋顶。支撑其重量的钢柱是直径85毫米的钢管。显然，如此细长的钢管无法抵抗海风和地震产生的水平力。
▲直岛海洋站
建筑：SANAA；结构：佐佐木睦郎
车站空地上布置了八块薄钢板墙，墙面采用镜面不锈钢。镜子反射出周围的景色，融入环境中，让人难以察觉。
▲ 不锈钢镜面板墙
钢板墙体组成：“2mm镜面无缝钢板”+“9mm钢板”
中间有角钢架，防止钢板屈曲。
预应力
凯特工作坊
石上纯也设计的神奈川工业大学KAIT工场，最令人印象深刻的就是那些精致的白色柱子。建筑轻盈得仿佛隐藏起来。
▲神奈川工业大学KAIT研讨会草图大师钢结构雨棚，2008年
建筑：石上淳也，结构：小西康隆
KAIT工坊最初的概念是一片没有围墙屏障的森林。 305根柱子像树木一样错综复杂地分布在建筑中，编织成一个密集的、不均匀的、柔软的空间。
▲KAIT车间设计概念图
▲石上纯也在KAIT工场
12年前，当石上纯也第一次提交设计方案时，学校对这位初出茅庐的建筑师充满了质疑：
“这么薄的结构真的可以实现吗？”
“如果真像你说的那么简单，为什么没有人做到呢？”
“空间不实用，有的空间需要大一点，有的空间需要小一点……”
建筑设计师在草图上勾勒出空间的可能性，然后放入家具，探索柱子与家具之间的关系。最后，通过柱子的分布生成空间，建筑主要分为14个开放体块，彼此独立却又融为一体。
▲办公桌椅空间
架构是如何实现的？
这一直是KAIT工作坊中人们最感兴趣的话题。 305根立柱中，只有42根是承受竖向荷载的受压柱（钢板62x90mm）；其余263根钢板柱为预拉力悬吊柱（钢板厚度16~45mm，宽度96~160mm），具有抗水平力的能力。
吊柱的扁钢板朝向不同的方向，不仅可以抵抗不同方向的水平力（风和地震），而且可以让人看到不同宽度的柱的变化。
上图展示了吊艇架预应力的原理，它使钢梁预变形，在吊艇架上施加预拉力，控制加载后结构的最终形状。
▲吊柱大图
吊柱上下端刚性连接，提供最大刚性；立柱下端与基础刚性连接，上端铰接于钢梁，释放节点弯矩。
2009年，KAIT工作室项目荣获日本建筑学会奖。那一年，34岁的石上纯也成为史上最年轻的获奖独立设计师。现在当我搜索神奈川工业大学或这所大学所在的厚木市时，我看到的都是KAIT工作室，它展现了建筑的非凡魅力。
工程师的创新
除了上面介绍的常规方法外，工程师们还探索了新的方法，例如利用预应力技术提高柱的稳定承载力、利用结构系统大变形的非线性刚度等。
▲ 重庆龙兴景观门
建筑：伟图景观，结构：袁鑫
上图中的景观门结构中，最大立柱高度约为10米，最细立柱仅60毫米。屋顶的弧形形状使得钢柱具有不同的高度。结构工程师利用柱子长度的不同，依靠结构的非线性侧向刚度来抵抗大变形后的水平力。
▲弧形屋顶钢梁
提高屋面钢梁的抗弯刚度
有利于发挥长、短柱的非线性刚度（大变形）
由于空间限制，还有一些有趣的薄柱建筑。图片中只附上建筑物的名称，供大家欣赏。
▲HouseNA、藤本壮介
▲埼玉县分层S-house
楼梯作为结构的主要组成部分
建筑的四个角都是极细的钢柱。
▲芝加哥艺术学院，2009
建筑设计：伦佐·皮亚诺；结构设计：奥雅纳
参考：
1.结构、空间、界面的一体化设计与表现，戴航、张兵
2.《建筑结构的创新工程》，日本建筑学会编写，郭益民等译
