钢柱与空间塑造的可能性：从德国馆到花馆
自19世纪以来，钢结构系统越来越多地融入到一般建筑设计和施工中。在整个钢结构体系中，钢柱是表现力极强、容易吸引人们注意力的结构构件，但同时也对人体所在的空间干扰较大。它们通常成为空间特征的关键塑造因素。钢柱除了满足受力要求外，可以理性坚定，轻盈细腻，沉稳出奇，可以突出于界面，也可以隐藏于屏风之外。根据建筑师的意图和诉求钢结构亭子施工方案，它们被用来营造完全不同的氛围。空间。本文旨在通过对密斯、石上纯也、达舍三位建筑师/事务所作品的阅读和分析，探索钢柱丰富的表现可能性。
● 钢柱：从工程师美学到建筑师美学
建筑与其他造型艺术不可逾越的区别是建筑依赖于地球的本质。无论时间和理论的变迁赋予建筑怎样的新内涵，建筑不变的本质是在天空下、大地上、在某个地点、用某种材料、以某种方式建造的物质实体。因此，建筑首先是结构，而建筑的结构是其建立的前提。
另一方面，建筑的结构构件也参与空间的塑造。屋顶和基础界定了室内外的界限，柱、梁、墙直接干扰空间的划分，与人体有很大关系。因此，如何将结构构件的特点与建筑设计中的预期氛围有机结合起来，是建筑师与结构工程师合作中最核心的问题之一。
近代以来，钢结构被加入到建筑设计和施工过程中。全新的材料和力学性能必然带来新的设计思路，提供新的空间意图的可能性。正如密斯·凡德罗所说，“形式追随建筑”，钢结构在与现代建筑共生发展的200年中，其性能可能性得到了极大的发展。
自从首次应用于工业建筑、道路桥梁等领域以来，钢结构一直被视为工程师的审美而非可接受的建筑结构体系。第一次在公认的“建筑”中正式使用钢结构是在万国博览会的水晶宫。即便如此，规划的形状还是从平屋顶改为拱形屋顶，以添加古典元素，使其看起来“更具建筑感”。
直到19世纪下半叶，人们才将铸铁结构清晰高效的结构表达与哥特式风格的肋骨框架进行比较。随着结构理性主义的盛行，钢结构逐渐被主流建筑界所接受，成为象征新时代的结构体系和创作。通往新空间氛围的顺利之路。
● 密斯的钢柱：理性图集
密斯的职业生涯充满了矛盾。时代的科技能量、前卫美学和古典浪漫主义的建设性传统是相互冲突的元素。 1927年前后，密斯转向对钢铁和玻璃的结构表达的探索，提倡骨架结构。通过用钢筋混凝土柱或钢柱支撑屋架，使墙体从承重作用中解放出来，成为纯粹的围护构件，使自由平面成为可能。此外，为了将建筑骨架展现为简单的结构形式，密斯更倾向于使用玻璃表皮和墙体，从而在视觉上完全脱离两个系统，使钢柱在空间中成为纯粹而优雅的独立存在和控制。整体布局的确认者。简单的结构、清晰的工法、纯净的材料可以带来质朴的美感。
1929年巴塞罗那的德国馆（见图1），八根十字钢柱均衡排列，形成清晰的承重结构。然而，柱子的承重细节被隐藏起来，柱底与柱头的连接处隐藏在平坦光滑的天花板和地板中，让人看起来无法感知受力过程。干净的几何轮廓让空间闪闪发光。钢柱具有虚幻、漂浮的意义。
图1 巴塞罗那德国馆
图2 柏林新国家美术馆
相比之下，密斯的最后一个作品——柏林新国家美术馆（见图2）的设计中，钢柱的处理明显不同。在几个项目中尝试了 H 形钢柱后，密斯又回到了新国家美术馆的十字形钢柱。中央由四根T型钢构件焊接而成的十字钢柱被视为古典建筑秩序的隐喻。柱头是铰接的节点，这是对古典柱头的隐喻；柱身略呈锥形，没有柱基，也符合多立克柱的特点，这也符合他对这座美术馆现代主义殿堂的定位。更重要的是，铰接节点在视觉上将钢柱和天花板的系统完全分开，这与密斯一直追求并推向极致的盒子空间的解体是一致的。建筑的每个部分都是完全独立的，但却被控制在一个完整而强大的几何比例系统中，目标是一致的。
巴塞罗那德国馆的钢柱倾向于使体量隐形，以凸显空间前卫的形式意图；而新国家美术馆的交叉柱则回归了古典体量。同样的十字钢柱、自由平面、玻璃表皮，建筑师在建筑层面出于不同的目的而使用，所产生的空间效果也截然不同。
● 石上纯也的钢柱：轻现代森林
在密斯的箱体体系或结构箱体体系中，钢柱简洁优雅地支撑着屋架，忠实地表达了清晰的结构关系（虽然巴塞罗那德国馆的石墙也参与了承重，但建筑师否认了这一点） ）。这种经典的系统关系不断被重复和学习，成为构建的典范。然而，钢柱并不是唯一的表现方式，它们甚至不必用作受压构件。在石上纯也设计的神奈川工业大学KAIT车间（见图3）中，钢柱的轻盈和精致被放大到了极致，甚至部分受力逻辑违反了“构造理性”。
KAIT车间总面积1,989.15m2，由总共305根5m长的细长钢柱支撑。这些钢柱的位置放弃了传统的矩阵排列，而是不规则地分布。 305根立柱中，42根为受压构件，承受竖向荷载，另外263根为受拉构件。每根柱子都是一个薄而扁平的长方体，其中较长且较扁的柱子受到拉力，较方形的柱子受到压力。最薄的受拉构件截面尺寸为16mmx145mm，最厚的受压构件截面尺寸为63mmx90mm。每根柱子都有不同的横截面尺寸或角度，这巧妙地赋予了每个场地独特的特征。柱子的分布是完全随机的，因此所创造的空间不是一个独立的场地，而是一个整体，每个部分都具有几乎相等的价值。建筑师希望人们感受到，虽然建筑内没有明确的空间边界，但每个场地仍然有自己的延伸。
图3 KAIT车间平面图
施工过程中，首先将42根压缩柱就位以承受屋顶的重量，然后对屋顶进行加压，以模拟极端雪况下可能的活荷载。当屋顶结构在设计的活荷载条件下变形并就位后，再将受力柱就位。受拉柱从梁向下连接至地面。最后，整个建筑的各个结构根据结构工程师的设想进行微调并变形至预定尺寸。整个建筑就像一张满弦的弓。
如果遵循正常的结构性能需要与受力逻辑一致的设计思路，受拉构件完全可以用钢绞线代替，而钢绞线在外观上与受压构件完全不同。但这并不能创造出建筑师想要的均匀但微妙的空间和浅白色的钢柱森林。细节总是为整体服务，对结构的忠实让位于空间的塑造。材料和结构是塑造这样一个空间的先决条件，但最终它们却淡出了背景。
图4 KAIT车间（室外）
图5 KAIT车间（室内）
● 大蛇钢柱：惊人的消隐游戏
钢柱的相对细长是其最基本的特征之一，而这种细长和轻盈往往是钢结构的特征。但钢柱不必很轻。在“诗意建构”、“建构文化”等概念被简单明了地等同于“结构关系的忠实体现和建构逻辑的清晰表达”的时代，大社的花草亭以其非常规的结构、布局和刻意令人惊喜的包层处理，突破了简单的钢柱支撑天花系统通常给人的规整、严谨、轻盈、纤细的印象，提供了耳目一新的空间体验（见图6~8）。
花草亭经过了严格的结构计算：12m×8m的覆盖范围由8mm和14mm两块不同厚度的钢板按照800mm×800mm网格内的应力分布组合而成；钢板上部设置高50~200mm，不同程度设置厚度14mm的云状加强筋。这些肋骨之间的空间被用作屋顶种植的花池。结构受力状态形成自然地形坡度；钢板下部根据空间需要设置6根60mm方筋。单个或A形实心方钢支架。
图6 花草亭平面图
图7 华草阁结构轴测图
图8 花草亭底层空间效果
然而，为了实现建筑师想象中的假山“片状”支撑所定义的空间，结构支撑被不锈钢包裹，并带有岩石形状的拓片，引入了假山的空间意义。同时，表面的不锈钢通过物理围合和虚拟反射塑造空间，隐约将附近的花草山石带入场地。空间形式与结构形式融合的力学合理性都体现在屋顶钢板上部云状肋的分布上，而这部分是人类视线所不到的，从而创造了一种结构那下大上小，隐藏在光线之间力量的幻象中。在这里，作为实际的受力结构，钢柱退回到空间的表达中。它们不再强行宣示直接展现的强制关系，而是获得了一种模糊朦胧的诗意味道。
应该说，钢结构本身构件的轻量化是这一概念得以成立的前提。但建筑师并不局限于这一特点，将轻盈视为钢结构建筑的唯一表达方式。相反，结构和材料为身体服务。 ，与情感相关的空间体验。钢结构创造了花亭钢结构亭子施工方案，但并不限制它的生长。
● 结论
从密斯几十年来不断将钢柱支撑的屋架和单一均质空间系统发展到极致，到石上纯也尝试将拉杆和压力杆混合在一起，在透明的空间中创造出一片光森林，再到大舍对常规理性的抛弃。结构布置甚至刻意将钢柱遮盖起来，营造出隐蔽、惊喜的视觉效果。钢结构始终为建筑空间的塑造背后提供理论支撑和技术可行性。钢柱作为钢结构体系中的基本元素，通过不同的构思和变形营造出不同的空间氛围和效果，为未来的建筑师和结构工程师展示了钢结构表达的丰富可能性，也提供了跨学科合作与交流的成功案例。
Konzette在《工程师眼中的建筑》中写道：“我并不是在寻找一种独立的‘工程美学’，即经常提到的‘承重清晰度’。我的目标比较谦虚，但同时博博——工程师的工作应该是建筑的一部分，无论是有形的还是无形的，也就是说，它应该属于建筑。技术本身。建筑师应该将结构知识以及与结构工程师的良好合作转化为愉悦建筑氛围的关键，在探索技术与艺术结合的新可能性的同时完成超越的设计。
