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作者：杨笑天

建筑(architecture)一词来自希腊语”apxtrektuw”(建筑师)，原意为”巨大的工艺”。

“巨大”本身即是一种美。正如每个站在金字塔面前的人，都会被这个宏大的构筑物所震撼，哪怕它只是一个简单的几何体。

▲古埃及金字塔

胡夫金字塔，高146.5米，底边长230米

保持了3000多年世界最高建筑的记录

同样的还有位于英格兰的 “巨石阵”，它是最著名的史前文化遗产之一。圆形石阵共有四层按同心圆排列的巨石，最大的石头有7米高，重量超过44吨。

▲巨石阵 Stonehenge

石柱顶上放着条形的楣石，像“简支梁”一样搁在石柱上。有着5000多年历史的“巨石阵”，算得上最古老的“梁柱结构”。

古典的柱子

对于真正意义的建筑，古代埃及、希腊、罗马的神殿也建造成梁柱结构形式。受制于建筑材料(石材)的强度，梁的跨度很小，柱子又粗又密。

帕特农神庙历经两千多年的沧桑，神庙主体损毁严重，但巍然屹立的柱廊仍彰显着雄伟。

“柱子高度为底径的4-6倍，柱间距约为柱径的1.2至1.5倍…”粗大的柱列有着非常强烈的表现力，被视为威望、权力、富贵的象征。

▲ 雅典卫城帕特农神庙 Parthenon

帕特农神庙的多立克柱式（Doric Order），是古典建筑最早的三种柱式之一。多立克柱式一般没有柱础，柱身刻有比较锐利的沟槽，柱头没有装饰，为简单而刚挺的倒立圆锥台。为了平衡视觉效果，柱身上下略有弧度，称之为“卷杀”。

▲ 多立克柱式（Doric Order）

多立克柱式简洁古朴，刚健雄浑。维特鲁威在他的《建筑十书》里，把多立克柱式称之为“男性柱式”。

伊瑞克提翁神殿（Erechtheum）则采用了爱奥尼式（Ionic Order）柱廊。柱身优雅挺拔、柱头精致柔美。维特鲁威把爱奥尼式称为“女性柱式”。

▲ 瑞克提翁神殿 Erechtheum 爱奥尼柱廊

爱奥尼柱式有一个柔美线条的柱础，柱身比较纤细，有较深的半圆形沟槽，柱头有装饰带和圆形涡卷。在古希腊乃至后世的大量建筑中，爱奥尼柱式是最大量的存在。

与梁相比，柱子与人的距离更近，更容易被触摸、观察。因此，自古以来建筑师更在意柱子给人的感受，对柱式、造型做了许多尝试，特征最为显著的是柱身处理和柱头装饰花纹。

▲ 古典柱廊的装饰柱头

▲ 繁复雕饰的柱身

随着工程材料的发展和设计技术的提高，我们不再依赖粗重而密布的石柱支承荷载，对柱子的设计出现了三种分化。

一是追求柱子断面纤细。我们在“柱–纤细之极”一文中有详细介绍。细柱设计的关键是稳定问题，胜在轻巧。结构上的实现方法包括轻荷载、密布、不抗侧等等。

▲JohnsonWax Headquarters (1939), 赖特

▲波尔多体育馆(2015)，赫尔佐格和德梅隆

▲海之车站 Marine Station Naoshima

建筑：SANAA；结构：佐佐木睦郎

二是追求柱子数量少，即将柱子“凝聚”成少而粗的巨柱，设计的关键是强度问题。巨柱胜在气势，类似史前的巨石阵和古典的柱廊，“重剑无锋，大巧若拙”。

▲ 都灵工人文化宫，1959，奈尔维

三是分叉柱、树形柱，即将柱子“离散”成多个分枝，我们在“像树一样生长–树形柱”一文中有详细介绍。树柱设计的关键是拓扑问题。

▲ 上海浦东机场T2航站楼，华东建筑设计总院

▲ 堡尚茨利户外餐厅(模型)，1988年

▲ 法国Margaux酒庄，2015，Foster+Partners.

接下来我们针对第二种方式–巨柱，选择了几个案例作简要的介绍。

▲ 都灵工人文化宫，1959，奈尔维

结构大师奈尔维被赞誉为“混凝土诗人”，他的作品大胆而富有想象力，意大利都灵工人文化宫Palazzo delLavoro(1959年)是他的代表作之一。

巨大的柱子和放射状钢梁组成一把把撑开的伞。每把“雨伞”是一个独立的单元，撑起十分开阔的内部空间(柱距38m x38m)，这决定了悬臂柱的受力方式。

我们前文提到，巨柱承载力的关键是强度问题，而不是稳定问题。因此，柱身设计更加自由，截面不局限于方形和圆形，可以塑造出各种特色截面。

都灵工人文化宫柱子下部的断面为十字形，上部为渐变收小为圆形，给人以一种粗犷、挺拔的感觉。

此外，奈尔维设计的旧金山圣母大教堂、里约热内卢现代艺术馆等结构中，同样采用了粗犷的巨柱形式。设计感体现在柱截面和柱身的变化上，渐变、切割、收分……。

将整个建筑的荷载汇聚在少数的几根柱子之上。巨柱作为一种建筑表现形式，给人以强烈的视觉冲击。

▲ Stabilimento balneare Kursaal, Ostia, 1950

▲ Cathedral of St.Mary of the Assumption, 1971

▲ 里约热内卢现代艺术馆, 1952

将竖向构件“凝聚”，减少对视线的遮挡，形成开阔的空间，最典型的案例如东京国际会议中心。

▲ 东京国际会议中心，1996

建筑设计：Rafael Vinoly Architects K.K.

工程设计：结构设计集团SDG渡边邦夫

▲ 东京国际会议中心传力机制

207m长的船形屋顶结构，主要由两根巨大的梭形柱支承，巨柱之间距离124m。巨柱与第4和7层(混凝土框架结构) 楼面钢梁铰接连接。

大柱子为双层钢管制作，内灌混凝土。因为柱截面很大，雨水管和电气管都有条件藏在其中。

▲ 巨形柱的截面变化

东京国际会议中心的巨形柱，在+27.5米标高截面最大，上下两端线性收缩。巨柱柱脚设计为铰接，只承受轴向力，因此截面可以收小。

卡拉特拉瓦在1988年设计的Wohlen高中一处建筑空间的中心，设计了一根梭形的钢柱。钢柱似乎以一已之力支承了整个屋顶，成为视觉的焦点。

▲ Wohlen高中集会大厅，1983-1988年

与东京国际会议中心类似，Wohlen高中两端收小的柱头表明，柱子端部弯矩被释放，呈铰接的摇摆柱受力状态。关于“摇摆柱”的详细介绍，可参考之前的文章“摇摆的柱子”。

在另一些案例中，巨柱不采用收小的铰接柱头，而是采用扩大的刚接柱头。扩大的柱头一方面提高了柱子的刚度，另一方面间接地减小了梁的跨度。

▲ 米拉格罗萨教堂，坎德拉

▲ Mumbai Airport

当巨柱的体量特别大时，把柱子网格化、格构化，以编织的形式消解实体的厚重感也是一种设计方式。

▲ 布鲁克菲尔德广场展示厅/2013

Brookfield Place Entry Pavilion

布鲁克菲尔德广场的展厅面，两棵网格状的钢结构柱支承着屋面，周围是通透的悬挂式幕墙，从街道上就可以看到展厅内两棵巨大的“铁树”。

“铁树”呈椭圆形，采用富有韵律感的菱形网格。网格的两个径向分别是内外两层圆管，它们互不相交。

▲ “春茧”深圳湾体育中心

编织形式的柱子与屋盖结构相融合

编织形巨柱的受力不再是单纯了一根构件，其受力更接近于空间网格结构。关于“编织柱”的详细介绍，可参考之前的文章“编织的树状结构——优雅的铁树银花”。

超高层中的巨柱

超高层建筑中的巨柱与前文所说的巨柱有所不同。因为超高层的柱子需要承受巨大的竖向力和水平力，柱子尺寸自然比较大。以上海中心为例，巨柱尺寸达到5.3米x3.7米；武汉绿地中心的巨柱达4.7米x3.15米。

对于采用巨型框架/巨型桁架的高层建筑，巨柱同样可以看作是竖向构件的“凝聚”，是一种比较高效的结构体系。

▲ 上海环球金融中心的结构体系

巨型桁架+核芯筒+伸臂桁架

以上海环球金融中心为例，建筑高度为 492m ,地上 101 层 , 采用了外围巨型桁架筒+内部钢筋混凝土的筒中筒结构。下面的平面图显示，位于建筑四角的巨柱为异形断面，最大截面面积达22.8平方米。

▲ 上海环球金融中心平面：四角黑色为巨柱

“对于高技派的钢架、钢索之类的有限建筑语汇的热衷。或者只满足于横平竖直梁柱体系都是值得质疑的。我们所探寻的结构，既非强加的形态，亦非笨拙的骨架。”——巴尔蒙德

参考资料：

1. 建筑结构的奥秘，川口卫著，王小盾、陈志华译

2.结构.空间.界面的整合设计及表现，戴航, 张冰著

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