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从宇宙运动规律到微观粒子结构的各种形式事物中,都存在着这样一种内在秩序:整体系统中各个构成元素按照一定的组织法则构成,这种组织法则就称为形式的结构。任何事物都有结构,生命体或非生命体、自然界或人类社会、认知的或未经认知的事物,都会有它的结构;从传统哲学的角度讲,结构是形式存在的根本,是“器”之“道”。
建筑物中的结构在《中国大百科全书》中被定义为:构成建筑物并为使用功能提供空间环境的支承体,承担着建筑物在重力、风力、撞击、振动等作用下所产生的各种荷载,同时又是影响建筑构造、建筑经济和建筑整体造型的基本因素。这一定义主要反映的是结构形式和力的对立统一所提供的功能性:“支承体”;从土木工程学的角度讲,它的目的在于揭示建筑结构中外力与内力的对抗与平衡所蕴含的“理”。
在物理学意义上,空间成立的根本在于“结构”。对应于建筑中的“空间”元素,结构是一种具有特定形态(morph)的视觉元素:“实体”;表现一定内在理性的结构形式便构成了“结构形态”,它是结构整体及各个组成部分的形式总和。结构形态学[1]所涉及的科学领域主要有三个方面:数学几何、力学与材料,其研究内容主要包括两个范畴:形态结构的认识与形态的运用。形态结构,即形态的构成元素之间的组织法则,属于“形而上”;形态的运用,即形态中“理”的反馈,应用于结构形态的再创造,属于“形而下”。可见,从形态学的角度出发,结构不仅意味着隐含于形态之后的构成机制,而且是这种抽象外化所展现的具象形态。
1 结构元概念解读
从广义上说,“结构”是一切形式成立的“内在秩序”或“构成法则”,是无形的;从工程学与形态学角度讲,“结构”是具象的功能体,包含着力、形与材料之间的关系原理。而在建筑学科中,结构作为建筑整体的一个重要的组成元素——结构元,本身就具备普遍意义上的建筑特性:艺术性与精神价值,这也就使得结构元在体现固有力学逻辑的同时,另一方面表现出其自身“语义”扩充之后的第二形态:意象。因此,结合对广义结构的理解以及各相关学科的诠释,从建筑学角度可以通过以下其三个组成部分及相互关系更加系统、恰切地解读结构元概念:结构的内涵、结构的形态以及结构的机制。
结构的内涵包括三个层面的意义:物质性、艺术性与精神性。物质性指的是结构元由一定的材料组成,并以一定的效能、安全度、耐久性等提供建筑空间成立的物质基础。艺术性所指是结构元成为审美对象从而具备的美学内涵。精神性意指结构元承载人类某种特定精神意识与社会价值观而包涵的“语义”。
与结构的内涵相呼应,结构的形态主要包括:逻辑形态与意象形态。逻辑形态即:结构元的构成元素忠实地反映力学机制而呈现的特征,是力与形的逻辑关系,具有客观性和自然性;意象形态即:结构元的构成元素按照一定的几何形状组合而成,直接或间接地反映特定情境下的审美意向、社会意识形态及价值观而呈现的特征,具有主观性和社会性。
结构的机制意指结构元构成元素之间的组织法则,如系统法则、层级法则、力学原理、美学原理、建筑伦理等。
2 结构元演化分析
事物发展的根本动力归因于内部矛盾,结构元组成部分之间所构成的基本矛盾(结构内涵与结构形态之间、结构内涵与结构机制之间、结构形态与结构机制之间)构成了其自身演化的基础,此些矛盾的发展与相互转化,便是结构元新陈代谢的原动力所在。在上述基本矛盾中,各个方面相互关联而又相对独立,在一定外界条件的作用下,可以分别成为相关矛盾的主导进而决定了演化进行的程度和方向。在一般情形下,结构的机制对结构的形态产生约束而使其具有相对的稳定性;然而,某种特定结构内涵的表达,往往能够引导出特定的结构形态的诞生与成长,进而解开固有结构机制的限制与约束,形成新的结构机制。从结构元演化的动力分析可以看出,结构元的新老更替缘自于内涵扩充带来的内部矛盾激化,而演化的方式却有赖于结构形态的解放与重组,最终形成新结构机制条件下结构内涵与结构形态之间新的映射关系;我们且用“解构”一词来定义结构元演化过程中结构形态的解放与重建。
“解构(deconstruction)”词源来自“解构主义(deconstructionism)”哲学,为避免语义混淆,本文对“解构”一词的引入应事先做哲学及学科意义上的界定与释义。
解构主义对传统哲学“形而上”的“逻各斯中心”提出挑战,并反对结构主义所强调的事物所具有的稳定性、有序性和确定性。“解构”是力图扰乱事物和现象的理性活动,使之进入不稳定的变化模式之中;其目的是要取消任何中心以及逻各斯中心主义,取而代之的是“异延(difference)”,即无中心、无定解、多元化、模糊性、边缘化以及开放性。关于“异延”一词,中国古代哲学《周易》有与之对读的词汇“易”,“生生不息谓之易”,“易”意指“变化”,变化是“易”的核心,是《周易》的本体思想。《周易》关于“变化”的思想是一种辨证的二元对立观,“变易”的对立是“不易”,也即是“不变的东西”,是事物变化背后的“本体”、“理”或“规律”。
从上述结构元演化过程的分析以及哲学观点的冲突可以看出,解构主义哲学的“解构”与本文的“解构”本义上存在着相异之处:①前者颠覆事物中的理性,后者尊重、认知以及发掘结构元内在规律;②前者破坏事物中的秩序而使其进入永恒的运动,后者通过解放结构元中的形态并进行重构,最终建构新的稳定性结构秩序。③前者反对二元对立,后者在二元对立中寻求解决结构内在基本矛盾的答案。
于是,本文所指“解构”一词可从字面上释义:“解”字意为“解放、拆解”,“构”字则为“建构、构成”之意,两个字合在一起引伸为“拆解与建构”,也即是拆解固有的结构形态,重构新的结构形态,也包含着新旧结构机制“破”与“立”交替的两个过程。
3 基于结构系统性、层级机制之解构分析
建筑结构的范畴可大可小,小至节点、构件,大至庞杂的有机整体;看起来十分复杂的结构体系,通常是按照其内在的约束机制分层级、分类型组织秩序,形成系统。譬如,整体结构可分为若干相对独立的亚结构,亚结构又由下一级的次结构组成,次结构也可以再分,这样就构成了结构体系的树状结构关系。由此规律可见,结构系统建构的同时也意味着解构的开始,这是一种原始解构思想的体现。既然结构系统中各个组成元素之间的关系是或平行、或相交、或递进的树状组织,那么解构也可以按照此种关系分层级进行拆解,进而重组,通过层级之间、层级之内的拆解和重组,便可形成新结构形态的多种可能性,从力学性能、美学特征以及精神价值等角度进行评价与优化直至最后成型,这便形成了一个基本的解构模式。可见,正是由于结构元的内在系统性与层级机制,预先地为解构的进行埋下伏笔,提供合乎逻辑的可能性。假如说,结构系统性是从结构机制上为组成元素建构约束机制,那么解构便是在形态错动之间为自身内涵的表达寻求自由度。
4 基于逻辑形态之解构分析
结构元的逻辑形态反映以特定材料为物质基础的力与形的关系,那么基于逻辑形态的解构,即是结构元自身通过拆解与重组结构元素的方式,调度结构中“力流”的形式、集度与路径,形成新的结构逻辑秩序,达到提高材料效能、优化结构性能的目的。
外力与内力,内力与形态的二元对立始终存在,外力具有相对的确定性,而与之平衡的结构内力却因不同形态而相异。在工程学上,一般通过强度和刚度[2]两个性能指标来评价这种差异带来的力学机制的相对优越性。为了抵抗结构的破坏与变形,形态的解构在结构元的演化过程中表现出一定的规律性。譬如:单个形体离散化为若干构件单元的有机组合,从而降低力流的集度以减小局部破坏的可能性;通过构件单元之间刚度分布的调整,避重就轻地进行力流重分布;材料异构,分工合作,达到“物尽其用,用得其所”;主次结构,清晰引导力流;并行分化,分配力流,各尽其职;等等。
具有一定截面尺寸的直线梁通常被视为一维构件,当其承受一定的竖向荷载时,便会在梁的中部产生弯矩,这一弯矩使得梁的截面上部受压而下部受拉;为了节省材料或减轻自重,可将梁的截面中部挖空变成空腹梁,这样一来,梁单元就被离散为上部的受压构件与下部的受拉构件的组合,一拉一压正好消解了外力作用下的内部弯矩;若进一步考虑两种构件的变形协调与受力分配时,可在中间适当地添加斜撑以增加整体的刚度,至此,一个初步的张-压型结构就形成了:桁架。甚而,在桁架的下方一定距离添加抗拉构件(通常由高强度钢索组成),从而获得了更大的整体刚度以抵抗变形,这便形成“张弦梁”。从梁、桁架到张弦梁的演化(图1)可以看出,随着解构的进行,一方面由于构件的分工,力流组织清晰化,结构材料得到物尽其用,从而提高结构强度;另一方面,由于构件之间的适当分离,便能以相同的材料用量获得更大的整体刚度,进而驾驭更大的空间尺度。
建筑物向高处发展,作用在结构上的主导外力逐渐由竖向重力向横向力(地震作用效应、风作用效应等)过渡,在横向力作用下,客观上要求有足够抗侧移刚度的结构体与之抗衡,其形态就是一个锚固在地基上的“竖向悬臂结构”。高层建筑使用空间的适用性与灵活性要求等构成结构新内涵,不断地刺激着“竖向悬臂结构”的演化发展。从多层建筑的以墙体为支撑体系的砖混结构到框架结构的出现,是结构形态演化过程中一个质的突破,自由的空间布局为建筑师带来了莫大的惊喜。然而,框架结构属于柔性结构,刚性墙体与框架的重构更具优势:刚性墙体均匀布置或者适当集中,主要作用是抵抗大部分的横向力;框架部分主要承受重力(以及少部分的横向作用)从而获得结构布置的自由度。“竖向悬臂结构”分解为一刚一柔两种结构元素进行有机组合,对力流进行有效地调度,从而获得更好的整体结构性能,随着这种解构模式(图2)继续推进,便有框-剪、框-筒、筒中筒等结构形态的出现。
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