我看膜结构|李兴钢

        文/李兴钢

        中国建筑设计研究院副总建筑师，李兴钢工作室主持人

        中国国家体育场（2008奥运会主会场“鸟巢”）中方总设计师

        教授级高级建筑师，国家一级注册建筑师

        国际建筑师协会(UIA)体育与休闲建筑工作组委员，国务院政府特殊津贴专家

        正文：

        对我来说，不论是膜结构作为材料，还是作为结构；不论是让建筑选择适宜的材料和技术，还是由特定的材料和技术在某种程度上左右了建筑；不论是建筑师的初始意图被贯彻始终，还是受到技术讨论的不断启发而有新的转化，重要的是建筑师对建筑品质和状态的把握和向使用者传达的体验和想像。

        试谈一点我对膜结构建筑的浅显认识：

        一、膜结构不作为结构而作为材料。

        材料的判断和选择是建筑师设计工作中的重要操作，因为材料在某种程度上决定了建筑的形式、气质和品质，以及给予人的感受，而建筑师总是希望通过某种材料传达他想像中恰切的建筑状态。不同材料的特征和属性既使建筑师有了多种选择的可能，同时又在考验着建筑师是否对材料的特性有足够的认识，从而把恰当的材料用恰当的方式用在恰当的地方。膜作为材料，有着与混凝土、钢、石材、砖、玻璃等不同的属性和表现，主要的特点是：1. 透明度的选择空间比较大，既可以是替代玻璃的全透明膜材（如ETFE），也可以是透光不透视的半透明膜材（如PTFE、PVC或者带不透明镀点的 ETFE，透光率几乎可以自由选择）。2. 虽然是柔性材料，却可以依赖钢骨架通过张拉构造形成挺直的表面。这样一来，建筑师就可以利用膜建造各种几何形式的建筑表面——简单的抑或复杂的，在获得外在形体表现和内部空间围合的同时，得到特别的光线效果(白天透进阳光，夜晚透出灯光)和空间氛围，而这是其它材料很难做到的；当然，白天替代人工光源的节能作用也是一大好处。

        这方面的实例有：国家体育场“鸟巢”屋顶的双层膜结构——上层透明的ETFE膜结构，作用是透光和防雨水；下层半透明的PTFE膜结构或叫做声学吊 顶，作用是透光但模糊钢结构形成的阴影、吸声、遮蔽屋顶内设备，以及场内表演时作为大型投影背景天屏；国家游泳中心——水立方屋顶和立面，全部以带不透明镀点的透明ETFE气枕式膜结构作为整体性的外围护墙体；慕尼黑安联体育场屋顶和立面全部使用ETFE气枕式膜结构，屋顶部分透明度有变化；而最近由OMA设计的首尔PRADA变形多面体展览厅则是使用半透明的PTFE膜覆盖在由圆形、十字形、长方形、六边形等的所形成的原本不能闭合的钢骨架上，构成 一个其它种覆面材料所不能完成的形体。上述几种实例，都可以说是把膜结构作为一种特殊的材料来使用的，因为它们的主体结构都依赖独立于膜之外的钢结构或钢 筋混凝土结构，若有支撑膜材的钢骨架（如“鸟巢”），也只是覆面的构造性结构。另外，半透明膜材（如PVC）还可用于室内的特种灯具和发光吊顶，前者的应 用如“鸟巢”国际贵宾接待厅，后者的应用如李兴钢工作室门廊，接缝少、易造型、灯光效果好。

        二、膜结构作为建筑结构。

        建筑的本质之一就是结构，建筑结构的新意往往可以给建筑带来只是围护性的建筑材料所难以得到的结果，比如在“水立方”和新央视大楼的设计中，其特定结构在建筑上的直接表现成为突出的特色，“鸟巢”的重要设计理念更是“结构即外观”。受到帐篷和肥皂泡形成的“皂膜”的启发，人类发明了膜材以建造一种新型的结 构——膜结构，膜材的材料张力特性被充分利用，并与特定的钢构件（如钢索、撑杆等）相组合，共同形成建筑的主体结构，亦即膜材是结构作用不可或缺的一部分 （如索膜结构、张拉膜结构等），这是真正作为建筑结构的膜结构。这种结构的主要特点是：1. 是一种柔性结构而非刚性结构，面对重力、地震力、风力等外界自然力，是以柔克刚，而非以刚克刚，是中式的太极而非西式的拳击。我认为膜结构的此特点可能使 其成为不同于古今中外以往所有的建筑结构类型，其在建筑学方面的潜力尚有待研究和发掘。2. 由于结构需要利用膜材的张力特性，而形成别具特色的建筑/结构表面。

        这方面的实例有伦敦千年穹顶、伦敦泰特现代美术馆Marsyas装置、北京地铁昌平线西二旗车站等等。其实前面提到的OMA的首尔PRADA变形多 面体展览厅的膜面，由于是利用了膜材特有的成型特性，使其覆盖在原本不能闭合的钢骨架上，构成一个其它种覆面材料所不能完成的形体，所以也可以说是膜的受 力特性被利用而部分地成为建筑结构的一部分。

        三、与膜结构设计师和技术人员的合作。

        建筑师必须在对某种材料和结构形式充分了解和理解的基础上才能作出正确的判断和选择，对膜结构更是如此；并且建筑师最好能在与膜结构设计师和技术人员的广泛和深入的合作讨论中敏锐地抓住有价值的新线索，使设计最终既处在受控的状态又有意外的收获。

        四、对我来说

        对我来说，不论是膜结构作为材料，还是作为结构；不论是让建筑选择适宜的材料和技术，还是由特定的材料和技术在某种程度上左右了建筑；不论是建筑师 的初始意图被贯彻始终，还是受到技术讨论的不断启发而有新的转化，重要的是建筑师对建筑品质和状态的把握和向使用者传达的体验和想像。