对铁路客站空间营造中结构表现力的思考

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【摘 要】文章在铁路客站空间结构创作的背景下，重点探讨了结构表现几个方向的创作理念，以期为铁路客站空间结构表现提供有益借鉴。

【关键词】铁路客站空间 结构形式与表现

中图分类号：F53 文献标识码：A 文章编号：

从古到今，几乎所有具有时代意义的建筑都具有强烈的结构表达特征。结构的表现，可以说是作建筑空间造型中最真实、最具建筑学内核价值的要素，它是“建筑上产生形态和空间的首要且唯一的工具”1，它所带来的技术与艺术完美整合，是所有具有创新冲动的建筑师们梦寐以求的造型境界。

铁路客站作为复杂的大型交通建筑，从出现伊始就充满着对结构表现力的深远需求，而结构表现的创新力度，无疑与其所处时代中的设计理念的发展，功能要求与技术水平的变化，以及结构细部设计的力度直接息息相关，关注这些影响因素的变化，则是解析结构表现的关键点。

19世纪30年代，最早出现的铁路客站只是在站台边提供遮风挡雨的站篷，虽然十分原始和简陋，缺乏很多的基本功能支撑和艺术形式表达，但无疑也是一种直观的钢铁结构的功能与视觉的表现。随着铁路客运量的增长，功能空间完整的铁路客站迅速出现，完全改变了原始混沌的站房与站台雨蓬不分的情况，站房的候车功能大大强化，迅速形成对大跨度空间的功能需求。19世纪50年代以后，迅猛发展的桁架结构满足了这样的技术要求，形成坡顶、拱形甚至穹窿的较大跨度造型，但空间造型则是当时偏向较为装饰化的新古典主义风格。进入20世纪，真实简洁快速取代了繁琐的装饰。随着工程技术、结构材料等方面的创新，建筑师和工程师们不断向空间形态的表现张力进行挑战，马拉尔的无梁屋盖，奈尔维的各种装配式钢筋混凝土薄壳（图1），富勒的结构学向量系统—-大地圆穹结构系统，奥托对结构仿生的成功应用，坎德拉的混凝土薄壳结构，施莱希的轻型结构，卡拉特拉瓦对结构和建筑表现性的不懈追求（图2），巴尔蒙德在现代信息社会以数字、网格和母线作为视觉元素对几何结构的潜心研究等，无数的结构大师所展开的创新研究，为许多铁路客站的空间形态变化提供了强有力的支撑，从欧洲的里昂机场火车站、里斯本火车站、柏林中央火车站，到中国的上海南站、北京南站、新武汉站，无数新颖的构筑形态，形成了摄人心魄的结构视觉美。

图1奈尔维装配式钢筋混凝土薄壳 图2 卡拉特拉瓦的结构表现研究

铁路客站结构表现的创作理念，主要有四个方向。首先，是经典审美定律控制下的创新变化，即设计中通过秩序、韵律、比例等审美关系来控制结构形态，这种设计方式从铁路客站诞生伊始就一直在沿用，不管是拱及穹隆、折板、网架与桁架、壳体、悬索这些经典的大跨度结构，还是像张拉结构、张弦梁结构、索穹顶复合膜结构、树状单元结构、点式幕墙支承结构等新型结构形式，其单一的结构形态无论有多么变化多端，都是通过平行、放射、渐变排列等经典组合方式，在表现结构单元本身的个性下形成统一的整体。无论是19世纪新古典主义风格的王十字站（King’s Cross），20世纪理性严谨的鹿特丹总站、科隆站等，还是21世纪有着富有运动诗篇美誉的卡拉特拉瓦式客站结构表现形式，绝大多数铁路客站的结构形态的整体控制，都遵循着形式美的经典原则2。

在这样的整体原则控制上，创作者再从结构的材料出发，对承重结构、围护结构进行新的变化，会形成一些令人惊叹的效果。比如，在铁路客站结构设计与表现中，钢结构一直一直占据着压倒性的优势，而混凝土长期以来难以成为主角，它的各种特性，特别是其可塑性，与其它大型的公共建筑的有力表现相比，则一直过于平淡，因此，当卡拉特拉瓦在法国里昂火车站中将混凝土的受力关系与其流动雕塑般的铸模工艺完美地结合，创造出动人心魄的空间效果的时候，思考如何挖掘可能被忽视的结构材料的潜力，无疑可以为结构形式的设计创造出更多的可能性。另一种受到更多忽视的就是木材了，对于这种具有更多限制的材料，很多建筑师和结构工程师从一开始就放弃了，但是，如果将木材与钢材进行有效地组合，将其结构连接性上的弱点用扣件进行弥补，通过防腐处理解决本身的含水性与耐久性，木材也是可以在铁路客站这样极为复杂的大型公共建筑中呈现出自身的光彩，法国的埃克斯TVG火车站，就营造出一种独具特色，自然亲切的客站空间。

其次，功能要求的变化与工程技术的发展为结构形态的组合注入了很多新内涵。如“站篷一体化”，就是在特大型铁路客站的“通过式”需求下，将站房和站台雨篷从结构到视觉上的连续性整体化处理，改变了原来的站房与站台雨篷各自截然分离的表达定式；“桥建合一”（图3），是由于铁路线场的高架站台需要，将站房或站台雨篷等房屋建筑结构与桥梁结构组合为一体，在解决不同结构（房屋建筑与桥梁建筑）的振动差异，不同变位应力释放差异，不同技术规范等一系列技术问题下，房屋建筑与桥梁造型无疑为空间的形态表现提供了潜力巨大的创作题材；“树状单元结构”常规的结构跨度在60米左右，但是在国内的新武汉站设计中，由于创造了“单一空间视觉引导候车”的新模式，其候车空间形成了一个最大跨度116、最小跨度80米，主拱最高高度达49米的大型候车-站台复合式中庭，从结构的创新到与建筑空间的整合，营造了非同凡响的铁路客站空间3。

图3 新武汉站桥建合一

第三个方向，则是数字化时代的设计方式，正从传统的二维图纸到“数字化连续体”（digital continuum），数字化设计新概念正与数字化加工新技术（如CNC等数控技术）快速整合，在哈迪德、巴尔蒙德等一批富于激情的建筑师与结构工程师的合作中，出现了一些充满动态流体状塑性形态的铁路客站方案，在利用船舶与航天工业等尖端制造业的结构构造工艺下，已有少量的小型客站方案得到实现，为人们塑造出一种动态流动的空间形态效果，结构体系的表征形成一种反欧几里得体系的模糊效应，这种从设计到建造的无缝的信息格式转换的，无疑会是信息时代铁路客站设计的一个重要创新方向4。

第四个方向，则是对铁路客站结构细部设计的思考5。结构形式是否会形成独特的空间表现力，除了结构单元大的整体关系的考虑，其构件的细部设计则是最终传达形式感染力的关键。一个据有表现力的结构细部设计，需要对构件及连接处的形式和结合关系进行深入思考，既要满足对稳定性、强度和刚度的结构参数要求，又必须要在结构的必要性和艺术的敏感性之间进行平衡，既要控制构件之间的尺度关系，又要兼顾相关要素之间的技术逻辑关系。就像前述的卡拉特拉瓦里昂火车站中的混凝土支撑柱，它并非常见的斜L型柱，沿着受力方向简单地将块体混杂为一体，而是对底部应该有更大受力柱体进行了小尺度的分解，上部柱体则是更大地分解开，形成一个“Y”字型，在完成对垂直受力传递和水平连接的同时，取得了形式上的创新。再如我国上海南站中的主梁，在屋面内环和外环处作两次分叉，呈现为形态上复合的 “人”字形，同样在完成功能使命的同时，营造了具有艺术感染力的结构形式。

近十多年来，铁路客站的设计与建设，展开了多方面的探索，结构表现在铁路客站空间的创作中，是十分重要也是极为必要的，本文对结构表现几个方向创作理念的探讨论证，希望对我国大规模的铁路客站建设有所帮助。

参考文献

【1】[德]海诺·恩格尔，结构体系与建筑造型[M]， 天津：天津大学出版社，2002，第1页。

【2】彭一刚，建筑空间组合论[M]，北京：中国建筑工业出版社。

【3】郑健，沈中伟，蔡申夫，中国当代铁路客站设计理论探索 [M]，北京：人民交通出版社。

【4】/review/2231999/中文章，走向“信息化大匠” ——阅读《数字化时代的建筑：设计与制造》。

【5】[新]Andrew W. Charleson，《建筑中的结构思维》[M]，机械工业出版社。

作者简介：

邓敬，男，西南交通大学建筑学院，副教授

董川，男，西南交通大学建筑学院建筑设计及其理论硕士研究生

高莉娟，女，西南交通大学建筑学院建筑设计及其理论硕士研究生