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与自自然融合基于传记视角弗雷奥托建筑风格研究

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孙宇驰　姜可　汪虹

摘要：目的：弗雷奥托（Frei Otto）是2015年普利兹克奖获得者。意义：奥托的建筑风格主要有两大特点：轻型与自然，对于中国当前建筑存在用料浪费、结构设计封闭呆板等问题有很好的借鉴作用。方法：本文采用传记视角，首先分析了奥拓的慕尼黑奥林匹克场馆和曼海姆多功能大厅两个重要设计作品，然后引入斯图加特大学设计案例，展现了奥拓设计思想的延续性。结果：本文从材料、造型、结构三个角度分析整理奥拓建筑风格如何更好地与自然融合，结论：最终为中国当代建筑设计提供参考。

关键词：弗雷奥托轻质结构与自然融合传记视角建筑设计

中图分类号：J59 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2018）03-0096-02

引言

弗雷·奥托，1925年出生于德国。60年前奥托第一次提出带有划时代意义的轻型结构概念，并且在之后的建筑师设计生涯中花费了毕生的精力研发轻型结构造型建筑，得到了业界的广泛肯定。奥拓建筑风格注重人、自然与建筑景观，讲究建筑形式要与周边的自然景观融为一体，對于弗雷奥拓而言，建筑设计的意义不在于设计单独的建筑，而是为了人类平静的社会创造出与自然相和谐的人类生存空间，他善于运用有限资源构建适应能力强、多变的轻型结构建筑形态。这项研究成果推动了世界现代建筑和结构技术的发展，具有开拓性意义。

一、传记视角及其方法

传记，是通过筛选编排、描绘与详述各种调查资料和文字、录音回忆材料写成的一种叙事性文体。传记高度真实并且形象的描绘、记述人物的生活历程、精神面貌。传记要求很高的真实性，不能出现虚构材料。同时，不同于一般枯燥乏味的历史记录，传记应具有较高文学性。

本文通过仔细研读世人对弗雷奥拓生平的记述以及评价、对其作品的赏析，对其风格形成脉络进行总结，以期能够总结出奥托建筑风格对中国的当前建筑借鉴。传记视角可以保证研究完整全面，减少缺漏。

二、奥托的三个重要作品

（一）慕尼黑奥林匹克体育场一轻质建筑的开山之作：弗雷奥拓第096关注思考佳作赏析一个能完全展现他建筑风格的作品当属1972年慕尼黑奥林匹克体育场。该体育场举世闻名在于其革命性新型轻型拉膜结构的帐篷式屋，将主体比赛场馆完全覆盖在绵延的悬空帐篷顶之下，气势磅礴地将体育场与周围自然景观融为一体，使置身其中的观众能感受到自然的温暖。该场馆不像传统体育造型严苛单一、封闭，看台的2/3建在地表之下，只有1/3建在地表上，并目背靠蜿蜒的奥林匹克湖，使建筑与周边的自然环境完全统一。

新型轻型拉膜结构的屋顶主体使用通明的丙烯酸玻璃作为遮盖物，使屋顶可以很好地采光，用缆索网悬挂、拉伸连接成圆锥形的帐篷形状，而后将有机玻璃板用橡胶垫固定在网锁中（如图1），保证覆盖部分内光线充足且柔和。三大核心建筑犹如阿尔卑斯山脉连绵不绝，使得整个建筑连接成一个整体，就像在奥林匹克湖边搭建了一顶透明的帐篷。本次奥运会仅距德国纳粹柏林奥运会30年，主力方希望通过它展示一个全新的乐观民主的新德国形象，而慕尼黑奥运会的主要理念带给人放松，年轻和轻松的感觉，弗雷奥拓的慕尼黑体育场通过通明的顶棚材质、轻灵的空间造型以及完美融于自然，充分展示了这些理念。

弗雷·奥托建筑最初的设计方案便是体育场要与周边风景融为一体，新型屋顶使内部光线充足而柔和，将场馆所有部分联系在一起，同时与环绕体育场的奥林匹克湖融为一体，充分体现奥拓将人工建筑与自然景观结合的设计理念。

慕尼黑体育场可以说是弗雷奥拓的第一个轻质与可移动性的帐篷顶设计，此概念不仅仅包含20世纪现代化建筑中所体现出的飞机、轮船以及游牧民族帐篷顶含义，同时也包含一些建筑师在看到战争带来的毁灭之后，发出的建筑的净化和非物质化的呼声。因而在慕尼黑奥运会上对于轻质建筑的重视事实上带有一定意识形态色彩，但弗雷奥拓在慕尼黑为奥运会所设计的体育场仍为德国转变为一个和平的民主国家形象赢得了国际性的赞誉。

（二）德国曼海姆多功能大厅一工程与设计的结晶：如果说慕尼黑奥运会的赛场顶棚为弗雷奥拓的轻型结构建筑赢得了世界范围的声誉，那么1975年的曼海姆多功能大厅则是真正被建筑界认可的精品之作。由于结构不同，曼海姆大棚和之前的作品有着明显的差异，建筑的屋顶隆起的巨大弧线像一条鲸鱼，在里面的游客可充分地享受柔和的阳光，并且大部分^会惊叹于那种在太空中的始终感觉，这一建筑被誉为全世界最复杂的屋顶。

弗雷·奥托将顶部结构称为“网格外壳”（如图2）：一个木条制成的格子通过弯曲和扭转交叉点的木条使得格子在它伸展的区域内弯曲两次。用一个外壳来保证木条间的夹角固定后不会改变。弗雷奥拓没有采用他以前的链状模型，而是发明了一种叫支撑面力的模型，通过压力来分散固定负载造成的扭曲力。为完成这一结构，设计者只能将木条做成5cm的尺寸，但是这样可能无法达到85m的跨度，因此他们设计了一个上下双层的结构，两层格子通过可调节的孔紧密的连接在一起。

在这次设计中，弗雷奥拓所做出的成果并不仅是该建筑外形的空间美感，而是将建筑工程师与设计师完美地融合进一个团队，将美学空间与结构与建筑空间融合到一起。

以上两个轻质建筑作品是当时德国乃至世界建筑界从未有过的新建筑途径体现，其主要特点有：才用细链拉结加固，结构重量轻，能呈现出几乎飘浮的状态；除了保护结构中的人群之外，没有其他建筑功能，不需使用时可以很轻易地拆除。这些帐篷结构简单却形式优雅，到目前为止都被当作完美建筑技术的标志。建筑采用敞开的空间，与周围环境用流线型过渡，能够轻易地将参观者心音到建筑中，但参观者身在其中却没有任何束缚感。通过增加建筑的可移动性和临时性，可以将这种建筑和人类和谐而愉快结合到一起。

（三）斯图加特建筑结构设计学院一大师风格当代展现：弗雷奥拓致力发展一种轻型、自然，适应性强以及可改变的新的建筑形式。由他建立的两处研究所——斯图加特轻型建筑研究所及柏林轻型建筑研究所，是仅有的以跨学科基础性研究为对象，而且将研究成果公开的研究机构，其研究成果在全世界范围内推动了该学科的发展。他们的研究目的不在于单个的建筑以及建筑形式，而是在于对建筑的整体把握以及其中的规律研究；其研究不是为了得到个别的成果，而是通过综合性的研究来找到解决问题的途径。这种基础性研究在建筑界被普遍忽视，但恰恰只有这样的研究才能找出问题的答案。

2012年11月，斯图加特大学建筑与结构设计学院建造了一座仿生亭子，该作品是与计算机设计学院合作完成的。建筑的混合型外壳用4毫米厚的外壳来支撑整体跨度为8米的建筑（如图3）。此项目是由两个建筑研究员，在校学生学生图宾根大学的生物学家共同完成。

项目主要研究建筑设计中的仿生原理和生产工艺之间的联系。实验室用节肢动物的外骨骼作为新建筑的积本造型，同时运用计算机仿真法模拟水蜘蛛织网的过程形成新的建筑构造。项目的意义在于模拟在新的建筑业环境下的创新机器造型过程，本过程基于新型的碳和玻璃纤维复合材料使用，同时构造方法引入计算机设计工具。建筑结构性能极高来首先来自于新的制造技术，同时结构生成方法、计算机仿真确保了这一方案的可行性。

弗雷奧拓一直对动物的建造工艺包括动物所建造的结构以及它们的建造方式投入极大兴趣，因为在生活逐步进化的过程中，动物的建造工艺的发展可以看成人类建造工艺发展的先驱。有一些看上去相对简单的结构，比如蜘蛛网、蜜蜂或其他膜翅类昆虫所建造的结构实际在很大程度上都是由建造它们的动物的基因程序所决定的。但即使如此，为了适应周围的环境，这些结构的一些细节的形成仍然受到了相应的影响。比如：任意两个蜘蛛网的支撑结构都存在细微的不同，另外，白衣洞穴的结构形式也是为了适应周围的环境存在一定的不同。动物所建造的建筑类型并不是与建造它们的动物的分类相对应；而且这些建筑中并不存在压力结构。但是，确实存在一些几何形状非常规则的结构，我们常见的有蜂巢以及蜘蛛网结构等。

当佛雷奥拓还在柏林的时候，他就发现自然界中的外壳、骨骼等所表现出的形状与建筑中的某些受拉结构相似，当时他已经意识到这不是巧合二十某种类似的构型过程的结果，但是受限于当时的技术，这一理念不能完美地发挥应有的作用，但当今斯图加特大学的“亭子”就是他理念的完美展示。结论与讨论

弗雷奥拓的建筑设计从1972年到2012年跨越740多年，他的研究工作都在“自然建筑”的基础之上展开。通过对以上三个作品的整理分类（如表1）可以发现弗雷奥拓的建筑风格用最少的材料、轻质轻量的结构、科学化的造型实现人与自然的和谐统一，此外还有节能环保等特点。

弗雷奥拓的研究方向主要集中在以下几个方面：建筑结构的表面积最小化；采用倒装牵引网确保网壳结构的稳定性；用压力比来确定地面蒙皮结构的形状使之更好地融合到周围的景观中；易变建筑，可以通过改变形状来适应不同人的需求。在他看来，他对自然建筑的这些研究是一种遵循自然界归路的合理找形过程，若从更高的层面来讲，该研究就是为了寻找一个更加平静而和谐的社会，同时达到社会与自然和谐。

自建筑工业化以来，钢材和玻璃在建筑物中的使用越来越多，它们在建筑物总重以及建造预算中的比例成为建筑现代的指标，物体和设备的非物质化是人类的一种解放，并且与人类的国际化机动化发展意志，建筑的非物质化在某些特定时期被理解成堆玻璃材料的大量使用以及透明效果的形成，除了弗雷奥拓很少有建筑师从结构造型方面改良建筑实现建筑的轻质化。并且弗雷奥拓不认为透明的建筑材料或者轻型建筑本身可以改善人类生活环境，建筑最重要的特征应该是与人类的结合及其在自然中的状态。对于弗雷奥拓来说，轻质化建筑不仅仅是重量轻，用料少，施工耗能低，而且也包括建筑的“短暂性”，这里的“短暂性”是指建筑的可修改性与可变性。

弗雷奥拓曾经将自己称为一名“反建筑家”。在他的著作和谈话中，他多次强调说到他对当前时代所常用的建筑形式并没有太大的兴趣，而且他强烈抵制刻意突出建筑的形式主义和时尚风格，更确切地说，他追寻的是建立在最基本建造条件之上的“建筑所具有的真实艺术”。对于弗雷奥拓而言，设计过程是建筑的开始，但这仅仅是一种建筑形成的方法，并不是最终的目标。它的最终目标是创造出与周围环境和谐、节能、轻型、可移动同时适应性强的建筑。他认为大多数的现代建筑实际上只是自然界污染的产物源。

当今中国高楼林立，现代化气息浓厚。但建造过程中材料浪费，对环境破坏严重，同时建筑令人与自然完全分隔，已经影响到人们的日常工作与生活。实际上这些问题在奥托的研究中已经提出过解决方法，轻质、与自然融合的建筑形式才能代表人类未来的生活环境。

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