仙台媒体中心的形与力：伊东丰雄的创作宝藏上

仙台媒体中心的形与力：伊东丰雄的创作宝藏
[10天前，我喜爱的伊东丰雄（Toyo Ito）在72岁时被授予普利兹克建筑奖（Pritzker Prize）,不觉间有种“终于”的复杂感慨与感动。

40多年的设计实践生涯，伊东通过与佐佐木睦朗（Mutsuro Sasaki）、新谷真人（Masato Araya）、巴尔蒙德（Cecil Balmond）等结构师的合作，创造了太多令人感动的建筑。

趁此让自己动力一把，并为自己保存一份学习总结。

]
原创声明：本文仅用于学习交流，不用于商业，谢绝转载。

普利兹克建筑奖对伊东的评审辞里称述到：
“伊东丰雄在其职业生涯当中，创作了一系列将概念创新与建造精美相结合的建筑……每一次都力求建筑上的突破与超越……
研究过伊东丰雄作品的人都会发现其作品中不仅涵盖不同的使用功能，而且还蕴含着丰富的建筑语言。

他逐步发展并完美了一套独特的建筑语法，把结构与技术层面上的创造发明与清晰的形式语言相结合……伊东丰雄能用一种极其独特的方式，将结构、空间、环境、技术及场所建立于一个平等的立足点之上……他的作品结构复杂，但又巧妙地融为一体，令建筑本身焕发出宁静与祥和，而使用者则能自由自在地在其中从事各项活动。

……
伊东曾经说过，他力求建筑的流畅，而不受制于现代建筑的局限。

在2000年建成的仙台媒体中心，他利用管柱结构有力地证明了这一点，从而使得其内部出现新的空间品质。

……” [1]
仙台媒体中心（Sendai Mediatheque，以下简称smt，图01）是伊东（1965年伊东从东京大学毕业后进行建筑设计实践）第三十个实践年头1995年开始设计的[2]。

它历时6年，终于2001年落成。

这座21实际的建筑新类型，是伊东获得2002年金狮奖的重要作品。

在2011年的海啸侵袭中smt的非常规主体结构依旧无损，证明自身经受住了时间与事件考验。

伊东更是因此号召建筑师们为灾民设计“共有家园”，传递建筑师的社会责任感。

Smt是伊东设计生涯全新航程的起点，也是他之后设计生涯的创作宝藏。

图01
介绍smt的资料与研究很多，也非常精彩，从伊东丰雄事务所出版的《建筑的非线性设计》（日文原版为：建築：非線型の出来事）到伊东与佐佐木合著的GA Detalis 2: Sendai Mediatheque，从Ron Witte编写的Case: Toyo Ito—Sendai Mediatheque到Tomoko Sakamoto 等人编著的Toyo Ito: Sendai Mediatheque。

本文仅尝试着眼于smt的形与力的关系，探讨smt 对伊东之后创作的价值。

Smt的形可能最早来自于伊东对建筑剖面的思考（图02左）。

而这个洞穴空间般的剖面又被伊东激进地于1995年1月23日在机场发展为“海草鱼缸图”（图02右）——“仙台媒质机构建筑的所有设计都是从这个草图开始的。

” [3]
图02
这张草图同时也包含了伊东对现代性场所的思辨。

战后的仙台几乎被夷为平地，而重建过程中大量现代建筑“楼房面积大、坚固，其门窗似乎都是用打孔机在大楼正立面打出来的”[4]，而这种建设所形成的城市空间是毫无场所可言的，因此，smt的使命之一就是要创造场所。

“比如，
在某一空间树立了多颗柱子等，正是由于柱子的存在破坏了原有的单调性，产生了不同的场所。

每颗柱子周围都形成以柱为中心的同心圆空间，多颗柱子的同心圆就像波纹一样相互交错重叠，描绘出场所内的一组组等压线。

如果空间连续的话，柱子也会产生流动性的…场所‟。

”[5]（图03左）
图03
在“海草鱼缸图”中伊东注明了“清一色的平台、浮动的海草式的柱子、银幕般立里面”等于结
构相关的信息，纵然佐佐木睦朗看到草图后感到震惊，却依旧认为“如果不是荒谬，再难的问题
也会有答案” 。

[6] 然而与海草般游曳的流线姿态不用的是，佐佐木在综合思考柱子形态以及保持楼板薄度之后，其转换为竹子的形态（图03右）——他说，“竹有竹节，楼板（与柱子的交界处）亦是如此”[7]。

然而这并非伊东所望，因此从1995年1月23日到2月15日（即竞赛投标方案），伊东与佐佐木的讨论过程中大致存在5种类似的形态，而最终实现的建筑形态相对于投标方案仍有些
许调整（图04）。

图04
支撑smt独特形式得以实现的基础，便是平衡的力流。

伊东对smt的概括为三点：楼板（plate）、管状柱（tube）、表皮（skin），而佐佐木也将smt概括为三点：管状柱、楼板结构和减震性质的结构。

表皮在smt的作用于视觉和节能有关，正是伊东将表皮弱化，模糊了室内外的边界，
使smt这座建筑的独特形式/结构推到视觉前台，最有趣的是，很多形式/结构创新的建筑从国外被“模仿”到国内完全由结构退化为装饰，但smt被伊东的表皮完全呈现后，便难以被“模仿”。

减震性质的结构中地下部分虽然很重要但与建筑的形式并不直接发生关系，本文不做讨论[8]。

而
蜂窝状楼板[9]和管状柱则与形式直接相关。

下面分别讨论着两个要素。

蜂窝状楼板
关于蜂窝状楼板，伊东丰雄将媒体中心的结构系统与柯布西耶的“多米诺”体系进行比较，“仙台媒体中心采用了类似多米诺的无梁楼板与柱系统，但是柯布使用的材料是混凝土，而媒体中心采用…蜂窝状楼板‟，即两片楼板之间是钢肋，其允许的跨度远超过混凝土。

” [10]关于20米的柱距，在设计过程讨论过程中，佐佐木考虑过采用类似考比基埃的多米诺钢筋混凝土楼板体系，但是厚度约为800-1000mm，自重非常大，就算采用通常的梁柱结构会减轻自重，但梁高会超过1m，而最终的解决方案为400厚的蜂窝状钢楼板解决了[11]。

整个50米见方的楼板被分为三个区域（图05）：与管状柱直接连接的环区、聚集楼板力流到管状柱的承台区和承受楼面荷载的跨区。

图05
蜂窝板自重的减轻是其板厚减少的重要原因，一种比较方便的分析是讨论在材料极限受力条件下，自重对梁/板力流路径高度的影响。

假设一个跨度100的梁，梁材料的极限抗拉力为20q，根据图解静力学：当其受均布荷载10q时，其梁高为5.39；当其受均布荷载20q时，其梁高为11.36（图06，绿色表示荷载，蓝色表示压力，红色表示拉力，余同）。

自重对梁高的影响不言而喻。

（梁的受力力流路径可以被简化为"单根拉力线+单根压力线＂，也可简化为桁架。

）
图06
而蜂窝板蜂窝状薄壁能够比薄壁独立承受荷载更稳定（或者说不易发生偏心屈曲）的重要原因在于可以把蜂窝板上下板与中间薄壁看作是工字钢结构。

实心梁/板的力流路径可以被看做为桁架（Jörg Schlaich著名的Strut-and-Tie Modleingl模型[12]），而失稳的基本上是压杆。

平面桁架的压杆节点处通常是只是由同平面的力进行平衡，而当这种桁架上下边缘被放大成翼缘时，压杆节点则由空间力系平衡——对压杆节点形成一定的嵌固作用（图07）。

[此外，用图解静力学图解桁架的方法，我已经放入相册，呵呵。

]
图07
在布鲁塞尔2002临时馆中，伊东使用了局部蜂窝板的结构，利用弯矩图思考了蜂窝板的诸多形式，即使其在手工模型的制作中是以简支结构进行试验的，但他最终选用在最大跨处、转角处以及脚部粘帖椭圆形同厚（3mm）铝板，探讨了蜂窝铝板“悬挑+简支梁”的更大跨方式（图08）。

图08
实际上这种大跨方式是矶崎新（Arata Isozaki）与佐佐木睦朗合作设计佛罗伦萨火车站（Florence train station）方案的力学原型（图09左），同时也是石上纯也（Junya Ishigami）与小西泰孝（Yasutaka Konishi）设计10米跨桌子的力学原型（图09右）。

同样的力学原型被伊东与佐佐木继续用在福冈Island City中央公园核心设施（Fukuoka Island City Central Park Grin Grin, 2000-2005）的曲面空间中（图10）。

图10
再回到布鲁塞尔展馆，局部椭圆铝板为蜂窝板提供了直接而额外的拉力及些许压力，特别是在中间跨度部分提供了直接的拉力，在转角悬挑部分提供了直接的拉力，使原本类似于悬挂蜂窝网的结构变得更有巧思，从而新的形式和空间感受骤然发生（图11）。

图11
在伦敦蛇形画廊（Serpentine Gallery，2002）的设计中，局部蜂窝板（具体说是类箱形结构）利用3mm薄铝板可承受拉力的特性，对垂直向构架进行斜撑式的约束，促进结构更加稳定（图12）
图12
在铝制小屋(aluminum cottage project, 2002-2004)中，伊东也适用了类蜂窝板减小板后（图13）。

图13
在SUS公司福岛科住宅项目（Sus Company Housing for the Fukushima Branch, 2004-）中，空心板构件被伊东用来拼合曲面墙体（图14）。

图14
与我们接触最多的蜂窝状板材应该是常被用来做模型，以及包装用的瓦楞纸板（图15左）。

瓦楞纸板属于利用波浪形夹层，为纸板提供一定力流高度和单向强度。

而另一个可能大家熟需的就是宜家家具常用的板材，它是真正形式上的蜂窝板（图15右），其中间蜂窝状材料很薄，但上下胶接板材后，还挺牢固从材料成本和运输成本上都为宜家带来了巨大的效益。

这就是蜂窝状板材结构中工字钢/箱形截面的从自重到嵌固竖向薄板的效用。

图15
最初的形并非一定始于力的探索，但对力流与形式之间契合关系的理解则为形式的探索提供了大量可能。

[1] /2013/%E8%AF%84%E5%AE%A1%E8%BE%9E
[2] 如果从竞赛开始的算可能是1994年9月，如果从“海草鱼缸图”算起是1995年1月。

[3] 慕春暖译，（日）伊东丰雄建筑设计事务所编，《建筑的非线性设计》，中国建筑工业出版社，2005，p.33.
[4] Andrea Wiegelmann，仙台媒体中心——伊东丰雄访谈录.《建筑细部》2001.01.大连理工大学出版社.p16
[5] 慕春暖译，(日)伊东丰雄建筑设计事务所编，《建筑的非线性设计》，中国建筑工业出版社，2005，p.18.
[6] 慕春暖译，(日)伊东丰雄建筑设计事务所编，《建筑的非线性设计》，中国建筑工业出版社，2005，p.34
[7] 淵上正幸のアーキテクト訪問記/colonne/002/sasaki/sasaki.htm
[8] 这部分可参考池田昌弘的“带有减震结构性质的结构”，慕春暖译，(日)伊东丰雄建筑设计事务所编，《建筑的非线性设计》，中国建筑工业出版社，2005，pp.62-63.
[9] 也有称之为三明治楼板的，但是个人认为三明治楼板涵盖比较广，只要含有三层及以上结构的都可以称作三明治板——但不能确保中间层为格构状还是实心。

而此处可能成为蜂窝状楼板可能更加准确。

[10] Toyo Ito, Sendai Mediatheque Report: "Under Construction". GSAPP, Columbia University, 2001.01, http:// /
[11] 慕春暖译，(日)伊东丰雄建筑设计事务所编，《建筑的非线性设计》，中国建筑工业出版社，2005，p.35
[12] Jörg Schlaich没有用力流路径解释为何工字钢比薄片钢更稳定。

图片来源：
图01，08，10，11右，12上，13，14来自于ELcroquis
图02，03来自于《建筑的非线性设计》
图04来自于GA JAPAN 38
图09，15源于网络
图09中一部分源于一村的相册/photos/photo/983949171/，一部分源
于崔昌禹，严慧，“结构形态创构方法——改进进化论方法及其工程应用”，《土木工程学报》，2006年10期
余为笔者自绘。