教育建筑对社会稳定与和谐发展至关重要, 不仅是教学、传递知识的场所, 也是教师和众多学生集体生活的场所。近年来, 随着材料和施工技术进步, 包豪斯风格的“清教式”审美日益衰退, 教育建筑也在探索多样的形式表现力, 包括造型、色彩、表皮装饰及结构的表现力。荷兰著名建筑师赫茨伯格在《Space and Learning》一书中指出:“学校建筑是建筑学领域中少有的、至今建筑师仍可定义且影响人们生活条件的建筑类型。”

建筑结构使建筑主体稳固耐久, 在整座建筑的施工成本中占极大比例, 和建筑的造型、颜色、表皮化装饰或光影效果相比, 必然受到更多理性束缚, 如同戴着脚镣“跳舞”, 难以实现自由多变。公众对教育建筑的结构稳定性有特殊关注, 每当发生灾害事件, 教育建筑往往成为公众临时避难的场所。

然而, 通过精心设计和高品质施工, 教育建筑在结构稳固的前提下, 可具有丰富的形式表现力, 研究通过分析一系列当代教育建筑的优秀案例, 梳理出结构表现力的特征。

20世纪中期特洛哈、奈尔维等结构设计大师的作品已充分展现了结构的表现力, 但其应用范围基本限于体育场馆、展馆或火车站等空间尺度宏大的公共建筑, 充分彰显结构技术的创新和突破。

当代的教育建筑中, 结构的表现力集中体现于局部的开敞空间, 如门厅、图书馆或体育馆等。随着发达国家进入后工业时代, 物质财富大量积累, 加之新材料、新技术助力, 施工的便捷和廉价已不再是建筑结构的唯一衡量标准。与20世纪经典作品相比, 当代许多建筑的结构表现力, 在满足结构稳固的前提下, 往往“偏离”单纯的结构理性, 并不是受力状态最优、最节省材料的方式, 其设计的出发点不再是解决如大跨度等技术挑战, 而是以建筑的综合效果为主导, 呈现“大材小用”趋势。

位于瑞士日内瓦附近的卡鲁日中学教学楼, 建筑面积约17000m², 2010年建成。这座地上4层的建筑包括43间教室、图书馆、报告厅及室内体育馆等教学设施。建筑纵向两侧约140m长的外立面, 采用了斜向的分支柱, 与室内常规的结构柱网共同组成承重结构体系。外立面上的混凝土柱截面较小, 间距较密集, 形成强烈的图案效果。

布里格豪斯小学位于加拿大温哥华市, 建筑面积约5100m², 于2011年建成。教室楼的大厅平面呈细长梯形, 屋顶的结构跨度为6～9m, 采用一组钢木结合的张弦梁。张弦梁由宽50mm、高100mm的木梁, V字形钢撑杆和下弦钢拉索共同组成。张弦梁纵向间距仅有800mm。密集的结构构件有效强化了空间的纵深感和波浪状的起伏。

上述2个代表性案例的结构形式完全可采用常规开间和截面尺寸的方格网结构, 且必然会以更低的施工成本完成结构需求, 但这种偏离“最优”的结构表现形式, 超越了单纯的结构理性, 意义在于实现建筑整体的开放性与多样性。

20世纪80年代以来, 张弦梁、新式木结构等新技术趋于成熟, 计算机辅助设计和数字控制的机械加工也趋于普及。多种材料复合与多种结构形式复合的设计手法, 在当代教育建筑中所占比重逐步增大, 常规的钢筋混凝土结构随之减少。体态轻盈的钢、木结构被用于教育建筑, 除了具有施工预制化、材料生态性等优势, 更能呼应朝气蓬勃的青春气息。

美国马萨诸塞大学设计学院楼内设建筑系、景观建筑系和建筑技术系, 2017年落成, 建筑面积近9000m²。2层高的开敞门厅是学院的核心空间, 顶部是供师生们室外活动的屋顶花园。门厅的跨度尺寸仅有约15m, 屋顶下的支撑结构是层压胶合木梁和7榀张弦桁架, 张弦桁架的每个节点汇集4根圆形截面的木质撑杆和4根钢拉索, 其设计手法可视为典型的“复合”结构形态, 即钢结构与木结构的复合和普通张弦梁与树状柱的复合 (见图1) 。木质撑杆和钢拉索产生强烈的材料对比和图案效果, 随观察者角度不同而发生微妙且丰富的变化。

空间是建筑最核心的要素, 然而毕竟不可见, 须借助可见的物质化构件, 实现围合、分隔或强化某种特殊的空间体验。使用者在体量较大的公共建筑场所里, 如何产生“方向感”和“认同感”, 是整个建筑场所精神的意义所在。

日本北海道上川郡的东川町小学, 2014年建成, 由小筱隆生设计, 内设边长14m正方形平面的多功能学生活动室 (见图2) 。在尺度不大的空间里, 主体承重结构采用了复合材料与复合结构, 包括截面为圆形的钢管柱、钢斜撑及斜向的木梁, 在此活动的小学生看到这些独特图案, 潜移默化产生场所归属感与自豪感。

马洛威中学位于英国肯特郡, 可供1200名学生使用, 于2006年落成。主体建筑的门厅可兼做师生集会的小剧场, 是全校师生精神凝聚力的物质载体。宽75mm、高300mm的木结构密肋形成三角形密集图案, 支撑着双曲面形状的屋顶, 塑造出优雅独特的空间 (见图3) 。

美国著名现代哲学家、教育家约翰·杜威在《艺术即经验》一书中集中阐释了其实用主义的美学思想, 呼吁艺术品并不是存在于人们经验之外的书籍、绘画或雕塑, 而是人们“运用自己的经验, 并处于经验之中才能达到的东西”。

美育的最佳形式, 不是依赖专门的著作或教育课程, 而是通过长期潜移默化, 逐步提高公众的普遍审美能力, 具体而言, 就是浸润在富有美感的生活场景里, 让公众置身于具有美感的建筑“容器”中, 这些容器不局限于博物馆、美术馆或剧场等艺术活动场所, 而是涵盖几乎所有的生活场所, 如机场、学校、体育馆、公园等。教育建筑肩负着塑造少年儿童美学素质的重任。结构表现力具有大气直观的感染力, 能有效激发美育对象的审美理解力和想象力。

雷吉斯·拉辛体育馆位于法国巴黎东北部郊区, 由周边几所小学与中学日常公用, 同时作为社区的篮球比赛场地。长40m、跨度22m的运动大厅里, 室内空间未采用冗余装饰, 仅靠结构构件的视觉表现力营造轻松活泼的美感。木结构的柱和梁合为一体, 在屋顶斜向交错 (见图4) , 抽象模仿哥特式大教堂中的肋拱, 具有深厚的传统文化美感。

日本埼玉工业大学研究中心于2016年建成。这座面积约1000m²的地上单层建筑的平面为边长约30m的正方形, 室内空间高约7m, 屋顶由4根巨大的木结构“树状柱”支撑, 每组“树状柱”都分3级“树枝”承重构件。树状结构虽然在当代建筑中已较普遍, 但在教育建筑中, 这种多层级的树状结构仍颇具新意。支撑着屋顶“大树”, 用丰富的线条图案产生鲜明的力量感和健康向上的美感。

德国著名的结构设计师约格·施莱希认为:“建筑的艺术在于, 它是一种不可分割的整体。当建筑形态与结构主体之间, 相互融合形成一个主体的时候, 就体现了建筑综合文化的一部分。”

教育建筑的主要使用者和观察者为小学生、中学生甚至大学生, 因其处于成长、发育的重要阶段, 故感知力、判断力和价值观都具有很强的可塑性。除寒暑假外, 学生们在学校里长久停留、耳濡目染, 教育从业者和建筑设计者营造的物质环境会对其成长产生显著影响。

结构构件形成的图案在教育建筑中实现着复合的社会角色和社会价值, 故我国的教育从业人员、建筑师和结构设计师任重道远, 可从中汲取宝贵的实践经验让未来的教育建筑更具社会吸引力。