【作者iStructure； 源自：iStructure《结构鬼才佐藤淳:结构师是把天马行空思想落地》2021.09】
（日本现代建筑的成功离不开对结构工程师的尊重，正是他们的计算和实验，让传统工艺重新绽放光辉，也让现代技术不断推进发展。在堪称百花齐放的日本当代建筑界，叫得上名号的结构建筑师却屈指可数，佐藤淳无疑是个中翘楚。
随着新技术的膨胀式地发展，与前辈相比，现在的建筑师可能很难对自己的设计做到方方面面的绝对统领，特别是对材料和结构的研究重担更多地落到了结构工程师的身上，佐藤淳坦言，对于结构师来说，从传统的机构计算转向结构设计，是他们正在面临的一大挑战。
最近日本建筑界的大事，无疑是安倍晋三宣布废除由扎哈·哈迪德设计的2020年东京奥运会主场馆方案。佐藤淳认为这样的结果是件好事，因为扎哈的设计不仅不符合日本传统的设计方式，而且对力学方面的考虑几乎没有。“如果扎哈的设计在力学上更科学，更讲究结构的序列性，相信对她的质疑会消失一半以上。”佐藤淳说。——网文节选，未查询到作者姓名）
提到“自由建筑”，大家不会陌生
石上纯也老师在轻薄与漂浮的
路上追求极致
近期的项目KAIT PLAZA
通过对钢板施加预张力
以及250厚的支座边界预反向倾斜
实现了12mm的钢板
覆盖了87m x 56m的超尺度空间
▲KAIT PLAZA
▲钢板施工
而这个建筑本身
也引起了广泛的争论和探讨
小i觉得这是一个惊艳
但又有些“结构善后“的建筑
从项目周期，体量的调整
以及结构师的更换
想必过程还是充满着诸多不易
▲端部构造
项目完工时，一位先生
在一个开洞下欲做引体向上
不知是否在致敬结构大师Peter Rice
但似乎因为长期沉迷科研还有些力不从心
▲Peter Rice在拉索幕墙上引体向上
这位先生就是KAIT PLAZA背后
神似日版李宗盛的
自然结构师——佐藤淳
▲结构师佐藤淳©Architect Agency
01. 学徒之路
1970年，佐藤淳出生在日本爱知县
父亲是药学院的，母亲是药剂师
然而子未承父母业
从小梦想成为宇航员的男孩突然某天醒悟
“我想设计一艘宇宙飞船，而不是成为宇航员
之后就去了东京大学的工程学院
因为志愿没填好阴差阳错成为了建筑系的一员
那时的他对建筑一无所知
唯一确信的就是结构也是
以力学为基础来设计外形
跟航天器一样
1995年毕业后
佐藤淳在结构大师木村俊彦的
结构设计事务所工作
作为木村的关门弟子
以及四代目工程师先锋
老师对佐藤淳设计理念的
重塑有着深远的影响
2000年后回到东大
并成立佐藤淳構造設計事務所
产学研全面开花
下图引自豆瓣网友“土佐脱藩浪人”
整理的日本工程师谱系
也是一代代的传承
▲日本结构师谱系©土佐脱藩浪人
02. 简化
简化是佐藤淳在事务所学习到的重要的技能
建筑师经常在图像模糊不清的情况下
与工程师交流，相较于“等我回去算算”
如果当场通过草图评估出结构的
合理性、计算出构件的尺度
那将是非常有益的沟通
尤其对于建筑师天马行空的想法
工程师突发灵感的
“那是不是这样处理就可以了？”
这种愉悦感应该是巨大的
▲MOOM
来回之间往往也就明白了建筑师的最初的想法
当然简化的本领也是基于扎实的
基本功、丰富的工程经验
以及敏锐捕捉关键问题的能力
在佐藤淳和学生合作MOOM项目中
通过铝管与张拉膜构成
长度26 m跨度8 m的主体结构
▲MOOM
虽然是离散的结构
通过比较近似拱轴线的
轴力与铝管的屈曲荷载
简单的计算出后者是前者的8倍时
自然也就有了信心
计算花费10分钟
所有过程只是写在半张A4纸上
▲计算草稿©Jun Sato Laboratory
03. 自然
本以为佐老师只是
潜心研究建筑结构的奥秘
浏览完其东大研究室的网站
深感我格局太小
首先映入眼帘的是
▲自然形态©Jun Sato Laboratory
佐老师认为：我们可以通过
力学、几何以及实验了解
创造出更多的自然形态
我们不可能只是通过计算去了解未知的现象
必须简化模型用更少的计算去弄明白一些事情
这样也会有益于我们和建筑师的合作
比如通过实验研究钢板上开花卉形
还是爱心形的图案
哪个对钢板屈曲强度提升较大
以及同样的图腾
数量与布置方式对屈曲荷载的关系
▲不同图腾的钢板©Jun Sato Laboratory
▲图腾与屈曲荷载©Jun Sato Laboratory
▲将花纹设置在钢板结构易屈曲位置©Jun Sato Laboratory
还有这种用60mm的
木块粒子组合成一个大的体块
之间通过吊环连接，虽然构造简单
但是如何能让后进来的
木块成功卡住成为难点
用一种几何学的算法
去优化这个模糊节点距离α
以木块坐标为变量
保证α在吊环的可调节范围
▲木块装置©Jun Sato Laboratory
▲生成难点©Jun Sato Laboratory
▲模糊节点优化©Jun Sato Laboratory
在2008年威双展上
佐老师与石上合作了两个温室
虽然是临建
但二人经常头脑风暴如何做到极致自然
▲温室1
佐：想要什么感觉？
石：透明
佐：全玻璃咋样？
石：不行，这样玻璃会厚还是有存在感
石：我要不可思议反差
佐：我想想
最终两个温室分别高2m和6m上覆玻璃
支撑柱分别为16mm以及32mm的方柱
▲温室2
首先采用了高强度钢
(约1560N/mm2，约是普通钢材的4倍)
接下来的挑战就是如何减小柱子
在竖向荷载下的弯曲变形
从而避免弯矩
首先安装横梁立柱，然后焊接固定
接着施加与屋面玻璃相同的配重让框架发生变形
保持这个配重，之后烤弯框架至无荷载几何状态
卸载后框架将发生反向变形也就是预起拱
这样后面玻璃安装后柱子就自然伸直了
▲施工过程
之所以梁柱焊接而非做成摇摆柱
来避免弯矩也是考虑到
尽可能减小柱子计算长度
防止提前屈曲
整套工艺最难的就是烤弯框架了
据说现场只有一个工匠有这手艺活
▲现场烤弯框架
还有些利用纸、树脂
亚克力、玻璃、木片等材料
甚至采用光学的频谱分析
来实现各式各样自然的形态
去佐藤研学习想必会很有意思吧
▲自然界的频谱生成©Jun Sato Laboratory
04. 构造
除了教书育人
佐藤淳和建筑师藤本壮介
隈研吾、小嶋一浩
以及石上纯也等建筑师
也是一起实践了很多工程项目
在隈工的GC口腔科学博物馆项目中
隈工和佐老师就
“木构是否要有结构作用”起了“争议”
▲GC口腔科学博物馆
最终在佐老师的坚持下
最终依靠类似鲁班锁的
节点构造让建筑结构完美的融为一体
（附文——日本是一个具有悠久木结构传统的国家，相较于喜欢用硬木制作大梁大柱的传统，日本则更偏爱榉木等软木，对于精巧榫卯结构的手工加工非常发达，历代传承。从2010年到2013年，佐藤淳与日本建筑师隈研吾接连合作了四个项目：下关市川棚温泉中心、星巴克太宰府店、GC口腔科学博物馆和日本微热山丘，通过对木结构的全新应用探索这种古老的方式在现代的可能性。
木结构是否一定需要承担功能性？在这个问题上，隈研吾和佐藤淳有了“争议”，隈研吾认为即使结构只作为漂亮的装饰和造型，也可以接受，佐藤淳却坚持其一定要承担功能作用。事实证明，那些有结构功能的建筑最终都成为了隈研吾的经典之作。
两人于2010年设计建造的位于爱知县的GC口腔科学博物馆，取法传统的日本木玩“刺果”（cidori，即中国的鲁班锁），使用日本最优质的桧木木材，在三根木棍的节点处完全不使用螺丝、胶水和钉子，就像上千个“刺果”玩具组成的巨大而抽象的网络。日本的媒体曾评论说这一实践展现了两人对抗机器制造业，企图让建筑回归手工的意图。佐藤淳却回应说，“现在的手工是对未来数字化投入精巧建筑的一种基础展示。”他解释说，在隈研吾的木装置系列中，邀请了非常优秀的“宫大工”在现场加工。“当然随着技术的推进和数字化控制的发展，这些精巧的切割会逐渐更加容易完成。未来精细的构件都可以通过机械化来实现，我们希望的是在不久的将来，这种精细化不仅应用在机械设备和制造业，也可以应用在建筑上，从而将建筑提高到更高的层次。”——节选自网络，未查询到作者姓名）
▲木构节点
在津田兽医诊所这个项目中
虽然尺度不大
利用6mm的钢板焊接而成的
置物架兼做结构支撑墙体
▲津田兽医诊所
依据钢板墙的屈曲荷载调整墙体相互角度
（互成角度约是平行墙的4倍）
以及网格的间距
使得结构合理高效的同时有了日常的呈现
▲不同钢板形态与屈曲荷载
群马县农业技术中心（2013）
以及知立的寺子屋（2016）
这两个项目虽然形式上都是木构悬挂屋面
佐老师并没有选择一招鲜
而是极力探索多种结构表达的可能性
▲群马县农业技术中心
▲知立的寺子屋
群马县农业技术中心整合了分散在
全县各地的农业技术中心的项目
为了能够自由地设置实验室
设计者希望是一个整体覆盖的屋顶
最多由6根横截面为
90 x 75 mm长4 m的杉木被连接在一起
形成了一根单梁
交叉的网格单木梁形成了屋面主结构
并有着较好的面内刚度
▲结构体系
▲内部空间
最大跨度23m，端部有斜向拉索
平衡屋面拉力的同时形成了横向的抗侧体系
利用室内分隔布置额外的抗侧构件
由于木构长期受拉下会有拉伸变形
端部也是预留100mm的
间隙调节供将来可以重新拧紧
▲体系图解
知立的寺子屋为由当地公司经营的托儿所
悬链线状的木屋架由鸟居形的钢柱梁悬吊而成
预制切割好的木梁一个个标好号码，现场拼装
虽然所有的木梁形状都不一样
但高加工精度使得现场的安装进行得非常顺利
▲体系图解
木梁长1500mm，宽度均为105mm
高度从65.9～220.6mm变化
每块之间通过两个螺栓连接
佐老师计算时考虑了0.3倍截面的节点转动刚度
横向的水平力通过梁上的胶合板和其上的
排布的檩条产生的足够的面内刚度
被有效地传递到了下部结构
而纵向的水平力则由
兼做幕墙立挺的柱子传递到基础
中部立柱355.6mm直径
横梁为506mm的圆管
由于形态对称
所以自重下对柱底产生的弯矩较小
▲室内空间
在宝性院观音堂（2018）
是一个在日光街道上
延续了 400 多年的观音堂
兼多功能空间的项目
意图在面向街道的停车场场地上
创造一个向当地开放的空间
就像当年作为驿站而建造的茶馆一样
观音堂将方形屋顶的顶点错位移动
并形成了一个个爬梁搭接的网状架构
截面为105 x 270 mm的木梁
跨越了12.7m的跨度
▲宝性院观音堂
马事公苑树屋是
一个公园里的树屋项目
在距离地面6.6m高的
折梯上设计小屋
为了回应周围的树木
尝试了橡果的有机形状
▲松果屋
用当地的木材做成面板
再将木材互锁起来就可以完成橡果的整体
并试图让这个整体形成结构性
为了实现橡果的有机形状
面板经CNC雕刻
最后由专业木匠完成
最终，388张形状各异的面板
捏出了具有自然风貌的外形
▲建造图解
结构鬼才佐藤淳
