多米諾體系

柯布西耶在1914年就構(gòu)思了“"多米諾系統(tǒng)”，用鋼筋混凝土柱承重，取代了承重墻結(jié)構(gòu)。建筑師可以隨意劃分室內(nèi)空間，設(shè)計(jì)出室內(nèi)空間連通流動(dòng)、室內(nèi)外空間交融的建筑作品。

多米諾住宅這個(gè)名字是一個(gè)雙關(guān)語(yǔ)，結(jié)合暗指domus (拉丁語(yǔ)為房子)和多米諾骨牌游戲的片斷，因?yàn)槠矫鎴D與游戲類似，并且因?yàn)閱卧梢韵穸嗝字Z骨牌一樣對(duì)齊，所以稱之為多米諾體系。

前 世

柯布西耶1908 年在佩雷工作室工作，在14個(gè)月中學(xué)到了鋼筋混凝土的基本知識(shí)。佩雷善于使用鋼筋混凝土，他由于1904年在巴黎弗蘭克林街一個(gè)公寓建筑中使鋼筋混凝土框架“民用化”而一舉成名。

佩雷 深信鋼筋混凝土是未來(lái)的材料。除了它具有可塑性、耐久性、整體性以及經(jīng)濟(jì)性之外，鋼筋混凝土框架是解決多年來(lái)存在于哥特式結(jié)構(gòu)真實(shí)性與古典形式中人文主義價(jià)值之間的沖突的一個(gè)手段。

1910年，柯布西耶去了德國(guó)，為了深入了解鋼筋混凝土技術(shù)，他在貝倫斯事務(wù)所工作5個(gè)月。在與德意志制造聯(lián)盟的成員接觸后，柯布西耶認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代產(chǎn)品工程學(xué)的成就，包括船舶、飛機(jī)、汽車。這是他對(duì)現(xiàn)代化、工業(yè)化生產(chǎn)的一次重要體驗(yàn)。

1913年柯布西耶在瑞士老家建立了自己的事務(wù)所，名義上就是專長(zhǎng)于鋼筋混凝土技術(shù)。

1915年，柯布西耶與童年好友、瑞士工程師邁克斯杜波伊斯合作，提出了多米諾住宅原形。這個(gè)模型幾乎貫穿他后來(lái)至1935年設(shè)計(jì)的住宅中。

1916年移居巴黎。隨后5年中，柯布西耶白天在一家建材工廠做經(jīng)理，其它業(yè)余時(shí)間全部用于繪畫(huà)和寫(xiě)作。

1920年，柯布西耶從“多米諾住宅”發(fā)展出“雪鐵龍住宅”。（被認(rèn)為是馬賽公寓酒架上的一個(gè)“酒瓶”。）

柯布西耶為這種基本類型做了兩個(gè)方案，他首次做出了他典型的雙層生活空間，包括中間的臥室?jiàn)A層和頂部的兒童臥室。

▲ 雪鐵龍住宅  1920、1922年平面.

▲雪鐵龍住宅

雪鐵龍住宅直跑樓梯的當(dāng)代演繹

Gifu Kitagata apartment building                    中國(guó)美院象山校區(qū)i9#樓

工業(yè)邏輯

“多米諾”（意為“骨牌”）模式，可以在不同層次上進(jìn)行闡釋。一方面，它僅僅是一種生產(chǎn)上的技術(shù)設(shè)施; 另一方面，它借用了“多米諾”這一商標(biāo)名稱，意指這是一幢向骨牌那樣標(biāo)準(zhǔn)化的房屋。平面上的獨(dú)立柱子可視為單個(gè)骨牌，而這些房屋的組合所顯示的往復(fù)模式則類似于骨牌的排列陣式。

柯布西耶希望把多米諾骨牌視為一項(xiàng)產(chǎn)品，在形式及其組合方式上類似于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。柯布西耶把這些要素視為“對(duì)象-類型”，其形式隨著類型的需要而加以修正。（后世被歸類為范型類型學(xué)的代表）

幾何邏輯

埃森曼曾經(jīng)在一篇文章中，用語(yǔ)言學(xué)的方法，詳細(xì)分析了多米諾的各個(gè)部件之間的邏輯關(guān)聯(lián)，用窮舉法來(lái)推理演繹各建筑元素，如柱子、樓板、樓梯、基礎(chǔ)的位置與幾何關(guān)系，他通過(guò)對(duì)這個(gè)最基本的原型進(jìn)行分析，來(lái)挖掘現(xiàn)代建筑中的存在的基本語(yǔ)法。

埃森曼試圖進(jìn)一步證明，現(xiàn)代建筑與古典建筑一樣，存在著基本的語(yǔ)言、語(yǔ)法，只是我們還沒(méi)有總結(jié)出來(lái)。同時(shí)認(rèn)為,文藝復(fù)興以來(lái)400多年的幾何學(xué)傳統(tǒng),被這個(gè)原型打破了。

古典建筑是精神性的，立面的 (平面代表內(nèi)容，立面代表形式)?，F(xiàn)代建筑是功能性的，平面的。

柯林·羅認(rèn)為: “柯布西耶的'地板實(shí)際就是一個(gè)水平的墻?！边@句話推理起來(lái)是這樣的: “地板是水平的墻; 墻也就是水平的地板; 立面也便變成平面。

▲多米諾體系圖解

發(fā) 展

二戰(zhàn)結(jié)束之后，材料科學(xué)和制造業(yè)得到了飛速 發(fā)展，多米諾體系也得到了相應(yīng)的發(fā)展。當(dāng)時(shí)的建筑師們開(kāi)始深入探討不同材料和建造方法對(duì)建筑設(shè) 計(jì)可能的貢獻(xiàn)，尤其是基于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的工業(yè) 化建造思想的應(yīng)用。

1950、1960 年代，鋼結(jié)構(gòu)多米諾也得到了很大的發(fā)展，最為著名的是瑞士建筑師菲利茨·哈勒 提出的結(jié)構(gòu)體系。他在研究了工業(yè) 化材料的設(shè)計(jì)和建造方法的基礎(chǔ)上，對(duì)柯布西耶以 鋼筋混凝土為材料的多米諾結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了改造。

 他以鋼 為結(jié)構(gòu)材料，提出了3種改造體系：

適用于 私人住宅和辦公樓的  “最小體系”（Mini-System） 、

適用于高層建筑的                “中間體系”（Midi-System） 、

適用于工業(yè)園區(qū)建筑的         “最大體系”（Max-System）。

此類工業(yè)化背景下多米諾系統(tǒng)的特征是，配置了鋼結(jié)構(gòu)柱，在柱與板之間增加了空腹桁架梁，而梁柱之間則通過(guò)螺栓連接，使該體系中的構(gòu)件均可以拆卸和循環(huán)使用。

同時(shí)，空腹梁形成的空間可以被設(shè)備管線整合使用。

在鋼結(jié)構(gòu)多米諾系統(tǒng)中，由于梁 元素的加入，結(jié)構(gòu)力流傳遞路徑更加清晰，結(jié)構(gòu)效 能明顯提升；由于標(biāo)準(zhǔn)化的連接節(jié)點(diǎn)和模數(shù)化構(gòu)件的使用，多米諾快速建造施工成為可能。

木材作為結(jié)構(gòu)材料在多米諾系統(tǒng)改造中也取得 了很大的突破，尤其是膠合木技術(shù)的發(fā)展，使得木材作為結(jié)構(gòu)材料被廣泛運(yùn)用于建筑中。

今 生

單一的多米諾結(jié)構(gòu)體系顯然已不能滿足現(xiàn)代建筑的設(shè)計(jì)和表達(dá)，

對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化自然成為構(gòu)建多元化建筑形態(tài)的必要手段。

效能優(yōu)化

多米諾結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化略之一是改善柱板體系的受力，

一方面，有效抵 抗柱板部位的沖切剪應(yīng)力，

另一方面，改善板的受力，提升結(jié)構(gòu)效能，使板的用材減少、自重減輕。

下圖中，柱頭的擴(kuò)大處理或頂板局部加厚（a、b）、 框架體系支撐應(yīng)用（c、d、e）、主次梁和井式梁支 撐應(yīng)用（e、f），都是基于上述的優(yōu)化考慮 。

構(gòu)件重構(gòu)

運(yùn)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)技術(shù)和建造工藝，通過(guò)對(duì)多米諾系統(tǒng)中的“柱”與“板”在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料、 組織方式及結(jié)構(gòu)抗力性能等方面進(jìn)行了改造，建立建筑形態(tài)、空間模式和結(jié)構(gòu)體系的新特征。

▲伊東豐雄設(shè)計(jì)的仙臺(tái)媒體中心        管狀柱+蜂窩板

拉壓系統(tǒng)整合

傳統(tǒng)的多米諾體系中所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件都以受壓和受彎為主，其結(jié)構(gòu)效能較低，而結(jié)構(gòu)構(gòu)件都會(huì)受到 拉力、壓力和彎矩的作用，普通結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)法達(dá)到 拉力和壓力的高效分配和組織，但是通過(guò)結(jié)構(gòu)體系 中索線的加入，將結(jié)構(gòu)體系中的拉力和壓力有針對(duì) 性地分配給受壓構(gòu)件和受拉構(gòu)件，使得結(jié)構(gòu)體系更 加高效，同時(shí)更加節(jié)省結(jié)構(gòu)材料。

▲日本神奈川工科大學(xué)KAIT工房   石上純也

拉壓組合柱 + 預(yù)應(yīng)力板

對(duì)板的改造方面：

樓板采用鋼肋梁體系，利用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)：先將壓力 構(gòu)件就位去承受屋頂?shù)闹亓?，然后?duì)1990 m2 的板面模擬施加可能的雪荷載，當(dāng)屋頂受力變形降到某 個(gè)高度時(shí)，才將拉力構(gòu)件從梁架往下與地面連結(jié)，當(dāng)模擬施加荷載去除后，結(jié)構(gòu)形成了預(yù)應(yīng) 力（拉）和壓組合的高效體系。

對(duì)柱的改造方面：

因?yàn)橛辛松鲜鲱A(yù)應(yīng)力板的試 驗(yàn)和改造策略，新結(jié)構(gòu)體系中的“柱”自然而然表 現(xiàn)為受壓柱和受拉桿兩種形態(tài)。用42根柱子作為支撐垂直荷載 的壓力柱、263根柱子作為平衡結(jié)構(gòu)體系的拉力桿， 共同完成了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系。

柱子都是矩形截面形態(tài)， 最薄的拉力構(gòu)件是16mm×145mm，最厚的壓力構(gòu) 件是63mm×90mm。

▲雞蛋展覽館 Ulrike Schartner 和 Alexander Hagner

設(shè)計(jì)旨在為收藏品提供最佳的觀賞角度的同時(shí)，釋放底層的建筑 空間，將建筑完全地融入周邊環(huán)境之中。

柱板改造方法：

利用兩根受壓鋼柱和邊緣下拉穩(wěn)定索形 成建筑結(jié)構(gòu)豎向和水平受力體系；

一層樓面采用鋼構(gòu)井字梁式樓板結(jié)構(gòu)，其中井字梁在檐部 向上折曲支撐上部結(jié)構(gòu)體系，并給一層空間提供較 寬闊的視野，建筑底層兩根鋼柱刻意向不同角度傾 斜，也不同程度增加了建筑視覺(jué)上的動(dòng)感。

在施工中，首先建起兩根鋼柱，然后在矩形平面4個(gè)角點(diǎn) 豎起4根臨時(shí)支柱，再將樓面結(jié)構(gòu)就位，建造膠合 木結(jié)構(gòu)檐部和屋頂，之后加入底層穩(wěn)定索線系統(tǒng)， 最后撤除角點(diǎn) 4 個(gè)臨時(shí)支柱。

這種結(jié)構(gòu)體 系在穩(wěn)定性和剛度方面都能達(dá)到甚至超越普通結(jié)構(gòu) 的性能，達(dá)到功能、空間和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，可以說(shuō)， 改造是非常高效的。

平面柱網(wǎng)

從平面出發(fā)，打破傳統(tǒng)多米諾體系的平面組織方式，對(duì)柱網(wǎng)系統(tǒng)的組織方式進(jìn)行重構(gòu)，在滿足結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上，構(gòu)建更加靈活且具有特質(zhì)的建筑空間。

規(guī)則型柱網(wǎng)

▲樂(lè)觀建筑學(xué)院   WAI建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)

以傳統(tǒng)多米諾體系為起點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)建筑體系進(jìn)行拓展。尤其是在結(jié)構(gòu)體系方面，為適應(yīng)現(xiàn)代多元化建筑復(fù)雜的功能、 靈活的空間要求，它對(duì)傳統(tǒng)建筑的正交型柱網(wǎng)進(jìn)行了重構(gòu)。

非規(guī)則型柱網(wǎng)

▲伊東豐雄     多摩藝術(shù)大學(xué)圖書(shū)館

結(jié)構(gòu)仿生再造

仿生建筑，就是借助于自然界中物質(zhì) 的形態(tài)、行為等構(gòu)成和邏輯，結(jié)合生態(tài)學(xué)、形態(tài)學(xué)、 建筑學(xué)和技術(shù)科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，獲得相對(duì)優(yōu) 化的形態(tài)或結(jié)構(gòu)的建筑類型。

類似的，結(jié)構(gòu)仿生便 是汲取自然界中事物的形態(tài)或構(gòu)成邏輯作為建筑中 的結(jié)構(gòu)體系，提高結(jié)構(gòu)體系的抗力性能和穩(wěn)定性。

▲波多黎 Wilfredo Mendez Vazquez 設(shè)計(jì)研究小組

通過(guò)對(duì)人體骨骼和肌肉的組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行的研究，以 結(jié)構(gòu)仿生的方法將其抽象出來(lái)作為建筑的結(jié)構(gòu)體系， 使傳統(tǒng)多米諾結(jié)構(gòu)體系在結(jié)構(gòu)材料的使用量和結(jié)構(gòu) 體系的抗力性能等方面得到了很好的改善 。

基于人體骨骼自重輕和結(jié)構(gòu)能力強(qiáng) 的特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)將骨骼和肌肉的生物形態(tài)學(xué)參 數(shù)（如幾何形狀、比例、結(jié)構(gòu)等）轉(zhuǎn)譯為建筑中以鋼筋混凝土為材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并模仿骨骼中空的 特點(diǎn)，利用結(jié)構(gòu)柱幾何中心區(qū)域受彎極小的力學(xué)原理，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件也處理為中空的形態(tài)，同時(shí)使用索 線增強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性。

結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)典的多米諾系統(tǒng)蘊(yùn)藏著極豐富的內(nèi)涵，采用特定的技術(shù)思考路徑和相應(yīng)的技術(shù)動(dòng)作， 即可激發(fā)其內(nèi)在的生命力，最終貢獻(xiàn)于建筑創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的。因此，研究傳統(tǒng)多米諾體系，對(duì)我們還原體系的本構(gòu)，運(yùn)用新材料、新技術(shù)和新思維，探尋建筑 設(shè)計(jì)創(chuàng)新渠道，依然有非常好的啟示作用。