石上纯也的新作是如何实现百米的无柱空间的？
石上纯也的新作，如位于东京南青山的「自由画廊」(Junya Ishigami’s Free Gallery)，以其突破性的设计，在建筑界引起了广泛关注，尤其是它如何实现了惊人的百米无柱空间，这背后蕴含着精妙的工程智慧和对材料特性的深刻理解。
要理解这一点，我们首先要抛开对传统建筑的固有认知。通常情况下，如此宽广的空间需要密集的柱子来支撑屋顶的重量，防止其发生坍塌。石上纯也的新作打破了这个常规，他通过一种极其轻盈且富有弹性的方式解决了这个问题。
核心的突破点在于对“薄壳结构”的极致运用和创新。
你可以想象一下，传统的建筑材料，比如混凝土或钢材，往往需要较大的截面来承受荷载。而薄壳结构，顾名思义，就是利用材料的“薄”和“曲面”的几何特性来传递和分散力量。它就像一个蛋壳，虽然很薄，但却能承受相当大的压力。
在“自由画廊”这个项目中，石上纯也似乎将这一概念推向了极致。他使用的并非传统的混凝土或钢筋混凝土，而是采用了一种特别定制的、高度研发的复合材料。关于这种材料的具体配方和工艺，公开信息相对有限，但可以推测其具备以下几个关键特征：
极高的强度重量比： 这是薄壳结构成功的基石。材料必须非常坚固，但同时又要非常轻。这样一来，即使屋顶结构很薄，它也能承受自身的重量以及可能存在的外部荷载（如风、雪）。
优异的延展性和韧性： 由于空间跨度极大，屋顶结构必然会承受一定的变形。材料需要有足够的韧性，能够在形变过程中而不发生脆性断裂。
可塑性强： 为了形成复杂的曲面，材料还需要具备良好的可塑性，能够被精确地塑造成所需的几何形状。
那么，百米跨度是如何实现的呢？
这背后并非仅仅是材料的优秀，更重要的是结构形式的巧妙设计。石上纯也并没有采用简单的平板结构，而是创造了一个连续起伏的、类似于波浪或山峦的复杂曲面屋顶。
1. 连续的受力传递路径： 这个复杂的曲面并非独立存在，而是相互连接，形成一个连续的受力链。当某个点承受荷载时，这个荷载会被巧妙地传递到整个曲面网络中，并最终分散到建筑的边缘支撑点上。你可以想象一下一张拉伸的渔网，每一个节点都在承担一部分张力，而整体网络则保持稳定。
2. 边缘的强化和锚固： 尽管内部没有柱子，但百米跨度的结构在边缘必然需要极其强大的支撑和锚固。建筑的墙体或基础部分会承担起这个至关重要的角色。这些边缘支撑点通过特殊的结构设计，能够有效地承受来自屋顶结构的巨大的向上或向下的推力，并将这些力安全地传递到地面。
3. 预应力技术的应用（推测）： 对于如此大的跨度，预应力技术的应用几乎是必然的。预应力是指在材料或结构尚未承受外力之前，预先施加一定的压力或拉力，使其内部产生预先设置的应力状态。这种技术可以极大地提高结构的承载能力和刚度，有效抵消或减小外力作用下的变形。石上纯也的材料和结构形式很可能结合了精密的预应力工艺，使得整个屋顶在建造完成后就处于一种稳定的受力状态。
4. 对风荷载的精细计算和应对： 在开放的百米空间中，风荷载是一个非常重要的考量因素。空气在屋顶表面流动会产生升力或吸力，可能导致结构失稳。石上纯也的设计一定经过了极其精密的空气动力学计算，通过曲面的形态来优化风压分布，甚至利用风的流动来稳定结构，而不是成为破坏力。
视觉上的轻盈感并非空穴来风：
石上纯也作品的标志性特征之一就是那种“仿佛不存在”的轻盈感。这种感觉不仅仅是视觉上的错觉，更是其设计哲学和技术实现的必然结果。
材料的极致轻薄： 如前所述，核心在于使用了极其轻质且高强的材料，使得屋顶结构在视觉上也显得“轻”而“薄”。
建筑元素的极简： 他有意地消除了不必要的装饰和结构构件，让建筑本身回归其最纯粹的功能和形式。没有了繁复的柱子和梁，空间自然显得更加纯粹、开阔。
光线的运用： 石上纯也非常擅长利用自然光。通过对屋顶透明度或半透明度的控制，以及巧妙的光线引入设计，能够进一步消解建筑的实体感，增强空间的灵动和飘逸。
总而言之，石上纯也能够实现百米无柱空间，是以下几个关键因素协同作用的结果：
创新性的高强度、轻质复合材料的研发与应用。
对薄壳结构理论的深刻理解和极致化的发挥，创造出连续起伏、相互支撑的曲面形式。
精密的工程计算，包括荷载分析、风荷载模拟以及可能的预应力技术应用。
强大的边缘支撑和锚固设计，确保力的有效传递。
极简化的设计语言和对光影的精准运用，共同营造出视觉上的轻盈与开阔感。
这种将工程技术与艺术表现完美融合的设计，正是石上纯也之所以成为当代建筑界重要代表人物的原因所在。它挑战了我们对空间和材料的认知，为未来的建筑探索提供了新的可能性。
要理解这一点，我们首先要抛开对传统建筑的固有认知。通常情况下，如此宽广的空间需要密集的柱子来支撑屋顶的重量，防止其发生坍塌。石上纯也的新作打破了这个常规，他通过一种极其轻盈且富有弹性的方式解决了这个问题。
核心的突破点在于对“薄壳结构”的极致运用和创新。
你可以想象一下，传统的建筑材料，比如混凝土或钢材，往往需要较大的截面来承受荷载。而薄壳结构，顾名思义，就是利用材料的“薄”和“曲面”的几何特性来传递和分散力量。它就像一个蛋壳，虽然很薄，但却能承受相当大的压力。
在“自由画廊”这个项目中，石上纯也似乎将这一概念推向了极致。他使用的并非传统的混凝土或钢筋混凝土，而是采用了一种特别定制的、高度研发的复合材料。关于这种材料的具体配方和工艺，公开信息相对有限，但可以推测其具备以下几个关键特征：
极高的强度重量比： 这是薄壳结构成功的基石。材料必须非常坚固，但同时又要非常轻。这样一来，即使屋顶结构很薄，它也能承受自身的重量以及可能存在的外部荷载（如风、雪）。
优异的延展性和韧性： 由于空间跨度极大，屋顶结构必然会承受一定的变形。材料需要有足够的韧性，能够在形变过程中而不发生脆性断裂。
可塑性强： 为了形成复杂的曲面，材料还需要具备良好的可塑性，能够被精确地塑造成所需的几何形状。
那么，百米跨度是如何实现的呢？
这背后并非仅仅是材料的优秀，更重要的是结构形式的巧妙设计。石上纯也并没有采用简单的平板结构，而是创造了一个连续起伏的、类似于波浪或山峦的复杂曲面屋顶。
1. 连续的受力传递路径： 这个复杂的曲面并非独立存在，而是相互连接，形成一个连续的受力链。当某个点承受荷载时，这个荷载会被巧妙地传递到整个曲面网络中，并最终分散到建筑的边缘支撑点上。你可以想象一下一张拉伸的渔网，每一个节点都在承担一部分张力，而整体网络则保持稳定。
2. 边缘的强化和锚固： 尽管内部没有柱子，但百米跨度的结构在边缘必然需要极其强大的支撑和锚固。建筑的墙体或基础部分会承担起这个至关重要的角色。这些边缘支撑点通过特殊的结构设计，能够有效地承受来自屋顶结构的巨大的向上或向下的推力，并将这些力安全地传递到地面。
3. 预应力技术的应用（推测）： 对于如此大的跨度，预应力技术的应用几乎是必然的。预应力是指在材料或结构尚未承受外力之前，预先施加一定的压力或拉力，使其内部产生预先设置的应力状态。这种技术可以极大地提高结构的承载能力和刚度，有效抵消或减小外力作用下的变形。石上纯也的材料和结构形式很可能结合了精密的预应力工艺，使得整个屋顶在建造完成后就处于一种稳定的受力状态。
4. 对风荷载的精细计算和应对： 在开放的百米空间中，风荷载是一个非常重要的考量因素。空气在屋顶表面流动会产生升力或吸力，可能导致结构失稳。石上纯也的设计一定经过了极其精密的空气动力学计算，通过曲面的形态来优化风压分布，甚至利用风的流动来稳定结构，而不是成为破坏力。
视觉上的轻盈感并非空穴来风：
石上纯也作品的标志性特征之一就是那种“仿佛不存在”的轻盈感。这种感觉不仅仅是视觉上的错觉，更是其设计哲学和技术实现的必然结果。
材料的极致轻薄： 如前所述，核心在于使用了极其轻质且高强的材料，使得屋顶结构在视觉上也显得“轻”而“薄”。
建筑元素的极简： 他有意地消除了不必要的装饰和结构构件，让建筑本身回归其最纯粹的功能和形式。没有了繁复的柱子和梁，空间自然显得更加纯粹、开阔。
光线的运用： 石上纯也非常擅长利用自然光。通过对屋顶透明度或半透明度的控制，以及巧妙的光线引入设计，能够进一步消解建筑的实体感，增强空间的灵动和飘逸。
总而言之，石上纯也能够实现百米无柱空间，是以下几个关键因素协同作用的结果：
创新性的高强度、轻质复合材料的研发与应用。
对薄壳结构理论的深刻理解和极致化的发挥，创造出连续起伏、相互支撑的曲面形式。
精密的工程计算，包括荷载分析、风荷载模拟以及可能的预应力技术应用。
强大的边缘支撑和锚固设计，确保力的有效传递。
极简化的设计语言和对光影的精准运用，共同营造出视觉上的轻盈与开阔感。
这种将工程技术与艺术表现完美融合的设计，正是石上纯也之所以成为当代建筑界重要代表人物的原因所在。它挑战了我们对空间和材料的认知，为未来的建筑探索提供了新的可能性。
网友意见
谢邀。
这个房子长这样
这个建筑的结构原理实际上和常见的悬索桥一样，12 mm 厚的巨型钢板屋顶可以理解为桥的钢索。
↓Construction section / 施工图剖面大样↓
屋顶材料
此外因为钢板本身会产生形变，所以室内高度由四周向中心递减，以确保屋顶变形时的室内高度。
下图是室内等高线。
另外，为了减轻建筑在降雨时屋顶的压力，屋顶上被开了很多孔，水流可以直接流入室内。
不过由于这个单一的巨型机构远远超越了我们的人体尺度。尽管建筑在水平方向形成连续舒展的形态，但是它的垂直方向包括建筑的屋面钢板及天花板的高度，在热能和风能的影响下会有接近1 m 的变形。
一个100 m×60 m 的单层建筑，室内净高仅为2.3m。
这个房子就在石上的成名作：KAIT工坊旁边，目前正在建，不过由于施工难度太高，到底能不能建成、什么时候完工就不得而知了~（朱萧木脸）
左边那个不规则四边形就是KAIT工坊
*以上内容刊载于elcroquis第182期
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