这是一本世界上的结构技术人员翘首已盼的书。为什么这样说呢？不用作过多的解释，因为当您翻开这本书时就会一目了然。书中内容令人兴奋，所举事例新奇有趣，我相信每一位阅读此书的人都会爱不释手，希望一口气将其读完。

本书就是想讲述在“空间与结构的交汇点”处的各式各样的传奇故事。在“传奇故事”的选择中设定了“围绕历史的视点”、“围绕人物的视点”、“围绕结构设计的视点”、“围绕由构思至建设的视点”及“围绕结构美的视点”这几个视点，旨在将这些视点简洁地归纳在一起，使人们更加易于理解“空间与结构”的全貌，并成为相互讨论的平台。

在建筑空间及结构设计的交汇点处，由于时代、场所及所从事设计的人员的不同而出现了各种各样的传奇故事。

本书记载了在这类空间与结构设计的交汇点处所出现的几多“传奇故事”，同时也是一部空间结构设计的入门书。

那么构成“传奇故事”的视点存在于何处？那就是“围绕历史的视点”、“围绕人物的视点”、“围绕结构设计的视点”、“围绕由构思至建设的视点”及“围绕结构美的视点”。

以上述五个视点为轴心，笔者阐述了空间结构的多样性及技术上的独创性、结构设计的可能性，并介绍了建筑师、工程师携手共同创作的作品，其中还穿插了笔者到目前为止的“思路”、“经验”及“教授方法”等，期望人们早日进入“时间与空间”、“文明与文化”中所构筑的空间设计的大世界中。

序／耶尔格·施莱希(Jorg Schlaich)

前言

1 空间与结构的交汇点

空间与结构的结合-1

空间与结构的结合-2

自然与艺术

各种各样的结构形态

力流与力的平衡

建筑物为什么会倒塌？

2 古代文明的时代

文明与技术

世界上的七个谜团

立石像之谜

巨石阵之谜

消失的文明

石砌的魔术师

消失的都市

为什么要建造金字塔？

被继承下来的伟大建筑

悠久的历史遗产

穹顶的前身

3 石与木的时代

罗马时代的拱券

奇异的大空间一

超越时代的巨大空间

艺术与技术的结晶

标志性穹顶

记忆中的陵墓

哥特式的大空间

最后的石砌穹顶

石砌结构的空间与构造

诞生于日本的石拱

诞生于日本的木拱

日本的木结构大跨结构-1

日本的木结构大跨结构-2

重建双塔

4 钢铁的时代

从经验到科学

铁器的曙光

由技术革新产生的奇迹空间

不屈的工程师之魂

铁器的魔术师

布鲁克林桥的传奇故事

圣路易斯的荣耀

横跨海湾的巨人

桥梁为什么坍塌？

悬索结构与桁架

异形桁架梁

分段化处理的连续梁

19世纪的工程师与建筑师

5 20世纪——向可能性的挑战

从19世纪末进入20世纪

超大跨桥梁的梦想

通向超高层之路

世界上的大跨建筑

日本的大跨建筑

建筑材料的发展

6 充满创意的世界

结构工程师及建筑师

由力流产生的有机形态

有机的空间与结构

由钢筋混凝土结构构成的新形态

结构的秩序与美学

宇宙船地球号

综合性的结构设计

整体的结构设计

近乎于合理性的美

建筑师与结构工程师的互动

创造空间的魔术师

无名却带有普遍性的空间

激活结构空间的建筑师们

结构的诗篇

寄托于膜结构之梦

潘达式穹顶

轻型结构的旗手

钢筋混凝土壳的自由表现形式

结构技术的艺术体现

向膜结构极限的挑战

探讨木结构的可能性

如猎犬般的追踪者

奇妙的结构形态

7 集会的空间

步行桥

瞭望空间与塔

候机楼

半室外空间

中庭空间

高层建筑形成的大空间

体育比赛与大型活动空间

展出空间

临时性空间

可动的建筑即可变空间

祈祷空间

小空间及居住空间

8 设计的二元素

习志野穹顶

日本的穹顶方案设计竞标

东京奥林匹克国立代代木

体育场馆

慕尼黑奥林匹克体育场

悉尼歌剧院

9 无建筑师的结构

瑞士的Salginatobel桥

西班牙的ALLOZ的渠桥

英国的达勒姆的步行桥

日本九州的伊纳科斯桥

德国斯图加特的观光塔

日本的唐户桥

椭圆形穹顶

建筑会馆的开闭式穹顶

10 结构形态

空间结构中的结构形态

形态的构思与选择

由弯矩图构成的形态

山形拱的设计

空间桁架的设计

格子的设计

构成形态的机理-1

构成形态的机理-2

关键部位的结构

可变形的结构

结构与表现形式-1

结构与表现形式-2

11 科学技术的发展与演变

张弦梁结构

张弦梁结构的设计

构架与拉力的组合

轮式环箍形张弦梁

富勒与复合型张拉体

走向复合型张拉体的世界

复合型弦支桁架

张弦剪式结构

什么是张力膜？

尖角形张力膜

吊架式张力膜

支柱式张力膜的设计

弹簧支撑式张力膜的设计

MJG传奇故事

12 从构思到实现

绿色前桥穹顶

出云穹顶

静冈埃克帕体育场

山口飞翔鸟式穹顶

酒田市国体纪念体育馆

穴生穹顶

天城穹顶

堀之内城镇体育馆

唐户市场

13 纵观结构设计

体验建筑与结构教育

每个人都可以成为工程师

地球环境与设计

现在假如你是富勒

什么是结构设计？

结构设计的目标

结束语

参考文献

蜜蜂为设计师

在建设欲望上，可以说人类与蜜蜂非常相似。其本质上的差别只有一个。蜜蜂“不会建设比昨日更好的蜂巢”，而人类“总是设法寻找更加合理的结构”，或者说“设法创造更加舒适的未知空间”。

相对于可以轻而易举地用同样的单元体堆集成最密实的六角形蜂巢精致结构的蜜蜂，人类却在绞尽脑汁地尝试三角形与四角形的混和，或是不规则的排列组合体。在其中的合理与不合理之间努力寻找其平衡点，这就是结构技术。

毫无疑问，不同的结构师设计出的结构是不同的(除非限定了结构形弍)。与无数的蜜蜂或蜘蛛一成不变地继承了蜂巢或蜘蛛网的结构不同，人类所采用的材料、施工方法、构造方法以及规模形状则是千变万化的。

人类的本能，进一步说是人类的偏好、天资和野心决不会停留在一处。它总是与艺术、建筑或者是结构相关，期望能够超越过去不断进步。和所有的艺术作品一样，使不确定的未知的结构得以实现的欲望是结构师的天性，也就是这种好奇心促进了人类建设史的发展。但是在这里产生一个问题，即对未知领域的挑战总是与风险并存。

1995年关西国际机场获得了日本建筑学会颁发的业绩奖与作品奖两项大奖。笔者随后与刚刚独立执业的冈部宪明有一场对话。其发言令人留下深刻印象，至今记忆犹新。下面是发言中的部分内容。

“雨停了，去林中散步。忽然被树林中闪闪发光的东西所吸引。树木的枝头上，小小的水滴好似水晶项链般发出耀眼的光芒。项链的赠与者是蜘蛛。雨后蜘蛛网的清晰美丽再一次使人认识到自然界中巧夺天王的造型能力。

斋藤公男先生在第一眼看到自己经手我天城穹顶时，联想到了透明发光的蜘蛛网。那形式如悬浮在空中的蜘蛛网，是我非常喜欢的结构造型之一。构件的尺寸、构成、素材的搭配、连接受压构材的张拉索、连接节点的组合非常均衡地构成一个整体，它采用了大气中浮游的表现形式。尤其绝妙的是在白色特氟纶膜形成的光的扩散面上放射出光芒的面和线的织物中呈现出的线材的搭配。

在膜结构中要想得到纤细的图案感觉并不像想象的那么容易。因为膜结构自身的不确定的外形往往起支配作用。然而在天城穹顶中，由于采用了如蜘蛛网状的结构件的布置，获得了膜结构中非常少见的细致的感觉。

大约在与斋藤先生交谈的前一周，收到了久未通信的劳伦·里恩小姐的来信和最近的论文。我与已故的结构大师彼得赖斯先生合作了将近20年，完成了多个项目。劳伦·里恩小姐继承了赖斯的遗志，在牛津大学致力于利用计算机对蜘蛛网的结构特性进行非线性模型的分析工作．她与牛津大学的生物学家组成研究小组共同对经历了4亿年岁月的大自然的变迁所形成的蜘蛛网的结构体进行研究。通过他们的研究可以看出自然界中蕴藏着的结构极为丰富。现代建筑时至今日已经掌握了各种各样的结构形式。随着计算机的介入，今后将会获得更多的结构分析方法。在建筑与结构的不断创新活动中．特别应该引起重视的是有机地、科学地掌握对素材和结构的力学意义上的认知能力。

与天城穹顶的结构设计师斋藤公男先生的对话主题是关于以不断发展的科学认识为食粮，使创新的建筑在现实中不断变成现实的具体化问题。

谈话结束了，我们感到斋藤先生与彼得·赖斯先生一样，都具有从蜘蛛网中发现蕴藏在其中的结构的可能性的诗一样的想像力。

建筑师与有共鸣的结构师的邂逅，带来了开始新的冒险的期待与喜悦。”(“蜘蛛网的梦想”《建筑通信报》1995年5月25日)

        P12-P13

这是一本世界上的结构技术人员翘首已盼的书。为什么这样说呢？不用作过多的解释，因为当您翻开这本书时就会一目了然。书中内容令人兴奋，所举事例新奇有趣，我相信每一位阅读此书的人都会爱不释手，希望一口气将其读完。

像桥梁、塔类、体育设施及工厂等这些出自于结构技术人员之手的建(构)筑物，或者即使是与建筑师合作设计的建筑物，其建(构)筑物的品质一般会受到使用功能及最低限度的成本因素所支配。因此其美的要素及其文化成分就难免有所欠缺。当然对此类实用性建(构)筑物来说，首先应该充分满足使用功能的要求，但是对于基本建设来说，只有具备了文化因素，才能成为文明大家庭中的一员。

在这里我们应该提醒那些生活在物质社会中的人们应着眼于提高品质的价值，即使是牺牲某些东西也必须自觉地为提高品质而努力。其对象不仅仅是指美术馆、音乐厅及政府大楼等建筑物，也包括实用性的社会财产(基础设施)。因此，作为结构技术人员不应该仅仅在技术上倾注全力，还应该抓住一切机会努力发挥其创造性，为在文化领域的发展作出贡献。

实际上为设计出综合意义上的高品质的结构物，要求结构技术人员必须在自己的技术知识领域里开动全部感观上的、或创造性的思维(想像力)——本书中将其称为两种向量。只要是从学校毕业的技术人员，任何人都具备这类专业知识；只要是人类中的一员，任何人生来就有这种感观上的创造发明的天赋。因此，杰出的、结构美的建筑物应该随处可见。然而，事实并非如此。因此，一定是在某些地方存在着陷阱，也就是说连接技术与想像之环一定是在哪里丢失了。

本书就是指导人忙如何填平专业知识与想像力之间的鸿沟，在设计中将两个元素巧妙组合的方法，并且培育人们在设计上加入个人特点的积极向上的态度。通过学习本书，结构技术人员就会惊奇地发现身边的自然结构物的无处不在，就会以一种敬畏的心态领会其中的奥秘，并且可以理解如果竭尽全力，在由先辈们推动的缓慢前行的结构世界的车轮上再使一把力，也许和同事们一道能使车轮再前进一点这个道理。然后，只要认真热情地进行设计，就会惊喜地发现自己设计的每个建筑物都是以自己的主观意识为基础的、充满创意的、具有独特风格的建筑物。为什么呢？这是因为即使两座具有相同功能或相同使用目的的结构物，由于所处的自然条件以及都市的边界条件的不同，决不会完全相同。所以，如果采用了标准的、重复的、或者毫无创意的结构形式，必将失去具有文化创意的机会。

另外，由于材料科学从利用计算机的辅助设计与制造已发展到利用机器人进行工程建设的程度，我们这个时代满足于技术上的惊人进步的人们，不能将这种技术进步与表现我们时代新的飞速发展的惊人的结构形式的出现相结合，反而在高度的作业能力及低材料成本的驱动下，只关心加速标准件的生产速度，这不能不给人们留下一种新的遗憾。然而，通过阅读本书可以了解到存在着与由产业革命的进行而发明的铸钢及其后来的钢筋混擬上等新材料相同的情况。那么，就可抱有新的希望。也就是说，开始人们只能将铸钢及钢筋混凝土用于已有的形式中，但不久慢慢地学会用其创造出新的令人吃惊的结构形式。

我们的日本同行坪井善胜、川口卫及斋藤公男现在正对高强钢及高强缆索、铸钢、高强纤维布与玻璃纤维等进行组合利用，不断创造出新型结构，现在正站在世界的前列向着正确的方向大步前进着。另一方面，不仅仅是新型混凝土或者纤维混凝土之类的复合材料，即使是使用标准强度的混凝土的设计，在专业知识与创作运用之间的距离也仍然很大。

如果我们忽略了实际设计的一部分，无视整体的全面的设计，而仅仅满足于所学得的技术知识的话，那将招致恶果，斋藤公男就是深知这一点的少数人之一。不，岂止是恶果，如果不进行有关创造性的设计教育，又不在大学阶段激发个人的创造性的话，那么就将埋没有创造性的人才，那就将没有再度复苏的可能性。本书就是为有创造性的学生应如何进行工作提供了很好的教材。

本书从整体上来看教给我们的是高质量的构筑物应通过最大限度地利用适当的材料以及高效率地、最低限度地使用能源来实现。因此，最终可将其称为“生态建筑”。假如这类构筑物与标准的、粗糙的构筑物相比，成本要高一些的话，此时的成本差可认为是由脑力劳动与体力劳动的增加而引起的，那么，该构筑物可以称之为“社会性的”。当成为此类构筑物时，因其形状由自身的理论所决定，所以就可以自如地表现自我，创作出真挚的美，它对“文化性”也就作出了贡献。

生态建筑是社会性的、文化性的结构设计，这就是本书的主题。

从《空间结构传奇故事》这一书名来看，可能会有很多人想起S·吉蒂恩的《空间·时间·建筑》这本书。“围绕空间与结构的建筑的传奇故事”中，空间表示形象、造型与感性，而结构则表示科学技术、力度与合理性。另外，也可以理解为“空间结构的传奇故事”。我认为两方面都存在。

回忆一下，该传奇故事的原点是在大学、研究生时代的坪井善胜的研究室里。1960年前后的坪井研究室在研究与设计的两个方面领导着日本的新潮流，与丹下健三研究室共同合作的很多个结构设计都受到了国际社会的好评。在潜心于微积分学习的三年时间里有三件事给我的心灵以强烈地震撼。第一个是毕业研究的论文题目《巴克明斯特．富勒的世界》，第二个是对设计程序有了初步认识的“代代木奥林匹克游泳馆”，第三个则是参加了从基本方案到现场工作全过程的“下关市体育馆”。

这些年来逐渐积累(集成了一些关键词。如最低能耗、地球环境、短程线式穹顶、复合型张拉体、发明、分析模型、建筑师与工程师的合作、复合拉力、施工状态与细部节点等。

特别是在坪井善胜先生作为建筑师亲自进行空间设计的唯一一件作品“下关市体育馆”的设计中，非常幸运地亲身体验到最早的基本形态及结构体系。从这些体验中开始对结构形态产生了兴趣，因此才有后来的对结构设计及张弦梁结构等的开发与研究。

后来使我进一步增强了对“空间与结构”的关心的是海外的“结构空间之旅”活动及参加了“IASS(国际壳体与空间结构学会)”这两件事。

1972年，我作为访问学者利用四个半月的时间探访了很多空间结构设计的案例。在先辈们的关怀下交了很多朋友，有的与他们至今还保持着联系。例如已经去世的阿拉普、E·哈波尔德、P·赖斯的身影至今仍令人怀念。并且曾以大学客座教授的身份邀请过阿拉普公司的M·麻宁古，我本人也在伦敦曾经得到过三次讲演的机会，这完全得益于三上祐三先生的关照。

那时还遇见了刚刚结束了慕尼黑奥林匹克比赛场工作的J·施莱希。对这位洋溢着青春活力充满自信与才能的工程师，我所抱的憧憬与羡慕是相当强烈的。

在IASS遇见的H·伊斯拉先生也给予我很大的影响。那是在1979年西班牙马德里的20周年纪念大会上，特别演讲的“20 Years After”实在令人感动。一个年轻的工程师梦见的小小的创意，经过20年后结出了丰硕果实。他的卓有成效的成果及努力深深地吸引了所有的听众。我感到在H·伊斯拉先生的人品及传奇故事中似乎有某种超越一位工程师所能的东西。每次见面时他所发出的信息总是不断地激励着我。这本书的写作也像是以此为契机的。

——I really was impressed by the large variety of new structureS you have not only developed but actually built．You should make a Small book where you show your ideas．It iS important to give a counterbalance to all these numerouS computerStudies，which Still are nothing else than abstractions，withall their umitations．(Heinz Isler,16 Dec,1993)

让我认识到“历史的观点”的是陪同坪井善胜、川口卫两位博士的英国之旅。在1975年访问维多利亚，对工程师们遗留下来的桥梁及建筑的考察过程中认识到了什么是独创性，对前辈们的业绩给予应有的尊敬的重要性。

后来出席每年一度的国际会议的最大乐趣就是在会议前后探访历史性建筑的小旅行。新的设计也具有刺激性，但是，我对过去时代的信息深感兴趣，那是我的一笔宝贵财富，也是萌生写作本书的动机之一。

在本书中也引用了很早以前的一些论证、考证以及我本人的论述。尽管电子计算机在快速发展，但是，就这些内容而言，并不感觉到有过时感，这就表明了结构技术或空间结构本身所具有的普遍性的一面。“对我而言的结构设计”到目前为止所养成的思路及手法基本上没怎么改变。有几例最新的结构设计曾获得2003年的BCS(建设业协会)奖，可以认为对我所设定的方向得到了很多人的理解。

我始终认为小的空间、小的结构才最重要。有时存在着没有建筑师的结构设计以及与学生们共同创作的结构空间。我觉得在这一层面上的切磋技术，作为向新的领域进行挑战的准备，这些对提高应该协作的空间设计的潜力是很重要的。本书中介绍了几例这种尝试。衷心祝愿拥有较多这种机会的年轻人对此多予以关心，并踏上一个新的台阶。

由如上所述的背景来看，本扫所介绍的空间结构设计的案例主要是以所谓“空间结构”为中心。在学术领域中一般是按RC结构、钢结构、木结构等材料种类分类的，而在空间结构中则不这么分类。由于其第一特征是将形态、材料、构造方法、施工方法、细部节点及表现等融为一体，因此，它包含了所有结构设计中听共同的课题及手法。这为对空间设计抱有兴趣的建筑师及设计师、从事生产与设计的工程师以及研究人员提供了一个可使大家共同交流的话题。这是与其他学会及协会等的不同之处，也是国际性的或个人之间的交流非常重要的原因。

空间结构的主要舞台就是“集会空间”。这是人们除工作、学习、休息、就寝、赶路之外，在有些时间与他人共享的消遣、祈祷及交流的场所。在这里产生了空间设计的意向而展开了结构设计。这在历史上也很占老，在没有地震及台风的地区也是一个共同的课题。与桥梁领域比较相近。这就是空间结构的魅力、兴趣所在之处。

本书可以看成是《集会的空间——穹顶建筑的设计与技术》(日本建筑中心等，1997年)的姊妹篇。在我任编委会委员长的最初的委员会会议中，现已故去的半谷裕彦博士曾说过：“这本书一定要将‘人物的传奇故事’写进去。工程师们所创造的空间设计的历史不是也很有意思吗?!”我也非常赞成。本书的第6章“独创的世界”就是基于这种观点而写成的。我多么希望以宽广的眼光关注空间结构世界的他能够读到本书。特别是喜欢山中散步的逝去的朋友。在我的写生集中画了很多阿尔卑斯的群山。

我曾想过尽可能把本书写成大家喜闻乐见、通俗易懂的入门书．所用的照片均亲手拍摄，为了摄影，时而包租美国轻型飞机，时而多次出入海外的同一场所。然而正因为如此反而限定了所介绍的内容。因所拍的照片数量庞大，也许有与别人的照片混淆的。

在着手执笔本书不久，忽然找到了30年前的《写生集》。与其说是找到了，不如说是加藤词史顺手从书架的一角取下来的。他看了写生集后建议到采用这个怎么样。由于它是在旅途中非常轻松地画出来的，所以感觉这个建议很好。平常总是没有时间带着画笔，当时——1972年的盛夏，在出发之前，为了饯行赠与我一个小调色板的是小辈的吉岛忠男。正因为有了它才缓解了旅途的寂寞与辛苦。归国时原本计划画一本的写生集却变成了五本。另外，78kg的体重也减到了63kg。

“空间与结构的交汇点”这一题目是为学生们写的视觉本，从与彰国社的山本泰四郎会长制订这一计划开始已过了13年。J·施莱希先生欣然允诺作序是在1995年。当时，电子计算机还没有普及，为了照片与复印的编辑作业(构想)，竟用了整整一个夏天。

自1972年环游世界之旅后，刚好30年之后的2002年的夏天，再次得到了派遣研究员的机会，即“30 Years After”，也是与教师生涯告一段落的年份。总之下定决心终于完成了本书。在这么短的时间内汇集成册，除了电子计算机发挥了巨大的威力之外，更重要的是夜以继日倾注了无限心血的20位研究生的帮助。加藤词史及小堀彻二位对本书的内容与设计等提出了很多建议，并作了很多工作。今后愿“空间结构”不断发展，如果没有一同作了很多工程的同事冈田章与宫里直也的极大帮助，本书不可能面世。在此表示衷心的感谢。  最后对能很快同意我们写作本书提纲的彰国社及在紧张的日程中圆满完成任务的金子大祐先生致以深厚的谢意。

        作者  2003年10月