图解静力学：一种实现强结构的操作方法

[德]托尼·科特尼克 文

王帅中 译

曹婷 校

一、前言

近年来，图解静力学（Graphic statics）在结构设计中出现了复兴[1]。图解静力学，一种基于矢量的对结构中力的平衡状态的塑造，在卡尔·库尔曼（Karl Culmann）于1866 年出版的《建筑结构设计》（Die Grafische Statik）一书中就被正式确定为建筑结构设计的方法论。库尔曼的成果不仅为结构分析提供了科学基础，而且直到20 世纪初还被应用于世界土木工程师的教育[2]。静力学问题的几何分析标志着科学的建造方法的开端。

但是工程学科学化程度的不断提高很快导致了几何方法被现代数学的解析与代数方法所取代[3]。这种转变对工程知识的发展产生了巨大的影响，同时也加深了建筑学与工程学之间的差别[4]。早在20 世纪50 年代，皮埃尔·路易吉·奈尔维（Pier Luigi Nervi）就指出，这种对建筑结构的解析与代数化的理解与设计过程的相关性有限，因为“在设计的成形阶段，结构理论并不适用于这一全面确定其主要特征、品质和缺陷的过程中，而必须要借助直觉和示意性（schematic）的简化”[5]。

在迈入千禧年之际，一些大学如美国的麻省理工学院（MIT）或瑞士的苏黎世联邦理工大学（ETH Zürich）和洛桑联邦理工学院（EPFL）等，在建筑师教育中恢复了图解静力学来“试图为建筑师开发一门真正的静力学课程，而不是简化训练工程师的传统方法”[6]，旨在促进建筑与工程之间更具合作性和创造性的互动。

这一课程改革的动机不仅是图解静力学的直观性和可视性。图解静力学基于矢量的操作所具有的塑造性（constructive）和生成性（generative）的特点，还可以与21 世纪初开始在建筑中出现的数字化设计方法方便地进行衔接[7]。……