地球上一切力量的運行,物體的靜止與移動,都必須遵循地心引力的規則,在這個規則之下,人類與各種生物為了生存,發展出與地心引力相抗衡的策略,讓自己能穩定站立,並且構築出生存空間,這些策略就是「結構」。
「結構」有幾個重要的作用。首先,結構能改變力量傳遞的方向,原本在地心引力的導引下,力量只能由上而下傳遞,然而,透過結構,樹木能往上生長,建築物能越蓋越高,橋梁能懸空橫跨河面;其次,結構能抵抗變形,好比一支竹筷子很容易折斷,但一整把筷子卻不易折彎,放大到建築空間來看,只要支撐重量的柱梁強度夠,就能保障建築物不坍塌傾倒,而穩定安全;綜合前述兩個特點,結構因此能創造各種不同型態的立體空間。
自然界中隨處可見演繹結構作用的例子。例如樹木的根部粗、末端細,能夠穩定站立、向上伸展,就是很基本的結構配置;貝類的殼與肥皂泡沫,材料極薄卻能包覆相對巨大的空間;蜘蛛絲線條纖細,但構成網狀組織就可以承載數百倍重量的蜘蛛和其獵物;人的身體在遇到晃動不穩的情況時,會自然打開雙腳,形成能夠穩定站立的三角形。而人類生來就生活在地心引力作用的環境中,因此對於「結構看起來是否合理」這個問題,往往具有直覺的判斷能力,並且傾向於喜歡結構合理的物件、空間與畫面。
人類從自然的結構型態上取得許多靈感,將之反覆應用在器皿、服裝、家具、建築等人造物上,同時也學會改變物體的原始狀態來創造結構。例如將原本柔軟容易彎曲的平面紙張折出一條線,變成一片折版,它就能自己站起來,能夠抵抗變形,支撐有重量的物體;又好比雞蛋,雖然蛋殼看起來脆弱易碎,一敲就裂,但是為什麼母雞孵蛋時不會將雞蛋壓碎呢?那是因為完整無裂痕的雞蛋受到擠壓時,能將力量均勻分散到整個蛋殼,而產生抗壓能力,所以雞蛋能夠承受一定程度的重量。
結構對於人類生活最大的影響,莫過於讓人們脫離坐在地上的生活方式。人們創造了符合人體尺寸和使用習慣的家具和各式工具,不僅使生活品質有所提昇,生產農作物、製作工業產品也都更加容易。結構同時也改變了建築空間的型態。隨著結構觀念、材料與技術發展日臻成熟,人類的生活空間越來越寬敞,建築物越來越高,形式上也從初期對稱工整的外觀,重複而規則排列的單元,發展出各種自由平面、不規則形狀量體及相對應的結構系統,打破方盒子的限制,呈現更豐富的面貌,滿足更多元的空間需求。
一個好的結構設計,應該能同時展現力量及美感。透過選擇適當材料,考慮配置與形式的合理性及整體構成,就能在結構安全的基本功能之上,進一步展現充滿力量的結構之美。
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