代代木国立综合体育馆結構考

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1964年，作为奥运会游泳赛场的室内综合竞技场主体育馆，及作为篮球竞技场的附属体育馆竣工。其实，丹下以前也曾设计过若干座体育馆、礼堂，清一色是混凝土结构的大空间建筑物，通过与结构设计专家坪井善胜的合作，那些设施依次落成。
丹下与坪井最初共同设计的体育馆是爱媛县民馆（1953年竣工）。这个项目当初是作为“国体设施”而规划，由于物资不足，曾有人主张挪用既有工厂的钢筋资材来建造。可是，经过对包括人工费用在内的工程总造价的测算，丹下和坪井发现，若是把部分球形壳体屋顶削掉的话，混凝土结构大屋顶会比钢筋屋顶节省成本，工程可望完成。
这个屋顶的大小，若是用具体数字来概括的话，相当于用半径五十米的球形壳，罩在直径五十米的圆形室内赛场上方。壳体的底部厚七十厘米，顶部厚十二厘米。这样的结构一般称为“壳体结构”。因混凝土层极薄，可以用最少的资源实现最大程度的空间覆盖，然而，在地震多发国日本，并无可循的先例——不仅是结构计算，在施工监理上，工程也非常具有挑战性。
其后，丹下与坪井共同完成的体育馆项目，是骏府会馆（1957年竣工）。这座同样是作为“国体设施”而规划的体育馆，其屋顶结构却一反爱媛县民馆那种“正儿八经”的球形，呈现一种叫作“双曲面薄壳”（Hyperbolic Shell）的复杂曲面。所谓“双曲面薄壳”，可以这样想象：把正方形的手帕在桌上展开，摁住两个对角，再把另外两个对角向上提，即可形成那种曲面。丹下和坪井把这种结构的屋顶，应用到边长五十米的正方形平面体育场上。
此外，他们还在今治市公会堂（1958年竣工）项目上挑战了折板结构。所谓“折板”，顾名思义，外墙形式是有如几何折纸般的纵向结构，屋顶部分也与墙一样，经过变形加工，即墙体和屋顶均为波浪形混凝土预制板，与在香川县政厅尝试过的梁柱框架结构是完全不同的感觉。这次的屋顶跨度是二十七米。
五十年代，丹下与坪井共同推进了众多混凝土壳体结构的项目，且每做一次，之后都会挑战难度更大的结构。这背后，是钢结构虽然施工简单易行，但材料费居高不下，与之相比，颇费工时的预制混凝土壳体结构造价虽便宜，却同样可以实现既定目标。换言之，五十年代的日本，尚属于人工成本低廉的发展中国家。故在建设现场，预制混凝土壳体结构比钢结构更受重视。
可是，混凝土浇筑易受天气和季节的左右。如骏府会馆在竣工后，曾发生过室内部分大梁掉落、砸到客席上的事故，所幸无人受伤。究其原因，有工期紧张，雨天浇筑作业等。市民不定期聚集的开放空间，居然以混凝土封顶，明摆着会伴随风险。开发新型的、可取代混凝土壳体结构的大空间覆盖工法，是六十年代丹下和坪井共同面对的课题。
配置、屋顶形状、空调设备
现在，让我们把目光投向建成后的室内综合竞技场。若想仔细体会这座场馆，可以设定各种切入点。在此，我们试从布局、屋顶形状和空调设备这三个方面切入，一窥其堂奥。
第一，关于布局问题。该建设用地北边与明治神宫邻接，南面涩谷，呈舒缓的倾斜。预计观众多会从JR原宿站一侧入场，故主体育馆的必要容纳人数为一万一千五百九十三名，附属体育馆为三千五百四十五名。神谷在丹下研究室研讨竞技场项目之初，特意从世界各地索取了带屋顶的代表性体育馆图纸，加以研究。结果发现，无论哪座体育馆，平面构成都是闭合的。一旦发生巨震、火灾等意外，急于逃生的观众会乱作一团，难免发生踩踏事故。因此，神谷想出了一种“巴”字形平面方案：设置一个朝向JR原宿站的出入口，这样，从那里前来的观众可顺利进入主体育馆，发生紧急情况时，也易于避难。而在主体育馆反方向的出入口处，修建附属体育馆，两座体育馆便得以有机地“链接”在一起。
第二，关于屋顶形状。正如前文所述，室内综合竞技场未采用混凝土壳体结构的大空间覆盖工法，而是使用悬索屋面。具体地说，是应用悬索桥的原理：在两根相距一百二十六米的主体结构立柱之间，架设钢制主缆索；在与主缆索相垂直的方向，面向看台底部，架设若干股副缆索，然后以铁板覆盖屋顶。
悬索屋面的优点在于，无需担心混凝土剥落的问题。同时，由于副缆索向下弯曲，体育馆内容积减小，更易于空气调节。不过，将跨度逾百米的缆索应用于建筑物的屋顶结构，确系闻所未闻之举。到了设计阶段，主缆索从当初的一股变成两股，而在两股主缆索之间，顶灯射入，创造出富于戏剧性的内部空间。然而，屋顶承重每每出现变化，两股主缆索和若干副缆索的弯曲度会随之变动，施工艰难至极。对此，在坪井身边承担结构设计的川口卫，仔细应对施工中遇到的诸多难题，逐一攻克，发明出很多细节技艺，对悬索屋面的施工贡献甚大。
第三，关于空调设备。在最初的基本设计阶段，有人曾提议将空调设备吊装在天花板下方，又怕毁掉悬索屋面的独特美感，井上遂拿出自己的方案：在侧墙上安装直径一点二米的大型喷嘴，从十六处送风口送风，以实现主体育馆的整体空气调节。从设计本身来说，虽说是本着观众落座后即可享受清风送爽的思路，但坐席的分布有差异，也可能会有区域因过度受风，而致体感偏冷。因此，井上不惜制作大型模型，模拟实验主体育馆内气流分布情况，证明在奥运会期间，即使不开冷气，室温亦凉爽宜人。该方案的优点，是通过管理侧墙上的十六处送风口，来调整建筑物的室温，易于维护。除少数酷热天气，绝大多数时候即使纯送风、不制冷，也能确保室内的舒适。
建筑师的构想力与底层结构的关系
可以说，室内综合竞技场的建设，是投入了形形色色的技术，才得以实现的工程，也向世界证明了当时日本建筑产业的潜力。如前文所述，五十年代竣工的东京都政厅，因用于外装窗格的铁制材料发生过锈蚀问题，丹下便在香川县政厅项目中，换成了混凝土主体。可进入六十年代后，各式各样的建材基本都可以筹措入手。室内综合竞技场的完成，正是整合各种材料之后的结果。
使这项工程得以顺利完成的支持者中，少不了一手承担现场施工的建设公司工程师和承包企业的技术人员。忆往昔峥嵘，曾辅佐丹下的神谷宏治如此说道：“无论清水建设还是大林组，建设公司都为我们投入了非常优秀的人才。因为有室桥（正太郎），虽然我们一而再、再而三地变更设计，一次又一次地提交指示文书，他们却总是抱着‘反正都是为了做出地道的工程’的态度，拼命地配合我们。那之后，我们也开始承接海外工程。相比较而言，日本在顶层与底层之间，也就是中间层的工程技术人员，‘光谱’广泛。但国外的话，即使不缺蛮厉害的顶层，中间层却非常之少。而日本丰满的中间层，恰恰赋予了这座建筑物在工期内按照技术要求可丁可卯完成的力量，也可以说如实反映了当时日本中间层的质量。”
一般说来，我们把掌控建筑设计的建筑师及其设计意图、样式和语法，看作上部结构，而将施工现场的材料、机械，及调配它们的整个流通系统，视为下部结构。如此看来，建设公司的工程师及在其下集结的承包业者等，可称为中间技术人员，即神谷所谓的“中间层”。建筑中的创造性，即使具备源自上部结构的构想力，如果没有对下部结构的理解和中间层的配合，也断无实现的可能。
例如，竞技场的悬索结构原本是桥梁技术，以铁板覆盖的大屋顶系用于油轮的造船技术。而将诸如此类的技术一一应用于建筑领域的前提，是要有详尽了解、并可熟练运用技术的专业人才。同时，各承包业者得到有效管理，因而保障了在工期内顺利竣工。清水建设、大城建设等大型建设公司的工程技术人员富于献身精神，他们所付出的努力不可或缺。
另一方面，若是谈到竞技场工程施工中出现的问题，那就是一些当时刚开发便投入市场的高性能建材（后被曝光有害健康，遂禁用），在室内综合竞技场中也曾使用。其典型即“TOMUREKKUSU”的石棉，喷涂在大屋顶的铁板内侧，以缓和急剧的温度变化。但石棉被吸入体内后，会对人的心肺功能造成极大伤害。这方面的案例不断涌现，新闻媒体也开始对该问题频密曝光。因此，在进入二十一世纪以后实施的改造工程中，用于大屋顶内侧的石棉建材被悉数拆除。
作为象征的建筑
1964年7月，克服重重困难，室内综合竞技场如期竣工。这标志着，日本现代建筑已经达到创意、结构和装备三位一体、有机统合的水准，并向世界昭示了这一点。国际奥委会为丹下颁发了“奥林匹克贡献奖”（Olympic Diploma of Merit）奖章。时任国际奥委会主席的艾佛里·布伦戴奇?高度评价了室内综合竞技场如何激励各国选手，发挥实力，创下众多世界纪录的事实，令到访此地及观战游泳比赛的人印象深刻。室内综合竞技场已不单纯是一座只满足实用功能的场馆，其作为象征性建筑，熠然生辉，广为运动员、观众和市民所认可，并受到赞誉。
丹下在题为“空间与象征”的文章中，援引布伦戴奇的话，同时对室内综合竞技场和东京圣玛丽大教堂（1964年竣工）做了一番考察，得出结论：象征性建筑与精神世界的问题密切相关。在文末，他提出了一连串设问：
“现代技术，能使人性复归吗？现代文明，果真能发现与人亲密接触的通道吗？现代建筑与都市，会再次成为人性生成的场域吗？”对于诸如此类的问题，我以个人微不足道的体验，试图给出“Yes”的答案。然而这种答案，只能说出现在这种时候，即现代技术于空间形态之中，对现代精神的象征有所创造的时候。对此，我是相信其可能性的。
《空间与象征》，1965年
这段文字，在丹下的遗著中，是以难解而著称的内容之一。若是从他此前的言行来揣度何谓应复归的“人性”的话，便会发现，那并非一种单纯的朴素，而是指某种与颓废的现代社会无缘、类似海德格尔话语中“此在”（Dasein）式的概念。
同时，基于“现代技术”的创造，是凭借创意、结构和设备的有机统合来实现的。坪井善胜、井上宇一这些百里挑一的工程师，和以神谷宏治为首的URTEC同侪紧密协作，充分调动了日本建筑产业的可能性，可以说是对“现代精神”的具体化操作。
至于所谓“人性生成的场域”，与其说指那种一味埋头于体育的年轻人为夺冠而洒泪的竞技场，毋宁说是超越成绩至上的锦标主义与金钱万能的世界观，返璞归真，创造“原原本本的人”的道场。人们质问：曾几何时，西欧社会中的教会扮演了在天与地、此岸与彼岸之间沟通的角色，而到了现代社会，室内综合竞技场能否承担相应的职能？极而言之，这等于在问：室内综合竞技场能否成为与纵欲的涩谷、原宿泾渭分明的神圣场域和象征性建筑？