結構性格
『一座好的建築就是一首完美的結構與光的交響曲。至於此刻它的功能如何，我並不關心。』.........路易斯 康
路易斯康這句話直接指明建築的核心只關於結構與光，其他的都只是附屬並且無需關心，而為何是結構跟光而不是其他，是因為那是建築在最後會剩下的兩件事，那也是建築最初的兩件事。
『最美的建築即是結構本身展現出了自身之美』.......聖地牙哥 卡特拉瓦
若是將結構從力學的觀點分成派別，大致可以分為以鋼鐵結構為主的張力派及以鋼筋混凝土為主的壓力派 （鋼筋混凝土並不是完全的張力，而是對照於鋼鐵張力派戲稱之）。當然，兩者因為力學原理的不同，而在建築設計思維上發展出截然不同的形式。結構曾經兩度在建築中佔領主導地位，一次是工業革命之後的大鋼鐵時代，一次是混凝土剛剛嶄露頭角，每一次都是新的時代的開始。哥德建築是爭高度的建築，混凝土建築則是爭寬度的建築。混凝土是流動的，大概沒有比流動曲面更正彰顯它的偉大。而鋼鐵的長處在於張力，最能歌頌他的形式莫過於鋼索結構了。無論任何時期、派別，結構一直扮演了一個最重要但卻又隱藏角色，而當結構躍升成為建築的主角時，建築最本質的部分才開始被碰觸到。
張力派
張力結構有三個階段的發展與代表人物，工業革命、現代主義時期及現代主義後時期。而每一個階段的發展都有瑜亮，而發展出能對照的思辯證路。
工業革命之後出現了鋼鐵這個時代躍進的產物，有關於鋼鐵的各樣材料力學也是在那時候開始蓬勃，就在那時候鋼鐵進入材料的形式實驗階段而產生出許多力學公式。拜大鐵道計畫，鋼鐵不止用在鐵路也用在橋樑與車站建築上。工業革命時期那些尺度偉大的鋼鐵建築多是由結構工程師所設計，而不是建築師，那時候的建築師關心的是比例與石材裝飾雕刻的風格。而在這方面最重要的實驗，就是各式各樣從力學原理所推導出來的桁架系統，一開始從最基本的山型三角桁架開始複雜地發展出兼具美感與力學原理的設計模式。這些建築師是熟悉力學原理的結構工程師，給他們的挑戰是明確的：最少的材料、最大的跨距、最快的時間，最美的形式，工程師必須兼顧這四個元素，工程師必須細節的考慮合理的施工程序，從鋼鐵廠到工地路上搬運的尺寸限制，鐵件接合的螺栓位置與次序等施工細節，那些裸露的細節將力學與施工表明在建築上。英國伊桑巴德·布魯內爾 Isambard Brunel （1806~1859）英國工程師，倫敦的帕丁頓車站Paddington station 1838以及鐵道一路上巨大跨距的鐵橋，那些鐵橋是從力學推演到美學的精美作品。法國鋼鐵時代的偉大工程師 費迪南德·杜特 Ferdinand Dutert （1845~1906），發明當時最大跨距的三鉸接點桁架， 機器藝廊 les gallery des machine （1900） 將鋼鐵的張力特性發揮到極致。工業革命時代的鋼鐵結構最大及最後的勝利，甚至可以說是總結的鋼鐵美學成果的是古斯塔夫 艾菲爾 （1832~1923），艾菲爾鐵塔融合了工業革命時代橋樑與建築的力學與美學總成，古典形式的結構美學。這個階段的張力結構在設計大抵是在原有結構力學的基本原理形式上進行美學式的改進與修正，無論是套用古典裝飾細部或是整體上採用古典幾何的模式。
在現代主義時期，可以說完全是鋼筋混凝土建築取得勝利的時代，直到張力建築先驅法國工程師羅伯特 里可拉斯 Robert Le Ricolais （1894~1977） 開始用鋼索實驗出更多的力學形式，才開始啟發出結構在形式創造上的可能，那是一個由純粹結構力學進入形式的設計路徑。 里可拉斯與知名的結構大師巴克敏斯特·富勒 Buckminster Fuller （1895~1983） 算是同時期在大西洋兩岸進行結構上的形式創作，他們所啟發的是純粹結構上的形式創造思路。
在現代主義之後，張力派再次找到新的方向並且進入了一個前所未有的勝利，英國的高科技建築表現出了張力結構最大的優點，一系列構建的實驗與發明創造出了新的建築結構語言：結構繫桿、鐵氟龍織布、鉸接接點、應力環等，建築史上可能沒有任何時期是如此地重視結構的表現，無論是在構成上或是細部的。上者創造出了新的結構形式，下者在接頭細部的設計上琢磨。英國建築師 理察羅傑 Richard Roger 是開創者，他和倫佐 皮耶諾 Renzo Piano 合作的龐畢度中心，將結構形式直接成為建築形式，成為一種科技的美學。而勞埃德銀行 Lloyds Bank Building 則是貴金屬科技美學，並沒有像是龐畢度中心那麼的結構誠實。
另一位英國建築師諾曼福斯特 Norman Foster 的張力結構標誌雷諾大廈(1980) 則是張力結構原理上建築的創舉，真實的力學建築，而他知名的香港匯豐銀行則是裝飾上的創意多過結構上的創造。而當時在這些建築背後有一位重要的結構工程師 彼得 萊斯 Peter Rice （1935~1992），則是更為傳奇，
他可以說是改變現代建築史的一個結構工程師，據說是他力排眾議將雪梨歌劇院 Jorn Utzon 的案子從淘汰的那一堆圖中給撈了回來，才有了現在的雪梨歌劇院。而他主持結構設計的龐畢度中心一案，建立了往後這些高科技建築的細節範式。而他發明的無框張力玻璃巨面帷幕 Tensile glass curtain wall ，將玻璃從玻璃發明幾百年來『框』的網羅中拯救了出來，是張力力學的最高表現。
如果說萊斯是張力派的理性主義線性建築，那麼弗萊·奧托 Frei Otto （1925~2015）則應該可以稱為張力結構的抽象派非線性大師，結合膜結構與鋼索線性結構兩者，從結構產生出根源的形式，使結構不再是從屬於建築，複雜的非線性數學模式下創造出前所未有的張力曲線，不只啟發了結構設計也啟發了非線性在建築上的應用，絕對是張力結構的天皇。
一般的情形，建築師或從材料、或從形式、或從動線、或從秩序開始思考設計，但卻沒辦法從結構開始思考設計，在都還沒有任何設計形式出現之前，根本無從著手思考結構的模式，結構無所依附，結構似乎是隱身在形式的背後，只是配合的角色而沒有自己的主體性。聽起來我們似乎無法從結構來開始思考設計。然而這些從結構起始的挑戰思考，卻常能開出非常令人驚艷的建築花朵。
每個時代的博覽會建築都標舉了一個時代的建築思維。1851年在倫敦舉行的國際博覽會，水晶宮的網狀鐵件構築出當時最大的玻璃溫室，水晶宮的細密的條網分割，呈現出了細密且重複的空間視覺經驗，使得原本以體面為空間經驗的西方建築美學轉化到了線的美學體驗，回應了新材料與新結構的時代精神。水晶宮承襲傳統羅馬磚石抵抗重力的圓拱形式出場，以鋼構模擬古典建築形式的設計，還尚未在形式上發展出相應構築與材料上的新形式，而到了1889年的巴黎世博會機械館(The Hall des Machines) 可以說總結了三十年來在鋼構造上的形式探索，以115米極大跨距的三鉸拱，形成了極龐大的內部空間，這些龐大的三鉸拱在接近地面時越窄，在與地面接觸點上幾乎縮小到一個細點，三鉸拱的線形來自與數學上的力距圖，而可以說開啟了往後在鋼構拱架結構與美學聯合的道路，使得鋼構開始發展出與自身材料相應的形式，脫離了只是以鋼構模擬古典建築的路線，自此人類與重力的抗爭，開始介入的線的探索，或是說對於數學線性建築的探索與實驗。大概在往後的五十年，鋼構造建築仍然依循著以數學引領著形式的發展，以數學與力學的線性成為形式的起點，而非以人的主觀美學意識凌駕於力學之上。特別是在現代主義建築的形式罪惡的思維中，結構仍循著理性的數學模式匍匐前進。
壓力派
鋼筋混凝土最早是在1848 年由 法國人路易斯 蘭博 Jean-Louis Lambot 運用鐵條及鐵網將混泥土灌漿成小艇而開始，1850~1880 法國企業家方斯華 科涅 François Coignet 嗅到了巨大商機將它應用到建築上，在1853年建造第一棟四層樓的鋼筋混凝土房屋，並繪製出世界第一套鋼筋混凝土施工圖，包括發明箍筋原則、柱樑版的配筋原則等。英國工程師 恩斯特 蘭森 Ernest Ransome 1884年發明螺旋鋼筋 強化了鋼筋的強度。這些工程師開啟了混凝土在建築的應用。
鋼筋混凝土一開始應用在建築時，仍是套入古典房屋的形式，還未開展出有自己結構性格的美學形式。現代主義初期 1900~1950 是個鋼筋混凝土工程科學上大耀進的時代。有三個重要的結構工程建築師應用鋼筋混凝土的設計在更巨大的形式創造，而使它不再限於房屋方塊的形式。法國建築師 奧古斯特·佩雷 Auguste Perret (1874~1954) 設計蘭西聖母院 Norte Dame, Le Raincy (1922), 從結構原理探索形式，應用薄拋物曲線在結構上，他是柯比意的老師。 義大利工程師 皮耶路奇 內爾維 Pier Luigi Nervi （1891~1979）被建築歷史學家Nikolaus Pevsner形容為“我們這個時代最傑出的鋼筋混凝土藝術家”。他在1930年設計佛羅倫斯的伯塔體育場（Berta Stadium）創造出混凝土的優美曲線而知名。後續一系列巨大尺度的飛機棚的設計是曲面預製混凝土的開創者，他在都靈展覽廳（1947）一案，更是以混凝土預鑄件創造出100米巨大寬敞的透明穹頂，是劃時代的設計。這個時期另一位更偉大的法國工程師是尤金 佛雷斯尼 Eugene Freyssinet （1879~1962），他是預力混凝土的主要先驅，也是第一個應用雙曲面薄殼系統的工程師，沒有他在預力工程上的開創就不會有大跨距混凝土橋，甚至說不會有後來的雪梨歌劇院。他在1923年更是創紀錄地用8~30公分厚的混凝土薄殼 建造出一個大型的飛船停泊廠，這個巨大結構300米長、92米寬、58米高。同時也是在這一建築中，首次創造出連續澆灌滑模系統，這也開啟了橋樑建造的滑模系統，沿用至今。如果說現代文明是因為鋼筋混凝土而建造起來的，那麼他光是在預力系統與滑模系統上的貢獻就占據了大半的功勳。
鋼筋混凝土在形式上進入突飛猛進的創造是從1950年代開始，法國工程師 伯納德·澤弗斯 Bernard Zehrfuss （1911-1996）設計的聯合國教科文組織宮 Palais de l’Unesco，1952 及拉德芳斯國家工業與技術中心，1952 ，繼承著法國在預力上的先進技術所提出的巨大曲面混凝土造型建築。約恩 烏戎 Jorn Utzon (1918~2008) 設計的雪梨歌劇院 （1955~1973）用曲面薄殼混凝土創造出詩意的形式。埃羅·沙里寧 Eero Saarinen （1910~1961） 設計的紐約 TWA環球航空航站(1956~1962)則是再將混凝土帶入非線性數學的領域。
而西班牙用更浪漫熱情的方法來設計混凝土，建築師菲利克斯·坎德拉 Felix Candela （1910~1997） 他不受限的將混凝土曲線應到到了更自由的方向，他在1962年設計的挪威奧斯陸植物園與 西班牙瓦倫西亞藝術城中的海洋館都是曲面的經典，他也是聖地牙哥 卡拉特瓦 Santiago Calatrava的師父。更具創造力的西班牙當代建築師 聖地牙哥 卡拉特瓦 Santiago Calatrava ，他的設計前所未有的應用到各樣複雜的結構力學，開創出了夢想的形式，則是可以稱之為結構表現主義最後的王者。混凝土建築的流動性與塑性特質充分的展現。
奧義：結構即建築 Structure as Architecture
『結構是形式中最強大，最有力量的元素，如果它是一長串決定形式中最後考慮的因素，那麼它將扭曲或修改建築物所有其他決定因素。』........亞瑟·埃里克森 Erickson, Arthur
在一般的建築設計中，建築、結構、室內這三件是原本分離的不同設計程序，通常是建築設計完成後在導入結構設計，由結構技師決定了樑柱構建的尺寸，而後在放入室內設計的視覺元素，大多數我們日常的建築物都是在這樣的流程下完成，建築、結構、室內這三者在工作專業上的分離，使得這些元素分列為三而消滅了建築空間感受的單純。
這句話聽在對特殊建築如體育場這類設計有經驗的人來說，是在真實不過。對於這類建築如果將結構因素放在最後一個來考量，無疑本末倒置的會前功盡棄。結構是一個建築中最強的決斷因素。如果以為只有體育場這類建築才會如此，那就低估了結構的決定性力量。
1950~1960 曾出現過一股『結構表現主義』風潮，視結構的創作做為建築表現的主題。最重要的作品是柯比意1958 年瑞士博覽會的的飛利浦館，以巨型帳篷形狀的雙曲拋物面。1964年丹下健三的東京聖瑪莉亞大教堂以十字形配置出八面的雙曲拋物面結構體。薄殼建築中最知名的要屬Felix Candela，他在1954年發表了『宇宙射線研究所』作品，而引發矚目。並發表了『stereo structure』結構計畫論。
只要是建築，就無法逃避結構這件事，大部份的現代建築，將結構機能隱藏於建築的軀殼之下，結構成了隱藏的角色，但實際上結構卻是建築中絕不可缺少的思考。以結構作為建築形式的表現 Structure as Architecture 是從古典建築到今日的建築中的一個永恆但卻隱藏的主調。建築史上第一個較明確地以結構作為思考主導的建築，或許要算是哥德建築Gothic Architecture，哥德建築是12世紀至16世紀歐洲建築的主流風格，尋求以結構性特質突破建築物的高度，以結構力學為主導的建築設計模式，因而發明了肋樑、飛扶壁、尖拱等以結構力學為主導的元件，再加以石雕裝飾，而同時兼具了結構性與形式性。維多利亞時代更是將哥德建築的精神應用在工業鑄鐵製造技術，大量的應用於大廳，車站和公共建築的大型空間，而成為廣泛的建築設計系統，結構主導著建築形式的發展，形式因著結構而存在。
以結構形式作為建築形式的表現，在現代主義建築史中最早出現在大航空時代初期在美國各地興建的機場以及大型的體育場建築中，在這類大型的空間中，以結構主導著設計思考否則無以撐出巨型的空間量體Volume，結構的形式忠實反映力學型態，追求以使用最少的材料來支撐出最大的空間。在現代主義建築中提到結構與建築，最常被提及的建築師是芬蘭籍建築師埃羅·沙里寧 Eero Saarinen(1910~1950) ，在他設計的紐約甘迺迪機場環球航空航廈中(1955~1962)，被稱為結構形式與建築最美的一次聯合而開啟薄殼結構建築形式的序曲，與之後的雪梨歌劇院（1959～1973)，將建築與結構聯合而產生出空間形式上的創造，而被稱為『建築結構詩人』的西班牙建築師聖地牙哥 卡拉特拉瓦 （Santiago Calatrava），其建築中最重要的特質即是結構形式，在他創作的每個案子中大多數以結構力學模式的探索作為設計思考的出發點，結構成為形式的表現，將結構視為形式的創造的源頭，每個空間新形式的創造產生出新的結構力學模式探索。而另一類建築與結構創作的結合，是將結構構件予以形式化的模式，無論是樑或柱的元素的設計，或是結構外層的形式設計，將結構元件做形式設計的思考。
自結構從現代主義之後逐漸地隱形到建築的背後，結構成為不再是建築所關注的部份，取而代之的是注重在外在皮層的形式上，但結構作為建築的本質才應是關注的對象。現代主義建築自從『裝飾是罪惡』的宣言起始啟發了建築追求真實的精神，所有意欲遮掩構築的化妝式設計手法，都被視為是罪惡，裝飾除了對於材與人工的浪費之外，罪惡在於它奪去了建築的本質。
1990年代，英國高科技派的風行，以Richard Roger及Renzo Piano 共同設計的巴黎旁畢度中心為起點，裸露的結構、裸露的管線，將現代主義中：「裝飾即是罪惡」以及「Form Follow Function」這兩句天條做了極致的演繹與聰明的逆襲，自此開啓了高科技浪潮。其後Norman Forster 的香港匯豐大樓，不似旁畢度中心的管路構造真實裸露，雖然也是結構外露，但大概是歐洲人骨子中忍不住不去雕琢一番的民族性，便開始精心雕琢起了螺絲及各樣管路接頭起來了，似乎成了『 我只是在刻螺絲而已 』。表面上守住「裝飾即是罪惡」的現代主義天條，骨子裡還是在意「視覺」，可惜了人類好不容易才參悟擺脫了建築「注重外表」的這事。高科技應該是作為「本質」的實踐而不能只是「風格」的表現。
結構是建築之根本，自人類開始學用石塊砌牆，拱形的形式便相應而生，形式跟隨結構而生，木構有木構的形式，磚構有磚構的形式，材料與力學決定了建築的形式。而自有建築伊始，結構即是形式的。羅馬萬神殿的圓頂，它既是結構也是形式。巴黎聖母院的立面圓形拱卷、飛臂，它既是結構也是形式。中國古典木構建築屋頂，它既是結構也是形式。在那個未有鋼材的年代，形式還擺脫不了重力與材料的限制，形式跟隨材料特質與力學產生。
但也因為過去有限材料的限制，人類因此專注於追求力學結構的突破與創新，如何創造更大的拱、更高聳的穹頂、更高的飛臂。歷史上的偉大建築師：米開朗基羅、布魯涅斯基，這些建築師同時也是工程師，熟習材料力學特質，也唯有熟習這些材料特質才得以找出空間創新之道。
工業革命後因鋼材及混凝土的使用使得形式得以自由，形式脫離了結構的限制。但也因結構的自由，從此結構便成為數學而非感性的設計。一旦建築設計沒以結構作為主要凝視設計的對象，必然會輕易落入「框架系統 Domino system」這個歷史的大發明與大陷阱之中，設計從而落入方體樓板空間的組合或是進入皮層設計的窠臼，而非建築本質空間的創造。偉大的現代建築，一直都不只是皮層的創新而已，而是空間的創新，而空間的創新必由結構的創新開始。而誠實的表現出力學結構是建築必備的美德。 結構之道是將材料作最適特性的設計。每一種材料都有其力學特質，例如：混凝土擅長抗壓力、鋼材抗張力、木頭強韌、薄膜適合曲面，運用材料的力學特長進行空間幾何的創造。結構之道是聰明地應用最少的材料達成最大的效果，結構之道是在構造中看見力學的傳遞。
奧義：結構雄心 Structure Ambition
『我的企圖是盡量減少建築支撐，越多的去除了支撐，建築將越大膽並且重要，那是我這一生的工作』…….. 奧斯卡 尼米爾 （Oscar Niemeyer）
張力和壓力構件的交互作用形成結構，力學與結構的一直是建築中重要的一個基本面向。但在現代主義的Domino系統及鋼筋混凝土材料中，結構設計在『形式』上的獨特性與重要性已然從建築設計中消失，在古典建築中為了挑戰更大的跨距或是更高的高度，建築師必須思考結構力學以及在當時沒有吊車下只能靠人力的施工方式，因而透過這樣的力學思考而才能創造出了人類文明上偉大的建築幾何甚至帶來結構數學上的突破。
最早的建築，構造物本身就它的結構，其外部形式和內部空間都是結構的樣式，無論是歐洲歌德教堂的飛扶壁或是中國木構的斗拱，形式即是結構本身，兩者無法分離。但隨著文明的演變，人面加上了裝飾品、滴水獸和假立面，在建築裝飾的主導下，結構開始了偽裝與隱藏，隱藏在皮層之後，隱藏在空間之中，現代建築師似乎對柱子有著敵意般的欲去之而後快，能藏則藏，而開始了結構與形式的分離，造致形式歸形式、結構歸結構的分離設計，於是結構退位為隱藏在背後的安全元素而非設計上的形式思考元素。
但是在木構造的設計中，結構的誠實性卻是無法閃躲的問題，必須要等價思考『空間形式\結構\構造』等三者。中國傳統木構造的美學來自於木作的力學與複雜構造性，如鹿港龍山寺精美的藻井形成了八卦圓穹，其因構造形式而產生出空間幾何的形式。誠實的木構造建築使人看見木構的力學與幾何的創造。如何在建築上放置圓形穹頂，一直是古代建築學的上的難題。543年興建的土耳其聖索菲亞大教堂給出的解決之道是帆拱。1436年興建的佛羅倫斯的聖母百花聖殿大圓頂 Florence dome，義大利建築師 菲利波·布魯內斯基 Filippo Brunelleschi為挑戰前所未有的圓頂高度，把殻體結構改為框架結構八角形，將哥德式建築的尖拱和肋架券技術應用到穹頂之上。在古典主義時期，每一個建築在最高、最大結構上的挑戰往往都帶來偉大的形式創新，因而成就了空間形式的多樣性及完美的力學特質，而可以說在現代主義之前的『幾何』是為了結構而生成而存在的，因此傳統建築中所具有的豐富幾何性，反而是現代主義之後的建築所不可及的。現代建築早已經遺忘了結構與幾何的創造是建築的一項重要基本，缺乏了應用結構挑戰空間幾何的雄心與創造高大空間的壯志。現在有了高度的電腦計算能力，反而當代的建築師在結構上是怯懦的。
奧義：以少撐多 less support more
以追求最少的結構以支撐最大的面積，向來是結構設計在建築上的掙扎，人類的第一個建築或許是如太初棚架這張圖，女神指著以樹枝構造起的四腳棚架，提供建築最基本的遮蔽機能，自此開始了在結構上與重力的爭鬥。結構的美德在於如何以最少駕馭最多，不一定需要繁複的結構形式而達成，從結構設計的角度思考，現代建築忘記了以最少的形式抵抗重力這項結構的基本美德。
於英國勃發的高科技建築風格承繼了Archigram 的建築想像，著迷於機械式的形式風格，將建築視為居住的機器。帶著英國工業革命以來所發展出的工程務實傳統，著重在結構與構造上的工程設計，理性而務實的不去贅飾。務實的工程設計精神源自於1919年設立的包浩斯學校的精神，注重建築造型與實用機能合而為一。以工程務實作為建築的基本美德，一向在建築的討論中不太有立足之地，而少有人論及，但卻是建築思考中常會出現的一項邏輯判准，在建築的思考過程中一路面臨著眾多的選項，卻是按著務實判准來進行思考，可能『務實』這個判准才是真正實際在幕後掌控了世界的建築，而不是美學。
2015年普立茲克建築獎得主，發明膜構建築的建築師弗萊·保羅·奧托（Frei Paul Otto），開創了拉伸建築在力學上的研究，1967年在蒙特婁世博會建造的西德館、1972年設計的慕尼黑奧林匹克體育場將膜構造應用在大型的建築上，當時的人類對於延展性材料力學特質尚處於探索階段，為此他開創出了許多幾何形式上的研究，以輕型的壓克力及鋼索創造出輕盈的雲狀蓬頂，流線型的造型來自力學的分佈，輕型薄膜的流線是順著材料的特質所產生的自然曲線，而與現在費力刻畫搭建流線型模板再澆灌鋼筋混凝土硬製造出的流線建築有著不同的生命，他以『輕』來挑戰『巨大』這件事。在Frei Otto 一生的建築設計生命中，創造出了網格、帳篷、圈頂、傘狀、拱型和支柱狀等類型的結構模式，因為拉伸建築的極大的幾何創造性，因此Frei Otto 可以說是史上創造出最多不同結構幾何類型的建築師，在建築幾何與結構力學上的創造更是他一生中每個建築創造的目標。因此沃爾特·格羅佩斯Walter Gropius 甚至認為Frei Otto是包浩斯運動的實驗方法的真正繼承者。
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