建筑界的“數(shù)學(xué)美人”，每一座都驚艷時光

提到建筑與數(shù)學(xué)的碰撞，馬鞍面（雙曲拋物面）絕對是最出圈的 “跨界選手” 。

它既有雙曲面的流暢曲線美感，又具備超強的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能 —— 薄而高強、能實現(xiàn)大跨度無柱空間、受力均勻，仿佛天生為建筑而生。從早期的混凝土薄殼，到現(xiàn)代的索網(wǎng)、膜材組合，它跨越半個多世紀，適配宗教、體育、社區(qū)、科研等多種場景，成為建筑師手中 “ 化繁為簡 ” 的設(shè)計法寶。

今天，就帶大家盤點馬鞍 面建筑 的經(jīng)典案例，涵蓋中外新舊風(fēng)格，看看數(shù)學(xué)如何賦予建筑溫柔又有力量的靈魂 ?

一、大師經(jīng)典 · 混凝土薄殼時代（早期里程碑）

早期馬鞍面建筑，以菲利克斯 · 坎德拉、烏爾里希 · 穆特等大師的混凝土薄殼作品為代表，用 極簡材料 實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)與美學(xué)的極致統(tǒng)一，奠定了馬鞍面在建筑界的地位。

1. 霍奇米洛克餐廳（Los Manantiales ，墨西哥城）

? 設(shè)計師：菲利克斯 · 坎德拉（薄殼大師） | 1958 年建成

坎德拉的標志性作品之一，采用倒置 “ 傘形 ” 雙曲拋物面混凝土薄殼集群，僅靠少量支點落地，在軟弱地基上輕松實現(xiàn)大跨度無柱空間。曲面交接處柔化處理，流動的造型像一朵綻放的花，既有超強的結(jié)構(gòu)效率，又自帶雕塑般的視覺沖擊力。

2. 宇宙射線實驗室（Cosmic Rays Laboratory ，墨西哥）

? 設(shè)計師：菲利克斯 · 坎德拉 | 經(jīng)典薄殼代表作

坎德拉的另一力作，單塊雙曲拋物面混凝土薄殼貫穿整體，通過曲面形態(tài)最大化結(jié)構(gòu)剛度，同時將混凝土厚度降到極致，極大節(jié)省材料用量。簡潔有力的線條，完美適配科研實驗室的大空間需求，把 “ 結(jié)構(gòu)即美學(xué) ” 詮釋得淋漓盡致。

3. 帕爾米拉禮拜堂（Capilla de Palmira ，墨西哥庫埃納瓦卡）

? 設(shè)計師：菲利克斯 · 坎德拉 | 1959 年建成

一座用馬鞍面打造的 “ 純凈宗教空間 ” ，單 塊巨大 的雙曲拋物面混凝土薄殼，僅靠 四個角點落地 支撐，實現(xiàn)完全無柱的開闊感。曲面傾斜角度精心設(shè)計，既強化了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又能通過側(cè)窗引入柔和光線，讓整個禮拜堂充滿寧靜神圣的氛圍。

4. 圣維森特·德·保羅教堂（Iglesia de San Vicente de Paul， 墨西哥城）

? 設(shè)計師：菲利克斯 · 坎德拉 | 1960 年建成

多片交錯的馬鞍面薄殼組成屋頂，混凝土厚度控制在極小范圍，看似輕盈卻兼具超強結(jié)構(gòu)強度。室內(nèi)巧妙利用曲面的反射特性優(yōu)化聲學(xué)效果，適配宗教儀式中的唱詩與宣講，外立面簡潔樸素，與周邊居民區(qū)和諧相融，低調(diào)又有質(zhì)感。

5. 馬格德堡 Hyparschale 多功能大廳（德國）

? 設(shè)計師：烏爾里希 · 穆特 | 1969 年建成， 2024 年修復(fù)開放

現(xiàn)存同類混凝土薄殼大廳中最大的建筑之一，屋頂由四個雙曲拋物面組合成規(guī)則馬鞍形，輕松覆蓋 48×48 米的無柱空間。外立面采用玻璃與鋼的豎向線條，通透又現(xiàn)代， 2024 年修復(fù)后，保留了原始曲面屋頂?shù)拈_闊感，煥發(fā)新的生機。

6. 普茨坦 Hyparschale 社區(qū)大廳（德國波茨坦）

? 設(shè)計靈感：烏爾里希 · 穆特薄殼理念 | 1970 年代建成

屋頂由兩個反向的馬鞍面組合而成，覆蓋 36×36 米的無柱空間，混凝土薄殼自重輕、抗震性能好，非常適合社區(qū)使用。外立面以玻璃幕墻為主，室內(nèi)保留原始曲面的開闊感，常用于社區(qū)活動、展覽、小型演出。

二、跨界創(chuàng)新 · 體育場館中的馬鞍面（大跨度典范）

馬鞍面的大跨度優(yōu)勢，在體育場館中被發(fā)揮到極致 —— 無柱空間、抗風(fēng)抗震、適配大型賽事需求，同時用曲面造型打造城市地標，從奧運場館到地方場館，處處可見它的身影。

1. 多頓體育館（Dorton Arena ，美國北卡羅來納州）

? 設(shè)計師： Matthew Nowicki | 1952 年完工

世界 首個索網(wǎng)屋面 的馬鞍面建筑，堪稱現(xiàn)代馬鞍面體育建筑的 “ 開山之作 ” 。屋頂為馬鞍形索網(wǎng)，支撐在拋物線混凝土主拱上，無需 背索平衡 拉力，結(jié)構(gòu)高效又經(jīng)濟。大跨度無柱空間，既能舉辦體育賽事，也能承接展覽、集會，開創(chuàng) 了索網(wǎng)馬鞍 面屋頂?shù)南群印?/p>

2. 加拿大豐業(yè)銀行馬鞍體育館（Scotiabank Saddledome ，加拿大卡爾加里）

? 特色：以馬鞍面命名 | 1983 年建成

因屋頂完美的馬鞍面形態(tài)而得名，是加拿大西部的標志性場館。采用鋼筋混凝土與鋼索協(xié)同的復(fù)合結(jié)構(gòu)，覆蓋 19000 座的大型場地，無柱主場地視野極佳。曲面屋頂經(jīng)過特殊設(shè)計，既能抵御當?shù)氐膹婏L(fēng)雪，又能優(yōu)化聲學(xué)效果，是冰球賽事、演唱會的理想舉辦地。

3. 慕尼黑奧林匹克公園游泳館（德國慕尼黑）

? 配套： 1972 年慕尼黑奧運會場館 | 1972 年建成

屋頂為不規(guī)則的馬鞍 面索膜 結(jié)構(gòu)，由鋼桁架與張拉膜材構(gòu)成，邊緣自由舒展，與奧林匹克公園的自然地形完美融合。膜材的半透明特性，讓室內(nèi)獲得均勻柔和的漫射自然光，減少人工照明能耗，同時曲面造型有效降低風(fēng)對建筑的影響，兼具環(huán)保與實用。

4. 德陽體育館（中國四川德陽）

? 中國特色：早期大跨度網(wǎng)殼典范 | 1991 年建成

當時國內(nèi)同 類型雙 曲馬鞍面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中跨度最大的體育館，對角線長 105 米。采用雙層鋼網(wǎng)殼的馬鞍面體系，無需大型混凝土薄殼，施工周期短、造價可控。大跨度無柱空間適配體育賽事與大型集會，屋頂曲面還能有效排水、減小風(fēng)荷載，適配四川的氣候環(huán)境。

5. 浙江體育館

? 中國特色：兼顧美學(xué)與經(jīng)濟性 | 國內(nèi)較早應(yīng)用案例

國內(nèi)較早將馬鞍形雙曲拋物面應(yīng)用于大型場館的建筑之一，屋頂采用馬鞍面結(jié)構(gòu)，既保留了雙曲面的流暢美感，又通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計控制造價，實現(xiàn)了建筑美學(xué)與結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性的雙贏。場館可承接各類體育賽事、文藝演出，成為杭州的經(jīng)典地標之一。

6. 倫敦奧運會室內(nèi)自行車館（英國倫敦）

? 現(xiàn)代簡約風(fēng) | 2012 年建成

屋面是典型的雙曲拋物面，造型像一片巨大的 “ 薯片 ” ，簡潔又有辨識度。設(shè)計師通過優(yōu)化曲面形態(tài)，兼顧了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與輕盈感，大幅降低用鋼量與施工工期，成為 2012 年倫敦奧運會的標志性場館之一，賽后也成為市民健身、休閑的重要場所。

7. 國家速滑館“冰絲帶” （中國北京）

? 中國標桿：綠色節(jié)能典范 | 2021 年建成

北京冬奧會的標志性場館之一，采用單層雙向正交 馬鞍形索網(wǎng)屋面 ，用鋼量僅為傳統(tǒng)屋面的 1/4 ，極致體現(xiàn)綠色節(jié)能理念。馬鞍形曲面完美適配速滑館的大跨度需求，同時與外立面的 “ 冰絲帶 ” 線條呼應(yīng)，夜間燈光亮起時，仿佛冰上的絲帶， 驚艷又有 科技感。

8. 成都鳳凰山體育公園專業(yè)足球場（中國成都）

? 世界首創(chuàng)：大開口索穹頂馬鞍面 | 2021 年建成

世界首例大開口索穹頂馬鞍面建筑，罩棚跨度達 200 米，采用單層索穹頂 + 膜材的組合，馬鞍形曲面兼顧造型與受力效率。大開口設(shè)計保障了場內(nèi)自然通風(fēng)與觀眾視野通透，夜間燈光沿曲面邊緣勾勒，形成極具辨識度的城市夜景，成為成都的新地標。

9. 盧塞爾體育場（卡塔爾世界杯主體育場）

? 國際標桿：超大 跨度索膜馬鞍 面 | 2021 年完工，中國鐵建參與建設(shè)

2022 年卡塔爾世界杯的主體育場，屋頂采用大 跨度索膜結(jié)構(gòu) 形成巨大的馬鞍面，跨度達 274 米，是現(xiàn)代超大跨度馬鞍 面應(yīng)用 的典范。 主索桁架 + 次索系 + 膜材的組合，兼顧造型輕盈與結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，屋頂上的規(guī)律小凸起，既豐富了立面，也優(yōu)化了風(fēng)荷載與遮陽效果，彰 顯國際 建筑水準。

10. 深圳寶安體育場（中國深圳）

? 中國創(chuàng)新：輪輻 式索膜 馬鞍面 | 2011 年建成

粵港澳大灣區(qū)的智慧體育新地標，屋 蓋設(shè)計 為輪輻式 環(huán)形索膜結(jié)構(gòu) 體系，空間形態(tài)為標準馬鞍面，內(nèi)外環(huán)均為橢圓，這種結(jié)構(gòu)在當時國內(nèi)尚屬首次應(yīng)用。索桁架上覆蓋玻璃纖維膜材，打造出云朵般流動、輕盈的觀感，既具自然美，又實現(xiàn)了大跨度無柱空間，當時無相關(guān)驗收標準，建設(shè)團隊自主研發(fā)技術(shù)完成施工。

11. 圣喬治宮體育館 （西班牙巴塞羅那）

? 設(shè)計師：磯 崎 新 | 1992 年建成（巴塞羅那奧運會場館）

為 1992 年巴塞羅那奧運會打造的場館，可容納 1.7 萬人，設(shè)計師磯 崎 新采用半地下結(jié)構(gòu)，盡量縮小建筑外部特征，以此突出鄰近蒙錐克山的自然風(fēng)景。場館屋頂采用加泰羅尼亞拱頂技術(shù)，斜坡形狀借鑒佛教寺廟靈感，整體呈現(xiàn)柔和的馬鞍面曲線，飾面材料均取自當?shù)?，實現(xiàn)了建筑與自然、地域文化的融合。

12. 西北地區(qū)首個專業(yè)足球場（中國西北）

? 特色：適配西北氣候 | 2025 年建成

西北地區(qū)首個專業(yè)足球場，專為 U22 國足等賽事打造，看臺采用經(jīng)典馬鞍形設(shè)計，兼顧大跨度視野與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。每排座椅的間距與高度都經(jīng)過精密數(shù)據(jù)測算，適配觀賽體驗；外立面燈光系統(tǒng)可實現(xiàn)主題色彩動態(tài)變化，夜間馬鞍面曲線被燈光勾勒，成為當?shù)伢w育地標，同時馬鞍面造型能有效抵御西北風(fēng)沙，適配地域氣候。

三、人文共生 · 多元場景中的馬鞍面

除了體育場館和公共大廳，馬鞍面的適配性遠超想象 —— 從宗教圣地到藝術(shù)場館、從科研空間到歷史建筑，用曲面的溫柔與力量，打造兼具功能性與精神內(nèi)涵的獨特空間。

1. 路思義紀念 教堂（中國臺灣東海大學(xué)）

? 設(shè)計師：貝聿銘團隊 | 1963 年完工

貝聿銘團隊的經(jīng)典作品，由四片獨立的雙曲拋物面混凝土薄殼組成十字形，無梁無柱，薄殼外貼馬約利卡釉面磚，遠看如一艘黃色的帆船，極具辨識度。薄殼結(jié)構(gòu)輕盈且抗震性能強，適配臺灣多地震的環(huán)境，屋頂 “ 一線天 ” 與祭壇后的玻璃幕墻引入自然光線，營造出神圣而寧靜的宗教氛圍，成為東海大學(xué)的精神地標。

2. 上海交響樂團音樂廳（中國上海）

? 設(shè)計師：磯 崎 新 | 2014 年落成

磯 崎 新在中國的經(jīng)典作品，地處衡山路復(fù)興 路歷史 風(fēng)貌保護區(qū)，外墻采用陶磚砌筑，磚頭間隔空砌筑無砂漿開縫，與周邊街區(qū)完美融合。屋頂設(shè)計為巨大的馬鞍面，線條流暢柔和，被市民親切稱為 “ 奶油小方 ”“ 餛飩皮 ” ，馬鞍面曲面不僅提升了建筑美學(xué)質(zhì)感，還優(yōu)化了室內(nèi)聲學(xué)效果，讓每一場交響樂演出都能呈現(xiàn)極致聽覺體驗，實現(xiàn)了建筑、藝術(shù)與城市文脈的共生。

3. 墨西哥大學(xué)文化中心（墨西哥）

? 設(shè)計師：菲利克斯 · 坎德拉 | 1963 年建成

坎德拉將馬鞍面薄殼技術(shù)與文化建筑完美結(jié)合的作品，中心屋頂由多片連續(xù)的雙曲拋物面混凝土薄殼組成，形成錯落有致、極具韻律感的曲面集群。薄殼厚度極薄卻能覆蓋超大無柱空間，適配音樂廳、展廳、報告廳等多元文化場景，曲面的弧度的設(shè)計既兼顧了采光與通風(fēng)，又讓建筑自帶強烈的雕塑感，成為墨西哥大學(xué)的文化符號。

4. 京都府立美術(shù)館新館（日本京都）

? 設(shè)計師：磯 崎 新 | 2014 年開放

融合傳統(tǒng)與現(xiàn)代的藝術(shù)地標，地處京都歷史文化街區(qū)，建筑主體采用簡約的矩形體量，屋頂則設(shè)計為柔和的馬鞍面，中和了矩形的硬朗感，實現(xiàn)了現(xiàn)代建筑與京都古街風(fēng)貌的和諧共生。馬鞍面屋頂采用 輕質(zhì)鋼膜材料 ，輕盈通透，既能引入充足自然光，為展廳提供適宜的采光環(huán)境，又能通過曲面造型優(yōu)化建筑通風(fēng)， 踐行 綠色設(shè)計理念，成為藝術(shù)展覽與城市休閑的絕佳場所。

5. 廣州大劇院歌劇廳（中國廣州）

? 設(shè)計師：扎哈 · 哈迪德 | 2010 年落成

廣州大劇院 “ 雙礫 ” 造型中的核心組成部分，歌劇廳屋頂采用不規(guī)則馬鞍 面索網(wǎng) 結(jié)構(gòu)，與整體的流線型造型完美契合，延續(xù)了扎哈 · 哈迪德標志性的解構(gòu)主義風(fēng)格。馬鞍面曲面經(jīng)過精密聲學(xué)測算，既能優(yōu)化室內(nèi)聲學(xué)反射效果，讓歌劇廳實現(xiàn)極佳的聲壓級均勻度，又能通過大 跨度索網(wǎng)結(jié)構(gòu) ，實現(xiàn)無柱開闊的觀眾廳空間，適配大型歌劇、交響樂等演出需求，成為中國南方的藝術(shù)地標。

6. 羅馬當代藝術(shù)博物館（意大利羅馬）

? 設(shè)計師：扎哈 · 哈迪德 | 2010 年開放

羅馬當代藝術(shù)的重要展示平臺，建筑整體呈現(xiàn)流線型的解構(gòu)形態(tài)，展廳頂部采用多個 不規(guī)則馬鞍面組合而成，既打破了傳統(tǒng)博物館的規(guī)整布局，又通過曲面造型實現(xiàn)了空間的靈動性。馬鞍面采用 鋼混與玻璃 組合材料，通透輕盈，既能為藝術(shù)展品提供適宜的采光與展示環(huán)境，又能讓建筑在羅馬古城中脫穎而出，成為傳統(tǒng)與現(xiàn)代碰撞的經(jīng)典之作。

四、總結(jié)：馬鞍面 —— 建筑與數(shù)學(xué)的共生之美

通過跨越半個多世紀的經(jīng)典案例，我們見證了馬鞍面（雙曲拋物面）從早期的混凝土薄殼，到現(xiàn)代的索網(wǎng)、膜材、索穹頂?shù)牡葸M，也看到了它在不同場景、不同地域、不同文化中的多元表達。它從來不是建筑師追求“標新立異”的工具，而是數(shù)學(xué)、結(jié)構(gòu)與美學(xué)的完美共生體，用最簡潔的形態(tài)，解決了建筑最核心的功能需求。

馬鞍面的核心魅力，在于 “極致的實用與極致的美感并存” ：它 憑借薄 而高強、受力均勻的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，實現(xiàn)了大跨度無柱空間的突破，從社區(qū)大廳到世界杯主體育場，從禮拜堂到藝術(shù)博物館，適配了體育、宗教、文化、科研等多種場景，既節(jié)省材料、控制造價，又能抵御不同地域的氣候挑戰(zhàn)，展現(xiàn)出極強的適配性；同時，它流暢柔和的曲面線條，自帶雕塑般的視覺沖擊力，無論是坎德拉的 極 簡薄殼、貝聿銘的 “ 帆船教堂 ” ，還是扎哈 · 哈迪德的解構(gòu)主義表達，都讓馬鞍面成為建筑美學(xué)的重要符號，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)功能與藝術(shù)表達的高度統(tǒng)一。

從墨西哥的大師經(jīng)典，到中國的地標建筑；從早期的技術(shù)探索，到現(xiàn)代的創(chuàng)新應(yīng)用，馬鞍面的演進，也是建筑技術(shù)與設(shè)計理念進步的縮影。它告訴我們，建筑不必刻意追求復(fù)雜的造型，數(shù)學(xué)的規(guī)律、結(jié)構(gòu)的邏輯，本身就是一種極致的美。

未來，隨著綠色建筑、智慧建筑理念的普及，以及建筑材料與施工技術(shù)的不斷創(chuàng)新， 馬鞍面這一 “ 數(shù)學(xué)美人 ” ，必將在更多場景中綻放光彩，繼續(xù)書寫建筑與數(shù)學(xué)、功能與美學(xué)共生的傳奇，為城市打造更多兼具實用性與藝術(shù)性的經(jīng)典地標 ?

|注：文檔部分內(nèi)容由 AI 生成 ，插圖截取自網(wǎng)絡(luò)，本文使用僅供學(xué)習(xí)交流。文中插圖是否對應(yīng)于相應(yīng)的建筑，請學(xué)友們自行檢驗，如果發(fā)現(xiàn)不正確的地方，希望學(xué)友們能夠在文后直接留言和上傳圖片糾正，感謝閱讀！

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