除了摩擦轮机构、螺旋机构，建筑师与工程师还在继续探索机械学与建筑工程学交叉的可能，一些更具挑战性甚至可以算是高尖端的运动构造在一些前沿建筑中相继产生了。1987年，法国建筑师让·努维尔在巴黎阿拉伯世界协会的设计中，创造性地将基于相机快门原理的机械运动构造用于建筑的复式开窗系统中，来控制室内的光线，并将这种重复的机械控制件的形式与伊斯兰建筑传统的几何图形的艺术表现相结合，实现了技术与艺术的完美结合（图4－19）。

让·努维尔在光线控制中使用的相机快门控制原理来源于一种特殊的运动构造——折叠构造，折叠构造通过将部分构件收缩，在不使用时减少空间占用，在需要时展开满足功能需要。折叠构造是一种综合如摩擦轮机构、连杆机构等各种类型运动机构的复杂动构造，日常生活中的折叠家具、卷尺、相机等都应用了折叠构造。折叠构造的核心就是“折”与“叠”的运动，折叠运动既可以由手动的方式实现，也可以通过电力驱动。“折”一般分为轴心式与平行式两种形式：轴心式中有沿同一轴心伸展的结构（如伞），也有沿多个轴心运动的构造（如工具箱）；平行式是利用几何学中的平行原理进行折动的构造（如手风琴、连接火车车厢的皮腔构造）。“叠”一般可分为重叠式、套式和卷式。折叠构造不仅实现了对空间的高效使用，还可以实现一物多用。

图4－19　巴黎阿拉伯世界协会外围护设计中创造性地应用折叠构造实现精密的光线控制

资料来源：［德］赫尔佐格，克里普纳，朗.立面构造手册［M］.袁海贝贝，译.大连：大连理工大学出版社，2006：258，259

图4－20　应用折叠构造的窗帘产品

资料来源：内装修图集

在建筑产品中，折叠构造主要应用于门窗、遮阳百叶、电动卷帘、家具等零部件（图4－20）以及一些特殊的建筑产品如帐篷中。虽然在围护体部件中，折叠构造的应用较广泛，但是在建筑的结构连接中，折叠构造并不常见。因为在坚固以外还要赋予结构可变性，这对建筑师的结构力学应用能力是一个很大的挑战。尽管难度巨大，圣地亚哥·卡拉特拉瓦这位集结构、建筑设计、雕塑设计天分于一身的通才还是勇敢地站了出来，挑战这一未知的领域。卡拉特拉瓦的博士论文《可折叠的空间结构研究》为其在这一领域的探索奠定了重要基础，这个理论力图系统地生成和示范将三维空间结构折叠成二维结构再变成一维结构的所有可能性。卡拉特拉瓦将抽象的几何体假设成用刚性杆和活动节点连接形成，使得多面体可以进行移动、折叠、打开等运动（图4－21）。

图4－21　卡拉特拉瓦的折叠空间结构研究

资料来源：［美］亚历山大·佐尼斯.圣地亚哥·卡拉特拉瓦［M］.赵欣，译.大连：大连理工大学出版社，2005：8，96，182，196，208(www.daowen.com)

考虑到结构的可靠性，卡拉特拉瓦设计的折叠构造无一例外都采用了轴心式折叠，并以多轴折叠的构造形式为主，轴既是构件活动的基础，也是结构支撑的重点。在1985年的厄恩斯廷仓库大门、1989年的渐变的阴影装置和1992年阿尔克伊公众大厅的屋顶中，卡拉特拉瓦在小尺度范围内尝试了结构的折叠构造设计。厄恩斯廷仓库大门没有采用现成的折叠式电动卷帘产品，而是巧妙地设计成可以转换为雨篷的折叠形式：在大门从闭合到打开的过程中，弯曲的弧线变化记录了大门运动的轨迹，最终完全打开的大门就像人的臂膀一样伸展开，自然而然地成为入口的雨篷。

图4－22　卡拉特拉瓦在大门和装置中通过折叠构造实现结构的空间可变性

资料来源：［美］亚历山大·佐尼斯.圣地亚哥·卡拉特拉瓦［M］.赵欣，译.大连：大连理工大学出版社，2005：8，96，182，196，208

之后设计的渐变阴影装置采用了悬挑的折叠结构。装置采用了12根长达8m、重600kg的预制混凝土构件，构件的末端固定于支座上，每个构件端部由运动的滚珠和基座连接，通过驱动机械完成自由的变化。阿尔克伊公众大厅屋顶的折叠构造继承了厄恩斯廷仓库大门设计，甚至可以看做厄恩斯廷仓库大门的“水平版本”。两者在功能上是一致的，作为地下空间的入口，完全打开后的格栅下就是进入大厅的楼梯，由折叠构造形成的变化韵律使其超越了一般意义上的屋顶而成为极具艺术表现力的城市地标（图4－22）。

积累了一定成功的经验后，卡拉特拉瓦开始在更大尺度的结构上进行折叠构造的设计。在“塞维利亚世界博览会”上，卡拉特拉瓦利用折叠构造将科威特亭设计成一个拥有无限变化可能的屋顶。这个设计可以看成是渐变阴影装置的“放大版”，混凝土支座支撑着17根25m长的半拱结构，每个结构单元都是独立的，并且可以通过各自的驱动马达自由活动。屋顶完全打开后形成525m2的圆形广场，关闭后则形成有屋顶的展厅，自由调整的状态就像人的手指一样，灵活多变。

图4－23　卡拉特拉瓦通过折叠构造将结构可变性与建筑的空间、性能与形式完美地结合在一起

资料来源：［美］亚历山大·佐尼斯.圣地亚哥·卡拉特拉瓦［M］.赵欣，译.大连：大连理工大学出版社，2005：8，96，182，196，208

折叠屋顶的构想最终在密尔沃基美术馆扩建工程中（2001）中产生了极致的艺术形象（图4－23）。密尔沃基美术馆正对着当地的重要路段林肯纪念大道，卡拉特拉瓦沿着大道的方向新建起了一条拉索引桥，跨度长达73m，把人们的视线直接引导到新建的建筑上来，笔直地正对着新美术馆的主要入口。作为天桥末端的观景平台、入口和临时展览空间，充满诗意的屋顶利用建筑的几何形体、材质和变化的动势重新定义了博物馆新的特质。通过机械传动装置，建筑顶部两侧用来调整光线的钢结构格栅就像鸟的羽翼一样可以打开或者合拢，为建筑整体轻盈灵动的结构形式添上了画龙点睛的一笔。在卡拉特拉瓦对空间结构运动形式的研究与实践中，折叠构造已经成为了集功能与审美一体的建造艺术。