理论教育 建筑构造技术发展演变:多元材料构成建筑围护体

建筑构造技术发展演变:多元材料构成建筑围护体

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:玻璃、金属、塑料、石材等多元的材料相继成为分离的围护体的构成要素,在作为建筑重要的形象塑造者的同时,也成为建筑性能重要的“调节器”:声、光、热、密闭性、湿度……此外,悬挑的屋顶还可以起到排水、遮阳以及保护墙体等功能。从“单一式”到多层(多片)是现代建筑围护体构造发展的显著趋势。

建筑构造技术发展演变:多元材料构成建筑围护体

框架的功能以及美学发展重新定义了“墙”在现代建筑中的意义。脱离了装饰、承重的需求,墙变成了“填充体”,一种遮盖物或者包装物,悬挂在由框架形成的开放空间的内部或外侧,墙作为“图像”得到了新的定义。

1910年由法古斯工厂(Fagus Factory)实现了“窗”变成“窗墙”的转变,而这个转折点也被视做现代主义运动的开始。尽管格罗皮乌斯在法古斯工厂中使用大面积的“玻璃墙”是出于大体量建筑对于采光需求的考虑,但将“玻璃窗”变为“玻璃墙”并且完全和钢筋混凝土框架分离的做法已经和传统的“实体构造”产生了本质区别,形成了一种新的“层叠构造”。从此,19世纪末已经若即若离的结构与维护体部分彻底分清了界限,也使得“表皮”成为一种完全独立的构造要素。从格罗皮乌斯到柯布西耶,最终密斯的钢结构大厦将基于“分离原则”的“层叠构造”加以巩固,成为现代建筑一种通用的建造方式(图2-76)。

图2-76 现代建筑中围护体逐渐从结构中分离

资料来源:Dennis Sharp.Dessau Aid Bauhaus[M].London:Phaidon Press,2002;Edward R Ford.The Details of Modern Architecture[M].Cambridge,Mass:MIT Press,c1990:248;Werner Blaster.Mies van der Rohe:The Art of Structure[M].Basel:Birkhäuser Verlag,1993:146,150

作为分离的“墙”,当不再需要承担结构支撑作用时,材料的选择和工艺也变得更加多元。玻璃、金属、塑料、石材等多元的材料相继成为分离的围护体的构成要素,在作为建筑重要的形象塑造者的同时,也成为建筑性能重要的“调节器”:声、光、热、密闭性、湿度……显然,当围护体与结构框架分离后,建筑的形式有了更多的可能。在传统的“实体构造”技术中,屋顶、墙体、基座是清晰可辨识的,并且每一个组成要素的作用几乎是等同的。例如在中国传统木构民居中,由于木结构不能直接埋在泥土中的,因此一般由石柱础支撑。由于结构没有和土壤产生密切的接触,而木结构本身自重较轻,因此增加屋顶的重量以加强建筑整体稳定性就成了大屋顶形式的结构需求。此外,悬挑的屋顶还可以起到排水、遮阳以及保护墙体等功能。由于建筑单元大小不一,等级分明,加上群体建筑之间丰富的组合形式,形式各异的屋顶就成为中国传统建筑的显著特征。虽然西方建筑的坡屋顶没有中国传统建筑如此显著的特征,但是在墙体与屋顶之间会通过檐口划分明显的界线,以强调构成的差异。

现在,完整的围护体形成了更为抽象的整体,屋顶、墙体、基座的界线越来越模糊,甚至相互融合。一方面,随着建筑高度的增加,坡屋顶的结构、功能作用被约减了,框架本身的结构强度和刚度加上多层的水平楼板就可以抵抗各种荷载,更系统的排水系统取代了自由落水,遮阳、保护功能都由独立的构造设计实现;另一方面,坡屋顶的比例、造型不再适合现代高层建筑,因此,在平屋顶逐渐流行后,“屋顶”已经从建筑构成要素中“消隐”了,而在某些特殊的结构形式中,屋顶甚至已经完全和墙体融为统一的整体。

由未来系统(Future Systems)事务所设计的伦敦大板球场(Lord's Cricket Ground)媒体中心(图2-77)由光滑整洁的金属外壳和平整的玻璃幕墙组成,整个建筑如同无缝的蛋壳一样,完全看不出任何传统建筑的构成要素。这个完全来自于现代造船技术的产物,除了位于外壳水平中线位置的雨水槽再无任何细部可言。虽然毫无具象的生动性,但就如它的设计师简·卡布里斯基(Jan Kaplicky)所说:“这个工程所具备的光滑的效果使其在嘈杂的环境中一开始就凸显了其重要性。”[60]八年之后,一个完整的抽象建筑诞生在中国古城北京的中心——国家大剧院(2007)。这个由保罗·安德鲁(Paul Andreu)设计的东西跨度212.20m、南北跨度143.63m、高度46m的巨大半椭圆形钢结构建筑外层采用了18 000多块钛金属面板,和玻璃共同形成光滑亮丽的表面,在剧院前的水池的倒映下,国家大剧院形成了一个完整的椭圆形,将抽象的艺术演绎到了极致。虽然国家大剧院和公元前2 600多年前的金字塔的建造技术以及承载的社会功能已经有天壤之别,但借由先进的制造技术产生的完美外在形式使得两者在建筑永恒的纪念性表达上获得了精神上的共鸣(图2-77)。

图2-77 由完整的表皮构成的抽象的现代建筑(www.daowen.com)

资料来源:Edward R Ford.The Architecture Detail[M].New York:Princeton Architecture Press,2011:19

当然,抽象化只是分离的围护体发展的一个方向。20世纪70年代后,随着信息技术的突飞猛进,使得不仅是工程学,还有社会学、生物学、材料学等学科的交叉渗透成为建筑师在实践中不得不面临的新挑战,建造变得前所未有的复杂。许多建筑师自发地显示出来对复杂性的兴趣,这种兴趣不仅表现在对不规则的、反常规的、无法度量的几何关系的构图形式的着迷,还有对那些破碎的、折叠的、非线性复杂形体的动态建筑造型的追求。他们通过借鉴一些学理论(如哲学[61]、批判性的标准,或者一些最新的关注复杂性自身的自然科学理论来证明自己。在追逐标新立异的同时,这些建筑师也在被追捧的时尚风格美学创作中获得了相当的满足感[62]。以盖里、埃森曼、里伯斯金德(Liberskind)、蓝天组(Coop Himmelblau)等为代表的建筑师进行了大量复杂形体的建造实践,虽然所依据的理论和标准各异,但由分离、破碎的表皮形成的复杂建筑形式也展现了建筑发展的另一种方向(图2-78)。

图2-78 分离的表皮塑造的复杂形体建筑

资料来源:http://www.flick.com

分离的围护构造不仅实现了多样的建筑形式,还提高了建筑表皮的性能。从“单一式”到多层(多片)是现代建筑围护体构造发展的显著趋势。传统匀质的单一材料很难满足现代建筑复杂的外维护性能需求,由不同材料形成的具有特定结构的层与片可以行使各自独立的功能,通过灵活组合这些层,可以使得外围护满足各种需求。而当这些层、片具备了可变性,外围护结构还可以通过适当的调节来适应外部条件的变化。通常这些不同的层需要满足以下的功能:视觉效果、信息媒介;物理防护;防水性;密封性;光线透射、折射、吸收;声音反射;减少热传导;散热、通风等等(图2-79)。总的说来,建筑的表皮获得了前所未有的自由,完全得益于“框架”的发展。

图2-79 分层、分片的围护体构成实现了复杂的建筑功能与性能调节

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,2006:27

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