理论教育 金属制造技术推动木材加工工艺发展,构造技术逐步演变

金属制造技术推动木材加工工艺发展,构造技术逐步演变

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:金属制造技术的进步进一步推动了木材的加工工艺的发展,到了战国时期,木匠们已经有了成套的铁制工具。直到现在,模板依然是各种标准构件生产制造以及在现场实现复杂建造形式的重要“定制工具”。不论是从方案异常复杂的曲面出发还是从柯布西耶本人对材料的偏爱而言,混凝土都是这个工程独一无二的选择,而且必须是现浇工艺。

金属制造技术推动木材加工工艺发展,构造技术逐步演变

在瓦特发明的蒸汽机问世以前,人类的智慧与灵巧的双手结合产生了巨大的物质文明财富,更留下了不计其数的、瑰丽的建筑文化遗产。手工艺的潜力是巨大的:2 000多年前,人类就可以在没有任何机械工具的条件下运输比自身重几十倍乃至百倍的巨石,然后将这些粗糙的巨石打磨成平整、规则的形式,再累积成近150m高度的金字塔,这个高度记录直到1888年才被巴黎埃菲尔铁塔打破。是什么让人类可以征服大自然,将各种天然材料筑成复杂的工程?仅凭双手显然是不够的,灵巧的工具是必不可少的。

在中国的新石器时代,古人已经使用石斧、石铲等工具砍伐树木,并用石镞、骨铲、蚌刀、磨棒等锐利工具加工木材。从江苏吴江出土的完整的石斧木柄采用榫接而未采用绑扎就可以看出当时的古人已经初步学会用工具加工木材的榫卯构造。而在浙江余姚河姆渡新时期遗址中发掘的干阑式建筑中,不仅发现了在木柱、木梁中已经采用了榫卯构造,还发现了木楼板,在没有金属工具的条件下,将木材加工成木板并不是一件容易的事,木板的出现反映了当时木材加工工艺的重大进步。金属制造技术的进步进一步推动了木材的加工工艺的发展,到了战国时期,木匠们已经有了成套的铁制工具。《管子·海王》云:“行服连轺辇者,必有一斤、一锯、一锥、一凿。”由于工具的发展,木工业有了更精细的分工,据成书于战国初期的《考工记》记载,当时已经有了“设色”“刮磨”“刽木”“剡木”等工序。从战国至西汉的楼阁建筑发展来看,在木构架中,柱头上使用斗拱已经成为普遍现象,木构件制作工艺取得了显著进步(图3-4)。

在木构技术非常成熟的宋代,可以从代表手工艺最高成就的装饰构造中看出当时木构件加工工具发展水平之高。当时门窗上的装饰线脚、花纹为追求效果的华丽,形制多样,制作工艺复杂。如格子门的格子不但有四斜球纹格子,而且格眼本身木料的线脚就有七种之多,包括四混绞双线、通混压边线心内绞双线、平出线等。那些表面起伏种类繁多的线脚和复杂的球纹,必须有相应形制的刨口和锯子才能实现。从现存的一些年代较早的木装修构造看,球纹有通过两块条木加工后拼成的,也有用一条木料挖空作成,但无论用哪种方法加工,都要求有能灵活旋转改变方向的锯条[7]。除了木材的加工技术,彩画、砖雕、石刻、镏金等工艺也随着工具的发展提升到了前所未有的高度,形成了历史长河中无数珍贵的艺术珍宝(图3-5)。

图3-4 手工艺的进步和工具的发展密切相关

资料来源:中国科学院自然科学史研究所.中国古代建筑技术史[M].北京:科学出版社,2000:295,297,300,303

图3-5 工匠的智慧与工具的完美结合产生了赏心悦目的建造艺术

资料来源:中国科学院自然科学史研究所.中国古代建筑技术史[M].北京:科学出版社,2000:529;http://www.baidu.com

除了切割、打磨、雕刻、绘画等过程中所用的工具,在建造中还有一种重要的辅助工具——模板,一种用于材料塑形不可或缺的定制工具。模板最早被应用在夯土墙的建造技术中,在我国西周春秋时期,版筑技术有了新的发展,工匠开始用立柱、插竿、橛子、草绳来固定模板。从洛阳东周王城的发掘遗址中,可以推测当时的模板技术已经相当成熟:“夯筑城墙时,里外两侧夹有木板,木板横放……在城墙内侧普遍发现保留夯筑时使用木板和插竿的洞眼痕迹。”为了加快夯筑效率,“用木板隔成方块,当方块夯筑到相当于木板的高度,然后拆板向一方移动,另筑方块,这样循序渐进,一层一层向上”[8](图3-6)。

虽然夯土这种原生、自然的建造技术已经很少出现在现代的建造场景中,但是从夯土开始使用的模板施工技术却一直被沿用下来。直到现在,模板依然是各种标准构件生产制造以及在现场实现复杂建造形式的重要“定制工具”。一方面,模板被用来批量生产各种标准的建筑构件,如砖、瓦、金属、塑料、混凝土构件等;在某些特殊工艺中,模板甚至可以成为建筑构造本身的一部分;另一方面,通过模板和现场工人熟练的技艺,建筑师一些特殊的、新奇的乃至天马行空的想象才得以实现。对于佩雷来说,木模板是混凝土建筑存在的先决条件,在其追求新的法兰西柱式的过程中,佩雷逐步发展出一种前所未有的柱头形式。他将传统的科林斯柱式的卷叶柱头转化成木模板几何搭接形成的有机纹理,从市政建设博物馆到勒阿弗尔柱式,佩雷柱头形式的发展经历了整整十年时间。通过模板的现场控制,佩雷将建造的具体语言提升到一个令人叹为观止的精确程度,所有的柱子都直接脱模而成,混凝土柱上的凹槽就像是熟练的工匠雕刻出来的一样(图3-7)。

图3-6 模板工具在传统砌筑构造技术中的应用(www.daowen.com)

资料来源:中国科学院自然科学史研究所.中国古代建筑技术史[M].北京:科学出版社,2000:45,48,55

图3-7 巴黎市政博物馆中由木模板塑造的混凝土柱的有机纹理,奥古斯特·佩雷,1936—1937

资料来源:http://www.flick.com;Kenneth Frampthon.Studies in Tectonic Culture:The Poetics of Construction in Nineteenth and Twentieth Century Architecture[M].Cambridge,Mass:MIT Press,1995:150

也许除了“神奇”,再没有更合适的词汇可以描述柯布西耶的朗香教堂了,这个既和传统没有多大联系也和现代建筑的一般手法不相关的作品引起了人们无数的遐想。这个即使在多年之后看起来依然奇异的建筑,连柯布西耶本人都无法清晰再现当初的创作过程,这是一个完美的艺术品”。不过,即便作为一种雕塑造型艺术,这个工程的施工难度也是极大的,因为它毕竟不是纯粹的艺术品,它需要围合空间,提供使用功能。从柯布西耶最初的草图来看,最终完成的建筑和初衷的设想几乎一模一样,于是去贯彻这一想法,并将所有不规则的平面、弯曲、倾斜的墙体以及向上翻卷的屋顶细部都完整地实现就成为最关键的问题。不论是从方案异常复杂的曲面出发还是从柯布西耶本人对材料的偏爱而言,混凝土都是这个工程独一无二的选择,而且必须是现浇工艺。复杂、精致、昂贵的木模板不仅实现了两层间距2.26m的混凝土薄壳曲面造型,以及大量不规则的曲面墙体,还呈现了如同人体皮肤一样细腻的表面质感。柯布西耶本人亲自绘制了大量细部的草图并在现场进行施工指导,工匠们高超的手工艺确保了朗香教堂现场建造的质量。在关于朗香教堂的书中,柯布西耶毫不吝啬地将一整段章节献给了施工队,以感谢他们在建造过程中所发挥的积极作用[9](图3-8)。

图3-8-a 朗香教堂的设想与最终建成结果的高度吻合与施工队伍精湛的手工技艺关系密切

图3-8-b 柯布西耶精心设计的朗香教堂滴水口构造

资料来源:[瑞士]W博奥席耶,O斯通诺霍.勒·柯布西耶全集(第6卷)[M].牛燕芳,程超,译.北京:中国建筑工业出版社,2005:17;Flora Samuel.Le Corbusier in Detail[M].Oxford:Elsevier Ltd,2007:8,9

虽然朗香教堂的建造体现了手工艺对建筑形式定制的无限可能,但形式创新和手工艺的灵巧并不能推动建造技术的本质进步。在工业化生产技术蓬勃发展的初期,大部分的建筑师都未意识到这点,现代主义建筑发展的早期,模板与塑性材料结合所赋予建筑形式表现的无限可能性让众多建筑无暇顾及工业化制造技术的进步,而专注于在有限的建筑类型中通过手工艺不断探索建筑的艺术表现力[10]。这样的后果是可以预见的,就像中国传统的木结构以及西方的砖石砌筑在技术发展到顶峰之后,没有新的生产制造工艺的推动,建筑的发展就只能被限定在有限的结构和反复的形式循环的单行线上,逐渐失去活力。尽管几千年形成的思维惯性是强大的,依然有一部分先锋建筑(其中包括勒·柯布西耶)没有停留在当时盛行的依靠耗时耗力的手工艺来实现新的建筑形式的固有建造方式中,而是更紧密地和已经开始蓬勃发展的工业化生产技术融为一体,去探索更具革命性的、新的定制方法。

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