世博會所展示的建筑表皮材料之發(fā)展趨勢

胡曄旻，張燦輝

世博會所展示的建筑表皮材料之發(fā)展趨勢

胡曄旻1，張燦輝2

(1廣東工業(yè)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院廣州5100062華南理工大學(xué)建筑研究院廣州510641)

關(guān)注世博會各國展館的建筑表皮材料，從歷史的縱向比較上海世博與往屆世博外表皮材料的創(chuàng)新性及多樣性，在橫向上從自然材料和高科技材料的角度發(fā)掘世博建筑的文化背景的異同。

世博展館；表皮；自然材料；光電材料

每一屆世博會都在向世人展示著建筑行業(yè)各方面的發(fā)展成就及未來趨勢。從第一屆世博會英國人建造的水晶宮到巴黎世博會的埃菲爾鐵塔，再到巴塞羅那世博會的德國館，這些建筑史上的經(jīng)典案例代表了建筑的時代精神，也革命性的顯示了建筑的結(jié)構(gòu)形式、空間表現(xiàn)、材料特點。近幾屆世博會在建筑材料的運用上尤其大膽而富于創(chuàng)新。各國形式鮮明的展館以其各具特色的材料展現(xiàn)著各國文化及技術(shù)的創(chuàng)造力。

上海世博會上大多數(shù)廣泛被人們關(guān)注和討論的展館在建筑材料的運用上都獨具匠心，特別是以表皮的均勻覆蓋作為主要建筑形態(tài)表現(xiàn)的一類展館。它們不僅在建筑形式上追隨了當今最新的潮流，更重要的是，建筑材料運用也極具實驗性。

1 建筑表皮的獨立在世博會中的體現(xiàn)

從首屆世博會開始，水晶宮就作為一個具有表皮獨立特征的建筑成為整個世界矚目的焦點。這座“以1851英尺長的鋼筋作為支架，用了近30萬張玻璃板，在9個月內(nèi)裝配而成”的建筑①，無論從結(jié)構(gòu)形式和材料使用包括空間布局都明確地展現(xiàn)了未來數(shù)十年甚至上百年的建筑發(fā)展趨勢。

然而，建筑的表皮真正走向獨立，以至形成今天這種自由、勻質(zhì)包裹著建筑空間的狀態(tài)，還是起源于建筑結(jié)構(gòu)的革命——結(jié)構(gòu)與圍護的脫離，而這一革命的經(jīng)典代表則不得不提到巴塞羅那世博會的德國館②。密斯徹底將他的墻體從結(jié)構(gòu)承重中解放了出來，表皮不需要再依附柱子，因而可以自由地劃分空間，并極大程度的展示了這些墻體各自的材料特性——玻璃的透明和大理石的光滑堅硬。而密斯本人也在這個作品之后更大膽地嘗試了他“皮包骨”的建筑形式創(chuàng)造。

其后很長一段時間至今，世博建筑爭先以展示科技進步和人文關(guān)懷為前提，建筑形式極盡先鋒和實驗性。較早在建筑表皮的材料及技術(shù)運用上有所突破的要數(shù)蒙特利爾世博會的美國館（圖1）。彼時的美國正處在與蘇聯(lián)冷戰(zhàn)的激烈時期，美國建筑師R·B·富勒用三角形金屬穹頂結(jié)構(gòu)建造了一個直徑達76.2m的革新性穹頂，在透明穹頂包覆的空間下，自由的呈現(xiàn)美國的太空計劃及城市建設(shè)設(shè)想。整個建筑的結(jié)構(gòu)獨特，桿件規(guī)格最少，結(jié)構(gòu)用料最省，網(wǎng)肋規(guī)格相當整齊，便于施工和裝配，很好地滿足了世博會建筑要求。同時，富勒在這個穹頂?shù)耐鈱邮褂昧吮┧嶙鳛楸砥?。這種高分子的石油產(chǎn)品質(zhì)量遠遠輕于玻璃，卻有著良好的透光性和靈活的裝配方式。只可惜其耐火性太差，因此發(fā)生了此館曾在一場大火中被燒得只剩一副骨架的悲劇。但蒙特利爾世博會美國館的出現(xiàn)絕不僅僅只是在冷戰(zhàn)中為美國人贏回一局的工具，它大膽的形式及獨特的結(jié)構(gòu)、材料使用在其后越來越多的世博館中被引用和超越。

從近期的漢諾威世博會與愛知世博會的日本館，再到2010年上海世博會的芬蘭館、法國館、波蘭館、西班牙館等等，這種表皮的獨立和自由性被越來越多的國家的建筑師所使用。同時，他們發(fā)揮著各自的創(chuàng)造力，采用了更多豐富的材料來構(gòu)造建筑的表皮。

圖1 蒙特利爾世博會美國館

2 上海世博會與往屆世博的材料總體情況比較

總的來說，上海世博會在建筑表皮的材料使用上是大大豐富過往屆世博的。對于早期的世博會來說，受技術(shù)的局限，很長一段時間鋼、玻璃和混凝土已經(jīng)是建筑師能使用的最得心應(yīng)手和最具革命性的材料。然而隨著像赫爾佐格與德梅隆以及卒姆托這些在建筑材料、構(gòu)造方面具有極強的創(chuàng)造力的建筑師在世界范圍內(nèi)嶄露頭角，表皮和起圍護、分隔作用的墻體已經(jīng)演化成兩種不同的概念，表皮材料的重要性也日益凸顯。

如果說R·B·富勒的蒙特利爾美國館只是為了更好展現(xiàn)美國的宇宙計劃而突破性地引用了象征宇宙的穹頂結(jié)構(gòu)概念，并大膽采用了臨時建筑采用的丙烯酸的透明膜狀表皮，以便于在室內(nèi)外都營造出宇宙的神秘感，到了上海世博會，這種表皮的展現(xiàn)已經(jīng)大大超越了其他建筑元素，儼然成為了主角。它們相對于空間獨立后，卻發(fā)展出了更多的價值，無論對于文化的表達或是技術(shù)上、社會責任上，這些價值的承擔很多是由材料來完成的。因此在上海世博園中，紙、回收材料、智能光電材料等等，即使是常見的鋼與玻璃以及木材也被賦予了節(jié)能環(huán)保的責任，那些宛如鱗片、剪紙、網(wǎng)格等等張揚并極富表現(xiàn)力的外表面材料，在世博園內(nèi)爭相演繹著自己對建筑的意義。

圖2 上海世博會葡萄牙館

3 上海世博會中勻質(zhì)表皮之展館的材料運用及趨勢展現(xiàn)

柯布西耶曾經(jīng)問達利：”對于建筑的未來，你是否有什么想法？”達利回答說：“未來的建筑也許會毛茸茸的很柔軟吧?！?/p>

世博會就是未來建筑的一場預(yù)演，而達利對建筑的預(yù)言精準地指向了表皮及其材料的變革。雖然表皮的表達方式都呈現(xiàn)勻質(zhì)和自由的狀態(tài)，但形式下往往包含著建筑師的獨具匠心，這也正是世博會上這些建筑表皮會采用如此之多的材料種類的原因。以下從材料的種類入手做一個簡略分析。

3.1 自然材料的運用

自然材料是遠古以來建筑建造的根本，例如木材，在傳統(tǒng)的中國建筑中是主體的結(jié)構(gòu)及裝飾建材，但傳統(tǒng)木材的運用伴隨著其桿件的形態(tài)特征，在空間上往往利用線狀的節(jié)奏感或桿狀構(gòu)件的堆疊來表現(xiàn)，最杰出的例子莫過于塞維利亞世博會的日本館以及漢諾威世博會的瑞士館，安騰忠雄引申了木材的傳統(tǒng)語義而卒姆托則探索了木材更深層的本質(zhì)。而對于純粹運用于表皮的傳統(tǒng)材料，建筑師發(fā)掘的往往是其最直白也最原始的特征——色彩、肌理和物理特性。

葡萄牙館就是一個以木材覆蓋的建筑，只是區(qū)別于傳統(tǒng)木材，這層表皮是經(jīng)過工業(yè)處理的橡樹樹皮③。這種特殊的材質(zhì)使建筑的表面既具有木材的天然亞光質(zhì)感，又由于軟木去除了木材的紋路，能通過不同角度的折面均勻反射出光線的明暗關(guān)系，清晰地表達建筑的體面關(guān)系（圖2）。橡樹樹皮的采集有嚴格的時間周期控制，采剝時也不會影響樹木本身的健康生長，因此它相較于天然木材更加環(huán)保、具有可持續(xù)性。采剝下來的樹皮經(jīng)過沖壓等工藝制成軟木板及各種其它制品，它輕巧、有彈性并耐腐蝕，其熱工和聲學(xué)性能也更優(yōu)越，軟木的內(nèi)部有蜂窩狀的氣囊，因此它十分柔軟，并有著更靈活的色彩和形狀的選擇，擁有良好的吸收CO2的能力，其裝配與拆卸也更簡便。所以在室內(nèi)裝飾中充分展示了其長處，而在外墻也大量采用軟木板，葡萄牙館具有革命性的突破。

圖3 上海世博會西班牙館室內(nèi)

同樣采用了自然材料，西班牙人更多的關(guān)注了材質(zhì)的表現(xiàn)力和文化共通性，而較少把精力放在功能與物理性能的考量上，因此西班牙館的表皮更具有表現(xiàn)主義的色彩，也更能引起中國參觀者的共鳴。具有動感的外殼發(fā)掘的是柳條的可編織性和輕巧易裝配性。建筑表皮的可編織性用鋼材、木材、甚至玻璃纖維的混凝土都已經(jīng)不止一次的被實踐過，但EMBT的設(shè)計師卻為“編織”找到了一個最原始和直觀的表達材料——柳條。建筑的概念來自“籃子”，因此整個建筑施工及表現(xiàn)的重點都集中在這層籃子的外皮上。柳條相較同樣是自然生長的植物材料——木材，都有對身體感知接觸的親切感，同時，由于柳條具有編織性，在機理和造型的多變上比天然木材更勝一籌。與愛知世博會的日本館比，同樣采用的是編織材料，“長久手日本館”利用的是材料的環(huán)保概念，而西班牙館更多的凸顯了編織的形式美，并將其發(fā)揮到極致。建筑師采用了西班牙傳統(tǒng)的柳條編織方式，制作了約8500塊2m×1m大小的柳編板，柳編板被標準化處理成四種機理和3種顏色，由于建筑形態(tài)的自由曲線，柳編板與鋼結(jié)構(gòu)的連接點保持最精簡的狀態(tài)④。相對于建筑的勻質(zhì)表皮一貫表現(xiàn)出的理性和精致，這樣處理的表面有著自由奔放的機理感，既暗合著西班牙民族文化的特色，也在室內(nèi)營造了編織所留下的斑駁陰影（圖3）。

在自然材料的使用中，建筑師往往看重其與人體的親切觸感，而在上海世博會上，木材與柳條超越了自然生長的肌理，邁向綠色環(huán)保與文化認同感。

3.2 高科技材料

建筑材料的運用在近年來呈現(xiàn)著兩級化的趨勢，一方面不斷追求返璞歸真與自然相關(guān)的元素，另一方面高科技的材料把建筑的表面武裝成了一系列精密的裝置的組合，而充氣與發(fā)光是這類裝置最常出現(xiàn)的面貌。

從2000年漢諾威世博會坂茂設(shè)計的紙展館到2005年愛知世博會用藤、竹等自然材料構(gòu)筑的長久手館，日本在近年來的世博會上鐘情于采用勻質(zhì)表皮的建筑形式，其對于外表皮材料的探索與創(chuàng)新也有目共睹。雖然這次的“紫蠶”從建筑形體上與前兩次比無甚突破，而材料的選用卻凸顯了日本對高科技的掌握。

此次的日本館采用的是全ETFE膜的外皮，這種材料與水立方所使用的材料相同。膜材料與傳統(tǒng)材料相比有自重輕、結(jié)構(gòu)耗材少、抗震性好等諸多優(yōu)勢，即使是近十幾年來涌現(xiàn)的諸多高科技材料中，膜材料在結(jié)構(gòu)的輕巧性方面也獨具優(yōu)勢，因此為許多實驗性建筑和大跨度建筑采用。ETFE膜最常使用于充氣式膜結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)類型在1970年的日本大阪世博會上被多個展館采用，其中美國館和日本館尤其突出，而那時的充氣膜采用的是樹脂玻璃纖維膜，可以說是現(xiàn)在常用的PVC與PTFE膜材的前身，與ETFE相比，由于后者顛覆傳統(tǒng)的織物結(jié)構(gòu)，因而有著更好的透光性、阻燃性和自潔性。同時這層膜結(jié)構(gòu)還是柔性光電屋頂和柔性光電幕墻，在兩層ETFE充氣膜中間帶有太陽能發(fā)電裝置，獨特新穎的鋼網(wǎng)殼雙層膜氣枕結(jié)構(gòu)形成的橢圓形外觀酷似一只等待破繭而出的紫蠶，其外表透出的淡紫色，是因為內(nèi)嵌在外層ETFE膜中的太陽能光電薄膜都是深紫色的⑤。

英國館的材料使用極富挑戰(zhàn)性，這顆毛茸茸的球體使用了一種具有良好導(dǎo)光性的高分子材料，正是這種導(dǎo)光性被建筑師所利用，成為整個建筑的主題。亞克力是有機玻璃的一種，它具有極好的透光性、耐候性，并且易加工又易生產(chǎn)出大量豐富鮮艷的顏色，因此常被使用在燈具、室內(nèi)外裝飾、工業(yè)防護等領(lǐng)域，這種材料本身并不新奇，但設(shè)計師的運用極富戲劇性。常規(guī)使用亞克力材料，只是利用其光學(xué)優(yōu)勢，將材料處理成板片狀，作為燈光或陽光的隔離、防護，而英國館的設(shè)計師把亞克力處理成光纖的形態(tài)，利用光纖能引導(dǎo)光，并在切口處發(fā)散出來的原理，亞克力材料可以很好的呈現(xiàn)這一現(xiàn)象。在夜景下亞克力桿件所呈現(xiàn)的獨特光學(xué)現(xiàn)象把建筑的墻、地、頂最大程度的融合在一起，整個主體建筑的外表和內(nèi)部空間表現(xiàn)的就是這層發(fā)光的亞克力。簡化的內(nèi)部也許某種程度是由于展館本身臨時建筑的性質(zhì)，而這種簡化本身也更好地回應(yīng)了信息時代傳媒對建筑“揚表抑內(nèi)”的評判標準⑥。深刻的建筑空間并不能輕易地被照片或影像表達出來，同樣也很難引起人們的共鳴，相反，一目了然的表皮帶給人視覺和心靈的震撼往往更直接，因此英國館當之無愧的成為了整個世博園中最受人歡迎的展館之一（圖4）。

高科技材料的建筑表皮也不只是單向的關(guān)注著環(huán)保與低碳，文化認同與形體表現(xiàn)力同樣是這類材料所能承擔的。

圖4 上海世博會英國館外表皮細部

4 結(jié)語

世博會作為全球范圍內(nèi)一次巨大的文化與技術(shù)碰撞，對于建筑發(fā)展的意義是非同尋常的?，F(xiàn)代主義初期，大師們通過世博展館，以先鋒的姿態(tài)展示著對建筑的革命，如今這一先鋒地位并未削減。當全球化越來越顯著的今天，盡管技術(shù)傳播的時間通過網(wǎng)絡(luò)已被縮短到極點，世博會上仍能清楚地看到各自民族與文化對建筑空間和材料不同解讀，也許這正是全球化的真正涵義。

注釋：

①參見：祝帥．從“水晶宮”到“中國館”[J]．美術(shù)觀察，2010（05）：28～29

②參見：馮路．表皮的歷史視野[J]．建筑師，2004（8）：6～15

③參見：葡萄牙館:優(yōu)質(zhì)軟木打造的綠色建筑[J]．綠色建筑，2010（5）：9～10

④參見：司徒婭．柳條與鋼構(gòu)，籃子，展館[J]．時代建筑，2009（4）：101～103

⑤參見：龍文志．上海世博會光電建筑[J]．建筑技術(shù)，2011（1）：14～18

⑥參見：陳志毅．表皮，在解構(gòu)中覺醒[J]．建筑師，2004（8）：16～19

[1]史永高.材料呈現(xiàn):19和20世紀西方建筑中材料的建造[M].東南大學(xué)出版社,2008.

[2]理查德·韋斯頓（英）.材料、形式和建筑[M].范肅寧,陳佳良,譯.中國水利水電出版社、知識產(chǎn)權(quán)出版社,2005.

[3]維多利亞·巴拉德·貝爾（美）、帕特里克·蘭德（美）.建筑設(shè)計的材料表達[M].朱蓉,譯.中國電力出版社,2007.

責任編輯：余詠梅

Developing Trends of Architecture Materials Showed in Shanghai World Expo 2010

This paper concerns about the different nation's surface materials showed in the pavilions of Shanghai World Expo 2010.A comparison and contrast was made concerning the materials from the past history about diversities and innovations of surface materials,and about natural materials and high-tech materials in this paper which explores similarities and differences between the cultural background of the Expo pavilion.

World Expo Pavilion;surface;natural materials;optoelectronic materials

TU50

A

1671-9107（2011）07-0041-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.07.041

2011-05-29

胡曄旻（1983-），女，助教，研究方向為展覽館建筑設(shè)計。張燦輝（1982-），男，助工，主要從事建筑設(shè)計及施工工作。