淺談建筑材料與建造

陶垠穎 同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院碩士在讀

黃曼姝 同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院碩士在讀

“材料”一詞在我國古代是用作兩個單字來語用的。在《說文解字》中，“材料”被解釋為：“材，木梃也”；“料，量也。從斗，米在其中”。而現(xiàn)在我們所說的“材料”通常是指用來制造或者構(gòu)成某個東西的物質(zhì)。因此，當我們在討論建筑材料時，討論的是構(gòu)成建筑的物質(zhì)。

1 建筑與材料的關(guān)系

建筑的發(fā)展與材料密切相關(guān)，也離不開建造技術(shù)的發(fā)展。當材料和建造技術(shù)發(fā)生變化時，建筑也會相應改變。

1.1 傳統(tǒng)建筑材料與建造

從早期的木頭與生土，到石頭與磚塊，再到工業(yè)革命后將鐵材作為梁、柱。直至19世紀后期，鋼筋混泥土的出現(xiàn)才使得建筑設(shè)計發(fā)生了革命性的飛躍。

現(xiàn)代主義時期的建筑非常強調(diào)材料的真實性。阿道夫?盧斯（Adolf Loos）提出“裝飾即罪惡”，從另一個角度說明材料構(gòu)成空間的建造真實性。路易斯?康（Louis?Kahn）也曾用吟詩般的口吻講述磚要成為拱門的意志，是因為磚結(jié)構(gòu)的抗壓能力極強而抗拉強度極低，所以，如圖1所示，只有拱的形式才能實現(xiàn)磚自身的物性。這里強調(diào)的是尊重材料，合理利用材料特性，使之與建造形式相一致[1]。

圖1 金貝爾美術(shù)館中的拱

除了真實的建造，還要真實的表達。當羅伯特?文丘里（Robert Venturi）喊出“向拉斯維加斯學習”的口號時，當后現(xiàn)代主義建筑師指責現(xiàn)代主義建筑只有骨頭時，材料的感官屬性被不斷放大。人們的感官對不同材料的感受各有不同，通常情況下，會認為木頭是自然的、溫暖的；石頭是歷史的、厚重的；鋼鐵是人造的、冰冷的；玻璃是流動的、通透的。建筑師要去塑造空間，想要做出某種效果，就必須注重材料的質(zhì)感、顏色、肌理以及溫度等自然屬性所引發(fā)的抽象思維。若將材料所引發(fā)的感官體驗與場所精神、符號化的結(jié)構(gòu)等結(jié)合起來，就會呈現(xiàn)出材料的文化性。人文化的表達是來自后現(xiàn)代主義的反叛，他們試圖從歷史中找回地域性與文脈[2]。

1.2 新興材料與建造

隨著全球化浪潮的沖擊，新材料和新技術(shù)為建筑師展示了諸多的可能性。高分子材料在建筑中被廣泛應用，Chae Pereira Architects事務(wù)所用現(xiàn)代生活日常可見的聚碳酸酯（PC)塑料材料建造了銀屋住宅，如圖2所示；坂茂(Shigeru Ban)用塑料波形板、塑料薄膜以及聚乙烯(PE)纖維結(jié)合成位于東京的裸宅(Naked House)，如圖3所示；PTW Architects利用ETFE膜質(zhì)輕、柔韌的特性呈現(xiàn)出北京奧運會國家游泳中心的夢幻感。伴隨著數(shù)字化發(fā)展，材料的革新日新月異，甚至還出現(xiàn)了多維材料、界面材料以及能夠感知周圍環(huán)境而產(chǎn)生變換的智能材料等。這些前所未聞的新材料在建筑師的創(chuàng)作中熠熠生輝，以更美妙的姿態(tài)宣告著當代建筑已經(jīng)走向了更加多元化的道路。

圖2 銀屋住宅

圖3 裸宅

現(xiàn)今，隨著計算機和機器人的逐漸成熟，建筑建造技術(shù)有了全方位的變革。在浙江松陽縣的文曲童書館室內(nèi)項目中，工程師通過編程將參數(shù)化設(shè)計轉(zhuǎn)換成機器人三維雕刻材料的指令，由機器人提前預制好模塊，工人到現(xiàn)場僅需組裝即可完成施工。用代碼將設(shè)計方案和數(shù)字建造直接連接的方式，極大地提高了建造效率[3]。無論是銑削、開槽還是打孔、切割，木結(jié)構(gòu)機器人都可以靈活地快速加工、生產(chǎn)，包含5個穹頂書架和蜿蜒地面的童書館項目僅用兩個月就建設(shè)完成了。

智能制造為有機形態(tài)的建筑迸發(fā)奠定了基礎(chǔ)。非線性的、具有現(xiàn)代感的曲線建筑落地往往離不開GRC（Glassfiber Reinforced Cement）、GRP（Fiber Reinforced Plastics ）和UHPC（Ultra-High Performance Concrete）這三種材料的運用。其中，UHPC具有高抗壓強度、高延性、高耐久性以及輕質(zhì)、美觀等特點。坐落在上海汾陽路和淮海路交匯處的上音歌劇院就選用了UHPC和GRC掛板作為立面材料，如圖4所示。鏤空的UHPC外墻掛板疏密有致，與后面的玻璃幕墻形成虛實對比，營造出獨具魅力的建筑立面，引人入勝[4]。

圖4 上音歌劇院立面

2 我國傳統(tǒng)材料之再生

新材料的發(fā)展如火如荼，反觀我國傳統(tǒng)建筑材料卻面臨著逐漸被取代的困境。舉目望去，無邊的城市充斥著鋼材、混泥土，而過去磚瓦良緣、木石結(jié)盟的中國建筑在都市生活中幾乎消失殆盡。不可否認，傳統(tǒng)材料具有自身的局限性，尤其是在城市化進程迅猛發(fā)展期間，無論是力學性能、使用壽命，還是生產(chǎn)規(guī)模、施工速度，都很難與工業(yè)化建造體系下的現(xiàn)代材料相媲美。但仍然有許多中國建筑師在前赴后繼的探索我國傳統(tǒng)材料在不同建筑類型中的潛力與多樣化的表現(xiàn)力[5]。

2.1 木材

從傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)再到“如鳥斯革，如翚斯飛”的木構(gòu)建筑，木作向來就是我國手工藝的集大成者。建筑師王灝自2015年在安徽碧山成立了建造學社，他便潛心于現(xiàn)代木構(gòu)的研究，并于2020年8月在上海K11舉辦“木構(gòu)復興”展覽。王灝的實踐既包羅現(xiàn)代生活的美學意味，又飽含木材背后所承載的文化及精神意義。位于浙江前童古鎮(zhèn)的潤舍是建造學社的第一個建成項目，如圖5所示，學社通過對當?shù)乇鹿侠阒慕庾x，“移柱偷梁”。之后，形成了新的混合木構(gòu)—疊梁束柱。俞宅創(chuàng)造了六向偏心柱，將木構(gòu)進行改良，實現(xiàn)了木構(gòu)的機械化生產(chǎn)，從而降低了木結(jié)構(gòu)的造價成本。郁宅采用歷史悠久的榫卯結(jié)構(gòu)，借鑒明朝營造工法，寄情于木架構(gòu)中的空間，讓木作技藝重獲新生。在某圖書館的創(chuàng)作中，王灝更是把古樸的木材與具有現(xiàn)代氣息的鋼材結(jié)合在一起，使兩種材料相得益彰。木質(zhì)讓鋼結(jié)構(gòu)塑造的空間顯得溫暖靜謐，富有人情味，鋼材則能增強木結(jié)構(gòu)的物理特性，實現(xiàn)大跨空間的營造。

圖5 前童潤舍

2.2 夯土

在過去，造房子用的最多的材料除了木就是土，但是傳統(tǒng)生土的力學性能和耐水性都很差。在我國住房和城鄉(xiāng)建筑部的支持下，穆均教授的團隊致力于生土建筑的研發(fā)和設(shè)計，并于2019年獲世界人居獎。從毛寺生態(tài)實驗小學到馬岔村民活動中心，因地制宜的“土房子”看似普通，卻體現(xiàn)了生土材料逐步改良和提升的過程，更體現(xiàn)出傳統(tǒng)建造智慧傳承與發(fā)展的過程，如圖6所示。夯土作為早期遺址文化的代表被大量應用于二里頭夏都遺址博物館，4000 m3的夯土既象征著華夏民族的燦爛輝煌，又傾訴著華夏文明的源遠流長。

圖6 馬岔村民活動中心

3 結(jié)語

建筑與材料的關(guān)系之爭復雜而久遠,建筑實體依賴于材料的物質(zhì)性，而材料本身又傳達著空間所表達的藝術(shù)意境。無論是伴隨著數(shù)制技術(shù)方興未艾的新材料，還是“回頭看”再推陳出新、吐故納新的傳統(tǒng)材料，都需要建筑師去關(guān)注、去了解，使之與建筑相輔相成。