詩意的重力
——Ensamble Studio 住宅案例分析

唐辰曜 嚴鑫 Tang Chenyao Yan Xin

1 結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)的建筑師

安東·加西亞·阿布里爾（Antón García Abril）1969年出生于西班牙馬德里，于馬德里理工大學（ETSAM-UPM）獲得博士學位，現(xiàn)為美國馬薩諸塞州注冊建筑師、美國麻省理工大學（MIT）建筑與規(guī)劃學院教授，同時還在歐美多所大學和機構(gòu)擔任客座評委和演講嘉賓。阿布里爾于2000年成立了Ensamble Studio建筑設(shè)計事務(wù)所，狄波拉·梅薩（Débora Mesa）在2003年加入，并于2010年成為合伙人?！癊nsamble”在西班牙語中具有“組裝、組成”的意思，可見建筑師對于建造概念的重視。阿布里爾和梅薩帶領(lǐng)這個跨職能的團隊通過扎實的背景研究來尋求新的方法，創(chuàng)造建構(gòu)空間，發(fā)展建筑技術(shù)和城市戰(zhàn)略。他們的項目外形均為裸露的構(gòu)架，追求結(jié)構(gòu)即空間（Structure as Space）的建造邏輯，從早期的德孔波斯特拉音樂研究中心、西班牙音樂人協(xié)會中央辦公廳，到近期的塞萬提斯劇院和梅諾卡島土地之宅，每個項目都在通過重力結(jié)構(gòu)體系去探索材料創(chuàng)造空間的本質(zhì)（圖1）。

Ensamble Studio善于通過材料本質(zhì)及建造過程的本源構(gòu)想問題。在參觀一個大型預制混凝土工廠時，阿布里爾在不經(jīng)意間穿過一個堆滿廢棄橫梁的場地，并萌生了以某種方式利用這些橫梁的想法。正如同時代西班牙建筑師安東尼奧·希門尼斯·托雷西亞斯（Antonio Jiménez Torrecillas）所言：“建筑師在選定項目建造方式及材料的那一刻，建筑的形態(tài)就已經(jīng)確定了。[1]”

阿布里爾對建筑的基本構(gòu)件情有獨鐘。在筆者對阿布里爾的采訪中，他談到喜歡用桁架等構(gòu)件來表達力量性，同時重新定義這些構(gòu)件，讓它們具有各自的含義，擁有自己的個性和靈魂。雖然這些構(gòu)件在工廠、道路和橋梁的建造中不足為奇，但用于住宅建筑時，空間將被再次閱讀，事物將被賦予不同的含義。阿布里爾說：“建筑由基本的部件構(gòu)成，例如石頭本身沒有任何意義，但當被放在正確的位置時，就變成了一塊有意義的石頭。這就是為什么我要為每個部分賦予意義、感覺和靈魂?！?/p>

2 馬德里日落宅 (Hemeroscopium House)

日落宅位于西班牙首都馬德里的郊區(qū)拉斯羅薩斯（Las Rozas），是阿布里爾的自宅，他和妻子以及4個孩子大部分時間都生活在這里。建筑占地600m2，設(shè)計于2005年，建成于2008年。相比于歐洲大城市郊區(qū)的傳統(tǒng)住宅，這個建筑在材料、結(jié)構(gòu)、建造和空間概念上都獨具一格。

在希臘文化中，“Hemeroscopium”意為“日落的地方”，是一個同時存在于夢幻與現(xiàn)實中的奇妙事物，與地平線、光和時間息息相關(guān)。日落宅便將遙遠的地平線精妙地引入室內(nèi)，通過富有張力的非對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計開拓視野，使房子更加動感流暢。

2.1 標準化構(gòu)件下的非標準空間

房屋的主體結(jié)構(gòu)由7個標準構(gòu)件及1塊巨石組成。標準構(gòu)件提前在工廠預制，包括3個I型梁、2個U型梁、1個華倫（Warren）桁架和1個弗倫第爾（Vierendel）桁架（圖2）。這些構(gòu)件圍繞在建筑四周，螺旋向上布置，并在最上方以原石作為整體結(jié)構(gòu)的高潮與結(jié)束。巨型混凝土梁被用作實墻，起圍護和遮擋作用，鋼結(jié)構(gòu)桁架用于支撐玻璃幕墻?？梢哉f，這些元素不但完成了自身的結(jié)構(gòu)作用，還承擔了功能需求。同時，厚重的巨型基礎(chǔ)構(gòu)件與懸挑、半圍合的空間形成對比，清晰地表達了結(jié)構(gòu)的傳力邏輯，實現(xiàn)了建筑師“用結(jié)構(gòu)擁抱空間，以重力表達空間”的概念[2]。

作為建筑師的私宅，建筑的平面布局比較簡單。一層室內(nèi)空間呈L形，主要是客廳、餐廳、廚房等公共空間，室外庭院（包括方形游泳池）居中。二層空間呈矩形，分別是建筑師夫婦和4個孩子的臥室，條形游泳池被戲劇性地架在空中，垂直于2個臥室（圖3）。

構(gòu)件的搭接方式帶來了不同維度上的水平性。庭院被構(gòu)件圍繞，處于幾何中心，也是整個建筑的空間核心。它沒有特定的幾何形態(tài)和界限，底層由玻璃和支柱限定，上方又被錯開的構(gòu)件圍合，邊界的模糊性使它在水平和垂直方向呈現(xiàn)出不同的姿態(tài)（圖4）。另一方面，在日落宅內(nèi)的任何地方，預制構(gòu)件都具有強烈的水平延伸感，模糊了室內(nèi)外邊界。長21.6m、高2.65m的預制混凝土I型梁從客廳延伸到室外，成為庭院的邊界（圖5）。整個建筑的基底和樓板由裸露的混凝土預制板構(gòu)成，室內(nèi)外完全一致，客廳和庭院僅用落地玻璃窗分隔氣候邊界。在二層臥室，樓板和地板懸挑到室外，與遠處搭接的I型梁和華倫桁架進一步構(gòu)成景框（圖6）。

尺度巨大的預制標準構(gòu)件不僅決定了建筑的層高（圖7），其本身也是空間。一層的U型梁被倒置，在起居室上方產(chǎn)生類似于拱的空間效果，形體和光線為空間帶來儀式感（圖8）。在二層的洗手間內(nèi)，I型梁腹板內(nèi)凹，正好容納洗漱臺和可開啟的豎窗（圖9）。介于一、二層之間的正置U型梁從室內(nèi)延伸到室外，由V形柱支撐，其凹槽前后密封，成為了狹長的游泳池（圖10）。

1 音樂研究中心、中央辦公樓、塞萬提斯劇院、土地之宅

2.2 重結(jié)構(gòu)與輕空間

在日落宅中，混凝土極重的材料觀感被打破，它不再是建筑的沉重桎梏，而是提升空間的有力杠桿。預制混凝土構(gòu)件由底部的鋼結(jié)構(gòu)支撐，這些鋼構(gòu)件形態(tài)各異，有簡單的方形、長方形，也有L形、V形、門形等，它們在平面上也沒有遵循固定網(wǎng)格，而是錯位布置。表面上看，建筑師是想突出這些異形鋼結(jié)構(gòu)，但實際上他是在弱化鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)真實性。這對設(shè)計有著相當高的要求，建筑師必須準確把控鋼結(jié)構(gòu)形式所帶來的視覺和空間效果，而結(jié)構(gòu)工程師必須具備清晰的力學意識和創(chuàng)新能力。

另外，建筑師特意將鋼結(jié)構(gòu)涂成黑色，不去強調(diào)它與深色玻璃之間的界限和區(qū)別。鋼和玻璃融合在一起，與淺色的混凝土構(gòu)件對比鮮明，加之周圍的環(huán)境、草地、樹木亦為深色，形成了視覺上退后的背景，讓巨型構(gòu)件仿佛漂浮于空中（圖11）。結(jié)構(gòu)在起到支撐作用的同時，也使房子變得更加輕盈通透，更富有生機。

2.3 搭接的平衡

建筑首層的主要結(jié)構(gòu)包括西側(cè)的大型混凝土I型梁、南側(cè)的倒置U型梁，以及場地內(nèi)零散布置的鋼柱等。這種極大限度架空底層的做法，在現(xiàn)代主義之后的建筑中屢見不鮮，但將如此大型的預制混凝土I型梁直接放置于建筑之中，使其承托一側(cè)荷載并遮蔽室內(nèi)空間，卻是很罕見的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

在傳力邏輯上，建筑南側(cè)主入口處倒置的U型梁西端搭接在底層I型梁上，東端則支撐起二層東側(cè)的I型梁，為了平衡這種壓力，二層由臥室向南伸出的泳池至關(guān)重要（圖12）。該項目的結(jié)構(gòu)體系之所以能夠?qū)崿F(xiàn)22～25m的跨度和局部懸挑，每根梁承受重約40～50t的結(jié)構(gòu)荷載，是因為使用了多用于橋梁、高速公路等工程設(shè)施的高強度大型標準構(gòu)件。這些構(gòu)件雖然強度比普通建筑構(gòu)件要高許多，但由于尺寸較大且由廉價的混凝土制成，因而價格便宜。

類似的邏輯也被運用在二層。北側(cè)臥室直接使用混凝土板作為樓板，放置于首層的混凝土I型梁和零散的立柱上，保證了臥室的穩(wěn)定性。二層東側(cè)的I型梁向南延伸，搭接在首層的倒置U型梁上，形成了主入口的懸挑結(jié)構(gòu)。同時，另一根U型梁被放置于建筑二層中央，作為連接臥室的泳道懸挑出來，成為一大亮點。泳道蓄滿水后的結(jié)構(gòu)總重是混凝土結(jié)構(gòu)的2倍，將最重的結(jié)構(gòu)放置在中間層的中間位置無疑加強了建筑整體的穩(wěn)定性。二層的主要受力構(gòu)件是2根南北向的混凝土梁，其中，二層東側(cè)的I型梁南端搭接在一層U型梁上，北側(cè)搭接在一層獨立柱上，為保證該梁的穩(wěn)定性，設(shè)計師將荷載均衡地分布在北側(cè)支柱的兩側(cè)，而位于中間的泳道則由南側(cè)U型梁和中間的V形鋼柱共同支撐（圖13）。

建筑的屋頂層是一個半圍合空間，延續(xù)了建筑整體“螺旋堆疊”的結(jié)構(gòu)邏輯。位于東西中軸線上的I型梁被V形鋼梁承托起來，東端搭接在二層東側(cè)的I型梁上，西端與建筑內(nèi)部的鋼框架及玻璃幕墻相接，形成角部懸挑（圖14）。

在建筑最高處，設(shè)計師特意在梁的東端頂部放置了重達20t的不規(guī)則石塊，異質(zhì)化的視覺效果平衡了I型梁西端由于懸挑而產(chǎn)生的傾覆力，作為結(jié)構(gòu)上的砝碼，象征重力的存在。這塊巨石讓人覺得它就是整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的拱心石（Keystone），若巨石掉下整個建筑會瞬間傾塌。然而，這樣看似簡單地“落”在梁上，其實需要通過螺栓固定，構(gòu)造非常復雜（圖15）。

對于建筑整體而言，二層南北中軸線上的泳道與三層東西中軸線上的I型梁相互垂直，配合4個方向上均衡但不對稱的構(gòu)件，將結(jié)構(gòu)重心穩(wěn)定在場地中央，達到了完美的力學平衡。通過大量轉(zhuǎn)角懸挑和混凝土梁搭接，不但營造了“漂浮”的視覺效果，也詮釋了簡明的結(jié)構(gòu)邏輯和平衡美學。

2 日落宅基本構(gòu)件與人體尺度的對比

3 日落宅一層（上）、二層平面圖（下）

4 站在日落宅一層游泳池看庭院5 日落宅一層客廳6 從日落宅二層臥室往外看

3 波士頓巨人宅 (Cyclopean House)

在成為麻省理工大學建筑系教授之后，阿布里爾準備在波士頓周邊尋找價格合理且舒適的獨棟住宅。然而在馬薩諸塞州的布魯克萊恩鎮(zhèn)，房子不是太昂貴就是太老舊。最終，阿布里爾決定直接購買一塊土地，自己設(shè)計并建造房屋[3]。

原有場地是一個不起眼的舊車庫（圖16），容納了停車場、車間和服務(wù)空間。阿布里爾在這個單層建筑之上組裝出了一個開放式生活區(qū)，使現(xiàn)有建筑變成了一個2層的住宅單元，迎合了家庭成員的使用時間與生活方式（圖17）。

3.1 集成結(jié)構(gòu)和圍護體系

新建筑將構(gòu)件集成為結(jié)構(gòu)體系和圍護體系，將服務(wù)空間和設(shè)施整合在建筑外圍，利用7根巨大的橫梁劃分出烹飪、沐浴、儲藏、就座、餐飲、睡眠、工作、投影的空間，其余部分為其他活動區(qū)域，并可以根據(jù)需要將活動范圍臨時拓展到中央（圖18）。當構(gòu)件組裝成圍合空間時，其翼緣板（Flanges）和腹板（Web）凹陷處的間隙可以提供光照和通風，在最大限度保證光照和視野的同時，確保了隱蔽性和隔熱性（圖19，20）。為避免因現(xiàn)有結(jié)構(gòu)超載而挖掘新地基，這個輕巧的建造系統(tǒng)還采用了創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)形式：由泡沫制成的實心芯含98%的空氣，除了用鋼材加固外，還加設(shè)了防火的薄水泥和纖維層[4]。

7 日落宅建成后8 日落宅客廳上方U 型梁和混凝土裝置9 日落宅洗手間10 日落宅U 型梁游泳池

11 日落宅淺色混凝土在深色環(huán)境中的“漂浮感”

12 日落宅結(jié)構(gòu)圖解

13 日落宅東西向混凝土梁受力分析14 日落宅南北向混凝土梁受力分析

15 日落宅固定頂端巨石的細部

16 巨人宅原有場地上的舊車庫17 位于波士頓郊區(qū)的Cyclopean House

18 巨人宅床、柜子等家具可以收納在構(gòu)件之中19 巨人宅構(gòu)件的上下搭接方式保障了陽光和隱私

20 巨人宅一層（上）、二層平面圖（下）

21 巨人宅構(gòu)件受力分析

3.2 單一構(gòu)件及其實踐

巨人宅的結(jié)構(gòu)邏輯比日落宅更清晰。加建的空間由7根形態(tài)稍有不同的預制I型梁圍合而成，其中取消了三層向街面的圍合，使視野完全開放。這7根梁相互搭接于建筑的4個角部，受力方式較為相似，除二層向街面I型梁由于上方結(jié)構(gòu)缺失，僅在兩端受到豎向壓力，其余6根梁均承受了上方的均布荷載。巨人宅的構(gòu)成邏輯與中國傳統(tǒng)民居中的“井干式”結(jié)構(gòu)略有相似，與傳統(tǒng)的梁柱體系不同，它創(chuàng)新地將大型構(gòu)件的外覆保溫材料作為圍護一體化的建筑構(gòu)件，利用I型梁的腹板面分散并均勻傳遞荷載（圖21）。這種結(jié)合了輕型桁架和I型鋼的構(gòu)件雖然沒有直接取材于工業(yè)或基礎(chǔ)設(shè)施材料，但其輕質(zhì)堅固、易加工、熱工性能良好的特性優(yōu)越于傳統(tǒng)建筑材料，被廣泛運用在阿布里爾創(chuàng)立的POPLab（Prototypes of Prefabrication Research Laboratory）項目之中（圖22）。

22 Ensamble Studio 在大跨建筑上的實踐

23 威尼斯雙年展裝置作品“平衡法則”

4 “平衡法則”裝置

在這2個項目落成之間，Ensamble Studio受邀參加了2010年威尼斯建筑雙年展（Venice Architecture Biennial）。在裝置作品“平衡法則”（Balanzing Act）中，兩條垂直的預制混凝土I型梁上下疊置，由端部的落地彈簧支撐，簡潔地體現(xiàn)了平衡的概念。同時，裝置也打破了軍械庫（TheArsenale）內(nèi)由屋頂和豎向磚柱形成的序列性展覽空間，帶來全新的建筑尺度（圖23）。

5 異地預制和現(xiàn)場搭建

在Ensamble Studio看來，異地（Off Site）預制和現(xiàn)場（On Site）搭建將成為未來建造的主流方式之一[5]。如果說日落宅是建筑師對此的最初探索，那么巨人宅證明了這種工作方式可以超越空間的界限。

建筑師和結(jié)構(gòu)團隊付出在工程設(shè)計上的時間遠比建造要多，看似簡潔的節(jié)點需要經(jīng)過精確的計算，才能形成特殊的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。尋求結(jié)構(gòu)突破的建筑師通常會與熟悉的結(jié)構(gòu)工程師合作，例如克里斯蒂安·克雷茲（Christian Kerez）和約瑟夫·施瓦茨（Joseph Schwartz）、石上純也（Junya Ishigami）和佐藤淳（Jun Sato），阿布里爾的合作伙伴則是哈維爾·奎斯塔（Javier Cuesta）。和其他獨立工作的結(jié)構(gòu)工程師不同，奎斯塔本身就屬于Ensamble Studio，因此空間和結(jié)構(gòu)設(shè)計在事務(wù)所內(nèi)部就完成了。從開始的概念到最終的構(gòu)建，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師始終作為一個團隊一起思考，這種合二為一的持久關(guān)系比傳統(tǒng)的合作更為緊密。從日落宅搭建過程的概念模型可以看到，明確的受力關(guān)系帶來了清晰的建造流程，也體現(xiàn)著結(jié)構(gòu)的合理性（圖24）。

為進行學術(shù)研究實踐并開拓美國市場，Ensamble Studio在波士頓建立了POPlab和Ensamble Fabrica實驗室，開發(fā)用于建造各類大跨建筑的超輕梁。在巨人宅項目中，這些梁在馬德里生產(chǎn)，再用集裝箱海運到波士頓。除了對人力成本和技術(shù)工藝的考慮，他們也希望通過這個案例向世人證明，預制裝配的工作范圍可以擴展至全球。從預制、運輸?shù)窖b配，整個建造過程都需要全面細致的考量。得益于預制構(gòu)件的基本形式，2個項目的建造過程都極為清晰簡潔，在載重500t吊車的現(xiàn)場輔助下，僅用了7天時間便完成了所有預制構(gòu)件的裝配工作（圖25）。

在建筑熱工方面，兩個住宅完全符合當?shù)匾?guī)范。馬德里和波士頓氣候相似，夏季短、熱、干燥，冬季長且冷，住宅主要的熱工訴求在于保溫。在日落宅中，建筑師用保溫材料環(huán)繞鋼梁，并用保溫層填充預制構(gòu)件內(nèi)部空腔，與中空玻璃共同形成完整的隔斷（圖26）；在巨人宅中，每個輕鋼構(gòu)件在預制時就被保溫板包裹，并在搭接時通過密封膠閉合。

24 日落宅項目建造過程模型示意圖

25 巨人宅工人使用吊車進行現(xiàn)場搭建

26 日落宅保溫隔熱層細部

6 結(jié)語

自建成以來，日落宅和巨人宅成為了阿布里爾關(guān)于重力的宣言 (Manifesto)。結(jié)構(gòu)就是建筑，它不僅可以傳遞重力、詮釋空間、構(gòu)筑景觀、定義秩序，而且在建設(shè)上也具有經(jīng)濟性和真實性。實驗性是Ensamble Studio不斷探索空間本質(zhì)的動力，阿布里爾和梅薩致力于開發(fā)和創(chuàng)建特定的空間技術(shù)，設(shè)想利用標準化元素構(gòu)建非標準的結(jié)構(gòu)，從而使基礎(chǔ)設(shè)施、建筑與自然相融合。日落宅便是最初的試驗田，幫助建筑師設(shè)想了其他尺度的可能性。建筑設(shè)計所追求的非常規(guī)空間體驗，需要利用非常規(guī)結(jié)構(gòu)，才能自然而然地顯示出作品的內(nèi)在獨特性[6]。作為親密的合作伙伴，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師從概念設(shè)計到預制建成都要緊密合作，結(jié)構(gòu)工程師不僅負責結(jié)構(gòu)計算，還幫助建立和發(fā)展空間概念，完善整個規(guī)劃和建造過程[7]。這種合作關(guān)系確保了建筑在空間體驗、材料選用和結(jié)構(gòu)體系搭建上的多維統(tǒng)一。

圖片來源

1-12,15-20 Ensamble Studio 提供

22-26 Ensamble Studio 提供

13,14,21 嚴鑫根據(jù)Ensamble Studio 資料改繪