金属表皮材料的建构手法

张晓磊 张晓敏 杨英宇

(1.赤峰市节能监察中心，内蒙古 赤峰 024000;2.赤峰市规划局，内蒙古 赤峰 024000;3.赤峰红山经济开发管委会，内蒙古赤峰 024000)

无论是新奇前卫还是朴实无华，建筑的形象必然是通过表皮材料得以展现。在众多建筑表皮材料中，除了水泥、涂料、混凝土等不具有原始形态的塑性材料可以随形而覆，在一定的尺度范围，选用这些材料作为建筑表皮时必然是通过块、板、片的连续展开以达到整体饰面的目的。金属作为一种现代的建筑材料也不例外，用作表皮饰面的金属材料——板、条、片间的不同连接及展开方式所带来的不同形式的接缝赋予表皮以截然不同的纹路肌理，直接影响着建筑表皮的整体效果。本文就针对目前建筑领域常见的金属表皮的表现手法进行剖析。

1 二维平面的拼接

拼接是最为常用的建构手法之一，作为有限尺寸的金属材料，为了使小尺度的材料能够形成覆盖整片界面，金属板、块、条间必须根据设计的意图，按照一定的规则相接，并依次双向连续展开，形成连续的面——金属表皮。这种以拼接形成的建筑表皮多依附于建筑的形体而存在，它既可以是平面的板也可以是随墙体而变的形态，但多数情况下为二维面状的建筑表皮。对于板、条的存在且表面无明显肌理的金属材料而言，材料拼接所形成的接缝成为决定表皮肌理的主要因素。

2 二维平面的编织

编织是一种古老的建构艺术，是使线状的材料构件获得二维的面状形态和一定材料强度的基本手法。编织是纺织业中常用的基本技法，生活中也不乏编织的工艺品(见图1)。随后，编织进入建筑领域，经过短暂的过渡，迅速的发展起来。金属作为一种新型的工业材料，最初是以丝网的形式涉足编织领域。因其柔韧可塑的材料特性与编织工艺对材料性能的需求不谋而合，使其一进入这一领域便如鱼得水般的迅猛发展。编织的金属材料在工程实践中因优异的柔韧性而被赋予各种不同的形态。随着技术、时代及材料工艺的发展，编织材料拥有了更多丰富多样的语言。

图1 编织工艺品

2.1 线状金属的肌理编织

金属丝材、线材及绞线等基材按照经纬方向相互错落交叉、连续搭接，便构成呈网格状的孔洞型材料的表皮——金属丝网。图1为常见的编织草编、竹编等。这种构造简约且有半透明的效果、细腻的肌理和柔中带刚的质感的金属丝网，近年来迅速成长，并成为相当流行的工业化建筑材料。

2.2 条状金属的肌理编织

建筑中常见的丝网类金属材料多是金属丝、金属线等线材，通过机械加工而成的工业类建材，这类材料已经发展形成不同形式的板面表皮，设计师可根据设计进行选择性使用。于是，建筑师走进材料的生产加工领域，把表皮的建构融入设计，根据设计的理念及表现手法，生产出理想的表皮材料。建筑师以条状金属材料为基材，遵循编织的建构原则，按照设计构思及所要表达的建筑内涵，对原始的网格编织进行演绎，使这层编织的表皮具有独特的建构手法和表达语言，是建筑师智慧的彰显。

慕尼黑犹太人中心就以螺旋形编织的铜网作为建筑上部的覆层(见图2)。细而扁的铜条与横向的铜线作螺旋状编织，形成三角形的网面孔洞(见图3)，与其背后玻璃幕墙的三角形架相呼应，铜网和玻璃的空间间隔赋予这层铜网轻盈如纱的感觉，视觉上极为通透多层的表皮效果，与下部的石材基座形成强烈的对比，故编织的表皮形象深得广大建筑师的喜爱。

图2 慕尼黑犹太人中心

图3 金属编织表皮细部

2.3 金属板片的二次编织

编织是一个广泛适用的建构方式，不仅是线形金属材料可以被编织，金属片、板等材料也被广泛应运，通过二次编织来重新组织，带来另一番建筑意象。金属板片的二次编织赋予建筑表皮双重的视觉特性——它既展现出金属材料本身的表面特征，又具有编织带来的独特肌理，带来丰富的视觉体验。光亮的、粗糙的、不透光的、半透明的……各种不同表面特性的材料通过编织的二次建构，都将被赋予材料本身所不能的表皮特征，具有材料本身和编织的双重表面属性。

3 三维空间的非常规建构

随着建筑技术的发展及建筑审美的需求，建筑师们已不满足单纯二维平面的表皮效果，逐步探索表皮在三维空间中的深层潜力。于是，金属表皮在建筑结构允许的范围内开始拥有表皮自身富有表现力的空间形态，朝着日益多元化的方向迈进。相对平面类建筑表皮而言，三维空间形态或明显凹凸肌理的建筑表皮打破原本的建构思路，以全新的理念构建具有丰富空间形态表现力的各种特殊肌理的表皮形态，将表皮打造成建筑最为独特的标志，并带来强烈的视觉冲击。这里针对具有三维空间形态的建筑表皮的建构手法作深入分析，并从平面材料的三维空间建构和三维材料的普通建构两方面分别进行介绍。

3.1 平面材料的三维空间建构

在特殊的建构方式及合理技术的支撑下，二维性空间的材料也可以获得前所未有的三维空间形态。这一表现手法极大地丰富了建筑表皮的语汇，由此演变出各种不同形态、效果的建筑表皮。下文笔者就立体建构、扭曲、折叠三种方式做具体介绍。

1)立体建构。将平面的金属板材、片材在三维空间中相互间呈一定角度折叠或拼接并依次连续展开，构成图案或形态的同时，形成表面较为明显的凸起或凹陷的肌理，笔者将这一表皮建构的手法称之为平面材料的立体建构。采用这种方式形成的建筑表皮一般具有较强烈且丰富的凹凸肌理。光与影在这里勾勒并强调出这片表皮极其丰富的立体肌理。立体建构的一种表现就是以平面的材料建构形成较为具态的“形”，从而成为赋予表皮肌理的基本单元。

2)扭曲。扭曲也是建构表现手法。平直的材料在扭转的外力下获得优美、自然的弯曲线条，同时营造出随机转折的粗细和明暗的对比。简单的金属薄板通过扭转、曲折获得意想不到的视觉装饰效果，同时材料的强度和刚度也因此而得到增强。根据扭曲范围的差异，该种形式的表皮有着多样的表达方式。其中，小尺度的扭曲一般表现为表皮材料自身的扭转曲折，以扭转变形的材料形态构成表皮特殊的表面肌理。这种肌理构成建筑表皮的基本单元，赋予建筑表皮以独特的表现力。

3)折叠。折叠也是使平面的材料获得立体的空间形态的建构手法之一。这种建构方式不仅可以摆脱原始单一的材料形态，创造出复杂的建筑形体并获得表皮表面丰富的空间形态和异形肌理，还可以在一定程度上挖掘材料深层的潜能——增强材料的强度和刚度等。

3.2 三维材料的表皮建构

相对二维平板状的金属材料而言，具有三维空间形态的金属材料更容易创造出新的建筑表皮。使二维的金属基材获得三维的空间形态的手法有很多种，折叠的、弯曲的、扭转的……即使是采用常规的手法组织这些三维形态的金属材料，也可以收获别样感觉的建筑表皮形象。新加坡新艺术中心便是较早的以折叠金属板材构成建筑独特外表皮的建筑实例(见图4)。建筑师迈克尔·维尔福德和伦敦“1+10”工程师事务所联合设计并开发了这种以斜向折叠的玻璃与三维铝面板共同组成的集遮阳、隔热于一身的三维复合型玻璃窗外表皮，并以这种表皮为基本单元，规则地排列成半卵形的屋顶。随着表皮曲率的增加，折叠的铝板向外凸起，像“鸟嘴”一样，形成表皮整体均匀阵列的三角形凸起的独特肌理。

图4 新加坡新艺术中心

本文重点研究金属材料在建筑表皮设计中具体的表现手法，通过对相关资料的查阅及对以金属作为表皮的建筑案例的分析，笔者从材料的金属建筑表皮的设计以及最基本的建构方式出发，对不同类型、不同视觉效果的金属表皮进行剖析，总结出拼接、编织及立体建构、扭曲、折叠等三维空间非常规的建构，以期能够为金属建筑表皮的设计提供具有一定实用意义的理论指导。