浅谈建筑材料与建造

2021-08-07陶垠颖同济大学建筑与城市规划学院硕士在读

中国建筑装饰装修 2021年7期

陶垠颖同济大学建筑与城市规划学院硕士在读

黄曼姝同济大学建筑与城市规划学院硕士在读

“材料”一词在我国古代是用作两个单字来语用的。在《说文解字》中，“材料”被解释为：“材，木梃也”；“料，量也。从斗，米在其中”。而现在我们所说的“材料”通常是指用来制造或者构成某个东西的物质。因此，当我们在讨论建筑材料时，讨论的是构成建筑的物质。

1 建筑与材料的关系

建筑的发展与材料密切相关，也离不开建造技术的发展。当材料和建造技术发生变化时，建筑也会相应改变。

1.1 传统建筑材料与建造

从早期的木头与生土，到石头与砖块，再到工业革命后将铁材作为梁、柱。直至19世纪后期，钢筋混泥土的出现才使得建筑设计发生了革命性的飞跃。

现代主义时期的建筑非常强调材料的真实性。阿道夫•卢斯（Adolf Loos）提出“装饰即罪恶”，从另一个角度说明材料构成空间的建造真实性。路易斯•康（Louis•Kahn）也曾用吟诗般的口吻讲述砖要成为拱门的意志，是因为砖结构的抗压能力极强而抗拉强度极低，所以，如图1所示，只有拱的形式才能实现砖自身的物性。这里强调的是尊重材料，合理利用材料特性，使之与建造形式相一致[1]。

图1 金贝尔美术馆中的拱

除了真实的建造，还要真实的表达。当罗伯特•文丘里（Robert Venturi）喊出“向拉斯维加斯学习”的口号时，当后现代主义建筑师指责现代主义建筑只有骨头时，材料的感官属性被不断放大。人们的感官对不同材料的感受各有不同，通常情况下，会认为木头是自然的、温暖的；石头是历史的、厚重的；钢铁是人造的、冰冷的；玻璃是流动的、通透的。建筑师要去塑造空间，想要做出某种效果，就必须注重材料的质感、颜色、肌理以及温度等自然属性所引发的抽象思维。若将材料所引发的感官体验与场所精神、符号化的结构等结合起来，就会呈现出材料的文化性。人文化的表达是来自后现代主义的反叛，他们试图从历史中找回地域性与文脉[2]。

1.2 新兴材料与建造

随着全球化浪潮的冲击，新材料和新技术为建筑师展示了诸多的可能性。高分子材料在建筑中被广泛应用，Chae Pereira Architects事务所用现代生活日常可见的聚碳酸酯（PC)塑料材料建造了银屋住宅，如图2所示；坂茂(Shigeru Ban)用塑料波形板、塑料薄膜以及聚乙烯(PE)纤维结合成位于东京的裸宅(Naked House)，如图3所示；PTW Architects利用ETFE膜质轻、柔韧的特性呈现出北京奥运会国家游泳中心的梦幻感。伴随着数字化发展，材料的革新日新月异，甚至还出现了多维材料、界面材料以及能够感知周围环境而产生变换的智能材料等。这些前所未闻的新材料在建筑师的创作中熠熠生辉，以更美妙的姿态宣告着当代建筑已经走向了更加多元化的道路。

图2 银屋住宅

图3 裸宅

现今，随着计算机和机器人的逐渐成熟，建筑建造技术有了全方位的变革。在浙江松阳县的文曲童书馆室内项目中，工程师通过编程将参数化设计转换成机器人三维雕刻材料的指令，由机器人提前预制好模块，工人到现场仅需组装即可完成施工。用代码将设计方案和数字建造直接连接的方式，极大地提高了建造效率[3]。无论是铣削、开槽还是打孔、切割，木结构机器人都可以灵活地快速加工、生产，包含5个穹顶书架和蜿蜒地面的童书馆项目仅用两个月就建设完成了。

智能制造为有机形态的建筑迸发奠定了基础。非线性的、具有现代感的曲线建筑落地往往离不开GRC（Glassfiber Reinforced Cement）、GRP（Fiber Reinforced Plastics ）和UHPC（Ultra-High Performance Concrete）这三种材料的运用。其中，UHPC具有高抗压强度、高延性、高耐久性以及轻质、美观等特点。坐落在上海汾阳路和淮海路交汇处的上音歌剧院就选用了UHPC和GRC挂板作为立面材料，如图4所示。镂空的UHPC外墙挂板疏密有致，与后面的玻璃幕墙形成虚实对比，营造出独具魅力的建筑立面，引人入胜[4]。

图4 上音歌剧院立面

2 我国传统材料之再生

新材料的发展如火如荼，反观我国传统建筑材料却面临着逐渐被取代的困境。举目望去，无边的城市充斥着钢材、混泥土，而过去砖瓦良缘、木石结盟的中国建筑在都市生活中几乎消失殆尽。不可否认，传统材料具有自身的局限性，尤其是在城市化进程迅猛发展期间，无论是力学性能、使用寿命，还是生产规模、施工速度，都很难与工业化建造体系下的现代材料相媲美。但仍然有许多中国建筑师在前赴后继的探索我国传统材料在不同建筑类型中的潜力与多样化的表现力[5]。

2.1 木材

从传统的榫卯结构再到“如鸟斯革，如翚斯飞”的木构建筑，木作向来就是我国手工艺的集大成者。建筑师王灏自2015年在安徽碧山成立了建造学社，他便潜心于现代木构的研究，并于2020年8月在上海K11举办“木构复兴”展览。王灏的实践既包罗现代生活的美学意味，又饱含木材背后所承载的文化及精神意义。位于浙江前童古镇的润舍是建造学社的第一个建成项目，如图5所示，学社通过对当地保国寺瓜楞柱的解读，“移柱偷梁”。之后，形成了新的混合木构—叠梁束柱。俞宅创造了六向偏心柱，将木构进行改良，实现了木构的机械化生产，从而降低了木结构的造价成本。郁宅采用历史悠久的榫卯结构，借鉴明朝营造工法，寄情于木架构中的空间，让木作技艺重获新生。在某图书馆的创作中，王灏更是把古朴的木材与具有现代气息的钢材结合在一起，使两种材料相得益彰。木质让钢结构塑造的空间显得温暖静谧，富有人情味，钢材则能增强木结构的物理特性，实现大跨空间的营造。

图5 前童润舍

2.2 夯土

在过去，造房子用的最多的材料除了木就是土，但是传统生土的力学性能和耐水性都很差。在我国住房和城乡建筑部的支持下，穆均教授的团队致力于生土建筑的研发和设计，并于2019年获世界人居奖。从毛寺生态实验小学到马岔村民活动中心，因地制宜的“土房子”看似普通，却体现了生土材料逐步改良和提升的过程，更体现出传统建造智慧传承与发展的过程，如图6所示。夯土作为早期遗址文化的代表被大量应用于二里头夏都遗址博物馆，4000 m3的夯土既象征着华夏民族的灿烂辉煌，又倾诉着华夏文明的源远流长。