建筑构造中的材料逻辑——以赫尔佐格和彼得·卒姆托的作品为例

徐卜婷

中国中元国际工程有限公司 北京 100089

1 建筑材料的发展历程

通过对建筑材料在建筑发展过程中的历史脉络梳理，发现主要在现代主义之后，钢筋混凝土取代传统建材（石头、木材），材料的表现性才得以被释放。建筑材料的发展是一个悠久而又缓慢的过程，材料在建筑中所起的作用随着人类社会的发展而不断改变。在人类历史发展的不同阶段，材料都在建筑中扮演着不同的角色。

1.1 古代建筑：解决生存和居住空间

人类最早的建筑活动从穴居和巢居开始。大约在50万年前，原始人利用天然的洞穴来躲避雨雪、雷电等灾害，利用树木躲避野兽的侵害，穴居和巢居成为原始人最早的居住形式。之后人们具备了主动搭建的意识，将自然界中的其他材料如土、石、草、木用来搭建居所，并且逐步发展形成了聚落。材料在原始建筑空间的角色即满足最基本的人类生存的作用。

到公元前2300年左右，人类开始利用石材来创造空间，古希腊古罗马时期使用柱廊围绕在神庙的周围形成围廊式神庙，赋予了石材一种生命的韵律，并逐步形成西方的古典柱式。在同一时期的我国浙江余姚河姆渡村发现的建筑遗址，可以佐证当时人们已经开始运用榫卯技术来建造房屋。也就是说，在这一阶段石材、木材等材料发挥本身的特性成为搭建居所的框架结构，用以支撑而形成新的空间。并且使用大量雕刻、绘画等装饰手法来使石、木等材料的表皮变得丰富。

1.2 18世纪工业革命至两次世界大战期间的建筑（18世纪60年代—1945年）：快速建造建筑的需求

工业大生产的发展，促使新的建筑材料、结构技术、施工方法不断涌现，钢、铁等金属材料、玻璃材料成为建筑结构的主要材料。由于快速建构的需求，钢筋混凝土取代传统的石材、木材等，钢筋混凝土框架结构逐渐成为建筑的主流。

1.3 现代建筑（1945年—20世纪90年代）：技术发展，材料成为表现工具，表现性被释放出来

在二次世界大战以后，出现了大批的新型建筑材料，例如合金、特种玻璃等，并且逐步运用在建筑设计中。20世纪50年代以后，玻璃幕墙、不锈钢板等材料广泛运用在商业建筑尤其是高层建筑的外立面设计，同时，张力结构、充气结构等大跨度建筑有了突出进展。材料逐渐作为装饰工具来表现建筑表皮，材料的表现性逐渐被释放出来。

1.4 当代建筑（20世纪90年代至今）：材料更加充满情感，注重与人的关系

20世纪90年代以后，“绿色设计”和“可持续设计”思潮引领着建筑设计，强调可持续的建筑设计在形式上更加多样化，建筑师对于材料的选择和使用更加主动，更加强调与自然的融合。许多传统材料如木材、石材、竹子、纸、废弃材料也广泛应用在建筑中，注重地域性、充分利用光线和气候条件。这一时期的材料更加具有人情味，材料传递着情感[1]。

2 材料创新的组合方式

在建筑学上，要表达任何东西都意味着建造，即与材料打交道，在雅克·赫尔佐格（瑞士建筑师）和皮埃尔·德梅隆（瑞士建筑师）的作品当中，材料始终是第一位的。他们用两句话来概括自己的建筑思想：“一是不追从任何一个潮流，不会遵循哪一种风格，当然也不会刻意与谁区别；二是随性而成，你看看一棵树的变化，在夏天是那么丰盛，在秋天开始凋零，到冬天就会变成枯枝，不同的时空总是造就不同的情形，所以我的建筑是自然的。”位于美国加利福尼亚纳帕山谷的多明莱斯葡萄酒厂是赫尔佐格和德梅隆创造性地使用石材的经典之作。

在该建筑的表皮上，赫尔佐格和德梅隆使用了当地特有的玄武岩作为材料，玄武岩中的天然孔洞可以在白天吸收太阳热量，晚上将其释放，进而平衡昼夜温差。由于附近的石材来源地无法采集到形体较大的石块，于是建筑师设计了一种金属丝编织的“笼子”，使得形体较小的原石材得以编织起来，把它砌筑在混凝土外墙和钢架构上，自上而下，石块体量由大到小，形成建筑表皮（如图1所示）[2]。

图1 多明莱斯葡萄酒厂细部构造 图片来源：https://www.sohu.com/a/500403173_121124407

金属铁笼根据建筑室内功能的不同采取了不同大小规格，规格较大的石块能让更多的光线进入室内，也能更好地通风，中等规格的石块用于外墙底部，以防止响尾蛇从石缝爬入，小规格的用在酒窖周围，形成密实的遮蔽。赫尔佐格曾说过：“有些东西不太引人注意，却影响着人们的日常生活，住在用混凝土造的房子里和住在用木、石材建造的房子里是不同的，材料不只是形成了围合空间的表面，而且也携带并表达着房屋的思想。”根据地域特征来使用建筑的材料，使得建筑是在一定空间背景下自然生长出来的东西，而不是一个外来的附加品。

建筑通过创新石材的组合方式，使得石材不再作为建筑的结构。阻隔热量与释放热量，石材通过能量的传递有效地平衡了昼夜温差，满足建筑酿造与储存红酒的功能。另外，材料本身的变化也构成了建筑的不确定性，在时间、阳光、空气等因素的影响下，给观者带来了更多阅读的可能性[3]。

3 材料不同的工艺处理

每种材料都有自己独特的属性，将传统的材料经过新型的工艺手段处理，能激发出材料的另外一面。将这一特质在建筑当中运用得淋漓尽致的圣本笃教堂，是卒姆托（瑞士建筑师）1988年在瑞士位于格劳宾登州一个村庄里的杰作[4]。

卒姆托设计了整体的木构架系统，在建筑的墙面贴着经过灼烧处理的木瓦，在内部包裹了一层轻质板，中间是保温层，教堂的一面朝南，另一面朝北，木瓦由于所受光照的不同，随着时间的推移而不断改变，呈现出南侧变黄，北侧变黑的木材肌理变化（如图2所示）。同样的材料，经过不同工艺的处理所呈现出来的变化是极其细腻的。

图2 圣本笃教堂细构造部 图片来源：https://www.archdaily.cn/cn/893659/ju-jiao-bi-de-star-zu-mu-tuo

内部空间当中排列有序的木梁结构，使得从高侧窗进入的光线呈现出极富韵律的变化，并在一天当中随着时间不断地在移动。建筑由内而外虽然都是运用了相同的木材，但在细部结构的设计上、对材料特质的把控和材质加工工艺的处理上都充分体现了建筑师对于材料本身特质的尊重，以及对于建造工艺极致的追求，并结合时间等因素的影响，通过材料在建筑上留下了印记[5]。

4 材料本身与使用场合的契合

使用场合的限定性会改变材料原本的使用属性，能够使材料发生历时性的转化。2000年汉诺威世界博览会瑞士国家馆的共鸣箱设计，充分体现了材料与场合契合。该建筑在结构上创造了新型的悬挂系统，将不同的建筑材料组合在一起。建筑师卒姆托没有选取瑞士传统的木建造方式，将木头作为建筑的结构框架来使用，而是考虑到世博会展馆的临时性，将未干的木梁堆盛在一起，把建筑变成了一个用来均匀地烘干木材的存放空间[6]。

卒姆托将木材、沥青和钢材这三种看起来完全不相容的材料巧妙地组合在了一起，创造出了精妙的建筑空间。将3.7万根未干的横截面为20cm×10cm的木梁搭接形成9m高的墙体，与横梁组合连接在一起，确保空气可以在木材周围流动，再将9m的钢材拉杆通过压缩弹簧插入，将木制墙体固定，在这种创新的结构构造中，钢材拉杆成为建筑的承重构架，层层叠落的上万根木梁成为建筑的填充物。建筑师不仅保证了建筑结构的稳定性，还将木梁这一主角的地位很好的凸显出来。该建筑的每个方向的木材属性不同，南北向墙体使用花旗松，而东西向的墙体则使用落叶松木。不同类型的木材具有不同的纹理样式、颜色、味道，给参观者在感官上留下了隐约又清晰的参观逻辑（如图3所示）[7]。

图3 汉诺威世界博览会瑞士国家馆细部构造 图片来源：https://www.archdaily.cn/cn/893659/ju-jiao-bi-de-star-zu-mu-tuo

另外，光线在建筑中得到充分利用。卒姆托将木材墙体结构设计成光影图案，利用投影仪将与瑞士人相关的文字进行投射，与光影图案完美融合。配合着场地内音乐家们根据场地状况不同而创造出来的即兴音乐，随着文字在木梁架构上的出现和消失，参观者自身的联想就逐渐被唤起。

在瑞士国家馆的设计中，观者可以感受到在不同的光线、声音、气味作用下，建筑的持续变化的状态。由于木梁和钢材的结构完全依靠压力和摩擦力互相支撑，在博览会结束后可以完全拆除并在其他地方重新使用，这也十分巧妙的回应了“人·自然·技术：展示一个全新的世界”的世博会主题[8]。

5 场所精神的连续

在一个场所内进行建筑空间的设计时，尊重建筑场所，恰当的建造是每一个建筑师所期望达到的目标。在泰特美术馆的改造中，赫尔佐格和德梅隆通过延续使用原有建筑建造材料来和场所取得连续性（如图4所示）[9]。

图4 泰特美术馆 图片来源：http://news.sohu.com/a/501774106_121124642

新建的Switch楼以金字塔形式的塔楼组织新的空间，将原发电站的砖石结构转译成崭新的形式，塑造出由330000块砖石组成的孔格表皮，将原来坚实的材料建造工艺转变为轻盈的表皮结构，通过延续原有建筑部分立面开窗比例形式，与场地形成联系，狭长的条窗与老建筑立面交相呼应（如图5所示）[10]。

图5 泰特美术馆细部构造 图片来源：http://news.sohu.com/a/501774106_121124642

同样的在面临场所当中过去和现在，甚至是未来的新与旧的问题时，卒姆托在科隆柯伦巴艺术博物馆的设计当中，运用了合适的建造材料，将场所本身过去的历史和当前的发展编织在一起，实现一种场所精神的连续（如图6所示）[11]。

图6 柯伦巴艺术博物馆细部构造 图片来源：https://www.sohu.com/a/500403173_121124407

德国科隆是一座在二战中差点被毁灭的一座城市，而柯伦巴艺术博物馆就坐落在这座城市中。博物馆建造在后哥特式教堂的废墟上，其设计也充分表达了对场地原有建筑的敬意，并保留了其中一些特色，创造了一座可以感知、体验、沉思的博物馆。建筑空间中的暗空间居多，激发出了建筑神秘的空间属性，墙体上的孔洞在室内投入斑驳的光影，将建筑还原到最原始的状态，带领观者去感受真实的历史，回归建筑的真实[12]。

6 结束语

在建筑学中，材料从最初的石材和木材，到现代主义之后各种新型材料的出现，体现着人们对于空间的定义有着不同的逻辑表达方式。通过解读卒姆托、赫尔佐格和德梅隆的建筑作品，使我们对于身边所熟悉的一切都经由材料得到了转化，空间在材料纯粹的表达中得以升华，只有材料是永恒的，只有材料拥有着表达的权利。在各种建筑空间的营造中，他们不断地尝试着表达材料本身，通过材料去建构起他们认知的空间，并将其传达给人们，这种对材料执着的探索、对细节极致的追求所建造出来的空间往往能给人耳目一新的感觉，也正是他们作品本身表现出来的特质魅力所在。