從“服飾表皮”到“智能表皮”

黃惠菁

摘 要:從表皮對材料的表現,到對氣候應變的智能化表皮的出現,反映了表皮不但是藝術的表現形式,而且是技術轉化與技術邏輯藝術的載體。表皮概念是伴隨著建筑師不斷的探索創新和技術平臺的豐富化而轉換的。從歷史的視野重新梳理表皮概念發展的過程,試圖從西方建筑邏輯思想發展的脈動中,尋找建筑設計的突破點與富有邏輯性的方法。

關鍵詞:建筑外表概念;材料與建造;材料技術;媒介;智能化表皮

中圖分類號:TU-86

文獻標識碼: A

文章編號:1005-569X(2009)06-0101-04

1 引 言

1923年,柯布西耶在他著名的《走向新建筑》中提出了建筑的3個關鍵要素:體量(mass)、建筑外表(Epidermis)和平面(plan),并且將建筑外表定義為“體量的外包(envelope)并能減小或擴大我們對體量的感覺”。之后,現代建筑學通常用建筑外表或表皮(surface)這一概念泛指建筑這一基本要素的物質本體和精神表現。

然而在建筑發展的歷史中,“建筑外表(surface)”從來就不是一個明確和單一的概念,從建筑基本狀態的圍護(enclose)到古典建筑語境下的正立面(facade),到現代建筑萌芽初期的建筑服飾(dressing)乃至當代建筑的媒體表面(Media surface)、超級建筑外表(hyperskin)甚至引入哲學和社會學的界面概念(interface),以及與環境命題相關涉及多項交叉學科的智能皮膚概念(intelligent skin)。根據不同情況,建筑外表可能指代圍護結構的表層、圍護結構自身,或者它所指代的抽象表現。是一個在不同語境中呈現不同內容的動態概念。

2 建筑外表概念的發展

按照建筑外表概念發展的時間循序,我們看一看幾個發展中的建筑外表概念:

2.1Envelope或者enclose,外維護的概念

建筑為滿足人類生產、生活和安全需求,通過外維護(洞穴,外墻,屋頂)為人類提供遮風避雨和抵御外侵的庇護所。外墻(external wall)和屋頂(roof)都可以看作這一概念的子系統[1]。

2.2 Facade外立面的概念

這個詞匯源自法文facade。作為建筑學術語,一般指建筑物的外墻——尤其是正面,但亦可指側面或背面。法文中的原意多是指面孔或房子的正面[2]。現在facade的指代已遠遠超出其最初意義,源于20世紀初外圍護結構脫離結構受力主體而獨立存在,使得Facade脫離了古典的正立面的含義而成為一個連續的圍合體。所以在現代建筑多數語境下,可以將facade看作建筑外表的同義詞。Walter Gropius(1883-1969)與Adolf Meyer(1881-1929)設計建造的德國Alfeld制鞋廠(1911-1925建)的建筑外墻第一次真正意義上從承重的概念中解脫出來,框架結構使得墻可以從屋頂的重量下解脫出來,用來分隔空間;由柱子承擔支撐建筑的作用。

2.3 Dressing建筑服飾

源于19世紀中由德國建筑師森帕Gottfried Semper以及其主要追隨者貝爾拉格Hendrik Berlage和路斯Adolf Loos所建立的“建筑服飾”理論。他們提出“空間通過建筑外表的圍護產生”“建筑學是空間維護的藝術”,建筑外表具有物質本體和精神表現的分離屬性[3] ,從而可以從空間角度重新定義外表的服飾特征,主張建筑外表創造空間的自主性,反對裝飾。(圖1)

2.4骨架式外墻(Wall Skeleton Facade)[4]

從20世紀開始,工業化的大生產加快了制造技術的研發速度,其間建筑的結構體系革命使得建筑的外墻可以完全脫離主體結構而自成體系。在此基礎之上立面設計中窗與墻的比例變得毫無拘束。“幕墻”(curtain wall)一詞的運用形象地描述了當時建筑外表擺脫承重體系所獲得的自由狀態。骨架式外墻的廣泛運用成為建筑外表獨立的標志,促成現代主義在短時間內迅速國際化。(圖2)

2.5 媒體表面(Media surface)

“建筑外表通過某種特定的方式的形成表達特定的信息”[5],從而使建筑外表成為面對社會和人群的媒體。最早的例子見于清真寺外表通常源于可蘭經的裝飾字符,也見于哥特式教堂中彩色玻璃窗通過自然光線的方式所傳達的形象的宗教信息。然而媒體表面真正開始大規模地影響現代建筑和城市卻源于信息科技以及其在藝術和商業領域的迅猛發展和廣泛運用。德國建筑師赫爾佐格Herzog&.De Meuron和法國建筑師諾維爾Jean Nouvel以其各自對建筑外表的理解,演繹了當代建筑媒體表面的豐富性和各種可能性,成為當代對建筑表皮最具熱情和探索精神的建筑師之一。

2.6超級表皮(hypersurface)

Stephen Perrella在1998年《建筑設計雜志》(AD)中的“超級表皮”(Hypersurface)理論專輯中將“超級表皮”定義為一種圖像-形式的界面,他說“超級”(Hyper)表示數字時代對傳統方式的超越,而表皮則具有物質層面的拓撲學內容。因此,珀熱拉聲稱“超級表皮”被用以連接身體與外部物質—內容時可以激發基層或表皮中的潛能,并且為真實與虛幻構筑一個拓撲的地形以使二者相溝通。1999年,珀熱拉在該雜志上繼續發展他的理論。他視“超級”為媒體,“表皮”為拓撲建筑學,認為“超級表皮”可以呈現建筑學中媒體(無論印刷的或電子的)和拓撲表皮之間的新關系。將表皮視為界面,即將其視為程序運作本身,這是類似于圖解方式的另一種參與社會空間生成的方式,并且更在于持續不斷的交互的產生。

3材料與建造——建筑外表變革之源

在現代建造技術的支持下,屋面與外墻成為一個整體,使外維護結構具有了“殼”的獨立系統概念。 這一概念超越了傳統和現代建筑所遵循的空間與外立面的“真實表達” 的框框,走向獨立于內部空間展現自我(建筑外殼系統)材料和建造的審美表現力。混凝土、玻璃和鋼不再是個“未知”領域,在新的創作中它和傳統的石頭、木材、磚、鐵等材料一起被重新認知,塑料制品、無紡織物等新的人工材料得以應用,新的建造方法也在被不斷發掘。

20世紀初混凝土作為新材料在建造工藝上的可塑性和塑型特征得到前所未有的發掘和發揮。門德爾松(Erich Mendelsohn)設計的愛因斯坦塔(圖3)是早期德國表現主義[6]的代表作。其發揮混凝土的塑性特征的思路使Le Corbusier獲得啟發。后者的郎香教堂等作品導致了約半個世紀建筑師們對混凝土的狂熱追求。在賴特的流水山莊巨大的臨水平臺前,從來沒有人如此刻意的將鋼筋混凝土的懸挑極限設計的如此夸張和震撼。結構師出身的卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)使混凝土的藝術性和力學特性在他手中以一種前所未有的優雅姿態呈現出來。1995年建成的巴塞爾信號樓(Signal Box of Basel)則是將常規銅制板材被當作包裝紙一樣進行建造,更像外皮上的一種附加“姿態”。

傳統材料在新的建構下重新演繹所帶來的沖擊并不亞于一項嶄新材料技術給建筑外表帶來的變革。附加新的工藝使建筑外表獲得嶄新表現的同時,也為建筑師或者業主提供了表達思想和信息的新“語境”。1996年建于德國的埃伯斯沃德圖書館(Eberswalde Library),帶有蝕刻圖像的玻璃外墻超越了玻璃與混凝土的傳統認知概念,建筑師創造性地運用傳統的印刷術,讓這兩種常規材料在新的建造下呈現出非常規景象,從而徹底改變了建筑外表。

材料技術的發展和新材料研發,以及新技術的運用為建筑外表發展提供了源源不斷的動力。ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物),是上個世紀70年代杜邦公司(DuPont)開發的人工高強度氟聚合物航空工業絕緣材料,其熱學性能和透光性,透明、自潔和結構上的特性,同時被開發為優良建筑材料。Allianz-Arena安聯球場項目ETFE被運用得更為極致,雙層充氣膜氣枕使建筑不僅對日光產生了神奇的投射,建筑外殼在燈光控制下可以根據主場球隊的不同轉換顏色。建筑如同無線電波一樣將建筑本身與賽事視覺的信息傳播至幾km以外。通過材料的物質特性來表達的信念貫穿于Herzog & de Meuron所有的作品,建造的技術直接影響了建筑的形式。

具有工業化特征的現代生活方式的背景下,科技發展的加速度使得多種多樣的建筑材料和建造技術呈現在建筑師的面前,建筑外表的設計方法也開始從外觀形式主導轉向對維護結構本身的本體邏輯主導。一種獨立于建筑空間的本體自治形成。由于建筑外表的自治,使之有機會成為獨立的設計系統,從而擁有自身的語言和語法結構。材料可以理解成“語言”,而建造則是“語法”。視覺印象以陌生的方式展現另一種新的“真實”。 與此同時留給我們的思考是:如何在成熟的工業化時代與信息改變生活的時代運用這些新的技術和組織一個完善的技術平臺,來表現自己的建筑思想與設計手法;如何進一步實現建筑外表的精神表現,彌補機械崇尚科學帶來的對人性的忽視。

4 建筑外表的精神表現

“傳統建筑是以固定的體量作為設計基礎。這并沒有注意到光本身的首要性——正是光使得我們能夠看到建筑!并且傳統建筑忽視了光本身的可能性以及多樣性…暫時的建筑變得可能——不是因為暫時的結構,而是因為光隨時改變著建筑的形態。不僅僅是在白天發生變化也通過室內燈光發生變化,對于我來說使用光的感染力是我的建筑中最基本的東西。”——Jean Nouvel如是說。

媒介立面早期的例子來自于阿拉伯人的清真寺墻壁上的詞句和裝飾,或是自然的光線透過哥特式教堂里美麗的玫瑰窗傳達的“天國”信息。法國建筑師Nouvel將建筑外表看為建筑面向社會和大眾的媒介,運用建筑材料與技術使透過它的物質和所見的物質——光與景成為主角(圖4)。極端的自我表達使建筑外維護結構的設計手法從最初的“表現主義”走向了“廣告”。 電子產品被廣泛應用于建筑外維護結構的設計中。率先使用發光建筑技術的實例是Toyo Ito的風之塔和Piano的荷蘭鹿特丹KPN大廈(圖5、圖6)。Toyo Ito認為建筑是反映城市的表征,重視反映時代的物質與精神層面。風之塔就是一個信息時代社會生活的寫照,在紛繁的廣告的充斥之下,建筑業成為傳達信息的一部分,只不過它表達的不是他人的信息而是本身的存在與美學。

5智能化表皮

技術是個切入點,在與其它學科交叉,解決增加玻璃材質透明度、減少幕墻反光污染和室內光、熱環境控制問題時,效仿皮膚的智能概念為建筑外表設計帶來了新的方向。小型的探測及控制處理裝置被植入建筑“皮膚”模仿毛細孔的組織結構,智能表皮可以接受信息并及時作出應激措施以應對建筑外界環境的變化,為使用者提供一個相對穩定的舒適環境。可調節的雙層幕墻系統設計(圖7)由多層材料系統組成:圍閉系統、固定遮陽系統、光控系統、溫度調節系統、濕度調節系統。智能型雙層幕墻不僅可以提供舒適的室內環境和良好的視線、光環境,還可以根據需求節約能源。SBS(Sick Building Syndrome) “大樓病綜合癥”、“熱島效應”、“ 光化學煙霧污染”等現象的增加趨勢,也加速了我們對環境友好型的建筑和能對建筑內部外部環境做出積極回應的建筑提出外維護結構的需求。

另一方面,智能化的概念從單純的弱電信息管理設計轉向機電、建筑、環境設計、管理一體化的多學科交叉領域設計。建筑外維護結構在新的語境里被重新定義,它不僅是建筑物的殼、一個獨立的不受其他系統控制的區域,而且是個能量站。照明、隔熱、保溫、遮陽、空氣動力學、防止眩光、視線干擾、能量儲存與利用(發電與發熱)、室內的空間利用、審美等指數被綜合考慮。這一逐漸走向成熟的技術也向原有的技術規范提出挑戰,包括它為節能計算、幕墻系統、幕墻氣密性的要求、空氣調節系統、智能化設計系統提供的突破傳統常規設計的可能性。真正智能型的外表皮設計不是僅僅在于在空腔內設置探測器等設施,而是作為整個表皮(幕墻、智能百葉)與能源循環(空調)系統整體進行能量、水體回收再利用。

正如Jean Nouve 所述:“未來科技將越來越多樣化,城市也越來越擁擠,城市在變化,生活的任何事情也都會變。設計的過程將不可能不受外界的影響。這個時代的建筑師應該了解哪些依然相信能夠靠自己的獨立意念做設計的方式已不復存在了…建筑的未來不是建筑”。

6結 語

表皮概念是伴隨著建筑師不斷的探索創新和技術平臺的豐富化而轉換的。每一項新科技都與地域性的氣候特征和地方材料、材料本身的構造特性密不可分。表皮設計在類型學范疇,其形式構成的內容極易被抄襲和模仿。近幾年我們可以自豪地拿出一些“學得很像”的建筑作品,這些作品在形態上并不亞于西方某某大師的作品。但建立建筑理論與實踐的基礎性研究,真正的理解材料、技術與構造的歷史發展的軌跡與生成的邏輯性,才能做出屬于自己的創新。

參考文獻:

[1]Christian Schittich(Ed.). Building Skins-concepts.layers.materials[M]. DETAIL 2001.

[2]Mack, Birkhauser. HERZOG & DE MEURON 1,2,3[M].Gerhard 2005.

[3]Elcroquis Jean Nouvel 1987-1994, Fiorucci International,S.A.S. Italia, 1987-1994.

注釋索引:

[1]Christian Schittich(Ed.). Building Skins-concepts.layers.materials, DETAIL 2001.

[2]百度百科”網站http://BAIKE.BAIDU.COM/

[3]“服裝”理論(theory of dressing)提示了三個論點。其一,在原始時期,建筑表皮就發生過從單一空間圍護結構到包含覆層的復合墻體的轉換,這種轉換與結構技術的改變相關聯;其二,這種轉換使得建筑外表的物質本體和精神表現相分離;其三,建筑外表是空間產生的基礎,并強調建筑外表的精神-表現而非物質-本體。Mallgrave, Harry Francis. Gottfried Semper - Architect of the Nineteenth Century (New Haven/London, 1996.

[4] Le Corbusier1926年提出了新建筑的5個特點:房屋底層采用獨立支柱;屋頂花園;自由平面; 橫向長窗;自由的立面。

[5]Mies van der Rohe - Lake Shore Drive Apartments: High-Rise Building / Wohnhochhaus,Werner Blaser,Birkh?user Basel edition (November 1, 1999.

[6]表現主義一般用來描述19世紀末、20世紀初德國反對學術傳統的繪畫和制圖風格。尼采通過對古風藝術的批評在表現主義形成的過程中起了一個疏導和關鍵的作用。1914年布魯諾·陶特在德國科隆建造的玻璃亭和1921年埃瑞許·孟德爾松在波茨坦造的愛因斯坦塔是被公認的表現主義建筑。