在實際建造的語境下談設計與建造的關系

【摘 要】 南京大學建筑與城市規劃學院長期以來一直注重建造教學的實踐，讓學生在建造活動中接觸真實的材料與尺度。2012年5月20日是南京大學110周年校慶紀念日，借此機會南大建筑主辦“中國大學生建造節”，組織學生在仙林校區進行建造活動。活動共建成兩個建筑和一個構筑物。筆者作為一組項目的組長，經歷了從設計到建造的全過程。本文將從場地、模數、結構、建造以及維護面等五個方面談談在真實建造的語境下，筆者對于設計與建造之間關系的新認識。

【關鍵詞】 設計場地模數結構建造維護面

南京大學建筑研究所（現建筑與城市規劃學院）從創立之初起就注重建構文化的研究與推廣。自2005年起，趙辰教授和馮金龍教授結合其分別開設的研究生課程《中國木建構文化研究》和《建構設計-木建構研究》開展建造教學。從2005年的“2.4㎡單元體實驗”到2006年的“國際木構工作營”再到2007年的“紅山動物園豐容計劃”，南大建筑在建造教學領域積累了豐富的經驗。時逢南京大學110周年校慶，暫停了四圖1年的建造教學活動重新啟動，活動命名為“中國大學生建造節”，并邀請了東南大學、南京林業大學、南京藝術學院以及臺灣淡江大學的師生共同參與。本次建造節共有3組項目，于2012年4月20日動工，同年5月11日竣工，歷時20天。筆者作為一組項目（圖1）的負責人，經歷了從設計到建造的全過程，對建造與設計的關系有了進一步的認識。在方案的設計過程中，我們需要考慮人、場地和建造等因素；在建造的過程中，材料、結構和建造技術所能提供的各種可能性反過來又會對設計產生深遠的影響。這在以往設計與建造分離的教學中是無法被體會的。真實的尺度和真實的材料讓我們第一次擺脫了紙上談兵的設計方式，這將對我們未來的專業學習產生巨大影響。

在經歷過本科和研究生初期的學習之后，我們習慣在方案之初先對場地、模數以及功能等進行分析，然而在實際建造的語境下，這些要素的意義與以往不盡相同，我們對它的理解也有所加深。

SITE

首先是對場地的環境分析。一組方案的場地位于南京大學仙林國際化校區教學樓北部的大平臺上（圖2），該場地位于校園主軸線中央大道和遠東大道的交叉處，東側正對著極具紀念性意義的“二源廣場”；北側面臨著校園中的標志性建筑物杜廈圖書館；西側和南側緊臨著兩個教學樓。場地的視覺性佳，秩序感強烈。方案的設定為能滿足自身電力需求的太陽能屋，然而由于南側和西側教學樓的遮擋，平臺中部位置的日照情況不甚理想。ECOTECT的計算結果顯示，平臺東側的邊緣日照條件相對理想，適合放置光伏面板。與以往場地認知不同的是，在方案確定后，我們能親自參與放線并且看到方案建成后場地所起的變化。放線的過程是將虛擬尺度轉化圖2 為真實尺度的過程，隨著軸網在場地中的鋪開，通過CAD以及SKETCHUP模型想象而得的尺度感被切實的尺度感顛覆，我們首次準確地意識到所要建造的建筑的規模。建造完成后，場地無疑產生了積極的變化，到位的場地分析使得木構與周圍建筑和諧共生，氣勢磅礴的屋頂與緊緊擁抱大地的基座之間形成了一種張力，限定了建筑空間。

MODULE

模數常被用來控制尺度。教學設定為我們提供了三個模數：1.2m、2.4m和4.8m，1.2m是走廊的寬度，2.4m是板材的模數，4.8m是跨度的極限。這三個模數可以組成四種基本模塊。模塊的提供在一定程度上限制了我們的思維，做方案變成了模塊之間的拼貼組合，在無場地、無功能的背景下這種拼貼組合缺失了判斷的標準。隨著場地和功能等因素的介入，模塊化的優勢迅速體現出來了，方案得到了快速推進。第一輪方案試圖用三個相似的體量錯落而置而形成一種韻律；南側的體量與北側兩個體量脫離，形成伺服空間和被伺服空間，之間用走廊連接；再根據“二源廣場”所產生的軸線寬度調節模塊的尺寸，使得走廊能與之對應。在最終的方案中我們已經找不到一個標準模塊，取而代之的是1.8m×4.8m，1.6m×3.6m等尺寸的變體，模塊的這種先限制后靈活的特性得到了充分體現。

這些要素在以往的設計中也常有體現，只是在融入了實際建造的因素后，我們對這些要素會有更深刻的理解。真實的材料與尺度意味著我們將面臨許多全新的問題，甚至會對設計產生決定性的影響。這其中最為突出的莫過于結構、構造以及技術所能提供的各種可能性。

STRUCTURE

模塊設定最大跨度為4.8m，而截面為38×286mm的梁料是難以滿足需求的，結構手段和建筑結果之間存在著差異，為此我們進行了幾輪結構方案的深化設計。受鋼筋混凝土式結構思維的影響，在第一輪方案中我們選用3根38×286mm的木料膠合成東西向的大梁，在朝北最高的一榀屋架處多加一根梁。經由結構工程師計算，結構自身的穩定性存在問題。第二輪方案依舊選用3根38×286mm的木料膠合成南北向的梁，東西向用兩組小立柱連接兩根89×89mm的木料形成組合梁，雖然看起來略顯笨重，但在一定意義上我們已經開始走向小料組合形成大料的木構思維，這是一個重大的突破。第三輪方案我們選用較小尺寸的木料，通過組合的方式形成穩定的結構。我們放棄了笨重的38×286mm木料，改選用兩根38×140mm的木料膠合成東西向大梁，同一榀屋架的兩根膠合梁用兩組立柱連接。

圖3各榀之間除了屋頂上檁條的聯系外，在立柱端部也用木料連接，整個屋頂形成一個完整的體系，大大增強了結構自身的穩定性。桿件之間清晰可讀的連接方式充分展示了結構之美，建筑意欲如何，已經體現在它富有表現力的結構之中了（圖3）。

CONSTRUCTION

誤差在以往的設計中幾乎不被考慮，然而在實際的建造過程中，我們需要花費大量的精力來處理誤差帶來的問題。由于缺乏建造經驗，我們試圖通過模型來研究應該如何控制誤差。以大展廳為例，我們先將一榀榀的屋架都做好，再插入地梁和聯系梁。但由于打孔位置存在誤差，加上木料本身粗細不均勻，插入地梁和聯系梁非常困難。由此我們預見如果以這種順序來搭建結構基本上是不可能的。誤差存在的原因是木材的特性以及加工方式，所以要控制誤差也可以從這兩方面入手。在選料時我們盡量挑選粗細均勻、筆直的料進行加工；精確地打孔是很難保證的，所以我們考慮將所有打孔的位置都往外擴2cm，但誤差的累積可能會帶來更大的問題。我們只得放棄這種措施而重新設計了建造的順序。以設備間為例，當2榀屋架豎起來之后，插入地梁，加入第3榀屋架后，插入梁，形成最基本的框架，當第4榀屋架也豎起后，我們再一層斜梁，一層水平梁地往上加，直至整個結構完成。在這個過程中偶有出現孔位對不上的情況，則通過現場鉆孔的方式來解決。設備間的搭建為展廳的搭建積累了寶貴的經驗，使得后者在半天內就得以完工。

ENVELOPE

屋面構造的設計也體現了我們對誤差的認識。屋面工程主要包括陽光板的鋪設和光伏太陽能板的安裝。屋頂構造的第一輪方案是將陽光板固定在兩根89×89mm的方料之間，再通過金屬構件來固定光伏太陽能板；第二輪方案是定制一種特殊的金屬構件，將陽光板卡在構件中，光伏太陽能板也固定其上。這兩個方案的問題均在于未考慮建筑結構的誤差與精確的光伏面板之間的矛盾，一旦誤差過大，光伏面板將面臨無法安裝的困境。所以在第三輪方案中，我們采用了38×140mm的木料壓住陽光板，通過Z字角馬將光伏面板與木料鏈接，用較大的連接面來消化這一誤差。

技術的可能性是本次建造節最出彩的亮點，主要被應用于立面的數控媒體墻，由東南大學建筑運算與應用實驗室李飚老師提供技術支持。我們通過以下措施實現LED燈管和燈帶的邏輯控制：利用程序控制Arduino單片機上的小繼電器；以弱點控制強電電路；通過按鈕來控制燈光閃爍模式的轉換。為保證燈光效果，燈箱必須五面封閉以保證燈光不外露。燈箱置于柱子之間，進深為267mm圖4（3*89mm），背板為15mm厚膠合木板，LED燈管均勻分布其上；正面為乳白色亞克力板，上刻有CNC雕刻的建造節的關鍵字，LED燈帶（黃色光源）布置在亞克力板刻字部分的后面，以凸顯文字信息。數控媒體墻啟動后，燈管會產生不同的閃動頻率，此起彼伏的燈光在夜間是一道絢爛的風景線（圖4）。

我們對建筑的認知通常是自上而下的，來自前人的理論和研究，是“二手”的；通過本次建造實踐，我們首次自下而上地對建筑有了深入的理解，在真實的材料和建造邏輯中總結關于設計與建筑的基本關系和相應的建筑形式語言。對材料的實際操作讓我們感知重量的意義，獲取真實的尺度感。通過實際建造，我們在多個層面上對場地、模數、結構和構造等方面均有了深入的了解，養成了解決實際問題的思維模式和工作方法。當我們直接面對建造，就不是用圖紙或者模型去展現建筑效果，而是意味著一系列實際操作問題的解決。真實的尺度讓我們對空間有著全面的感受，建造的過程包含了更為豐富和完整的個人體驗，這就是本次建造活動帶給我們的最大收獲。

參考文獻

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