基于實際案例的建筑材料策略分析

林怡琳 饒恩辰

(深圳市都市實踐設計有限公司，廣東 深圳 518053)

建筑外在的空間形態常常作為設計意圖最直接的視覺呈現，而外墻設計又是其中表意功能最強的部分。在每個實際建造的項目中，建筑師無可避免的遇到外墻材料選擇、構成手法與甲方的預算、工期或施工難度間的矛盾。在反復推敲中，一不小心就會背離了原有的整體設計意圖和場所精神;或是有損于外墻的某些基本性能和形態生成邏輯。此時，建筑師的材料策略尤為關鍵，他需要在堅持材料外觀性和回歸墻體建構中找到那個動態平衡點，要么允許改變構造做法適應當地建造水平，從而保證立面完成度;要么允許在材料表現力上做出妥協以清晰的建造邏輯來闡釋建筑精神。在南方科技大學圖書館項目中，外墻材料和構造的確定幾經波折。建筑師通過采用實驗性的材料策略，得以不斷審視其建筑理念和主張的正確性，并最終找到“此時此地”的最佳選擇。

南科大圖書館位于校園腹地，周圍環繞著其他首期建筑單體。在網絡閱讀盛行的時代，圖書館更多的需要營造一種可寧靜閱讀的場域感以及一個公眾交流的實體平臺。因此，社會化的公共空間被引入圖書館內部，以彌合新校園中相鄰單體建筑間使用上的空間疏離感。而建筑外形卻簡單謙遜，以傳遞圖書館建筑在傳統意義上的寧靜意蘊。基于此，建筑師認為這個圖書館的外墻不應該模糊材料的物質性使其成為臉譜化的裝飾表皮，而應強調其表皮材料和結構受力的一體化。

能否將藏書格的形態意象表達在立面上，使其可以模塊化、自承重，并借助外形凸凹變化達到外遮陽的效果。似乎最合適的當屬混凝土——這種外觀質樸質感粗礪又可脫模成形的材料，但其自重較大。此時，GRC(Glass Fiber Reinforced Concrete 的縮寫)即玻璃纖維增強混凝土引起了建筑師的注意。GRC 材料容重1.8 t/m3～2.0 t/m3，可通過脫模制作也可通過機器三維雕刻，其強大的塑形能力常被用在制作復雜輪廓的構件上。制品斷面的薄壁空體曲面(壁厚3 mm～10 mm)里可填充保溫隔熱材料，從性能上較為吻合材料選擇意向。

在反復推敲立面單元的比例尺寸、加工模具尺度、現場安裝難度等因素后，建筑師最終將標準模塊定為長1 800 mm× 寬675 mm×深400 mm。GRC 單元塊經脫模養護被制作為輕質高強且填充保溫隔熱材料的空心模塊。為了便于砌筑，模塊四周均設計有邊槽，相鄰模塊拼接后在槽內側灌砂漿砌筑，拼縫處通過結構膠密封。槽外側形成明縫，將材料受力特征和建構方式表達出來。對于標準層高4.5 m 的砌筑墻體而言，其結構的側向穩定性成為新的課題。因為砌塊的錯縫砌筑設計使得難以增設豎向拉結鋼筋，經過結構師的反復計算多案比選，在經濟可行的前提下最終采用了設置“中”字形抗風柱的方式。柱體隱藏在厚達400 mm 的砌塊內部，不可視的結構通過單元塊砌筑的建構方式獲得了視覺體現。

然而，建筑只要一天沒有落成就隨時充滿變數。

GRC 這種材料在20 世紀70年代引進國內后，同類設計做法一直缺乏建成例證。材料品質和建成效果較好的不是用了進口產品就是剛剛落成，難以檢驗其材料的耐久性。這終究讓業主難以安心使用，尤其是在百年大計的校園建筑上。而此時，建筑主體施工已近封頂，外墻材料的調整變得十萬火急。在保持材料質感和外墻建構方式不變的前提下，先后有幾種常用材料被建筑師用來比較，如埃特板、美巖板和松本板，如表1 所示。

表1 幾種建筑材料比較表

圖1 外墻鋁板模塊安裝示意圖

這三種材料在外觀質感、密度、強度、可加工性等方面不分伯仲，而固定方式上則分為兩類:直接自攻螺絲固定于龍骨或膠粘在已有的固定夾板上。問題出現了，完成面上出現大量固定板材用的露明鉚釘。鉚釘產生強烈的板材拼裝感，將原有的單元塊砌筑的做法完全模糊化，使人難以讀出原有的受力方式和建構邏輯。打釘不理想那么膠粘怎樣，可以想見，若外墻預先制作凹龕式的夾板再逐一粘貼面材，將使外墻的建造淪為一種結構加覆層的裝飾行為。此時，建筑師不得不再次審視其材料策略:為了控制外立面表現力的穩定，必須在材料和構造做法相應變化過程中，找到二者間的動態平衡點。如果在此使用纖維水泥板，恐怕會過多的傾向于材料表現，而淡化了外墻單元模塊的建構方式。

那么，如何重拾外墻的建構邏輯，則必須從凹龕式外形的單元塊入手，它不應該被拆解為多種板材的拼裝，而應該是一個整體模塊。常用材料里最容易被想到的無疑是金屬板，比如鋁板，這種便于塑形且可在工廠預制的材料。唯一的問題是它的質感不夠豐富且視覺重量過輕。質感上，要求金屬板呈現質樸粗礪未免過于苛求，而噴涂覆層或做拉絲等表面處理又過于細膩和裝飾化。建筑師最終選擇了保留金屬本身質感，不惜在表現力上作出了一點妥協讓材料能夠真實的呈現。進深400 mm 的立面模塊所產生的陰影增加了外墻的視覺重量，一定程度上也彌補了材料表現力的不足。為了方便從室內外兩側施工安裝，鋁板模塊被設計為內外兩部分，如圖1 所示。保溫層被集成在模塊內壁上，相鄰模塊間用防水膠條密封，以保證模塊空腔內的密閉性。雖然在模塊的使用性能、加工性能上均與原GRC 模塊類似，但不同的自重下，鋁模塊更傾向于“卡掛”而GRC 更傾向于“堆砌”的結構受力方式。外墻結構由“中”字柱的形式演變為網狀骨架，鋁模塊從前后兩個方向卡扣在骨架上，做法類似于單元式幕墻。最終迫于工期的巨大壓力，建筑師的探索不得不終止于此。鋁板也許不是最優的選擇，但它是在建筑師通盤考慮的材料策略下，綜合設計效果、材料品質、加工工期、造價等各方面的特定選項。

每個建筑的最終呈現都是基于“此時此地”的設計選擇，雖不具有同質性或可復制性，也很難對其當時策略選擇的正當性加以評價，但建筑師的經驗卻源自于對過往個案策略的思考，從而提升在日后設計判斷的準確度。南方科技大學圖書館的外墻之變，正是這樣的一個案例。