徐洪澎,李佳憶,吳健梅
英國建筑史學家丹· 克魯克香克(Dan Cruickshank)在《弗萊徹建筑史》(Sir Banister Fletcher's: a history of architecture)一書中寫道:“木結構建筑當之無愧地被公認為中世紀英國建筑技術的最高成就”[1]。而盛行于歐洲、在英國結合本土文化形成獨樹一幟風格的木筋墻建筑(Timber-Framed Buildings,Half-Timber Architecture)1)[2]更是其中的佼佼者。該類建筑是由尺寸較小的木構件小間距排布,用當地易獲取材料填充于框架之中形成墻體,并在建筑外墻面裸露結構框架的木構建筑體系(圖1)[3]。
目前確切可考的木筋墻建筑最早誕生于13 世紀末的德國[2],隨后在英國發揚光大。金雀花王朝(1200-1485)時期的木筋墻建筑多采用弧形木構件(crucks)[4]118,且由于尚無精確的力學計算方法,常有構造不合理之處,結構構件均較為粗大。隨著都鐸王朝和斯圖爾特王朝前期(1485-1649)技術的進步,該類建筑逐漸出現大量更合理、高難度的建筑形式[2],隨之減少對弧形木構件的應用;技術的進步帶動了建筑多樣快速的發展,英格蘭地區基于各地木材資源情況逐步形成地域性的建筑形態。1649 年后,由于木材資源限制等多方面原因導致英國木筋墻建筑進入衰敗期,逐漸被新形式的木構建筑所取代。
盡管英國森林面積僅為320.5 萬hm2[5],位列世界130 余名,但現代木構建筑卻進入快速發展軌道,不但建設數量激增“使得英國木材等建筑材料的采購價格以近兩年最快的速度上漲”[6],更有英國天空廣播公司大樓、Stadthaus 公寓、麥卡倫新釀酒廠和游客體驗中心等大量有影響力的現代木構建筑不斷建成。然而,在新建木構建筑中幾乎沒有木筋墻建筑細部或整體形式的應用。僅從表象看,英國人并未注重這一建筑財富的傳承發展,該現象違背了人們對英國極為重視歷史的認知。基于此,本文通過文獻分析并結合實地考察等方法,結合“軟傳承”建筑理論,旨在探索英國木筋墻建筑特征表象后的“軟傳統”及其與現代木構建筑特征的關聯性,從而厘清英國木筋墻建筑傳承方式。

2 多樣的嵌接方式,根據參考文獻[8]改繪

3 英國木筋墻建筑的3種典型結構構造
國內缺少木筋墻建筑的詳實資料,但英國對該類建筑的研究從未停止。本文作者在英國訪學期間進行實地考察并收集相關資料,包括Timber and Brick Building in Kent[7]、Timber-Framed Buildings of England[8]、Timber Building in Britain[4]等專著,發現目前研究多側重物質層面,并以建筑地域、功能類別、發展沿革為切入點闡述其技術層面的材料、結構及形態,但研究范圍較為寬泛,缺乏針對性提煉,并未系統歸納該類建筑技術特征并挖掘其內涵。
傳統建筑的實體特征產生于特定的時代需求和技術限定,僵化地應用于現代建筑往往不具備合理性。侯幼彬先生提出的“軟傳統”理論[9]指出:注重建筑理念等非物質“軟傳統”的表達是更加可行、有效的建筑文化傳承方式,可以使新建建筑既有時代性的“形”,又兼具傳統性的“神”。英國木筋墻建筑的文化是否實現了良好的“軟傳承”?首先要厘清其建筑特征表象后的“軟傳統”。
受資源與經濟條件制約,木筋墻建筑不僅選用本地廉價易得的材料,物盡其用的理念也貫穿了材料應用的全過程,實現了經濟與生態效益間的平衡。
首先,該類建筑得以產生和發展的基礎就是其小木料應用策略。通過加密結構構件的排布縮減了梁柱等建筑構件的尺寸,不但會大大降低對大尺寸木料的依賴,而且會減少木材總量的消耗。同時,小木料可以更為精準地應對結構受力需求,更高效發揮材料的結構效能,且不過度侵占室內空間。
其次,多數木構建筑類型都只能選用少數性能優越的木材種類,而木筋墻建筑通過合適的應用方式最大化擴展了樹種選用范圍。在英國多數地區,橡樹由于較為常見且耐候性最佳被定為首選樹種,樹干做柱子和橫梁、挺直的樹枝做椽子和擱柵、彎曲的樹枝做支撐構件等[4]。榆樹由于其耐腐蝕性好的特點次之[4],主要用于其他次要構件,如墻骨柱、地板等[8]。白蠟樹、栗樹、速生木等性能不佳的木材也在資源緊缺的條件下被應用于木筋墻建筑的非結構構件和部分結構構件[4]。此外,木材供給不足也使得新建建筑越發頻繁地應用從舊建筑或船體回收得來的老舊木材。
再次,大量采用的木材接長措施進一步提高了木材的應用率。系梁等較長的構件因難以找到兼顧尺寸及質量的木料,木匠就以短木料相互嵌接(scarf joints)的方式進行延長,從而滿足構件需求(圖2)。嵌接的連接方式與中國的榫卯有些類似,不同之處是英國會在部分連接處采用木銷加以固定[3],在后期森林資源匱乏后,隨著原生的大尺寸木料越來越少,嵌接的應用也越發普遍。
結構學者認為:“從結構方面來看,木筋墻建筑受歡迎是因為其在有限的經濟技術條件下,提供了足夠的強度和良好的抗震性能”[10],結構體系在其中發揮了首要作用,即使以現在的結構標準來考察,木筋墻建筑的結構體系不但在整體上受力邏輯清晰,在構件尺度上也非常契合受力狀態。更為可貴的是在科學的創作觀念下,形成了多樣的體系形態,代表性類型為3 種:格式木剛架(box-frame construction)[4]100、弧框木拱架(cruck construction)[4]122、帶側廊的木構架(aisled and quasi-aisled construction)[4]89(圖3),每種類型又包含變化豐富的樣式,充分體現了其靈活的體系建構理念。
格式木剛架是木筋墻建筑中最為常見的結構體系,主要是由墻骨柱承重并圍合成長方體空間的結構類型。該結構可通過多個格式木剛架組合,形成契合功能的大空間,如3 組格式木剛架拼成的位于薩福克郡的小教堂(圖4)。但在應用過程中發現格式木剛架的結構穩定性不足,木匠便通過在格式木剛架的四周設置角支撐構件加以解決(圖5)。由于造價低廉、實用性佳且變化性強的特征,格式木剛架常用于住宅、教堂、學校等建筑中。

4 位于薩福克郡的小教堂(The Chantry,Sudbury,Suffolk,引自參考文獻[4])

5 角支撐構件示意,根據參考文獻[8]改繪

6 6種常見弧框木拱架構造形式,根據參考文獻[8]改繪

7 位于維爾特郡的谷倉(Tithe barn at Bradford on Avon,Wiltshire),引自參考文獻[4]

8 帶側廊的木構架的多種支撐構件形式,根據參考文獻[8]改繪

9 帶側廊的木構架及弧框木拱架的復合形式,根據參考文獻[8]改繪
弧框木拱架為英國獨有的剛架形式,通常由被系梁或橫向約束構件連接的弧形木構件縱向排布組成。有學者基于該類弧框木拱架與哥特式建筑的石作拱券處于相同年代且結構類似的特征,推斷二者有一定關聯,但未曾找到強有力的佐證[1]。因為分立左右且完全對稱的弧框木構件需大尺寸木料制成,因此出現了一系列靈活應對木料限制的弧框木拱架形式(圖6)。另有部分變化是由于弧形木構件向內傾斜的構造帶來使用的不便,故將弧形木構件架至距地面至少5英尺(152.4cm)的承重墻上[4],釋放了底部空間(圖7)。
帶側廊的木構架是為增加建筑跨度而出現的剛架形式,由一排或多排柱子支撐以形成雙廊道或三廊道空間。該類剛架的變化不僅體現在廊道空間數量,其內部輕質支撐構件的形式也在不斷衍變,多種輕質支撐構件的應用極大豐富了剛架形態并增加了穩定性(圖8)。此外,由于該類剛架的廊柱影響空間利用,出現了弧框木拱架與帶側廊的木構架整合以形成兼顧二者優點的復合形式[8](圖9)。
在英國木筋墻建筑發展過程中,從拜占庭建筑、羅馬式建筑、哥特式建筑、文藝復興建筑再到巴洛克建筑,這些聚焦于形式風格的思潮不斷更迭,對當時的建筑創作產生了巨大的影響。然而,注重實用主義的木筋墻建筑卻幾乎未受影響。作為小型建筑,其追求實用性與低廉造價之間的性價比,裝飾性構件極少。卻巧妙采用表現材料及結構的方式塑造建筑形象并表達地域差異,刻意追求表里如一的建筑美學,如今,人們已經越發認識到這種技術表現理念的先進性并廣泛采用,但在當時是少見且難能可貴的。

10 墻骨柱構圖發展

11 英格蘭東部木筋墻建筑形態特征

12 英格蘭西部木筋墻建筑形態特征

13 英格蘭北部木筋墻建筑形態特征

14 “軟傳統”—“軟傳承”設計路徑
木筋墻建筑在產生的初始階段所呈現的結構外露特征被認為是受到當時技術和材料的限制不得已而為之[11],但隨著技術與經濟的發展,人們保持了技術表現的理念,僅在原基礎上將外露的墻骨柱格構形態與形式美法則進行了結合,發展出諸多極具形式感的墻面構圖形態,通過逐漸復雜的紋樣反映出擁有者的審美情趣和社會地位(圖10)。
此外,受英格蘭東、西、北3 個地區森林資源差異的影響,表現出了地域性的排列方式。東部地區豐厚的森林資源使得該地區木材的用量位列三區榜首,密集的木質墻骨柱幾乎占墻體的50%[8],這也致使其裝飾性超過了實用性(圖11)。西部地區的森林資源不足,木質墻骨柱設置的數量也以結構合理、不浪費為基準,故墻骨柱形成了近似正方形的網格式排列,簡潔的形式與東部形成鮮明對比(圖12)。北部地區林地較多,因此其木材的用量介于東、西二者之間,其山墻面的上部多采用墻骨柱向中線處傾斜的人字形圖案的樣式,下部與東部的密集排列近似[8](圖13)。
有文獻記載表明,隨著建筑技術成熟,木匠已將有保溫等功能的覆蓋層運用在既有建筑的墻體表面,但隨后人們認為包裹了覆蓋層的墻體喪失了原有的美感,而選擇將其拆除[8]。顯然,人們已經認識到該類建筑的形態之美與材料和結構的表現密不可分,因此執著于對這種技術表現方式的應用。
英國文化非常崇尚傳統,同時,海島資源稀缺的限制又讓英國形成講求實用的理性主義文化,在上述雙重文化觀念作用下,英國人既能積極、深入地學習傳統建筑,又能果斷地將“軟傳統”無障礙地運用于新載體[9],從而實現可行性與有效性兼顧的“軟傳承”。具體而言,根植于木筋墻建筑的文化觀,展開“軟傳統”思維模式的提取與轉譯,其中“節材理念”決定了設計起點的核心觀念和指向,引導整個設計生成過程,是設計意圖進行物化表達和創新的決定性因素。在傳統營建體系與當代建筑知識體系之間博弈與整合的過程中,重構思維方式、優化設計方法,進而實現了扎根于自身傳統建筑文化的自主性“軟傳承”(圖14)。

15 木材資源生態循環的極致利用

16 結構特征在英國現代木構建筑中的“軟傳承”

17 形態特征在英國現代木構建筑中的“軟傳承”
英國對木材極為喜愛,但森林資源依然稀缺,使其順理成章地在現代木構建筑中繼承了“物盡其用”的用材理念,相對于木筋墻建筑全面集約的用材思想,英國現代木構建筑的創新實踐聚焦于全方位地探索材料的拓展應用,表現為3 類極致利用資源的方式:利用小尺寸“廢”材;重組木質復合材;拆解后單元再利用(圖15)。經過多年研究和實踐,在世界范圍處于領先地位,形成英國現代木構建筑發展的一項突出特征。
利用小尺寸“廢”材的方式與木筋墻建筑極具針對性的用材方式一脈相承,皆為依據材料特性將其運用到合理位置。英國胡克公園(Hooke Park)內的生物質鍋爐房項目探索了將此前只能作為燒火燃料的彎曲樹干作為主要結構和圍護材料的可能。結合現代技術測繪手段和參數化設計協作的方式,依據林區枝木自身的弧度,采用類似井干結構的建構方式,塑造了具有優美曲線的建筑形式[12]。Brockholes 濕地游客中心則嘗試將作為廢材的小且薄的木片應用于屋頂,該舉措很好地發揮了木材質輕與保溫的特性,并與建筑整體風格統一。
木筋墻建筑發展至后期,由于資源匱乏致使回收利用現象較為常見,多是拆解后直接用于新建筑,而當代的重組木質復合材及拆解后單元再利用的方式均采用了一定加工手段將廢料和拆解下的材料進行轉化,使其不再受限于材料尺寸及功能,拓展了應用邊界。軟木住宅(cork house)開創性地將軟木林業的廢料制成膨脹軟木并壘砌形成建筑,通過發揮軟木集環保、質地柔和、隔聲等為一體的優勢,達成單一材料構筑圍護結構的目標,以此突破傳統的多材料及多構造層的組成方式[13],形成了簡潔、堅固及生態的圍護體系。海斯廷斯碼頭(Hastings Pier)于2017 年獲得英國斯特林獎2),雖是以巧妙地設計重振火災破壞的歷史遺跡而備受推崇,但其應用回收拆解后單元的具體手法頗值得借鑒,該改造建筑回收了原碼頭的木板作為建筑表皮[14],保留原有的地域性并給予當地人以歸屬感。
木筋墻建筑以小木料用材而出名,并在結構合理的基礎上展現出極強的變化性。英國現代木構建筑實踐也鎖定了這一設計路徑,注重結構創新與受力合理間的關系,兼顧并發揚了輕量化及擅長變化的傳統。帶側廊的木構架最契合上述兩方面因素,本文僅以此為例進行詳解(圖16)。
帶側廊的木構架具有多樣的構件組合方式,屋架格構更是設計的重點,現代英國木構建筑同樣極為重視屋架格構的創新并進行多次將輕質和變化相結合的有益嘗試。碼頭控制中心(Command of the Oceans)將原有造船廠較為笨重的傳統三角屋架格構形式進行創新,輕質構件的組合加強構件間聯系使受力更為合理,表現出更具現代感的視覺效果。溫莎公園游客中心(The Savill Building)是由小尺寸截面的長條構件通過密集排布和簡單連接的方式實現了殼體結構[3],小構件高度重復的建構方式看似構件很多,但實際上由于構件標準化,組裝施工也較鋼結構簡單許多,形成優美、輕薄的曲線屋面結構形態。
帶側廊的木構架采用多個支撐構件連接的方式強化整體性,這一特征在英國現代木構建筑中同樣有所體現,且由于技術進步,更傾向于采用梁柱變異整合進而形成空間結構的方式。劍橋中央清真寺結合數字技術將梁柱以平滑的曲線連成一個整體,并在屋頂處交錯,該形式極大地加強了結構的整體性,且依靠藝術處理,呈現輕巧的視覺效果。愛德華國王主教堂(Bishop Edward King Chapel)的梁作為柱的延伸,在頂端通過斜向組合形成空間結構,使結構更加整體,受力效率有效提高,即使在營造教堂崇高氛圍而提高結構空間高度的情況下,木質結構構件也顯得十分輕盈。
英國木材資源的匱乏使其越發注重木材的高效利用,此舉與北歐、北美等木材資源豐富地區采用隱形的應用方式相反。木材獨有的自然特質及木結構公認的突出表現力,與木筋墻建筑結構外露展現建筑形象的顯性化傳統理念相結合,促使英國現代木構建筑在形態表現方面進一步形成了自身的發展傾向,并在實踐中具體表現為暴露整體結構和突出表皮肌理兩類(圖17)。
暴露整體結構是通過木結構的技術表現高效率地營造建筑的空間形態特征與品質,這一理念與木筋墻建筑相同。由于木材耐候性的原因,當代木構建筑更傾向于將結構用木材置于建筑內部,并在其上覆蓋大面積玻璃,既滿足了展現結構并表現木材質感的初衷,又可以更好地保護木材延長其壽命。Peter Hall 表演藝術中心采用斜肋構架的木質屋頂與大面積的玻璃窗相結合,玻璃窗的存在消融了室內外邊界,并配以柔和的燈光進行強化,烘托建筑氛圍。謝菲爾德市冬園溫室則更為極致,采用全木質拱結構并在外側全包玻璃的方式使得木質結構展現的更為徹底。金絲雀碼頭地鐵站在屋頂處采用的木質單層網格結構不但與頂層室內景觀公園相得益彰,水平向挑出的構造形式及其上覆蓋的透明材料也使得木結構作為建筑的亮點得以更好地展現。
木材作為裝飾構件,不需擔心材料受損而影響力學性能,因此多搭配藝術處理作為表皮肌理應用于建筑立面并實現良好的裝飾效果。Bedales 學院與藝術設計樓(Bedales School Art and Design Building)以木格柵作為立面裝飾,不但起到遮光作用,還因與木墻體達成虛實對比的形式美而具有更強的藝術效果,弱化了建筑以谷倉為造型的笨重感。
英國木筋墻建筑發展至今延續了800 余年,在英國建筑和世界木構建筑的發展歷史中均占據重要地位。在其獨樹一幟的建筑特征表象下蘊含著極具價值的“軟傳統”,可歸納為3 個方面:(1)材料運用方面體現為資源限制下的物盡其用;(2)結構建構方面體現為科學觀念下的體系建構;(3)形態創作方面體現為形式思潮下的技術表現。從表象上看,快速發展且已展示初步成就的英國現代木構建筑并未明顯體現出木筋墻建筑的特征延續,然而,通過對英國現代木構建筑的考察,發現其初步形成的建筑特征是由傳統建筑的“軟傳統”在現代建筑知識體系背景及木材資源緊缺的制約下經過轉譯而成,體現為極致利用資源探索材料拓展、輕質構件組合實現結構創新和凸顯木材特質尋求技術表現。這種傳承方式是受英國崇尚傳統和理性主義文化雙重作用的自然結果,同時,英國與北歐、北美、中歐等先進現代木構建筑區域的關聯有助于設計者更廣泛、深入地吸收技術與理論,從而高效地探尋有效的傳承方式。
我國傳統木構建筑的成就和影響力遠遠大于英國木筋墻建筑,“軟傳統”內涵也必然更加豐富,由于資源限制和技術適應性等原因而中斷發展數十年,未能達成良好的傳統木構建筑文化的“軟傳承”。一方面,我們對傳統木構建筑“軟傳統”的解讀大多停留在“道法自然、天人合一、陰陽平衡”等宏大哲學思想的本體層面,缺乏對這些思想與建筑映射關系等層面的深入解讀;另一方面,尚缺乏對國際先進現代木構建筑技術和理論的內化過程,專業人員數量和知識儲備還遠遠不足。當我們將視角聚焦于“軟傳統”,即不意味著僅以某種表象的方式呈現傳統,而是以當代的視角選取“軟傳統”中的合理內核,指導建筑生成與建造方法向更高層次的“軟傳承”。可喜的是,近年來我國現代木構建筑呈現高速發展態勢,相關法規政策不斷完善,加之借鑒國外的成功經驗,相信我國木構建筑發展定能重新回到引領世界的軌道。
注釋
1) 該類建筑名字較多,如木筋墻建筑、半木建筑及木骨造等,由于國內未有統一命名,本文選擇其中最為常用的木筋墻建筑,來源參考文獻[2]。
2) 斯特林獎以建筑師詹姆斯·斯特林(James Stirling,1926-1992)命名,成立于1996年,每年由英國皇家建筑師學會(RIBA)頒發給英國近期最好的建成建筑,被認為是最負盛名的英國建筑獎項。