建筑構造中的材料邏輯
——以赫爾佐格和彼得·卒姆托的作品為例

徐卜婷

中國中元國際工程有限公司 北京 100089

1 建筑材料的發展歷程

通過對建筑材料在建筑發展過程中的歷史脈絡梳理，發現主要在現代主義之后，鋼筋混凝土取代傳統建材（石頭、木材），材料的表現性才得以被釋放。建筑材料的發展是一個悠久而又緩慢的過程，材料在建筑中所起的作用隨著人類社會的發展而不斷改變。在人類歷史發展的不同階段，材料都在建筑中扮演著不同的角色。

1.1 古代建筑：解決生存和居住空間

人類最早的建筑活動從穴居和巢居開始。大約在50萬年前，原始人利用天然的洞穴來躲避雨雪、雷電等災害，利用樹木躲避野獸的侵害，穴居和巢居成為原始人最早的居住形式。之后人們具備了主動搭建的意識，將自然界中的其他材料如土、石、草、木用來搭建居所，并且逐步發展形成了聚落。材料在原始建筑空間的角色即滿足最基本的人類生存的作用。

到公元前2300年左右，人類開始利用石材來創造空間，古希臘古羅馬時期使用柱廊圍繞在神廟的周圍形成圍廊式神廟，賦予了石材一種生命的韻律，并逐步形成西方的古典柱式。在同一時期的我國浙江余姚河姆渡村發現的建筑遺址，可以佐證當時人們已經開始運用榫卯技術來建造房屋。也就是說，在這一階段石材、木材等材料發揮本身的特性成為搭建居所的框架結構，用以支撐而形成新的空間。并且使用大量雕刻、繪畫等裝飾手法來使石、木等材料的表皮變得豐富。

1.2 18世紀工業革命至兩次世界大戰期間的建筑（18世紀60年代—1945年）：快速建造建筑的需求

工業大生產的發展，促使新的建筑材料、結構技術、施工方法不斷涌現，鋼、鐵等金屬材料、玻璃材料成為建筑結構的主要材料。由于快速建構的需求，鋼筋混凝土取代傳統的石材、木材等，鋼筋混凝土框架結構逐漸成為建筑的主流。

1.3 現代建筑（1945年—20世紀90年代）：技術發展，材料成為表現工具，表現性被釋放出來

在二次世界大戰以后，出現了大批的新型建筑材料，例如合金、特種玻璃等，并且逐步運用在建筑設計中。20世紀50年代以后，玻璃幕墻、不銹鋼板等材料廣泛運用在商業建筑尤其是高層建筑的外立面設計，同時，張力結構、充氣結構等大跨度建筑有了突出進展。材料逐漸作為裝飾工具來表現建筑表皮，材料的表現性逐漸被釋放出來。

1.4 當代建筑（20世紀90年代至今）：材料更加充滿情感，注重與人的關系

20世紀90年代以后，“綠色設計”和“可持續設計”思潮引領著建筑設計，強調可持續的建筑設計在形式上更加多樣化，建筑師對于材料的選擇和使用更加主動，更加強調與自然的融合。許多傳統材料如木材、石材、竹子、紙、廢棄材料也廣泛應用在建筑中，注重地域性、充分利用光線和氣候條件。這一時期的材料更加具有人情味，材料傳遞著情感[1]。

2 材料創新的組合方式

在建筑學上，要表達任何東西都意味著建造，即與材料打交道，在雅克·赫爾佐格（瑞士建筑師）和皮埃爾·德梅隆（瑞士建筑師）的作品當中，材料始終是第一位的。他們用兩句話來概括自己的建筑思想：“一是不追從任何一個潮流，不會遵循哪一種風格，當然也不會刻意與誰區別；二是隨性而成，你看看一棵樹的變化，在夏天是那么豐盛，在秋天開始凋零，到冬天就會變成枯枝，不同的時空總是造就不同的情形，所以我的建筑是自然的。”位于美國加利福尼亞納帕山谷的多明萊斯葡萄酒廠是赫爾佐格和德梅隆創造性地使用石材的經典之作。

在該建筑的表皮上，赫爾佐格和德梅隆使用了當地特有的玄武巖作為材料，玄武巖中的天然孔洞可以在白天吸收太陽熱量，晚上將其釋放，進而平衡晝夜溫差。由于附近的石材來源地無法采集到形體較大的石塊，于是建筑師設計了一種金屬絲編織的“籠子”，使得形體較小的原石材得以編織起來，把它砌筑在混凝土外墻和鋼架構上，自上而下，石塊體量由大到小，形成建筑表皮（如圖1所示）[2]。

圖1 多明萊斯葡萄酒廠細部構造 圖片來源：https://www.sohu.com/a/500403173_121124407

金屬鐵籠根據建筑室內功能的不同采取了不同大小規格，規格較大的石塊能讓更多的光線進入室內，也能更好地通風，中等規格的石塊用于外墻底部，以防止響尾蛇從石縫爬入，小規格的用在酒窖周圍，形成密實的遮蔽。赫爾佐格曾說過：“有些東西不太引人注意，卻影響著人們的日常生活，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，材料不只是形成了圍合空間的表面，而且也攜帶并表達著房屋的思想。”根據地域特征來使用建筑的材料，使得建筑是在一定空間背景下自然生長出來的東西，而不是一個外來的附加品。

建筑通過創新石材的組合方式，使得石材不再作為建筑的結構。阻隔熱量與釋放熱量，石材通過能量的傳遞有效地平衡了晝夜溫差，滿足建筑釀造與儲存紅酒的功能。另外，材料本身的變化也構成了建筑的不確定性，在時間、陽光、空氣等因素的影響下，給觀者帶來了更多閱讀的可能性[3]。

3 材料不同的工藝處理

每種材料都有自己獨特的屬性，將傳統的材料經過新型的工藝手段處理，能激發出材料的另外一面。將這一特質在建筑當中運用得淋漓盡致的圣本篤教堂，是卒姆托（瑞士建筑師）1988年在瑞士位于格勞賓登州一個村莊里的杰作[4]。

卒姆托設計了整體的木構架系統，在建筑的墻面貼著經過灼燒處理的木瓦，在內部包裹了一層輕質板，中間是保溫層，教堂的一面朝南，另一面朝北，木瓦由于所受光照的不同，隨著時間的推移而不斷改變，呈現出南側變黃，北側變黑的木材肌理變化（如圖2所示）。同樣的材料，經過不同工藝的處理所呈現出來的變化是極其細膩的。

圖2 圣本篤教堂細構造部 圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/893659/ju-jiao-bi-de-star-zu-mu-tuo

內部空間當中排列有序的木梁結構，使得從高側窗進入的光線呈現出極富韻律的變化，并在一天當中隨著時間不斷地在移動。建筑由內而外雖然都是運用了相同的木材，但在細部結構的設計上、對材料特質的把控和材質加工工藝的處理上都充分體現了建筑師對于材料本身特質的尊重，以及對于建造工藝極致的追求，并結合時間等因素的影響，通過材料在建筑上留下了印記[5]。

4 材料本身與使用場合的契合

使用場合的限定性會改變材料原本的使用屬性，能夠使材料發生歷時性的轉化。2000年漢諾威世界博覽會瑞士國家館的共鳴箱設計，充分體現了材料與場合契合。該建筑在結構上創造了新型的懸掛系統，將不同的建筑材料組合在一起。建筑師卒姆托沒有選取瑞士傳統的木建造方式，將木頭作為建筑的結構框架來使用，而是考慮到世博會展館的臨時性，將未干的木梁堆盛在一起，把建筑變成了一個用來均勻地烘干木材的存放空間[6]。

卒姆托將木材、瀝青和鋼材這三種看起來完全不相容的材料巧妙地組合在了一起，創造出了精妙的建筑空間。將3.7萬根未干的橫截面為20cm×10cm的木梁搭接形成9m高的墻體，與橫梁組合連接在一起，確保空氣可以在木材周圍流動，再將9m的鋼材拉桿通過壓縮彈簧插入，將木制墻體固定，在這種創新的結構構造中，鋼材拉桿成為建筑的承重構架，層層疊落的上萬根木梁成為建筑的填充物。建筑師不僅保證了建筑結構的穩定性，還將木梁這一主角的地位很好的凸顯出來。該建筑的每個方向的木材屬性不同，南北向墻體使用花旗松，而東西向的墻體則使用落葉松木。不同類型的木材具有不同的紋理樣式、顏色、味道，給參觀者在感官上留下了隱約又清晰的參觀邏輯（如圖3所示）[7]。

圖3 漢諾威世界博覽會瑞士國家館細部構造 圖片來源：https://www.archdaily.cn/cn/893659/ju-jiao-bi-de-star-zu-mu-tuo

另外，光線在建筑中得到充分利用。卒姆托將木材墻體結構設計成光影圖案，利用投影儀將與瑞士人相關的文字進行投射，與光影圖案完美融合。配合著場地內音樂家們根據場地狀況不同而創造出來的即興音樂，隨著文字在木梁架構上的出現和消失，參觀者自身的聯想就逐漸被喚起。

在瑞士國家館的設計中，觀者可以感受到在不同的光線、聲音、氣味作用下，建筑的持續變化的狀態。由于木梁和鋼材的結構完全依靠壓力和摩擦力互相支撐，在博覽會結束后可以完全拆除并在其他地方重新使用，這也十分巧妙的回應了“人·自然·技術：展示一個全新的世界”的世博會主題[8]。

5 場所精神的連續

在一個場所內進行建筑空間的設計時，尊重建筑場所，恰當的建造是每一個建筑師所期望達到的目標。在泰特美術館的改造中，赫爾佐格和德梅隆通過延續使用原有建筑建造材料來和場所取得連續性（如圖4所示）[9]。

圖4 泰特美術館 圖片來源：http://news.sohu.com/a/501774106_121124642

新建的Switch樓以金字塔形式的塔樓組織新的空間，將原發電站的磚石結構轉譯成嶄新的形式，塑造出由330000塊磚石組成的孔格表皮，將原來堅實的材料建造工藝轉變為輕盈的表皮結構，通過延續原有建筑部分立面開窗比例形式，與場地形成聯系，狹長的條窗與老建筑立面交相呼應（如圖5所示）[10]。

圖5 泰特美術館細部構造 圖片來源：http://news.sohu.com/a/501774106_121124642

同樣的在面臨場所當中過去和現在，甚至是未來的新與舊的問題時，卒姆托在科隆柯倫巴藝術博物館的設計當中，運用了合適的建造材料，將場所本身過去的歷史和當前的發展編織在一起，實現一種場所精神的連續（如圖6所示）[11]。

圖6 柯倫巴藝術博物館細部構造 圖片來源：https://www.sohu.com/a/500403173_121124407

德國科隆是一座在二戰中差點被毀滅的一座城市，而柯倫巴藝術博物館就坐落在這座城市中。博物館建造在后哥特式教堂的廢墟上，其設計也充分表達了對場地原有建筑的敬意，并保留了其中一些特色，創造了一座可以感知、體驗、沉思的博物館。建筑空間中的暗空間居多，激發出了建筑神秘的空間屬性，墻體上的孔洞在室內投入斑駁的光影，將建筑還原到最原始的狀態，帶領觀者去感受真實的歷史，回歸建筑的真實[12]。

6 結束語

在建筑學中，材料從最初的石材和木材，到現代主義之后各種新型材料的出現，體現著人們對于空間的定義有著不同的邏輯表達方式。通過解讀卒姆托、赫爾佐格和德梅隆的建筑作品，使我們對于身邊所熟悉的一切都經由材料得到了轉化，空間在材料純粹的表達中得以升華，只有材料是永恒的，只有材料擁有著表達的權利。在各種建筑空間的營造中，他們不斷地嘗試著表達材料本身，通過材料去建構起他們認知的空間，并將其傳達給人們，這種對材料執著的探索、對細節極致的追求所建造出來的空間往往能給人耳目一新的感覺，也正是他們作品本身表現出來的特質魅力所在。