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如何读懂房子——关于材料(金属、混凝土和玻璃)

在建筑历史上,20世纪20年代,被认为是现代建筑的启蒙时代。由格罗皮乌斯、密斯、柯布西耶等建筑师为代表的新生代力量,正是大胆地应用了当时的新材料和结构技术,为现代主义的建筑审美观带来了新生。在之后的岁月里,钢、混凝土和玻璃便演绎了现代主义建筑的全球化发展之浪潮。 它们都不是20世纪初才出现的材料,而是新兴的建造方式改变了这个世界,钢框架的突然出现使得建筑师能够设计极其高大的建筑物,混凝土 被当作多面的建筑材料,而玻璃极大地改善了建筑的采光。

材料·金属

金属是一种相对较新的建筑材料,但却显著地改变了建筑景象。在19世纪后期,钢框架的突然出现使得建筑师能够设计极其高大的建筑物,如1885年在芝加哥建造的第一座钢架摩天大厦。现代主义者喜欢摩天大楼中相同的重梁设计,可以用于住宅建筑;还有一些更小的等截面柱和横梁,像木架构一样可以用作承重墙。在21世纪初期,伴随着钢材成本的飙升,这种技术已经十分普遍。如今,保证钢材的环保性也成为一大挑战。

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图一、传统的钢结构房屋

如今,如果一座房子看起来像砖造的房屋,那么里面就有钢框架。大型钢制梁和柱子构成了承重结构,而由较小的部分压制的柱体则像木栓一样现代主义与金属固定住石膏板,从而分隔房子里的房屋。

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图二、现代主义与金属

埃姆斯楼(Eames House),设计师查尔斯(Charles)和蕾·伊默斯(Ray Eames)在洛杉矶的房屋,是用钢作为主要结构的一个典型现代派房屋。钢架墙由镂空的内外部构成,并填满固体和玻璃面板,而屋顶铺设在较轻质的格构梁上。

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图三、预制金属房屋

由里查德·巴克明斯特·福勒(R. Buckminster Fuller)1929年设计的节能房屋是为一座工厂建造的钢材房屋。福勒在呈粮仓设计的节能房屋的基础上创建了低成本且易直立的房屋。在第二次世界大战期间,福勒的预制房被运往美国军队驻扎的波斯湾使用。


图四、现代钢架构

案例研究房屋是20世纪40—60年代由顶尖建筑师设计的作品。比如,由皮埃尔·柯尼希(Pierre Koenig)设计的斯塔尔之家(Stahl House)建于洛杉矶,采用最薄的钢立柱和横梁来支撑钢板屋顶。虽然最终建筑的轻便超出了低成本设计的理念,但如今这是一座世界闻名的房子。


材料·混凝土

虽然混凝土看似一种相对较新的材料,其实它自古以来都在被使用。罗马人使用生石灰、火山灰和浮石骨料的混合物建造了许多令人印象深刻的建筑。然而,没有钢筋加固混凝土几乎没有抗拉性,直到我们发现它的其他益处,对它的看法才有所改观。因为有保温的内在属性,混凝土被当作多面的建筑材料。无论在炎热的城市想要一个凉爽的房子,还是在寒冷的城市想要一座温暖的房子,混凝土都能帮助调节室内温度,从而降低加热或者制冷的费用。

图一、形式和功能

混凝土是十分坚硬的,而混合时的液体状态体现了它的可塑性。建筑师约根·梅耶(Jergen H. Mayer)就利用了这个属性在德国路德维希堡附近建造了一所私人别墅 。建筑可能性只受到混凝土的结构限制,后来通过混凝土和钢筋加固结合解决了这个问题。


图二、预制的护墙板建筑

混凝土结构有两种形式:预制的和现制的。预制混凝土板材在装置外进行制作,可用来建造房屋的承重墙。而镶板包括混凝土和在内外部表皮之间的绝缘体。


图三、现浇混凝土建筑

混凝土可以以流体形态浇在房屋模具上。我们这里说的外表,或者说外部建筑,是指用木材、金属或者绝缘体以及内置的钢筋建成的模具。混凝土浇进模具里后开始变硬。钢制或者木制模具拿掉之后,这些膨胀的泡沫剂则留下来充当绝缘层。


图四、早期混凝土房屋

托马斯·爱迪生(Thomas Edison)发现了混凝土的潜能并于1899年创立了爱迪生波特兰水泥公司。因为当时混凝土框架结构比较贵,不能大量建造,所以混凝土房屋数量很少。

图五、现代混凝土房屋

日本建筑师安藤忠雄(Tadao Ando)的大部分建筑设计都采用混凝土,从房屋到教堂,都是简约的建筑杰作。比如,在日本明石的一座4x4式样的房屋里,他利用堆积立方体的想法建造了一座启发性的房屋,而且这个建筑完全由混凝土建造而成。


材料·玻璃

在发明玻璃之前我们用什么建造窗户呢?窗户就是墙上的洞,那么哪一个可以或者不可以用兽皮覆盖呢?通常,木制百叶窗或者类似的装置比较实惠。在14世纪,动物扁平的角被做成半透明的膜来覆盖窗户,直到17世纪,玻璃的广泛应用才改变了这一做法。现今,全部建筑都可以由玻璃建成。玻璃可以是晶莹剔透的、彩色的、有纹理的、不透明的或者反射光线的。玻璃是住宅的重要组成部分,采用不同的使用方式,房子的风格也不同。小型铅框玻璃窗揭示了一个历史性的变化,清晰的玻璃伸缩片更倾向于现代主义理念。无论是从功能上看还是作为房屋风格和氛围的一部分,玻璃都是我们房屋建筑中不可或缺的构成部分。

图一、显而易见的曲线美

瑞士的卢加诺湖楼(Lake lugano House)是由意大利JM建筑公司设计而成的,其采用玻璃对比分成两个层面。下层的传统实心墙里有窗户,上层居住区则是带有界墙角的全玻璃建筑物,同时增加了房屋的奢侈感。绝缘氩气的高能效、低辐射的玻璃优于外壳的热效率。

图二、玻璃砖

玻璃之家 (玻璃房)于20世纪20年代建于法国巴黎,建筑全部由玻璃砖建造而成,是设计师皮艾尔·夏罗(Pierre Chareau)和建筑师贝鲁纳·毕吉伯(Bernard Bijvoet)的合作成果。设计中采用的工业材料是玻璃砖。这些结构化的玻璃砖可以像传统的砖块一样用砂浆堆砌起来。

图三、现代主义理念

这座由WigWam Design设计建造的现代罗马尼亚房子几乎全部用玻璃覆盖,并使用玻璃材料作为墙体填充物来轧制钢梁框架。这就是现代主义建筑采用的逻辑终点——用材少、设计简单巧妙,而玻璃更是加强了整座建筑的简约自然感。


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图四、回收玻璃

玻璃有很多种形式,而且早在8窗格之前,工匠们就制作玻璃瓶或其他玻璃容器来装东西。因此,用瓶子来建造房子比较合适。这里玻璃瓶像砖头一样搭建墙体,瓶内的空气创建了绝缘的屏障,从而保持房子的温暖。


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