世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

本文刊載於《三聯生活週刊》2019年第45期,原文標題《坂茂的木構新建築》,嚴禁私自轉載,侵權必究

坂茂建築設計事務所一直在世界範圍內推廣木構建築,證明了木材是一種可以滿足當代建築規範的環保材料。

圖片版權/(c)Shigeru Ban Architects、Swatch Group

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

歐米茄工廠背面的螺旋形金屬樓梯,兩個金屬錐體暗示製表工使用的工具


雙曲面木殼拱頂

在鮮為人知的瑞士比爾小鎮,歷時8年半的時間,花費2.21億美元的造價,日本建築師坂茂(Shigeru Ban)設計的斯沃琪集團新總部終於在10月初揭幕了。它的建造完成意味著一項紀錄的誕生——它是世界最大的混合木結構當代建築之一。

這也是從未有過的木構建築,一個網格形狀的龐大木殼既是屋頂,又構成大部分外立面,以它的弧形輪廓消除了傳統辦公樓的方盒子形態。由7700塊工程木片構成的雙曲面木殼拱頂,沿著兩側的街道河流蜿蜒穿行,延伸到240米長的總長度和35米的寬度。如果從空中俯瞰,它極像是默然盤踞在那裡的一條巨蛇,“鱗片”在陽光下閃閃發光。

坂茂建築事務所並沒有以象徵形象來描述他們的新作品,而是僅僅用“創新的、有趣的、略帶刺激的”來形容,強調它證明了木材在環保建築中的可建造規模。項目使用的木材總量是4600立方米,只限於產自瑞士森林的木材,其中絕大部分是雲杉。

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

日本建築師坂茂(Shigeru Ban)


項目闡釋中,坂茂這樣解釋他的選擇決定:“從當地文脈的角度,比爾以引領瑞士木材技術的工程學校而聞名。從建造和結構角度,木材具有很高的精確度,可以快速、安靜地進行安裝。最重要的是,它是唯一可再生的結構材料。作為最古老的建築材料之一,木材的未來潛力仍然值得我們研究與開發。”

整個斯沃琪和歐米茄園區佔地面積46778平方米,由斯沃琪總部辦公樓、歐米茄工廠以及用作博物館的“時間之城”三座建築組成。有一座玻璃人行天橋從總部的三層一直連接到“時間之城”,木殼拱頂的“蛇頭”就棲息在博物館頂層一個貢多拉形狀的突起之上。

相比之下,歐米茄工廠呈現為更傳統的直線形結構,工程木材與玻璃幕牆交叉構成精準的網格矩陣。工廠背面有一座亮銀色的螺旋形金屬樓梯,兩個雕塑般的金屬錐體聳立在兩側,暗示製表工使用的製表工具。

對坂茂建築事務所來說,三座建築中最大的技術挑戰還是那個曲面木殼拱頂。打破了屋頂與牆面之間的界限之後,拱形立面的總面積超過1.1萬平方米。在規劃階段,坂茂和他的團隊使用3D技術,幫助定義約4600根木殼橫樑的確切形狀與位置,然後按照榫卯結構的原理,讓木樑絲絲入扣地裝配在一起。為了便於現場拼裝,所有木片的加工精度都達到0.1毫米。

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

有一座玻璃人行天橋從斯沃琪總部的三層一直連接到“時間之城”博物館

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

斯沃琪集團新總部是世界最大的混合木結構當代建築之一


在豎起木結構的同時,就開始安裝覆蓋木殼的約2800塊蜂窩形狀面板了。這些活動式屋頂面板分為透明、半透明和不透明三個類別,同時具有降溫散熱和採暖功能。每種類別的面板都是由50多個定製的構成部分組成,來適應不同的功能和位置。比如,透明面板總共安裝4塊玻璃板用於保溫隔熱,玻璃板之間嵌入白色百葉窗,玻璃表面還有起防曬作用的白色小圓點。這些構件必須保持良好通風,以防止形成冷凝水。

木殼下面容納著大型辦公場所,複雜的電纜網絡被整合其中。天花板中還嵌入了124個木製的瑞士十字,除了它的象徵意義之外,十字上面的細孔起到改善辦公室聲學效果的作用。所以,即使是開放式的躍層辦公空間,也能保持令人舒適的噪聲值。

除了木材本身的環保生態效益外,園區裡還有多種減少能源消耗的技術。例如,在混凝土板中預埋為夏天降溫的水管,9個地下井提供供暖熱源,三棟大樓的屋頂裝有1770平方米的光伏面板,每年約發電212.3兆瓦時。

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

阿斯彭藝術館的設計是基於透明和開放的理念

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

阿斯彭藝術館中舉辦的坂茂建築作品展


在世界範圍內推廣木構建築

從據傳始建於607年的日本奈良法隆寺建築群到8世紀的山西五臺山南禪寺,從1306年意大利帕多瓦市政建築理性宮(Palazzo della Ragione)巨大的船形木製穹頂到15世紀法國翁弗勒爾的著名木製宗教建築聖凱瑟琳教堂,木構建築以巧妙的形式和技術已經發展了上千年。到了20世紀,現代建築師卻渴望更多地使用鋼材、混凝土等堅硬材料,歷史久遠的木材似乎顯得過於普通平淡。

然而,木材是一種輕巧、廉價而且無所不在的材料,它的優勢在於靈活性和可再生性。鋼筋混凝土建築的高碳能耗佔建築業排放總量的11%,而木結構有助於減少碳排放量,如果採用可持續的固碳方式,可以實現零排碳甚至負碳。除了自身的材料優勢外,研究表明,身處木結構環境中的人們更健康快樂。

坂茂的幼年生活曾經被木工包圍,他父母在東京的家是一座木構建築,他的時裝設計師母親總是不斷地擴建翻修房子,以容納她的工作室。年少的坂茂看著木匠從他的家裡進進出出,他曾經回憶:“我觀察著他們使用精美的工具完成工作,享受著木頭的味道。”當時他還不知道有像建築師這樣的職業,他想過成為一名木匠。中學美術課上製作房屋模型時,他發現了自己的才華以及對建築的熱愛。

建築師生涯早期,他通過對紙管結構的實驗,發展了一系列輕便高效的木構建築,例如北京長城腳下的“傢俱屋”、日本秋田市今井篤紀念體育館等。他用層壓膠合板為體育館創建了一個跨度20米的橢圓形屋頂,薄膠合板作為結構元素,它的表現能力遠遠超出預期。從2010年的法國蓬皮杜梅斯中心開始,他逐漸轉向發展規模更大、技術難度更高的大型木構建築。

儘管面臨受國際建築法規制約的困難,過去十多年,坂茂建築事務所一直提倡在建築設計中使用木材,在世界範圍內推動著膠合木、交叉層壓木和其他木材產品的建造可能性,向持懷疑態度的當地管理者證明了木材是一種可以滿足建築規範的材料。

這一策略應該追溯到他在救災工作中的切身體驗,尤其是氣候變遷和自然災害所造成的負面影響。他認為,“氣候變化是一種現實,涉及了今後我們該如何生活、如何建造兩個方面的問題。而目前的建造施工的普遍狀況,並沒有負責地考慮地球的未來”。

2014年夏天建成的阿斯彭藝術館(Aspen Art Museum)位於美國科羅拉多州落基山下,一個風景如畫的滑雪小鎮,當地人口在6700人左右。藝術館本質上是方盒子建築,一個平行六面體,交叉編織的方格木質屏風籠罩著它的兩個主要立面,以通透的構造讓陽光與陰影自由地遊走在館內。編織木屏風的寬條其實是用紙和樹脂製作的一種特殊材料,表面包裹了天然木貼面。

“在設計阿斯彭藝術館時,基於透明和開放的理念,我想創建一個特定的序列,讓建築內的人與美麗的風景產生交互,觀眾即使在館內也可以欣賞到阿賈克斯山一覽無餘的景觀。”坂茂這樣解釋說。

與木屏風相互呼應的是具有清晰形態的三角形木結構屋頂,裸露的桁架類似於空間的框架系統,由互鎖的木構件巧妙組成。這些構件在拐角處輕微地彎曲,通過扣件連接在一起。由此形成的網狀結構可以使自然光線從頂部柔和地進入室內,同時支撐屋頂以防冬季降雪的重壓。

阿斯彭藝術館是坂茂建築事務所在美國完成的第一個永久建築,其中大部分木構件是在工地外預製的,這在美國屬於異常現象。坂茂紐約辦公室的合夥人迪恩·馬爾茨(Dean Maltz)說:“從設計過程開始,與經驗豐富的木構件製造商合作至關重要。不過,早期的合作投資在後面獲得了回報,即使是極其複雜的木構建築設計,建造速度也要比同類鋼材或混凝土結構快得多,因為預製部件可以達到非常高的精確度。”

巴黎西郊塞甘島上的地標建築塞納河音樂廳完成於2017年,乍看之下,音樂廳的球形玻璃幕牆造型與坂茂擅長的木構風格截然不同。事實上,木材被用於球形外立面的網格框架以及演奏大廳天花板上的波浪形蜂巢造型中。一個龐大的太陽電池板三角帆圍繞著球形結構,能夠根據太陽的路徑而移動,同時為大廳後側提供了太陽能防護罩。

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

可以容納4000名觀眾的塞納河音樂廳是巴黎西郊的地標建築

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

木材被用於塞納河音樂廳球形外立面的網格框架中

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

塞納河音樂廳演奏大廳的木質蜂巢造型天花板

同樣是2017年,坂茂建築事務所公佈了為溫哥華煤港區設計的“階梯公寓”方案,最初的效果圖顯示為由玻璃覆蓋的單坡三角形木框結構形式,全部由不列顛哥倫比亞省採購的木材製成,被混凝土和鋼芯支撐。19層高的塔樓頂端將達到71米高,2020年完工之後,有望成為世界上最高的混合木結構建築。目前,這一稱號由不列顛哥倫比亞大學Brock Commons學生公寓所擁有,同樣位於溫哥華,總高53米的18層大廈在預製組件準備完畢之後,僅僅組裝70天就完成了。

2018年9月建成於日本山形縣鶴岡市的水上飯店(Shonai Hotel Suiden Terrasse)再次展現了混合木結構的多功能性和形式的可能性。酒店的水療中心位於低矮的圓頂下,由交織的木樑支撐,與斯沃琪總部的拱頂是相似的構造原理。長方形的共享型酒店大廳中,開放的空間被一層褶皺形狀的木屋頂覆蓋著,好像它只是一張輕薄的摺紙。

案例研究之家

今年62歲的坂茂總是穿著全黑的衣服,他是這個時代最受認可的人道主義建築師。他以將一種再生紙管用作結構性材料而聞名於世,這種材料經過必要的防火和防水處理,長度和厚度可以改變,還能反覆回收。正是出於它的平常性,坂茂能夠將自己的救災建築指向動盪世界中的脆弱人群,那些遭受地震和洪水襲擊的人們,那些逃避暴力和種族屠殺的人們。這些作品通常都是臨時的,當為其創建的客戶不再需要時,它們便消失了。

事實上,坂茂還設計過眾多豪華住宅項目,比如斯里蘭卡的Vista別墅、曼哈頓的金屬百葉窗之家、日本山梨縣的雪松屋等,雖然知名度遠不如他的避難建築。這些造價昂貴的委託也可以讓他檢驗一些援助項目的構想,以後用來幫助那些失去一切的人。木材、紙張等可持續、可循環再造材料的耐用性不亞於傳統材料,同樣適合於博物館、週末度假屋或者避難所。

另一方面,這些私人住宅中的每一個都代表了他持續的建築實驗,嘗試去除或添加一直被認為對結構至關重要的元素。“無牆房屋”是日本長野縣山坡上的一個方盒子,被去除了大部分窗框和牆壁,使用滑動門分隔房間,形成開放式平面的極端版本。“雪松屋”是基於著名現代主義建築師密斯·凡德羅作品構思的設計概念,用當地採購的雪松木建造。一系列垂直和水平的平面構成精心配置的居住空間,房屋的各個分區定義著與周圍環境的關係。

坂茂將這些住宅稱為“我的案例研究之家”,他說:“我想創造一些實驗性的東西,無牆房屋、幕牆房屋、紙屋等等,那個時期建造的每座住宅都有不同的主題。為了不受流行風格的影響,開發材料和結構對我來說至關重要。”

還是20世紀80年代在南加州建築學院就讀時期,“案例研究之家”給他留下了深刻的印象,這一項目是由《藝術與建築》雜誌編輯約翰·恩坦扎(John Entenza)於1945年在洛杉磯發起,以一系列預製單戶住宅的編號實驗,嘗試進一步闡釋早期現代主義房屋中體現的思想。雖然沒有全部建成,但總共建造了36個房屋,理查德·諾伊特拉(Richard Neutra)、皮埃爾·科尼希(Pierre Koenig)和查爾斯·伊姆斯(Charles Eames)等都是其中的設計師。

正是通過“案例研究之家”,坂茂重新發現了日本傳統建築的影響力。他說:“案例研究的住宅受到許多日本建築的影響,例如,像日本傳統房屋一樣,通過內部和外部之間的連接,消除房間與外部景觀之間的界限,還有使用材料的方式以及後梁的結構等。”

2017年,他為靜岡市設計的富士山世界遺產中心從238個競爭提案中勝出。遺產中心被呈現了一個倒置的圓錐體,一半裝在玻璃盒中,上面加蓋一個平屋頂。覆蓋著柏木格子細工的圓錐體作為富士山的倒像,反射在前面的水池中,呼應著富士山作為“水山”的象徵意義。作為一種支配性的存在,上下顛倒的“山峰”構成一幅異常純淨的圖像。

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

靜岡市富士山世界遺產中心以倒置的圓錐體作為富士山的倒像,映射在前面的巨大水池中

世界最大的混合木結構當代建築,歷時八年半,造價2.21億美元

鶴岡市的水上飯店的山牆框架結構暴露在內部,底下是溫暖而簡單的空間

今年早些時候,他還在長野縣避暑勝地輕井澤完成了一家木結構精品酒店Shishi-Iwa House。三棟兩層高的露臺別墅只有10間客房,每間客房本身就是一個靜修之所。無縫連接的共享空間包括圖書館、擁有250棵樹的花園等,可以欣賞到周圍的山脈、河流和小村莊的景色。

酒店坐落在森林中,為了把地塊中的現有樹木儘可能保留下來,建築師開發了一個模塊化結構,一系列預製的膠合板和木框架部分被運輸到現場,以減少對周圍環境的影響。山牆框架的結構暴露在內部,底下是溫暖而簡單的空間,波浪起伏的屋頂追隨著森林的動線。

“選擇木材是為了提升整個度假酒店的溫暖感和連貫性,我希望這裡的一切都是定製的感覺。”坂茂說,“為了混合室內外空間,我們設計了一種獨特的開門方式,引入最佳的園景,並鼓勵人們進行室外活動。”

酒店裡所有的內飾和傢俱都是由他親自設計或選擇的,除了自己的作品,他還特意挑選了芬蘭建築師阿爾瓦·阿爾託的傢俱。上世紀80年代,由於日本《全球建築》雜誌的委託工作,他第一次去了芬蘭,第一次與阿爾瓦·阿爾託的作品相遇。他說:“在庫珀聯盟學習期間,我對阿爾瓦·阿爾託根本不感興趣。你可以通過圖片瞭解一些建築師的作品,但阿爾託需要親身體驗。”

儘管如此,救災建築將繼續佔據著他的精力,更多的地震可能發生在日本,更不用說氣候變化引發的噩夢了。他把救災和可持續性視為本世紀的主題,對此保持冷靜的態度:“我們認為還會有更多的問題出現,我需要一個個地對付它們。我相信自然災害將繼續發生,這是沒有解決方案的。”他也試圖將人道主義努力擴大到臨時結構之外,開始與印度東南部的安德拉邦首府阿馬拉瓦蒂合作開發多層單元住宅,當地氣候不太適合使用紙管,玻璃纖維泡沫芯板可能是更好的選擇。

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