在被建筑师用于建造建筑的石材当中有一种是可以呈现出半透明效果的,这种半透明石材具有特殊表现力。不同于其它立面石材,半透明石材背面的光线可以将它们的天然纹理在正面反映出来。为了获得理想的透光率,人们需将石材切割得很薄,但切薄以后半透明石材的强度及抗腐蚀能力都会变弱,石材尺寸也无法做大,所以它们很难被用在室外。

为了获得建筑形式的特殊效果,有一位建筑师将这种材料用到了室外,并满铺在建筑整个立面之上。这就是西班牙建筑师在德国北部城市凯姆尼茨设计建造的德意志联邦银行新区域总部。在这个项目的设计中,除了建筑形体的考量、平面的布置等工作外,建筑师如何克服材料本身的局限,通过大量的细部处理使材料得以在立面上呈现出来。

建筑立面

材料概念的提出—发光的石头

这座建筑的正立面照片是很吸引人的,在这张夜晚拍摄的照片中,建筑并没有复杂的造型。它中间部分高起,两侧低矮并对称,像一个中文的“凸”字。但这个平凡体量的正表面是透亮的。这个亮的立面采用了一种半透明的材料。夜晚室内的灯光透过表面扩散到了室外,使得建筑在夜色中显得格外突出。什么原因让建筑师选择这种形式来表达建筑呢?这首先与建筑所处的场地有关。在城市如此重要的区域能够“阔绰”地独自占有整个绿地的建筑一定是凯姆尼茨非常重要的一个公共建筑。

怎样才能体现这座建筑应有的城市地位是建筑师思考的入手点。在一张概念拼贴图中可以看到,将建筑设计成了置于茂林当中的一块石头,石头上的化石纹理象征着历史的积淀。建筑师则将这块石头点亮了。选择用一个发光的石头来回应场地的周边环境。我们可以想象每当夜幕降临,在漆黑一片的树林中,还有什么能够比这个散发着光芒的石头更能体现一个建筑的重要性呢?由于造价的原因,建筑师无法让整个石头房子都发光。于是他选择将最重要的一个面用发光的石头展示出来。南立面作为仅有的朝向城市的一个面成了设计的重点。

 

在立面中表达材料的手段

与材料表达相关的平面布置

建筑师没有向我们展示具体的平面功能。图纸显示的只是基本的结构。但除了地下层以外,每一层平面的南侧都有一条狭长的空间被细致地刻画过。在这空间中不仅绘制了楼梯,铺地的分割也明确地表达了出来。这里被设计成一个三层通高的空间。建筑的主入口到达每一层的主要楼梯都被放置在这里。建筑师的图纸表达说明了南立面在设计中的重要性。

这种平面的布置也为南立面表面材料的背面提供了一个有进深感的空间。从这个狭长空间的建成照片可以看到:每一层的楼板都没有碰到南立面的表面上,而是给南立面的背后提供了一个空腔。这个空腔就像一个灯箱,既能够在夜里为立面汇聚光线,又保证立面不被结构楼板的阴影打破,使半透明的南立面能够以一个完整的形象呈现出来。

材料的选择与保护

建筑师在思考平面布置的同时也在进行着立面材料的选择和细部的设计。由于建筑设计的概念是“发光的石头”因此半透明石材成了最好的选择。经过对一些案例的研究以及多种材料的比对,他们最终决定采用一种名为雪花石膏的材料。雪花石膏最大的特征是透光性非常好,它在欧洲的传统建筑中经常被用来制作雕塑或被用作室内装修的材料。这种材料并非严格意义上的石材,而是一种石膏。它的质地比一般使用在建筑外立面上的石材柔软,且易受到气候的侵袭。如果要将其使用在建筑外立面上,就要考虑特殊的构造来对其进行保护。

建筑师首先选用了厚度为15毫米的雪花石膏板。这个厚度的雪花石膏板可以获得最令人满意的透光率。然后在雪花石膏板的外侧粘贴了一层4毫米的钢化玻璃作为石材与外界空气的隔离层。材料面向室内的一侧也同样被粘贴了一层8毫米的钢化玻璃用以增加强度。但是这样的构造处理尚无法达到冬季非常寒冷的凯姆尼茨地区建筑所需的热工性能要求。因此,建筑师将这个夹层构造作为外层,在其背后又增加了一层玻璃,以形成它后面的一个16毫米的空气间层作为隔热层。

建筑设计

材料的固定—钢爪系统

当雪花石膏板的构造确定以后,建筑师接下来考虑的是如何将这些平面尺寸为1072mm×1875mm,51mm厚的板材固定在立面上。发现这套系统其实与钢爪玻璃幕墙的样子很像,也是通过一个有着四个抓点的“爪子”将四块板材的角固定在一起。通过对这个“爪子”更深入的分析发现:由于在这个建筑中要固定的不仅仅是玻璃,而是石材玻璃复合板,所以建筑师在传统的“爪子”上还动了许多“手脚”。

抓点没有像通常玻璃幕墙那样穿透整个石材复合板,而是结束在了雪花石膏板的背后。抓点的主要部分是固定在中空玻璃上的。从抓点内伸出一个锥形的钢销,这个钢销与另一个锥形的垫片一起将紧贴石材的这层钢化玻璃拉住。因为是锥形的,所以钢梢的外延与玻璃表面齐平,对雪花石膏板没有丝毫影响。钢销的另一头穿过两层玻璃被固定在一个螺母上,与中间空气层内的衬垫以及最内侧的抓点共同夹紧了玻璃。由于雪花石膏板和外层的钢化玻璃都是粘在中空玻璃上的,因此这个抓点在不破坏石材的情况下就完成了对复合板的固定。

立面构建的隐匿

建筑师认为建筑构件的出现会影响半透明石材的表达,发现他们在有意地隐藏这些构件。从前文对钢爪的分析中可以看到建筑师将钢梢藏在了石材的背后。而在如何固定钢爪的问题上,则采用了减小构件尺寸的方式。钢爪的背后固定在一根根竖向的钢管上,建筑师将其半径控制在约70mm的尺寸。对于一个三层高的建筑来说,如果采用受压方式,这个尺寸的构件是会失稳的。因此他们选择了手拉的方式。

钢管底部被固定在首层的钢筋混凝土楼板上,顶部被一个弹簧状的装置牵拉着。这个装置被固定在顶部的口字型钢梁上,其牵拉强度可由电脑控制,以适应不同温度下材料的形变。整个半透明石材立面的构造系统就这样逐渐明晰起来了。立面的主要结构由受拉的细钢管来承担,在钢管上固定着一个一个的钢爪,这些钢爪通过抓点和十字型固定销在不穿透石材的情况下将雪花石膏复合板结合在了一起。

建筑材料

材料在立面上的表达

几乎无法察觉到立面材料背后的构件,一片一片的雪花石膏板就像漂浮在空中一样,跟随光线渗透出来的雪花状纹理与建筑周围冰天雪地的环境融为一体。在每一个方格内的四片雪花石膏板都采用在切割时相邻的几片材料,看起来好像是翻开着的一张张曾经对折起来的花纹纸,弱化了它们之间的分隔。建筑师通过细部的一步步推进,将虚幻的概念落实到了真实的建造当中,也把半透明石材的特性赋予了建筑,建筑因此变得时隐时现。白天建筑默默地匍匐在丛林边,用雪花般的纹理将自己埋藏于雪地之中。到了晚上建筑则从场地中慢慢浮现出来,用柔和的光线晕染着四周。

半透明石材的表达魔力与使用难度并存。通过对德意志联邦银行新区域总部这个项目的分析,将整个半透明立面作为设计的重点,成就了建筑最精彩的部分。从建筑师对立面的处理中我们隐约可以发现一些应对半透明材料的基本策略:首先建筑师对光的使用有很强的意愿。他们在设计概念生成时就提到了光线。因为半透明石材的魅力必须通过光线才能传达出来,也正是光线帮助建筑师在夜色中为城市塑造了一个清晰的地标。为了不对光线有所遮挡,建筑师尽量将材料的结构隐匿。在南立面的细部设计中,作为材料固定构件的钢爪抓点并没有穿过石材,并且为了减少竖向受力构件的尺寸,采用受拉的力学形式。

建筑立面设计

 

 

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