从“服饰表皮”到“智能表皮”

摘 要:从表皮对材料的表现,到对气候应变的智能化表皮的出现,反映了表皮不但是艺术的表现形式,而且是技术转化与技术逻辑艺术的载体。表皮概念是伴随着建筑师不断的探索创新和技术平台的丰富化而转换的。从历史的视野重新梳理表皮概念发展的过程,试图从西方建筑逻辑思想发展的脉动中,寻找建筑设计的突破点与富有逻辑性的方法。

关键词:建筑外表概念;材料与建造;材料技术;媒介;智能化表皮

中图分类号:TU-86

文献标识码: A

文章编号:1005-569X(2009)06-0101-04

1 引 言

1923年,柯布西耶在他著名的《走向新建筑》中提出了建筑的3个关键要素:体量(mass)、建筑外表(Epidermis)和平面(plan),并且将建筑外表定义为“体量的外包(envelope)并能减小或扩大我们对体量的感觉”。之后,现代建筑学通常用建筑外表或表皮(surface)这一概念泛指建筑这一基本要素的物质本体和精神表现。

然而在建筑发展的历史中,“建筑外表(surface)”从来就不是一个明确和单一的概念,从建筑基本状态的围护(enclose)到古典建筑语境下的正立面(facade),到现代建筑萌芽初期的建筑服饰(dressing)乃至当代建筑的媒体表面(Media surface)、超级建筑外表(hyperskin)甚至引入哲学和社会学的界面概念(interface),以及与环境命题相关涉及多项交叉学科的智能皮肤概念(intelligent skin)。根据不同情况,建筑外表可能指代围护结构的表层、围护结构自身,或者它所指代的抽象表现。是一个在不同语境中呈现不同内容的动态概念。

2 建筑外表概念的发展

按照建筑外表概念发展的时间循序,我们看一看几个发展中的建筑外表概念:

2.1Envelope或者enclose,外维护的概念

建筑为满足人类生产、生活和安全需求,通过外维护(洞穴,外墙,屋顶)为人类提供遮风避雨和抵御外侵的庇护所。外墙(external wall)和屋顶(roof)都可以看作这一概念的子系统[1]。

2.2 Facade外立面的概念

这个词汇源自法文facade。作为建筑学术语,一般指建筑物的外墙——尤其是正面,但亦可指侧面或背面。法文中的原意多是指面孔或房子的正面[2]。现在facade的指代已远远超出其最初意义,源于20世纪初外围护结构脱离结构受力主体而独立存在,使得Facade脱离了古典的正立面的含义而成为一个连续的围合体。所以在现代建筑多数语境下,可以将facade看作建筑外表的同义词。Walter Gropius(1883-1969)与Adolf Meyer(1881-1929)设计建造的德国Alfeld制鞋厂(1911-1925建)的建筑外墙第一次真正意义上从承重的概念中解脱出来,框架结构使得墙可以从屋顶的重量下解脱出来,用来分隔空间;由柱子承担支撑建筑的作用。

2.3 Dressing建筑服饰

源于19世纪中由德国建筑师森帕Gottfried Semper以及其主要追随者贝尔拉格Hendrik Berlage和路斯Adolf Loos所建立的“建筑服饰”理论。他们提出“空间通过建筑外表的围护产生”“建筑学是空间维护的艺术”,建筑外表具有物质本体和精神表现的分离属性[3] ,从而可以从空间角度重新定义外表的服饰特征,主张建筑外表创造空间的自主性,反对装饰。(图1)

2.4骨架式外墙(Wall Skeleton Facade)[4]

从20世纪开始,工业化的大生产加快了制造技术的研发速度,其间建筑的结构体系革命使得建筑的外墙可以完全脱离主体结构而自成体系。在此基础之上立面设计中窗与墙的比例变得毫无拘束。“幕墙”(curtain wall)一词的运用形象地描述了当时建筑外表摆脱承重体系所获得的自由状态。骨架式外墙的广泛运用成为建筑外表独立的标志,促成现代主义在短时间内迅速国际化。(图2)

2.5 媒体表面(Media surface)

“建筑外表通过某种特定的方式的形成表达特定的信息”[5],从而使建筑外表成为面对社会和人群的媒体。最早的例子见于清真寺外表通常源于可兰经的装饰字符,也见于哥特式教堂中彩色玻璃窗通过自然光线的方式所传达的形象的宗教信息。然而媒体表面真正开始大规模地影响现代建筑和城市却源于信息科技以及其在艺术和商业领域的迅猛发展和广泛运用。德国建筑师赫尔佐格Herzog&.De Meuron和法国建筑师诺维尔Jean Nouvel以其各自对建筑外表的理解,演绎了当代建筑媒体表面的丰富性和各种可能性,成为当代对建筑表皮最具热情和探索精神的建筑师之一。

2.6超级表皮(hypersurface)

Stephen Perrella在1998年《建筑设计杂志》(AD)中的“超级表皮”(Hypersurface)理论专辑中将“超级表皮”定义为一种图像-形式的界面,他说“超级”(Hyper)表示数字时代对传统方式的超越,而表皮则具有物质层面的拓扑学内容。因此,珀热拉声称“超级表皮”被用以连接身体与外部物质—内容时可以激发基层或表皮中的潜能,并且为真实与虚幻构筑一个拓扑的地形以使二者相沟通。1999年,珀热拉在该杂志上继续发展他的理论。他视“超级”为媒体,“表皮”为拓扑建筑学,认为“超级表皮”可以呈现建筑学中媒体(无论印刷的或电子的)和拓扑表皮之间的新关系。将表皮视为界面,即将其视为程序运作本身,这是类似于图解方式的另一种参与社会空间生成的方式,并且更在于持续不断的交互的产生。

3材料与建造——建筑外表变革之源

在现代建造技术的支持下,屋面与外墙成为一个整体,使外维护结构具有了“壳”的独立系统概念。 这一概念超越了传统和现代建筑所遵循的空间与外立面的“真实表达” 的框框,走向独立于内部空间展现自我(建筑外壳系统)材料和建造的审美表现力。混凝土、玻璃和钢不再是个“未知”领域,在新的创作中它和传统的石头、木材、砖、铁等材料一起被重新认知,塑料制品、无纺织物等新的人工材料得以应用,新的建造方法也在被不断发掘。

20世纪初混凝土作为新材料在建造工艺上的可塑性和塑型特征得到前所未有的发掘和发挥。门德尔松(Erich Mendelsohn)设计的爱因斯坦塔(图3)是早期德国表现主义[6]的代表作。其发挥混凝土的塑性特征的思路使Le Corbusier获得启发。后者的郎香教堂等作品导致了约半个世纪建筑师们对混凝土的狂热追求。在赖特的流水山庄巨大的临水平台前,从来没有人如此刻意的将钢筋混凝土的悬挑极限设计的如此夸张和震撼。结构师出身的卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)使混凝土的艺术性和力学特性在他手中以一种前所未有的优雅姿态呈现出来。1995年建成的巴塞尔信号楼(Signal Box of Basel)则是将常规铜制板材被当作包装纸一样进行建造,更像外皮上的一种附加“姿态”。

传统材料在新的建构下重新演绎所带来的冲击并不亚于一项崭新材料技术给建筑外表带来的变革。附加新的工艺使建筑外表获得崭新表现的同时,也为建筑师或者业主提供了表达思想和信息的新“语境”。1996年建于德国的埃伯斯沃德图书馆(Eberswalde Library),带有蚀刻图像的玻璃外墙超越了玻璃与混凝土的传统认知概念,建筑师创造性地运用传统的印刷术,让这两种常规材料在新的建造下呈现出非常规景象,从而彻底改变了建筑外表。

材料技术的发展和新材料研发,以及新技术的运用为建筑外表发展提供了源源不断的动力。ETFE(乙烯—四氟乙烯共聚物),是上个世纪70年代杜邦公司(DuPont)开发的人工高强度氟聚合物航空工业绝缘材料,其热学性能和透光性,透明、自洁和结构上的特性,同时被开发为优良建筑材料。Allianz-Arena安联球场项目ETFE被运用得更为极致,双层充气膜气枕使建筑不仅对日光产生了神奇的投射,建筑外壳在灯光控制下可以根据主场球队的不同转换颜色。建筑如同无线电波一样将建筑本身与赛事视觉的信息传播至几km以外。通过材料的物质特性来表达的信念贯穿于Herzog & de Meuron所有的作品,建造的技术直接影响了建筑的形式。

具有工业化特征的现代生活方式的背景下,科技发展的加速度使得多种多样的建筑材料和建造技术呈现在建筑师的面前,建筑外表的设计方法也开始从外观形式主导转向对维护结构本身的本体逻辑主导。一种独立于建筑空间的本体自治形成。由于建筑外表的自治,使之有机会成为独立的设计系统,从而拥有自身的语言和语法结构。材料可以理解成“语言”,而建造则是“语法”。视觉印象以陌生的方式展现另一种新的“真实”。 与此同时留给我们的思考是:如何在成熟的工业化时代与信息改变生活的时代运用这些新的技术和组织一个完善的技术平台,来表现自己的建筑思想与设计手法;如何进一步实现建筑外表的精神表现,弥补机械崇尚科学带来的对人性的忽视。

4 建筑外表的精神表现

“传统建筑是以固定的体量作为设计基础。这并没有注意到光本身的首要性——正是光使得我们能够看到建筑!并且传统建筑忽视了光本身的可能性以及多样性…暂时的建筑变得可能——不是因为暂时的结构,而是因为光随时改变着建筑的形态。不仅仅是在白天发生变化也通过室内灯光发生变化,对于我来说使用光的感染力是我的建筑中最基本的东西。”——Jean Nouvel如是说。

媒介立面早期的例子来自于阿拉伯人的清真寺墙壁上的词句和装饰,或是自然的光线透过哥特式教堂里美丽的玫瑰窗传达的“天国”信息。法国建筑师Nouvel将建筑外表看为建筑面向社会和大众的媒介,运用建筑材料与技术使透过它的物质和所见的物质——光与景成为主角(图4)。极端的自我表达使建筑外维护结构的设计手法从最初的“表现主义”走向了“广告”。 电子产品被广泛应用于建筑外维护结构的设计中。率先使用发光建筑技术的实例是Toyo Ito的风之塔和Piano的荷兰鹿特丹KPN大厦(图5、图6)。Toyo Ito认为建筑是反映城市的表征,重视反映时代的物质与精神层面。风之塔就是一个信息时代社会生活的写照,在纷繁的广告的充斥之下,建筑业成为传达信息的一部分,只不过它表达的不是他人的信息而是本身的存在与美学。

5智能化表皮

技术是个切入点,在与其它学科交叉,解决增加玻璃材质透明度、减少幕墙反光污染和室内光、热环境控制问题时,效仿皮肤的智能概念为建筑外表设计带来了新的方向。小型的探测及控制处理装置被植入建筑“皮肤”模仿毛细孔的组织结构,智能表皮可以接受信息并及时作出应激措施以应对建筑外界环境的变化,为使用者提供一个相对稳定的舒适环境。可调节的双层幕墙系统设计(图7)由多层材料系统组成:围闭系统、固定遮阳系统、光控系统、温度调节系统、湿度调节系统。智能型双层幕墙不仅可以提供舒适的室内环境和良好的视线、光环境,还可以根据需求节约能源。SBS(Sick Building Syndrome) “大楼病综合症”、“热岛效应”、“ 光化学烟雾污染”等现象的增加趋势,也加速了我们对环境友好型的建筑和能对建筑内部外部环境做出积极回应的建筑提出外维护结构的需求。

另一方面,智能化的概念从单纯的弱电信息管理设计转向机电、建筑、环境设计、管理一体化的多学科交叉领域设计。建筑外维护结构在新的语境里被重新定义,它不仅是建筑物的壳、一个独立的不受其他系统控制的区域,而且是个能量站。照明、隔热、保温、遮阳、空气动力学、防止眩光、视线干扰、能量储存与利用(发电与发热)、室内的空间利用、审美等指数被综合考虑。这一逐渐走向成熟的技术也向原有的技术规范提出挑战,包括它为节能计算、幕墙系统、幕墙气密性的要求、空气调节系统、智能化设计系统提供的突破传统常规设计的可能性。真正智能型的外表皮设计不是仅仅在于在空腔内设置探测器等设施,而是作为整个表皮(幕墙、智能百叶)与能源循环(空调)系统整体进行能量、水体回收再利用。

正如Jean Nouve 所述:“未来科技将越来越多样化,城市也越来越拥挤,城市在变化,生活的任何事情也都会变。设计的过程将不可能不受外界的影响。这个时代的建筑师应该了解哪些依然相信能够靠自己的独立意念做设计的方式已不复存在了…建筑的未来不是建筑”。

6结 语

表皮概念是伴随着建筑师不断的探索创新和技术平台的丰富化而转换的。每一项新科技都与地域性的气候特征和地方材料、材料本身的构造特性密不可分。表皮设计在类型学范畴,其形式构成的内容极易被抄袭和模仿。近几年我们可以自豪地拿出一些“学得很像”的建筑作品,这些作品在形态上并不亚于西方某某大师的作品。但建立建筑理论与实践的基础性研究,真正的理解材料、技术与构造的历史发展的轨迹与生成的逻辑性,才能做出属于自己的创新。

参考文献:

[1]Christian Schittich(Ed.). Building Skins-concepts.layers.materials[M]. DETAIL 2001.

[2]Mack, Birkhauser. HERZOG & DE MEURON 1,2,3[M].Gerhard 2005.

[3]Elcroquis Jean Nouvel 1987-1994, Fiorucci International,S.A.S. Italia, 1987-1994.

注释索引:

[1]Christian Schittich(Ed.). Building Skins-concepts.layers.materials, DETAIL 2001.

[2]百度百科”网站http://BAIKE.BAIDU.COM/

[3]“服装”理论(theory of dressing)提示了三个论点。其一,在原始时期,建筑表皮就发生过从单一空间围护结构到包含覆层的复合墙体的转换,这种转换与结构技术的改变相关联;其二,这种转换使得建筑外表的物质本体和精神表现相分离;其三,建筑外表是空间产生的基础,并强调建筑外表的精神-表现而非物质-本体。Mallgrave, Harry Francis. Gottfried Semper - Architect of the Nineteenth Century (New Haven/London, 1996.

[4] Le Corbusier1926年提出了新建筑的5个特点:房屋底层采用独立支柱;屋顶花园;自由平面; 横向长窗;自由的立面。

[5]Mies van der Rohe - Lake Shore Drive Apartments: High-Rise Building / Wohnhochhaus,Werner Blaser,Birkh?user Basel edition (November 1, 1999.

[6]表现主义一般用来描述19世纪末、20世纪初德国反对学术传统的绘画和制图风格。尼采通过对古风艺术的批评在表现主义形成的过程中起了一个疏导和关键的作用。1914年布鲁诺·陶特在德国科隆建造的玻璃亭和1921年埃瑞许·孟德尔松在波茨坦造的爱因斯坦塔是被公认的表现主义建筑。