世博会所展示的建筑表皮材料之发展趋势

胡晔旻，张灿辉

世博会所展示的建筑表皮材料之发展趋势

胡晔旻1，张灿辉2

(1广东工业大学建筑与城市规划学院广州5100062华南理工大学建筑研究院广州510641)

关注世博会各国展馆的建筑表皮材料，从历史的纵向比较上海世博与往届世博外表皮材料的创新性及多样性，在横向上从自然材料和高科技材料的角度发掘世博建筑的文化背景的异同。

世博展馆；表皮；自然材料；光电材料

每一届世博会都在向世人展示着建筑行业各方面的发展成就及未来趋势。从第一届世博会英国人建造的水晶宫到巴黎世博会的埃菲尔铁塔，再到巴塞罗那世博会的德国馆，这些建筑史上的经典案例代表了建筑的时代精神，也革命性的显示了建筑的结构形式、空间表现、材料特点。近几届世博会在建筑材料的运用上尤其大胆而富于创新。各国形式鲜明的展馆以其各具特色的材料展现着各国文化及技术的创造力。

上海世博会上大多数广泛被人们关注和讨论的展馆在建筑材料的运用上都独具匠心，特别是以表皮的均匀覆盖作为主要建筑形态表现的一类展馆。它们不仅在建筑形式上追随了当今最新的潮流，更重要的是，建筑材料运用也极具实验性。

1 建筑表皮的独立在世博会中的体现

从首届世博会开始，水晶宫就作为一个具有表皮独立特征的建筑成为整个世界瞩目的焦点。这座“以1851英尺长的钢筋作为支架，用了近30万张玻璃板，在9个月内装配而成”的建筑①，无论从结构形式和材料使用包括空间布局都明确地展现了未来数十年甚至上百年的建筑发展趋势。

然而，建筑的表皮真正走向独立，以至形成今天这种自由、匀质包裹着建筑空间的状态，还是起源于建筑结构的革命——结构与围护的脱离，而这一革命的经典代表则不得不提到巴塞罗那世博会的德国馆②。密斯彻底将他的墙体从结构承重中解放了出来，表皮不需要再依附柱子，因而可以自由地划分空间，并极大程度的展示了这些墙体各自的材料特性——玻璃的透明和大理石的光滑坚硬。而密斯本人也在这个作品之后更大胆地尝试了他“皮包骨”的建筑形式创造。

其后很长一段时间至今，世博建筑争先以展示科技进步和人文关怀为前提，建筑形式极尽先锋和实验性。较早在建筑表皮的材料及技术运用上有所突破的要数蒙特利尔世博会的美国馆（图1）。彼时的美国正处在与苏联冷战的激烈时期，美国建筑师R·B·富勒用三角形金属穹顶结构建造了一个直径达76.2m的革新性穹顶，在透明穹顶包覆的空间下，自由的呈现美国的太空计划及城市建设设想。整个建筑的结构独特，杆件规格最少，结构用料最省，网肋规格相当整齐，便于施工和装配，很好地满足了世博会建筑要求。同时，富勒在这个穹顶的外层使用了丙烯酸作为表皮。这种高分子的石油产品质量远远轻于玻璃，却有着良好的透光性和灵活的装配方式。只可惜其耐火性太差，因此发生了此馆曾在一场大火中被烧得只剩一副骨架的悲剧。但蒙特利尔世博会美国馆的出现绝不仅仅只是在冷战中为美国人赢回一局的工具，它大胆的形式及独特的结构、材料使用在其后越来越多的世博馆中被引用和超越。

从近期的汉诺威世博会与爱知世博会的日本馆，再到2010年上海世博会的芬兰馆、法国馆、波兰馆、西班牙馆等等，这种表皮的独立和自由性被越来越多的国家的建筑师所使用。同时，他们发挥着各自的创造力，采用了更多丰富的材料来构造建筑的表皮。

图1 蒙特利尔世博会美国馆

2 上海世博会与往届世博的材料总体情况比较

总的来说，上海世博会在建筑表皮的材料使用上是大大丰富过往届世博的。对于早期的世博会来说，受技术的局限，很长一段时间钢、玻璃和混凝土已经是建筑师能使用的最得心应手和最具革命性的材料。然而随着像赫尔佐格与德梅隆以及卒姆托这些在建筑材料、构造方面具有极强的创造力的建筑师在世界范围内崭露头角，表皮和起围护、分隔作用的墙体已经演化成两种不同的概念，表皮材料的重要性也日益凸显。

如果说R·B·富勒的蒙特利尔美国馆只是为了更好展现美国的宇宙计划而突破性地引用了象征宇宙的穹顶结构概念，并大胆采用了临时建筑采用的丙烯酸的透明膜状表皮，以便于在室内外都营造出宇宙的神秘感，到了上海世博会，这种表皮的展现已经大大超越了其他建筑元素，俨然成为了主角。它们相对于空间独立后，却发展出了更多的价值，无论对于文化的表达或是技术上、社会责任上，这些价值的承担很多是由材料来完成的。因此在上海世博园中，纸、回收材料、智能光电材料等等，即使是常见的钢与玻璃以及木材也被赋予了节能环保的责任，那些宛如鳞片、剪纸、网格等等张扬并极富表现力的外表面材料，在世博园内争相演绎着自己对建筑的意义。

图2 上海世博会葡萄牙馆

3 上海世博会中匀质表皮之展馆的材料运用及趋势展现

柯布西耶曾经问达利：”对于建筑的未来，你是否有什么想法？”达利回答说：“未来的建筑也许会毛茸茸的很柔软吧。”

世博会就是未来建筑的一场预演，而达利对建筑的预言精准地指向了表皮及其材料的变革。虽然表皮的表达方式都呈现匀质和自由的状态，但形式下往往包含着建筑师的独具匠心，这也正是世博会上这些建筑表皮会采用如此之多的材料种类的原因。以下从材料的种类入手做一个简略分析。

3.1 自然材料的运用

自然材料是远古以来建筑建造的根本，例如木材，在传统的中国建筑中是主体的结构及装饰建材，但传统木材的运用伴随着其杆件的形态特征，在空间上往往利用线状的节奏感或杆状构件的堆叠来表现，最杰出的例子莫过于塞维利亚世博会的日本馆以及汉诺威世博会的瑞士馆，安腾忠雄引申了木材的传统语义而卒姆托则探索了木材更深层的本质。而对于纯粹运用于表皮的传统材料，建筑师发掘的往往是其最直白也最原始的特征——色彩、肌理和物理特性。

葡萄牙馆就是一个以木材覆盖的建筑，只是区别于传统木材，这层表皮是经过工业处理的橡树树皮③。这种特殊的材质使建筑的表面既具有木材的天然亚光质感，又由于软木去除了木材的纹路，能通过不同角度的折面均匀反射出光线的明暗关系，清晰地表达建筑的体面关系（图2）。橡树树皮的采集有严格的时间周期控制，采剥时也不会影响树木本身的健康生长，因此它相较于天然木材更加环保、具有可持续性。采剥下来的树皮经过冲压等工艺制成软木板及各种其它制品，它轻巧、有弹性并耐腐蚀，其热工和声学性能也更优越，软木的内部有蜂窝状的气囊，因此它十分柔软，并有着更灵活的色彩和形状的选择，拥有良好的吸收CO2的能力，其装配与拆卸也更简便。所以在室内装饰中充分展示了其长处，而在外墙也大量采用软木板，葡萄牙馆具有革命性的突破。

图3 上海世博会西班牙馆室内

同样采用了自然材料，西班牙人更多的关注了材质的表现力和文化共通性，而较少把精力放在功能与物理性能的考量上，因此西班牙馆的表皮更具有表现主义的色彩，也更能引起中国参观者的共鸣。具有动感的外壳发掘的是柳条的可编织性和轻巧易装配性。建筑表皮的可编织性用钢材、木材、甚至玻璃纤维的混凝土都已经不止一次的被实践过，但EMBT的设计师却为“编织”找到了一个最原始和直观的表达材料——柳条。建筑的概念来自“篮子”，因此整个建筑施工及表现的重点都集中在这层篮子的外皮上。柳条相较同样是自然生长的植物材料——木材，都有对身体感知接触的亲切感，同时，由于柳条具有编织性，在机理和造型的多变上比天然木材更胜一筹。与爱知世博会的日本馆比，同样采用的是编织材料，“长久手日本馆”利用的是材料的环保概念，而西班牙馆更多的凸显了编织的形式美，并将其发挥到极致。建筑师采用了西班牙传统的柳条编织方式，制作了约8500块2m×1m大小的柳编板，柳编板被标准化处理成四种机理和3种颜色，由于建筑形态的自由曲线，柳编板与钢结构的连接点保持最精简的状态④。相对于建筑的匀质表皮一贯表现出的理性和精致，这样处理的表面有着自由奔放的机理感，既暗合着西班牙民族文化的特色，也在室内营造了编织所留下的斑驳阴影（图3）。

在自然材料的使用中，建筑师往往看重其与人体的亲切触感，而在上海世博会上，木材与柳条超越了自然生长的肌理，迈向绿色环保与文化认同感。

3.2 高科技材料

建筑材料的运用在近年来呈现着两级化的趋势，一方面不断追求返璞归真与自然相关的元素，另一方面高科技的材料把建筑的表面武装成了一系列精密的装置的组合，而充气与发光是这类装置最常出现的面貌。

从2000年汉诺威世博会坂茂设计的纸展馆到2005年爱知世博会用藤、竹等自然材料构筑的长久手馆，日本在近年来的世博会上钟情于采用匀质表皮的建筑形式，其对于外表皮材料的探索与创新也有目共睹。虽然这次的“紫蚕”从建筑形体上与前两次比无甚突破，而材料的选用却凸显了日本对高科技的掌握。

此次的日本馆采用的是全ETFE膜的外皮，这种材料与水立方所使用的材料相同。膜材料与传统材料相比有自重轻、结构耗材少、抗震性好等诸多优势，即使是近十几年来涌现的诸多高科技材料中，膜材料在结构的轻巧性方面也独具优势，因此为许多实验性建筑和大跨度建筑采用。ETFE膜最常使用于充气式膜结构中，这种结构类型在1970年的日本大阪世博会上被多个展馆采用，其中美国馆和日本馆尤其突出，而那时的充气膜采用的是树脂玻璃纤维膜，可以说是现在常用的PVC与PTFE膜材的前身，与ETFE相比，由于后者颠覆传统的织物结构，因而有着更好的透光性、阻燃性和自洁性。同时这层膜结构还是柔性光电屋顶和柔性光电幕墙，在两层ETFE充气膜中间带有太阳能发电装置，独特新颖的钢网壳双层膜气枕结构形成的椭圆形外观酷似一只等待破茧而出的紫蚕，其外表透出的淡紫色，是因为内嵌在外层ETFE膜中的太阳能光电薄膜都是深紫色的⑤。

英国馆的材料使用极富挑战性，这颗毛茸茸的球体使用了一种具有良好导光性的高分子材料，正是这种导光性被建筑师所利用，成为整个建筑的主题。亚克力是有机玻璃的一种，它具有极好的透光性、耐候性，并且易加工又易生产出大量丰富鲜艳的颜色，因此常被使用在灯具、室内外装饰、工业防护等领域，这种材料本身并不新奇，但设计师的运用极富戏剧性。常规使用亚克力材料，只是利用其光学优势，将材料处理成板片状，作为灯光或阳光的隔离、防护，而英国馆的设计师把亚克力处理成光纤的形态，利用光纤能引导光，并在切口处发散出来的原理，亚克力材料可以很好的呈现这一现象。在夜景下亚克力杆件所呈现的独特光学现象把建筑的墙、地、顶最大程度的融合在一起，整个主体建筑的外表和内部空间表现的就是这层发光的亚克力。简化的内部也许某种程度是由于展馆本身临时建筑的性质，而这种简化本身也更好地回应了信息时代传媒对建筑“扬表抑内”的评判标准⑥。深刻的建筑空间并不能轻易地被照片或影像表达出来，同样也很难引起人们的共鸣，相反，一目了然的表皮带给人视觉和心灵的震撼往往更直接，因此英国馆当之无愧的成为了整个世博园中最受人欢迎的展馆之一（图4）。

高科技材料的建筑表皮也不只是单向的关注着环保与低碳，文化认同与形体表现力同样是这类材料所能承担的。

图4 上海世博会英国馆外表皮细部

4 结语

世博会作为全球范围内一次巨大的文化与技术碰撞，对于建筑发展的意义是非同寻常的。现代主义初期，大师们通过世博展馆，以先锋的姿态展示着对建筑的革命，如今这一先锋地位并未削减。当全球化越来越显著的今天，尽管技术传播的时间通过网络已被缩短到极点，世博会上仍能清楚地看到各自民族与文化对建筑空间和材料不同解读，也许这正是全球化的真正涵义。

注释：

①参见：祝帅．从“水晶宫”到“中国馆”[J]．美术观察，2010（05）：28～29

②参见：冯路．表皮的历史视野[J]．建筑师，2004（8）：6～15

③参见：葡萄牙馆:优质软木打造的绿色建筑[J]．绿色建筑，2010（5）：9～10

④参见：司徒娅．柳条与钢构，篮子，展馆[J]．时代建筑，2009（4）：101～103

⑤参见：龙文志．上海世博会光电建筑[J]．建筑技术，2011（1）：14～18

⑥参见：陈志毅．表皮，在解构中觉醒[J]．建筑师，2004（8）：16～19

[1]史永高.材料呈现:19和20世纪西方建筑中材料的建造[M].东南大学出版社,2008.

[2]理查德·韦斯顿（英）.材料、形式和建筑[M].范肃宁,陈佳良,译.中国水利水电出版社、知识产权出版社,2005.

[3]维多利亚·巴拉德·贝尔（美）、帕特里克·兰德（美）.建筑设计的材料表达[M].朱蓉,译.中国电力出版社,2007.

责任编辑：余咏梅

Developing Trends of Architecture Materials Showed in Shanghai World Expo 2010

This paper concerns about the different nation's surface materials showed in the pavilions of Shanghai World Expo 2010.A comparison and contrast was made concerning the materials from the past history about diversities and innovations of surface materials,and about natural materials and high-tech materials in this paper which explores similarities and differences between the cultural background of the Expo pavilion.

World Expo Pavilion;surface;natural materials;optoelectronic materials

TU50

A

1671-9107（2011）07-0041-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.07.041

2011-05-29

胡晔旻（1983-），女，助教，研究方向为展览馆建筑设计。张灿辉（1982-），男，助工，主要从事建筑设计及施工工作。