基于实际案例的建筑材料策略分析

林怡琳 饶恩辰

(深圳市都市实践设计有限公司，广东 深圳 518053)

建筑外在的空间形态常常作为设计意图最直接的视觉呈现，而外墙设计又是其中表意功能最强的部分。在每个实际建造的项目中，建筑师无可避免的遇到外墙材料选择、构成手法与甲方的预算、工期或施工难度间的矛盾。在反复推敲中，一不小心就会背离了原有的整体设计意图和场所精神;或是有损于外墙的某些基本性能和形态生成逻辑。此时，建筑师的材料策略尤为关键，他需要在坚持材料外观性和回归墙体建构中找到那个动态平衡点，要么允许改变构造做法适应当地建造水平，从而保证立面完成度;要么允许在材料表现力上做出妥协以清晰的建造逻辑来阐释建筑精神。在南方科技大学图书馆项目中，外墙材料和构造的确定几经波折。建筑师通过采用实验性的材料策略，得以不断审视其建筑理念和主张的正确性，并最终找到“此时此地”的最佳选择。

南科大图书馆位于校园腹地，周围环绕着其他首期建筑单体。在网络阅读盛行的时代，图书馆更多的需要营造一种可宁静阅读的场域感以及一个公众交流的实体平台。因此，社会化的公共空间被引入图书馆内部，以弥合新校园中相邻单体建筑间使用上的空间疏离感。而建筑外形却简单谦逊，以传递图书馆建筑在传统意义上的宁静意蕴。基于此，建筑师认为这个图书馆的外墙不应该模糊材料的物质性使其成为脸谱化的装饰表皮，而应强调其表皮材料和结构受力的一体化。

能否将藏书格的形态意象表达在立面上，使其可以模块化、自承重，并借助外形凸凹变化达到外遮阳的效果。似乎最合适的当属混凝土——这种外观质朴质感粗砺又可脱模成形的材料，但其自重较大。此时，GRC(Glass Fiber Reinforced Concrete 的缩写)即玻璃纤维增强混凝土引起了建筑师的注意。GRC 材料容重1.8 t/m3～2.0 t/m3，可通过脱模制作也可通过机器三维雕刻，其强大的塑形能力常被用在制作复杂轮廓的构件上。制品断面的薄壁空体曲面(壁厚3 mm～10 mm)里可填充保温隔热材料，从性能上较为吻合材料选择意向。

在反复推敲立面单元的比例尺寸、加工模具尺度、现场安装难度等因素后，建筑师最终将标准模块定为长1 800 mm× 宽675 mm×深400 mm。GRC 单元块经脱模养护被制作为轻质高强且填充保温隔热材料的空心模块。为了便于砌筑，模块四周均设计有边槽，相邻模块拼接后在槽内侧灌砂浆砌筑，拼缝处通过结构胶密封。槽外侧形成明缝，将材料受力特征和建构方式表达出来。对于标准层高4.5 m 的砌筑墙体而言，其结构的侧向稳定性成为新的课题。因为砌块的错缝砌筑设计使得难以增设竖向拉结钢筋，经过结构师的反复计算多案比选，在经济可行的前提下最终采用了设置“中”字形抗风柱的方式。柱体隐藏在厚达400 mm 的砌块内部，不可视的结构通过单元块砌筑的建构方式获得了视觉体现。

然而，建筑只要一天没有落成就随时充满变数。

GRC 这种材料在20 世纪70年代引进国内后，同类设计做法一直缺乏建成例证。材料品质和建成效果较好的不是用了进口产品就是刚刚落成，难以检验其材料的耐久性。这终究让业主难以安心使用，尤其是在百年大计的校园建筑上。而此时，建筑主体施工已近封顶，外墙材料的调整变得十万火急。在保持材料质感和外墙建构方式不变的前提下，先后有几种常用材料被建筑师用来比较，如埃特板、美岩板和松本板，如表1 所示。

表1 几种建筑材料比较表

图1 外墙铝板模块安装示意图

这三种材料在外观质感、密度、强度、可加工性等方面不分伯仲，而固定方式上则分为两类:直接自攻螺丝固定于龙骨或胶粘在已有的固定夹板上。问题出现了，完成面上出现大量固定板材用的露明铆钉。铆钉产生强烈的板材拼装感，将原有的单元块砌筑的做法完全模糊化，使人难以读出原有的受力方式和建构逻辑。打钉不理想那么胶粘怎样，可以想见，若外墙预先制作凹龛式的夹板再逐一粘贴面材，将使外墙的建造沦为一种结构加覆层的装饰行为。此时，建筑师不得不再次审视其材料策略:为了控制外立面表现力的稳定，必须在材料和构造做法相应变化过程中，找到二者间的动态平衡点。如果在此使用纤维水泥板，恐怕会过多的倾向于材料表现，而淡化了外墙单元模块的建构方式。

那么，如何重拾外墙的建构逻辑，则必须从凹龛式外形的单元块入手，它不应该被拆解为多种板材的拼装，而应该是一个整体模块。常用材料里最容易被想到的无疑是金属板，比如铝板，这种便于塑形且可在工厂预制的材料。唯一的问题是它的质感不够丰富且视觉重量过轻。质感上，要求金属板呈现质朴粗砺未免过于苛求，而喷涂覆层或做拉丝等表面处理又过于细腻和装饰化。建筑师最终选择了保留金属本身质感，不惜在表现力上作出了一点妥协让材料能够真实的呈现。进深400 mm 的立面模块所产生的阴影增加了外墙的视觉重量，一定程度上也弥补了材料表现力的不足。为了方便从室内外两侧施工安装，铝板模块被设计为内外两部分，如图1 所示。保温层被集成在模块内壁上，相邻模块间用防水胶条密封，以保证模块空腔内的密闭性。虽然在模块的使用性能、加工性能上均与原GRC 模块类似，但不同的自重下，铝模块更倾向于“卡挂”而GRC 更倾向于“堆砌”的结构受力方式。外墙结构由“中”字柱的形式演变为网状骨架，铝模块从前后两个方向卡扣在骨架上，做法类似于单元式幕墙。最终迫于工期的巨大压力，建筑师的探索不得不终止于此。铝板也许不是最优的选择，但它是在建筑师通盘考虑的材料策略下，综合设计效果、材料品质、加工工期、造价等各方面的特定选项。

每个建筑的最终呈现都是基于“此时此地”的设计选择，虽不具有同质性或可复制性，也很难对其当时策略选择的正当性加以评价，但建筑师的经验却源自于对过往个案策略的思考，从而提升在日后设计判断的准确度。南方科技大学图书馆的外墙之变，正是这样的一个案例。