唐辰曜 嚴(yán)鑫 Tang Chenyao Yan Xin

1 結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)的建筑師

安東·加西亞·阿布里爾（Antón García Abril）1969年出生于西班牙馬德里，于馬德里理工大學(xué)（ETSAM-UPM）獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為美國(guó)馬薩諸塞州注冊(cè)建筑師、美國(guó)麻省理工大學(xué)（MIT）建筑與規(guī)劃學(xué)院教授，同時(shí)還在歐美多所大學(xué)和機(jī)構(gòu)擔(dān)任客座評(píng)委和演講嘉賓。阿布里爾于2000年成立了Ensamble Studio建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所，狄波拉·梅薩（Débora Mesa）在2003年加入，并于2010年成為合伙人?！癊nsamble”在西班牙語(yǔ)中具有“組裝、組成”的意思，可見(jiàn)建筑師對(duì)于建造概念的重視。阿布里爾和梅薩帶領(lǐng)這個(gè)跨職能的團(tuán)隊(duì)通過(guò)扎實(shí)的背景研究來(lái)尋求新的方法，創(chuàng)造建構(gòu)空間，發(fā)展建筑技術(shù)和城市戰(zhàn)略。他們的項(xiàng)目外形均為裸露的構(gòu)架，追求結(jié)構(gòu)即空間（Structure as Space）的建造邏輯，從早期的德孔波斯特拉音樂(lè)研究中心、西班牙音樂(lè)人協(xié)會(huì)中央辦公廳，到近期的塞萬(wàn)提斯劇院和梅諾卡島土地之宅，每個(gè)項(xiàng)目都在通過(guò)重力結(jié)構(gòu)體系去探索材料創(chuàng)造空間的本質(zhì)（圖1）。

Ensamble Studio善于通過(guò)材料本質(zhì)及建造過(guò)程的本源構(gòu)想問(wèn)題。在參觀一個(gè)大型預(yù)制混凝土工廠時(shí)，阿布里爾在不經(jīng)意間穿過(guò)一個(gè)堆滿廢棄橫梁的場(chǎng)地，并萌生了以某種方式利用這些橫梁的想法。正如同時(shí)代西班牙建筑師安東尼奧·希門尼斯·托雷西亞斯（Antonio Jiménez Torrecillas）所言：“建筑師在選定項(xiàng)目建造方式及材料的那一刻，建筑的形態(tài)就已經(jīng)確定了。[1]”

阿布里爾對(duì)建筑的基本構(gòu)件情有獨(dú)鐘。在筆者對(duì)阿布里爾的采訪中，他談到喜歡用桁架等構(gòu)件來(lái)表達(dá)力量性，同時(shí)重新定義這些構(gòu)件，讓它們具有各自的含義，擁有自己的個(gè)性和靈魂。雖然這些構(gòu)件在工廠、道路和橋梁的建造中不足為奇，但用于住宅建筑時(shí)，空間將被再次閱讀，事物將被賦予不同的含義。阿布里爾說(shuō)：“建筑由基本的部件構(gòu)成，例如石頭本身沒(méi)有任何意義，但當(dāng)被放在正確的位置時(shí)，就變成了一塊有意義的石頭。這就是為什么我要為每個(gè)部分賦予意義、感覺(jué)和靈魂?！?/p>

2 馬德里日落宅 (Hemeroscopium House)

日落宅位于西班牙首都馬德里的郊區(qū)拉斯羅薩斯（Las Rozas），是阿布里爾的自宅，他和妻子以及4個(gè)孩子大部分時(shí)間都生活在這里。建筑占地600m2，設(shè)計(jì)于2005年，建成于2008年。相比于歐洲大城市郊區(qū)的傳統(tǒng)住宅，這個(gè)建筑在材料、結(jié)構(gòu)、建造和空間概念上都獨(dú)具一格。

在希臘文化中，“Hemeroscopium”意為“日落的地方”，是一個(gè)同時(shí)存在于夢(mèng)幻與現(xiàn)實(shí)中的奇妙事物，與地平線、光和時(shí)間息息相關(guān)。日落宅便將遙遠(yuǎn)的地平線精妙地引入室內(nèi)，通過(guò)富有張力的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)拓視野，使房子更加動(dòng)感流暢。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件下的非標(biāo)準(zhǔn)空間

房屋的主體結(jié)構(gòu)由7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件及1塊巨石組成。標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件提前在工廠預(yù)制，包括3個(gè)I型梁、2個(gè)U型梁、1個(gè)華倫（Warren）桁架和1個(gè)弗倫第爾（Vierendel）桁架（圖2）。這些構(gòu)件圍繞在建筑四周，螺旋向上布置，并在最上方以原石作為整體結(jié)構(gòu)的高潮與結(jié)束。巨型混凝土梁被用作實(shí)墻，起圍護(hù)和遮擋作用，鋼結(jié)構(gòu)桁架用于支撐玻璃幕墻?？梢哉f(shuō)，這些元素不但完成了自身的結(jié)構(gòu)作用，還承擔(dān)了功能需求。同時(shí)，厚重的巨型基礎(chǔ)構(gòu)件與懸挑、半圍合的空間形成對(duì)比，清晰地表達(dá)了結(jié)構(gòu)的傳力邏輯，實(shí)現(xiàn)了建筑師“用結(jié)構(gòu)擁抱空間，以重力表達(dá)空間”的概念[2]。

作為建筑師的私宅，建筑的平面布局比較簡(jiǎn)單。一層室內(nèi)空間呈L形，主要是客廳、餐廳、廚房等公共空間，室外庭院（包括方形游泳池）居中。二層空間呈矩形，分別是建筑師夫婦和4個(gè)孩子的臥室，條形游泳池被戲劇性地架在空中，垂直于2個(gè)臥室（圖3）。

構(gòu)件的搭接方式帶來(lái)了不同維度上的水平性。庭院被構(gòu)件圍繞，處于幾何中心，也是整個(gè)建筑的空間核心。它沒(méi)有特定的幾何形態(tài)和界限，底層由玻璃和支柱限定，上方又被錯(cuò)開(kāi)的構(gòu)件圍合，邊界的模糊性使它在水平和垂直方向呈現(xiàn)出不同的姿態(tài)（圖4）。另一方面，在日落宅內(nèi)的任何地方，預(yù)制構(gòu)件都具有強(qiáng)烈的水平延伸感，模糊了室內(nèi)外邊界。長(zhǎng)21.6m、高2.65m的預(yù)制混凝土I型梁從客廳延伸到室外，成為庭院的邊界（圖5）。整個(gè)建筑的基底和樓板由裸露的混凝土預(yù)制板構(gòu)成，室內(nèi)外完全一致，客廳和庭院僅用落地玻璃窗分隔氣候邊界。在二層臥室，樓板和地板懸挑到室外，與遠(yuǎn)處搭接的I型梁和華倫桁架進(jìn)一步構(gòu)成景框（圖6）。

尺度巨大的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件不僅決定了建筑的層高（圖7），其本身也是空間。一層的U型梁被倒置，在起居室上方產(chǎn)生類似于拱的空間效果，形體和光線為空間帶來(lái)儀式感（圖8）。在二層的洗手間內(nèi)，I型梁腹板內(nèi)凹，正好容納洗漱臺(tái)和可開(kāi)啟的豎窗（圖9）。介于一、二層之間的正置U型梁從室內(nèi)延伸到室外，由V形柱支撐，其凹槽前后密封，成為了狹長(zhǎng)的游泳池（圖10）。

1 音樂(lè)研究中心、中央辦公樓、塞萬(wàn)提斯劇院、土地之宅

2.2 重結(jié)構(gòu)與輕空間

在日落宅中，混凝土極重的材料觀感被打破，它不再是建筑的沉重桎梏，而是提升空間的有力杠桿。預(yù)制混凝土構(gòu)件由底部的鋼結(jié)構(gòu)支撐，這些鋼構(gòu)件形態(tài)各異，有簡(jiǎn)單的方形、長(zhǎng)方形，也有L形、V形、門形等，它們?cè)谄矫嫔弦矝](méi)有遵循固定網(wǎng)格，而是錯(cuò)位布置。表面上看，建筑師是想突出這些異形鋼結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上他是在弱化鋼構(gòu)件的結(jié)構(gòu)真實(shí)性。這對(duì)設(shè)計(jì)有著相當(dāng)高的要求，建筑師必須準(zhǔn)確把控鋼結(jié)構(gòu)形式所帶來(lái)的視覺(jué)和空間效果，而結(jié)構(gòu)工程師必須具備清晰的力學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新能力。

另外，建筑師特意將鋼結(jié)構(gòu)涂成黑色，不去強(qiáng)調(diào)它與深色玻璃之間的界限和區(qū)別。鋼和玻璃融合在一起，與淺色的混凝土構(gòu)件對(duì)比鮮明，加之周圍的環(huán)境、草地、樹(shù)木亦為深色，形成了視覺(jué)上退后的背景，讓巨型構(gòu)件仿佛漂浮于空中（圖11）。結(jié)構(gòu)在起到支撐作用的同時(shí)，也使房子變得更加輕盈通透，更富有生機(jī)。

2.3 搭接的平衡

建筑首層的主要結(jié)構(gòu)包括西側(cè)的大型混凝土I型梁、南側(cè)的倒置U型梁，以及場(chǎng)地內(nèi)零散布置的鋼柱等。這種極大限度架空底層的做法，在現(xiàn)代主義之后的建筑中屢見(jiàn)不鮮，但將如此大型的預(yù)制混凝土I型梁直接放置于建筑之中，使其承托一側(cè)荷載并遮蔽室內(nèi)空間，卻是很罕見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

在傳力邏輯上，建筑南側(cè)主入口處倒置的U型梁西端搭接在底層I型梁上，東端則支撐起二層?xùn)|側(cè)的I型梁，為了平衡這種壓力，二層由臥室向南伸出的泳池至關(guān)重要（圖12）。該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)體系之所以能夠?qū)崿F(xiàn)22～25m的跨度和局部懸挑，每根梁承受重約40～50t的結(jié)構(gòu)荷載，是因?yàn)槭褂昧硕嘤糜跇蛄骸⒏咚俟返裙こ淘O(shè)施的高強(qiáng)度大型標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。這些構(gòu)件雖然強(qiáng)度比普通建筑構(gòu)件要高許多，但由于尺寸較大且由廉價(jià)的混凝土制成，因而價(jià)格便宜。

類似的邏輯也被運(yùn)用在二層。北側(cè)臥室直接使用混凝土板作為樓板，放置于首層的混凝土I型梁和零散的立柱上，保證了臥室的穩(wěn)定性。二層?xùn)|側(cè)的I型梁向南延伸，搭接在首層的倒置U型梁上，形成了主入口的懸挑結(jié)構(gòu)。同時(shí)，另一根U型梁被放置于建筑二層中央，作為連接臥室的泳道懸挑出來(lái)，成為一大亮點(diǎn)。泳道蓄滿水后的結(jié)構(gòu)總重是混凝土結(jié)構(gòu)的2倍，將最重的結(jié)構(gòu)放置在中間層的中間位置無(wú)疑加強(qiáng)了建筑整體的穩(wěn)定性。二層的主要受力構(gòu)件是2根南北向的混凝土梁，其中，二層?xùn)|側(cè)的I型梁南端搭接在一層U型梁上，北側(cè)搭接在一層獨(dú)立柱上，為保證該梁的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)師將荷載均衡地分布在北側(cè)支柱的兩側(cè)，而位于中間的泳道則由南側(cè)U型梁和中間的V形鋼柱共同支撐（圖13）。

建筑的屋頂層是一個(gè)半圍合空間，延續(xù)了建筑整體“螺旋堆疊”的結(jié)構(gòu)邏輯。位于東西中軸線上的I型梁被V形鋼梁承托起來(lái)，東端搭接在二層?xùn)|側(cè)的I型梁上，西端與建筑內(nèi)部的鋼框架及玻璃幕墻相接，形成角部懸挑（圖14）。

在建筑最高處，設(shè)計(jì)師特意在梁的東端頂部放置了重達(dá)20t的不規(guī)則石塊，異質(zhì)化的視覺(jué)效果平衡了I型梁西端由于懸挑而產(chǎn)生的傾覆力，作為結(jié)構(gòu)上的砝碼，象征重力的存在。這塊巨石讓人覺(jué)得它就是整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的拱心石（Keystone），若巨石掉下整個(gè)建筑會(huì)瞬間傾塌。然而，這樣看似簡(jiǎn)單地“落”在梁上，其實(shí)需要通過(guò)螺栓固定，構(gòu)造非常復(fù)雜（圖15）。

對(duì)于建筑整體而言，二層南北中軸線上的泳道與三層?xùn)|西中軸線上的I型梁相互垂直，配合4個(gè)方向上均衡但不對(duì)稱的構(gòu)件，將結(jié)構(gòu)重心穩(wěn)定在場(chǎng)地中央，達(dá)到了完美的力學(xué)平衡。通過(guò)大量轉(zhuǎn)角懸挑和混凝土梁搭接，不但營(yíng)造了“漂浮”的視覺(jué)效果，也詮釋了簡(jiǎn)明的結(jié)構(gòu)邏輯和平衡美學(xué)。

2 日落宅基本構(gòu)件與人體尺度的對(duì)比

3 日落宅一層（上）、二層平面圖（下）

4 站在日落宅一層游泳池看庭院5 日落宅一層客廳6 從日落宅二層臥室往外看

3 波士頓巨人宅 (Cyclopean House)

在成為麻省理工大學(xué)建筑系教授之后，阿布里爾準(zhǔn)備在波士頓周邊尋找價(jià)格合理且舒適的獨(dú)棟住宅。然而在馬薩諸塞州的布魯克萊恩鎮(zhèn)，房子不是太昂貴就是太老舊。最終，阿布里爾決定直接購(gòu)買一塊土地，自己設(shè)計(jì)并建造房屋[3]。

原有場(chǎng)地是一個(gè)不起眼的舊車庫(kù)（圖16），容納了停車場(chǎng)、車間和服務(wù)空間。阿布里爾在這個(gè)單層建筑之上組裝出了一個(gè)開(kāi)放式生活區(qū)，使現(xiàn)有建筑變成了一個(gè)2層的住宅單元，迎合了家庭成員的使用時(shí)間與生活方式（圖17）。

3.1 集成結(jié)構(gòu)和圍護(hù)體系

新建筑將構(gòu)件集成為結(jié)構(gòu)體系和圍護(hù)體系，將服務(wù)空間和設(shè)施整合在建筑外圍，利用7根巨大的橫梁劃分出烹飪、沐浴、儲(chǔ)藏、就座、餐飲、睡眠、工作、投影的空間，其余部分為其他活動(dòng)區(qū)域，并可以根據(jù)需要將活動(dòng)范圍臨時(shí)拓展到中央（圖18）。當(dāng)構(gòu)件組裝成圍合空間時(shí)，其翼緣板（Flanges）和腹板（Web）凹陷處的間隙可以提供光照和通風(fēng)，在最大限度保證光照和視野的同時(shí)，確保了隱蔽性和隔熱性（圖19，20）。為避免因現(xiàn)有結(jié)構(gòu)超載而挖掘新地基，這個(gè)輕巧的建造系統(tǒng)還采用了創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)形式：由泡沫制成的實(shí)心芯含98%的空氣，除了用鋼材加固外，還加設(shè)了防火的薄水泥和纖維層[4]。

7 日落宅建成后8 日落宅客廳上方U 型梁和混凝土裝置9 日落宅洗手間10 日落宅U 型梁游泳池

11 日落宅淺色混凝土在深色環(huán)境中的“漂浮感”

12 日落宅結(jié)構(gòu)圖解

13 日落宅東西向混凝土梁受力分析14 日落宅南北向混凝土梁受力分析

15 日落宅固定頂端巨石的細(xì)部

16 巨人宅原有場(chǎng)地上的舊車庫(kù)17 位于波士頓郊區(qū)的Cyclopean House

18 巨人宅床、柜子等家具可以收納在構(gòu)件之中19 巨人宅構(gòu)件的上下搭接方式保障了陽(yáng)光和隱私

20 巨人宅一層（上）、二層平面圖（下）

21 巨人宅構(gòu)件受力分析

3.2 單一構(gòu)件及其實(shí)踐

巨人宅的結(jié)構(gòu)邏輯比日落宅更清晰。加建的空間由7根形態(tài)稍有不同的預(yù)制I型梁圍合而成，其中取消了三層向街面的圍合，使視野完全開(kāi)放。這7根梁相互搭接于建筑的4個(gè)角部，受力方式較為相似，除二層向街面I型梁由于上方結(jié)構(gòu)缺失，僅在兩端受到豎向壓力，其余6根梁均承受了上方的均布荷載。巨人宅的構(gòu)成邏輯與中國(guó)傳統(tǒng)民居中的“井干式”結(jié)構(gòu)略有相似，與傳統(tǒng)的梁柱體系不同，它創(chuàng)新地將大型構(gòu)件的外覆保溫材料作為圍護(hù)一體化的建筑構(gòu)件，利用I型梁的腹板面分散并均勻傳遞荷載（圖21）。這種結(jié)合了輕型桁架和I型鋼的構(gòu)件雖然沒(méi)有直接取材于工業(yè)或基礎(chǔ)設(shè)施材料，但其輕質(zhì)堅(jiān)固、易加工、熱工性能良好的特性優(yōu)越于傳統(tǒng)建筑材料，被廣泛運(yùn)用在阿布里爾創(chuàng)立的POPLab（Prototypes of Prefabrication Research Laboratory）項(xiàng)目之中（圖22）。

22 Ensamble Studio 在大跨建筑上的實(shí)踐

23 威尼斯雙年展裝置作品“平衡法則”

4 “平衡法則”裝置

在這2個(gè)項(xiàng)目落成之間，Ensamble Studio受邀參加了2010年威尼斯建筑雙年展（Venice Architecture Biennial）。在裝置作品“平衡法則”（Balanzing Act）中，兩條垂直的預(yù)制混凝土I型梁上下疊置，由端部的落地彈簧支撐，簡(jiǎn)潔地體現(xiàn)了平衡的概念。同時(shí)，裝置也打破了軍械庫(kù)（TheArsenale）內(nèi)由屋頂和豎向磚柱形成的序列性展覽空間，帶來(lái)全新的建筑尺度（圖23）。

5 異地預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)搭建

在Ensamble Studio看來(lái)，異地（Off Site）預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)（On Site）搭建將成為未來(lái)建造的主流方式之一[5]。如果說(shuō)日落宅是建筑師對(duì)此的最初探索，那么巨人宅證明了這種工作方式可以超越空間的界限。

建筑師和結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)付出在工程設(shè)計(jì)上的時(shí)間遠(yuǎn)比建造要多，看似簡(jiǎn)潔的節(jié)點(diǎn)需要經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算，才能形成特殊的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。尋求結(jié)構(gòu)突破的建筑師通常會(huì)與熟悉的結(jié)構(gòu)工程師合作，例如克里斯蒂安·克雷茲（Christian Kerez）和約瑟夫·施瓦茨（Joseph Schwartz）、石上純也（Junya Ishigami）和佐藤淳（Jun Sato），阿布里爾的合作伙伴則是哈維爾·奎斯塔（Javier Cuesta）。和其他獨(dú)立工作的結(jié)構(gòu)工程師不同，奎斯塔本身就屬于Ensamble Studio，因此空間和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在事務(wù)所內(nèi)部就完成了。從開(kāi)始的概念到最終的構(gòu)建，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師始終作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)一起思考，這種合二為一的持久關(guān)系比傳統(tǒng)的合作更為緊密。從日落宅搭建過(guò)程的概念模型可以看到，明確的受力關(guān)系帶來(lái)了清晰的建造流程，也體現(xiàn)著結(jié)構(gòu)的合理性（圖24）。

為進(jìn)行學(xué)術(shù)研究實(shí)踐并開(kāi)拓美國(guó)市場(chǎng)，Ensamble Studio在波士頓建立了POPlab和Ensamble Fabrica實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)發(fā)用于建造各類大跨建筑的超輕梁。在巨人宅項(xiàng)目中，這些梁在馬德里生產(chǎn)，再用集裝箱海運(yùn)到波士頓。除了對(duì)人力成本和技術(shù)工藝的考慮，他們也希望通過(guò)這個(gè)案例向世人證明，預(yù)制裝配的工作范圍可以擴(kuò)展至全球。從預(yù)制、運(yùn)輸?shù)窖b配，整個(gè)建造過(guò)程都需要全面細(xì)致的考量。得益于預(yù)制構(gòu)件的基本形式，2個(gè)項(xiàng)目的建造過(guò)程都極為清晰簡(jiǎn)潔，在載重500t吊車的現(xiàn)場(chǎng)輔助下，僅用了7天時(shí)間便完成了所有預(yù)制構(gòu)件的裝配工作（圖25）。

在建筑熱工方面，兩個(gè)住宅完全符合當(dāng)?shù)匾?guī)范。馬德里和波士頓氣候相似，夏季短、熱、干燥，冬季長(zhǎng)且冷，住宅主要的熱工訴求在于保溫。在日落宅中，建筑師用保溫材料環(huán)繞鋼梁，并用保溫層填充預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部空腔，與中空玻璃共同形成完整的隔斷（圖26）；在巨人宅中，每個(gè)輕鋼構(gòu)件在預(yù)制時(shí)就被保溫板包裹，并在搭接時(shí)通過(guò)密封膠閉合。

24 日落宅項(xiàng)目建造過(guò)程模型示意圖

25 巨人宅工人使用吊車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搭建

26 日落宅保溫隔熱層細(xì)部

6 結(jié)語(yǔ)

自建成以來(lái)，日落宅和巨人宅成為了阿布里爾關(guān)于重力的宣言 (Manifesto)。結(jié)構(gòu)就是建筑，它不僅可以傳遞重力、詮釋空間、構(gòu)筑景觀、定義秩序，而且在建設(shè)上也具有經(jīng)濟(jì)性和真實(shí)性。實(shí)驗(yàn)性是Ensamble Studio不斷探索空間本質(zhì)的動(dòng)力，阿布里爾和梅薩致力于開(kāi)發(fā)和創(chuàng)建特定的空間技術(shù)，設(shè)想利用標(biāo)準(zhǔn)化元素構(gòu)建非標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，從而使基礎(chǔ)設(shè)施、建筑與自然相融合。日落宅便是最初的試驗(yàn)田，幫助建筑師設(shè)想了其他尺度的可能性。建筑設(shè)計(jì)所追求的非常規(guī)空間體驗(yàn)，需要利用非常規(guī)結(jié)構(gòu)，才能自然而然地顯示出作品的內(nèi)在獨(dú)特性[6]。作為親密的合作伙伴，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師從概念設(shè)計(jì)到預(yù)制建成都要緊密合作，結(jié)構(gòu)工程師不僅負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)計(jì)算，還幫助建立和發(fā)展空間概念，完善整個(gè)規(guī)劃和建造過(guò)程[7]。這種合作關(guān)系確保了建筑在空間體驗(yàn)、材料選用和結(jié)構(gòu)體系搭建上的多維統(tǒng)一。

圖片來(lái)源

1-12,15-20 Ensamble Studio 提供

22-26 Ensamble Studio 提供

13,14,21 嚴(yán)鑫根據(jù)Ensamble Studio 資料改繪