1、混凝土的新發展蘇格蘭新議會大樓混凝土運用案例分析 HYPERLINK / 論文*這方面 HYPERLINK / 論文，找這個-槍-手，保-過關，請-Q：1-64-515-697 關鍵字：設計 建筑 施工 模板 混凝土 材料 面的 大樓 議會 幾個 滅失 法律 問題 HYPERLINK / 摘要：混凝土是現代建筑中運用最廣泛的材料之一，它具有結構性能好，可塑性好，防水性能好和適合工業化生產等優點。其實早在公元前120年，羅馬人就使用混凝土建造了跨度43.6米的萬神廟。 HYPERLINK / 關鍵詞：結構材料 混凝土 案例分析 根據Walter Scholle的歸納，混凝土在上個世紀的歷史發展可

2、總結如下: 20世紀初期柯布西耶等現代主義建筑師開始將混凝土運用于建筑的造型設計和外墻材料，混凝土逐漸從單純的結構材料發展成為一種建筑材料。在上個世紀60年代混凝土被廣泛地運用于預制建筑構件。然而這個時期的建筑設計缺乏細部，重復而且冷漠，給混凝土造成了很大的負面影響。自70年代之后，安藤等建筑師給混凝土的運用帶來了轉機，開始重視深層次的工藝制作和個性設計體現。例如，為了消減混凝土立面的單調感，混凝土被澆注在特定的模板內以增加其表面的質感與紋理。這種材料重新吸引了國內外廣大建筑師的興趣，不過它的外觀給人的感覺仍然比較單一。90年代以來混凝土在配料，施工和模具制作等技術方面的發展使得它的設計又有了

3、很大的突破，也為建筑創作提供了更多機會。 在過去兩年里，我負責了蘇格蘭新議會大樓中預制混凝土部分的設計和施工。在這個充滿挑戰的工程里，我們嘗試了多種不同類型的混凝土設計，克服了很多難題同時也積累了很多經驗。下面我希望通過這個工程案例的分析來探討混凝土運用的新發展。 案例背景 1997年5月蘇格蘭作為英聯邦之一成立了國家議會，首都定在愛丁堡。經過一年的籌備，于1998年4月舉辦了選拔新國會大樓建筑師的國際競賽。競賽分兩輪進行。第一輪選出了包括美國的理查邁耶，西班牙EMBT在內的12家建筑師事務所，之后的第二輪的競賽評比確定了西班牙EMBT和英國RMJM為蘇格蘭議會大樓的聯合建筑師。 EMBT/R

4、MJM設計的蘇格蘭議會大樓由新建和改建的幾個建筑組成：沿canongate街北邊是兩個輔助辦公樓，reids close街西邊是議員的辦公室，基地中央是四個45層的會議樓，其首層是議員的餐廳和花園，東面臨市民廣場的是國會大堂，其首層是向公眾開放的游客中心。一個復雜建筑的體量由此消減成七個小建筑，在尺度和體量上呼應了基地附近的老建筑。這一建筑群圍合的外部空間，包括與東面的英女皇行宮之間圍合的市民廣場，皆朝向南邊美麗的亞瑟小火山。 該工程建筑總面積18550平方米(不包括地下停車場) ，建筑部分總造價約21.6億人民幣(11.6萬人民幣每平方米)，預計2004年完工。 混凝土在蘇格蘭議會大樓的運用

5、分為三部分：1.主結構采用現澆混凝土 2.辦公樓和國會大堂的外墻上部采用預制混凝土 3. 建筑首層和圍墻采用特別設計的預制混凝土。其中建筑首層和圍墻的預制混凝土是工程中是最復雜和最具挑戰的部分之一，也是最后完成的部分，它的設計吸取了前兩個部分的經驗。因此，下面的文字討論的主要是議會大樓中首層和圍墻部分(以下簡稱首層部分) 的混凝土在設計和施工中遇到的問題。 多元化的混凝土 混凝土普遍被認為是一種單調和冷漠的建筑材料。然而如果能把設計與混凝土很好的結合，其實混凝土是一種很豐富多彩的材料。正如Burkhard Frohlich在Diversity instead of Sameness一文中所說的

6、，“混凝土的形態和色彩可作無窮的變化，它比其他所有的建筑材料都能滿足更廣泛的設計需求：它可渲染或傷感或歡樂的情緒，也可澆筑出或自持謙恭或開朗動人的結構” 。比如安藤的混凝土，非常講究細部，色彩較淺較柔和，墻面分縫為1800mmx900mm，每塊面上留有6個直徑45mm的小圓孔。這些細部跟人的尺度建立了關系，雖然簡單卻極大地改變了混凝土的外觀，改善了混凝土給人的冷漠感。地域性混凝土的作者卡瑟琳曾評論說，安藤的混凝土敏銳地對環境作出了反應并將混凝土的設計跟東方文化進行了結合，使得混凝土更加人性化。在議會大樓的設計中，預制混凝土是最重要的外墻材料，被用于國會大堂朝向市民廣場等主要立面和建筑首層部分。

7、該工程的高級建筑師朗姆斯先生曾告訴我，在議會大樓這么重要的項目中采用混凝土作為主要建材的選擇是不尋常的，議員們和規劃部門曾經反對混凝土的選擇，一方面是由於愛丁堡乃一古城，古建筑多采用當地產的砂巖，人們傾向于將砂巖為建筑的外墻材料以保證古都風貌的統一；另一方面還是因為人們對混凝土外觀的擔心。對此總建筑設計師米拉勒斯(Enric Miralles)作了如下三方面的解釋: 1. 從城市總體來看，經過年代的風雨侵蝕，城市里的砂巖已經變成了一種不均勻的深灰色，混凝土的灰色跟市中心的古建筑群在色彩上是和諧的； 2. 建筑所在的基地雖然離市中心只有10分鐘的步行距離，但該區卻是個廢棄的舊工業區，混凝土的灰色

8、跟周圍的環境也是很協調的； 3. 議會大樓的預制混凝土是經過特別設計的。其表面的在脫模后要經過吹沙打磨，顯露出配料中的白色石米，因此細看會有類似灰色花崗石的質感。此外，在建筑首層和圍墻等離人距離較近的部分，預制混凝土還作了凹凸、嵌石和鏤空等藝術處理。這些設計將會減少混凝土給人的冷漠感。 安藤和米拉勒斯的設計風格有很大不同，混凝土在他們的建筑中的表現也很不一樣，一個內向冷靜一個活躍富動感，正是體現了現代混凝土多元化的特征。自90年代以來技術的發展給混凝土的運用帶來了很多新穎的構思。通過的結構、形體和表面的不同設計，混凝土可以被設計成各種各樣的外觀，以適合不同的環境，滿足各種品味和需要。目前很多人

9、對混凝土還抱有誤解，阻礙了這種材料的運用。作為一種優良的多元化的材料，混凝土在建筑中應該獲有更廣泛的應用。 具力度美的混凝土 議會大樓中混凝土的設計跟整體建筑的設計概念是統一的，它充分顯示出了建筑形體的動感和力量。 關于議會大樓的設計概念，米拉勒斯在設計說明中寫道，“議會大樓不應只成為一個代表形象，更要通過建筑表達一種鼓勵參與和協商的態度。我們需要的不是簡單、大尺度的和純裝飾性的紀念形式，我們要的是一種跟人的行為和心理有關的東西市民坐著，或休息著，或思考著跟議員們坐在同一片土地上因此我們覺得這個議會大樓應該設計成土地的一部分建于這片土地并屬于這片土地。” 當建筑融于周圍的景觀之中，它作為一個獨

10、立的物體或形象的感覺就被弱化了。建筑于是解構在景觀之中，變成了流動、連續的大自然中的一些片段。議會大樓的幾個單體像是從南面的亞瑟火山上滑下來的船頭，南面的景觀設計就像是船頭在大地上滑下的痕跡，船形辦公樓的大懸挑也加強了這種滑動的氣勢。除議員辦公樓外，其他建筑的屋面都是曲面的，還有很多像草圖般隨意切出的開口，或抬高或斜下。首層臨市民廣場的柱子的形狀令人難以描述，像手臂的肌肉，又像激流中被腐蝕的石柱這都是一些很有力度、動感很強的形式。 關于混凝土的力度，建筑師Frank Kaltenbach在Concrete- A Yearning for the Monolithic一文中寫道：“整體的建筑散發

11、出力量。由單一材料和少數極收斂的細部造就的普通形象令人反映了現代社會簡潔的特點。如果有人要設計一個結構、立面、鋪地等各種附件都統一的建筑，那么功能廣泛的混凝土將是最理想的材料。”著名現代理論家Kenneth Fraptom在討論路易康時也有過一些關于混凝土力度美的評論：“康曾說過宏偉的、連續的結構是應該外露的，因為它的結構自身帶有的美是符合美的規律的鋼筋混凝土構件可以輕松地在剖面上作出連續的變化，表達出它所承擔的荷載變化。”議會大樓的混凝土設計有如下四個特點: 1. 懸挑結構的跨度大(現澆混凝土)：例如沿cannongate街的辦公樓懸挑25米，2號辦公樓尖端懸挑10米 2. 設計整體感強：例

12、如立面的預制件不是重復一種模式而又稍微有變化。其原型模式為L形。這既是一種殘缺，又是一種添加的圖形，追求圖形完整的人類心理反應會使得人的視線和心里都出于一種不穩定的狀態。當人的視線在混凝土表面移動的時候，由這些預制構件拼成的建筑最終變成了一連續和流動的景觀。 3. 預制構件的尺寸巨大：一般大于4mx3m 4. 拼縫盡量少，轉角不設縫 5. 帶連續變化的曲面，形體復雜：比如，Canongate圍墻的預制混凝土，這是整個工程中形體最復雜的一種設計。簡單描述它是一個剖面沿長度不斷變化的形體，基本分為上下兩曲面，上下兩曲面間在中部還變形出一個內凹的部分. 混凝土的力度在議會大樓工程中完善了建筑設計對動

13、感和力量的追求，不過混凝土在表達力度的同時也帶來了設計和施工的問題，需要更多的設計投入。比如上面提到的Canongate圍墻的預制混凝土，上下兩曲面在早期設計中是圓錐的一部分。然而這樣每塊預制件的半徑都會不同，也就意味著每塊混凝土預制件的模板都不一樣。預制混凝土的造價主要集中在模板上，能否能盡量多的重復使用同一模板非常重要的。我們認為原設計的圓錐曲面可以改成圓柱曲面，只需要將上下兩端進行變化制造視錯覺，也可以達到原設計的動態效果。這樣修改后各預制件的曲面半徑是不變的，于是可重復使用一套模板，節約了15倍的造價。議會大樓的混凝土帶來了許多施工方面的挑戰等，有些可在設計上解決，有些則需要先進技術的

14、支持，后一個問題將在后面的文字中繼續討論。 融合高技術的混凝土 英國建筑標準BS 8297:2000為預制混凝土構件的設計、施工、運輸和安裝提供了很多建議和指導。英國還有很多文件比如混凝土協會的各種報告等對施工的某些具體方面作了詳細的解釋，然而這些標準關注的都主要是些設計和施工的基本要求和常用方法。由于首層部分混凝土的設計非常具有挑戰性，我們需要自行實驗和摸索。其中施工困難較大的部分之一是表面帶凹凸、透空和嵌石等復雜的處理的混凝土。由于混凝土構件都尺度巨大，而且形體復雜，還經常會帶轉角構件，更是增加了難度。 關于如何在混凝土面上展示竹子圖案我們還嘗試過化學腐蝕的方法(類似赫爾佐格設計的Eber

15、snwalde圖書館) ，最后覺得裝飾味太濃，跟總體設計不和諧而決定作混凝土的凹凸。為了制造帶竹子圖案的模板，施工單位購置了一臺能讀取CAD三維模型的機器人。開始竹子的設計圖案是內凹的，后來改作外凸的，因為這樣模具的制作可以節省5倍以上的時間和造價；另一種凹凸處理是在北面沿canongate街的一段形體復雜的混凝土墻，其表面上刻有米拉勒斯的草圖和其他一些類似地形等分線般的圖案由于目前模具機器人技術只能制作平面的模板，我們的解決方法是先用機器人制作個平面的正模板，然后用這個平面的模板澆個橡膠負模板。因為橡膠模板可以彎曲，最后再把這個橡膠模板壓到曲面混凝土板的結構模板里。對于該工程中部分形體或表面

16、設計比較復雜的構件，普通混凝土已經不能滿足要求，需要采用一些新型的混凝土產品，如self-compacting混凝土和纖維加強混凝土。self-compacting混凝土比較適合一些曲面和轉角構件的澆筑，因為這種混凝土在澆筑時不易流動，而且不需要振蕩也沒有什么氣泡，有利于解決這些構件的在施工中的難題。另外，預制混凝土除了制作，還需要考慮安裝的問題。在結構相同的情況下，纖維加強混凝土的尺寸一般小於普通混凝土30%以上，這個優點不僅使得構件顯得更加輕盈，還可以極大地減小構件的重量，方便安裝。 最近30年以來，混凝土在技術方面的發展很快。雖然混凝土仍然保留了人工澆筑的傳統過程，然而在成分、合成和模具

17、制作等方面已經融入了很多高技術的成分。假如沒有技術的支持，議會大樓工程中混凝土的實施簡直是無法想象的。此外，技術也給混凝土設計帶來了更多更有挑戰的構思和啟發。 細膩敏感的混凝土 混凝土一般由混凝土粉，骨料和水構成，不同的成份和合成比例會形成不同性質的混凝土。如果再添加一些別的成份，比如金屬屑，火山灰等，可以合成更多種多樣的混凝土產品。混凝土的外觀除了上面提到的原料會導致色彩的差別外，還很容易在施工的過程中發生變化。比如，澆筑模板的材料也會對的色彩產生很大的影響。如果模板是木板或其他會吸收水分的材料，混凝土的色彩在拆模后就會比較深，如果模板是塑料或金屬，色彩就會比較淺。通常模板內部還會上倒模油，

18、如果涂得不均勻，也會形成國內俗稱的“大花臉”。 議會大樓中帶竹子紋理的混凝土使用的是木模板，由于構件都比較大，超過了標準木模板的尺寸，只好進行拼接，施工隊在模板內側均勻地涂了一層膠防止拼縫留痕。然而由于在澆混凝土時還要震蕩，這層膠出現了裂紋，結果還是在混凝土的表面留下了一條深色的痕。由于構件的表面有竹子的紋理，要求不能有縫，施工隊后來加固了模板的拼接解決了這個問題。模板裂紋留在混凝土表面的痕跡模板的拼縫在大尺寸的現澆混凝土中是尤其難免的，在一般的光滑墻面上，這些分縫可以結合到墻面的設計中去。比如安藤的混凝土墻面就劃分為1800mmx900mm的網格，路易康的墻面還將這些分縫當成是裝飾。這些分縫

19、一般做法是把模板的邊削個小斜面，于是兩塊模板間形成了個v形的拼縫，拆模后就留下條突出的分縫。議會大樓的現澆混凝土做法是在模板間夾一小橡膠條，這樣的混凝土墻面是沒有凸起的縫的，不過由于材料的差異會留下淡淡的痕。由于模板的拼接會在混凝土表面留痕，一般在設計時都需要考慮模板的排列，在立面的基礎上再附加一套模板排列圖是有必要的。 另一個跟混凝土外觀有關的問題是氣孔，混凝土澆筑時都要通過機械振蕩排出混在液體中的氣泡。要將氣泡從表面完全清除是不可能的，不過氣孔的大小以及分布是否均勻的區別對混凝土的外觀會有一定的影響。議會大樓的混凝土基本上是看不到氣孔的，因為震蕩的時間很充分，而且我們在設計已仔細考慮了外露

20、的面，因此在澆模的時候將外露的面朝下，氣孔是往上冒的，這樣在外露的面上就不會留下氣孔。與此相對照的是在安藤和路易康的混凝土。在他們的混凝土表面氣孔是可見的，然而氣孔較小而且分布均勻。作者覺得這些細部差異很重要，令混凝土別有一種味道。 混凝土的色彩和質感很多，但是差異很微妙，不僅跟上面談到的因素有關，還跟澆筑時的溫度和濕度等有關，因此要想準確地表達和控制設計標準是很困難的。在議會大樓工程中，建筑師跟施工單位配合較緊密，一起作實驗，改進設計，并通過樣品來制定施工標準。作者認為這是比較切實可行的方法。從另一角度來看，由于混凝土在凝結過程中的變化和對環境的敏銳反應，其實也給了建筑師廣闊的空間去想象和設計這種材料。記得兩年前我去參觀安藤設計的Vitra會議中心設計時，特別留意到了混凝土表面幾片很寫意的葉子圖案 ，后來看了介紹得知這些圖案原來是施工過程中工地旁的落葉留下的，給了我很大震撼。 結語 本文分析了混凝土在蘇格蘭新