沃塔(Volta)学校基于墙板结构体系的空间形式塑造

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摘要：由巴塞尔建筑师Miller & Maranta设计的沃塔（volta）学校，虽然外部形象如工业建筑般平凡无奇，但内部空间形式却大相径庭。其创造的新奇视觉体验，正得益于墙板结构体系在平面布局上的极大灵活性。建筑空间既可以凭借结构的面作为实体来定义自身，也可以作为概念来表现自己。随着框架式空腹梁结构在墙板结构体系中的创新应用，结构得以解放，这使空间成为了建筑真正的主角，也使建筑师获得了更大的创作自由。

关键词：空间形式；结构形态；墙板结构体系；框架式空腹梁结构

Abstract:Designed by Miler and Maranta from Basal, School Volta shares a plain style of normal industrial architectures from the outside, but creates a fantastic visual experience from inside, owing to the flexible layout of wallboard structural system. Considered as a spatial entity, Architecture space can also be self-expressed as a concept by the plate structures. With the innovative application of vierendeel beam in wallboard structural system, construction can make better use of internal spaces, and provides more creative space to architects.

Keywords:spatial form；structural shape；plate structures；vierendeel beam

中图分类号：TU-024

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2011）05-0085-03

1位置与主题

在巴塞尔的圣琼安区有一栋完整的长方形大楼，大楼的清水混凝土立面刻意展示了模板的排列布局，使立面具有如同整石般的效果。建筑立面黄白色的混凝土给人温暖、风化后的感觉，但同时，光滑精致的品质又展现他十分独特的一面(图1)。这栋大楼就是Miller&Maranta所设计的沃塔（Volta）学校，它包括12个教室、相关辅助用房和一个大体育馆。

建筑师设计的目的并不仅仅是室内功能的完善，而是将重点放在反映这一地区城市结构的碎裂上。曾是旧的大型油罐厂址的基地旁的旧煤厂巨大的体量非常显眼，新的校舍将旧厂房与旧煤厂的大楼连在一起，并与它们呈现出相同的建筑轮廓，这种做法极其敏感地调整了这一地区在各种不同的建筑用途与相互冲突的建筑比例之间的矛盾。

2平面布局与外立面

建筑平面呈现出形式简单的4个房间带，这是由建筑进深和承重墙决定的(图2)。房间带构成的迷宫般的走廊有着十分有趣的视觉体验――可以看到一系列中庭(图3)，可以看到周围的环境(图4)，可以看到教室，甚至可以经常看到好几个房间带。这保证了各个时段房间的朝向，同时也是对基地夹在居住区与工业区之间这种独特性格的大胆诠释。

立面设计并没有完全被室内平面布局所影响，立面基本上只是一个局部贴在承重墙上的单层构造。在清水混凝土的立面上既看不出室内平面布局，也看不出巨大的房屋进深。他们只是非承重墙，只在一系列不连续的点上才与承重结构相联接。所用的材料也显示出结构原理：承重构件――板和墙――使用清水混凝土，与采用轻质构造技术的非承重构件形成对比。

3结构体系

建筑的混合用途――开敞的大体育馆和上面几层较小的房间单元，对混凝土结构用途进行了重新定义。这一结构体系是与总部在库尔的资深工程师咨询事务所Conzett Bronzini Gartmann AG 联合开发的，项目的难点主要在于混凝土板（如无下支撑梁）和墙的混合作用。他们将建筑分成4条房间带，弯矩被预应力所抵消(图5)。该建筑的结构概念和平面布局被设计成了一个独立的实体。有趣的是，这里所采用的结构体系让墙体仅在特定的位置受到支撑，因此在整体结构中产生了新的室内平面布局，这是值得探索的。

4对结构体系的理解

我们将从钢筋混凝土墙板与上下两层楼板整个构造为一体开始了解。这样的一个墙体可以被理解为一个工字形截面梁，将一排柱子的荷载传递给了外墙(图6)。从墙板传到楼板的不相等的水平力必须能够通过外墙或核心筒传到基础。楼板有两种不同的受力方式：一方面，结构上他们以受弯的方式将分散的荷载传给承重墙（这是楼板传统的受力方式）；另一方面，他们也是连接墙体的板（这与圈梁所起的肋的作用类似）。楼板于是变成了具有相互作用的承载构件，同时也具有重要的结构功能。不受弯的墙板也可以作为另一块板的支撑或悬挂点，因此我们可以建造不受弯板的完整体系(图7)。板之间在任意点连接都足够了，楼板要么被支撑要么被墙板悬挂,上面或下面的墙板作为支撑件同样有用。通过选择这种互补型的墙板体系，楼板的跨度可以减小，可能只需要房间长度的一半(图8)。

不受弯的墙板体系并不仅限定为一层。单块的板可以被装成曲轴或互相环绕，却不会削弱他们的结构作用或变得难于施工(图9)。只要满足水平方向不受弯，楼板与墙板至少有一点相连的条件，就可以有多种连接的选择。结构解决方案只需要已有的构件来传递力，肋、承载梁或线状结构都不需要(图10)。

其实建筑师是对框架式空腹梁结构的一种创新式应用――通过起结构作用的承重墙与上、下楼板间的刚性连接，实现楼板在建筑角部的大跨悬挑，以及各楼层结构墙体的自由布局。传统的建筑在剖面上可以划分为具有功能性的空间层――建筑中供人们使用的主要活动空间，和人们不可到达的结构层――里面隐藏了建筑运行所必需的、包含所有管线的基础设施。随着需要提供的功能空间跨度的增加，这必然会引起结构层厚度的增加，当设计所需的结构厚度超过原本的楼层高度时，人们开始考虑使用结构层中并没有真正受力的部分，空腹梁就这样合乎逻辑地被应用到了建筑当中。实际上，这意味着设计概念上的重要突破――梁内部的空间是可以被利用的。各层楼板与垂直墙体上、下都进行刚性连接，从而使建筑各层共同作用形成一个刚性结构整体，这样上、下墙体完全可以相对错位地布置。由此，原本对空腹梁结构内部空间使用的研究和发展，又反过来启发了人们活动的功能空间的设计，这种创新式应用所带来的结构体系的极大灵活性，为空间的主体化提供了更大的自由。

5墙板结构体系

在建筑上利用墙体和楼板作为相互关联的承重构件的想法并非新创。最初这一原理主要用于在别无选择的情况下，为较重的楼层转移结构与悬臂部分的重量。但是，当它作为一个构造概念成体系的被应用于建筑中时，却是十分有用的解决方案，特别是室内平面复杂的时候，因此是框架建筑的理想替代结构。

同样来自于巴塞尔的建筑师Morger

&Degelo在Reinach市文化中心的设计中同样是对墙板结构体系的创新应用，不同于沃塔学校将结构隐藏在4个房间带上，承重墙围合的中庭空间是设计者建构空间的主角(图11)，随着层数的变化这个核体向建筑不同的方位延伸并敞开，对应立面上的开口，与周边的建筑和城市取得对话，也取得了空间层次上的变化，结构在支撑建筑的同时也塑造了非同一般的空间品质(图12)。

即使采用了相同的结构体系，但不同的建筑师对基地以及项目的理解所带来的结构解决方案是如此不同，因此建构的空间形式也有质的区别，不同的平面布局却同样产生前所未有的空间体验。在这两个建筑中，结构并非空间的附庸，而是建构空间的主角。建筑师在建筑形象的处理上相当节制，源于当地敏感的城市结构，相反在内部空间形式的塑造上却大胆革新，这或许是得益于墙板结构在建构空间上的无限可能性。

墙板结构中支撑建筑的基本结构构件――承重墙，可以被理解为确定空间界限的工具与尺度的面。而面是从内部到外部、从立面到立面、从空间到空间确定空间界限的最有效且最易理解的几何方法。面的集合形成及决定空间的性质，是其基本的概念，建筑可借此既作为观念也作为实际来表现自己。

墙板结构体系既是内部空间的骨架又是建筑物主体的围护，因而决定建筑物内部空间的形态及外部建筑形象。因此，他们既是建筑物的实体，又作为判断其形态的美学意义及装置的合理有效性的依据。由于同时是结构及建筑物实体，墙板结构体系在结构与建筑物之间既不允许有偏差也不应有差别。由于结构形态并非随意的，所以建筑物的空间与形态，以及建筑师使用他们的意愿，均受力学法则支配。

建筑设计上的创新很多时候并不仅仅只来自于建筑形象、城市结构的再造，对空间形式的关注同样可以带来革新，在赋予了空间独特的结构内涵的基础之上加入新的理念――针对框架式空腹梁结构在墙板结构体系中的创新式变形，在解放结构的同时，空间真正成为了建筑的主角。然而，仅仅在概念上的创新并不足以完成一个优秀的建筑作品，建筑师从设计到细节的每一步处理都能够围绕并强化其设计概念，才能使建筑作品最终达到理想的境界。

参考文献:

[1]安德烈・德普拉泽斯编，建构建筑手册――材料・过程・结构[M]，大连理工出版社，2007年8月，333-341.

[2] 恩格尔著 林昌明 罗时玮译，结构体系与建筑造型[M]，天津大学出版社，2002年9月，194-202.

[3] Steven Spier with Martin Tschanz photographs by Christian Richters，Swiss made : new architecture from Switzerland[M]，London : Thames & Hudson, 2003，174-201.

[4]herausgegeben von J. Christoph Bürkle，Morger & Degelo : Architekten[M]，Sulgen : Niggli, 2000，216-222.

[5]施华 赵辰，对克莱兹“五户公寓”的解读[J]，世界建筑 2004/07，62-65.