作者： 

游航，同濟(jì)大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院博士研究生。

本文摘自《整合與異化——米蓋爾·費(fèi)薩克建筑中的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)》，原文刊登于《建筑師》雜志2022年10月刊，總第219期P039-047。微信版已略去文中所有注釋、圖片來源、參考文獻(xiàn)等信息，正式版本以原文為準(zhǔn)。

在預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)便于快速建造與節(jié)能環(huán)保的主要技術(shù)特征之外，如何高效組織重復(fù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，并結(jié)合裝配式施工與工廠預(yù)制的設(shè)計(jì)條件來營造建筑特征，是當(dāng)代建筑師需要思考的問題。文章通過分析西班牙建筑師米蓋爾·費(fèi)薩克的三座建筑，指出將預(yù)制混凝土橫梁作為中介，整合不同工種和時序的設(shè)計(jì)內(nèi)容，可以簡化構(gòu)造層次，便于結(jié)構(gòu)在室內(nèi)外空間中的建構(gòu)表達(dá)；通過異化橫梁產(chǎn)生的“細(xì)部化結(jié)構(gòu)”可以凸顯細(xì)部設(shè)計(jì)所應(yīng)對的物質(zhì)環(huán)境，進(jìn)而強(qiáng)化人對自然世界的感知；而針對預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接、制作與支撐方式的演變則提高了此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對于不同空間尺度與使用功能的適應(yīng)性。

 

目錄概覽

• 一、三座預(yù)制混凝土建筑

• 二、整合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

• 三、異化橫梁：喚起感知的“細(xì)部化結(jié)構(gòu)”

• 四、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的演化

• 五、結(jié)語

  
  

西班牙建筑師米蓋爾·費(fèi)薩克（Miguel Fisac，1913—2006）從1960年代開始，持續(xù)探索了預(yù)制混凝土梁平行排布的設(shè)計(jì)策略在不同建筑中的構(gòu)件形態(tài)與空間特征。他將建筑屋面中的跨度、覆蓋、排水、采光、室內(nèi)裝飾和室外立面等分屬不同工種、不同建造時序的設(shè)計(jì)工作高度濃縮地整合在了對預(yù)制混凝土梁的剖面設(shè)計(jì)當(dāng)中。這一系列如同骨骼一般在形態(tài)上十分有機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件展現(xiàn)出了預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)塑造空間特征的有效性與多樣性（圖1）。當(dāng)下我國正大量建造預(yù)制混凝土建筑，面對這種技術(shù)逐漸成熟，成本逐漸降低，卻很少在設(shè)計(jì)層面進(jìn)入建筑師視野的技術(shù)條件，我們不禁發(fā)問：預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)參與建筑設(shè)計(jì)有何優(yōu)勢？預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)能塑造出何種獨(dú)特的建筑感知？預(yù)制混凝土構(gòu)件重復(fù)排布的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如何適應(yīng)不同尺度和類型的建筑空間？本文將以費(fèi)薩克的三個建筑實(shí)例對上述問題進(jìn)行討論。

圖1：費(fèi)薩克設(shè)計(jì)的預(yù)制構(gòu)件同比例圖示 

一、三座預(yù)制混凝土建筑

水文研究中心（Center for Hydrographic Studies，1963年建成）由一棟7層辦公塔樓和一間長達(dá)80m的單層實(shí)驗(yàn)室（長80m，寬22m，高8m）組成（圖2、圖3）。費(fèi)薩克在實(shí)驗(yàn)室80m的長邊上現(xiàn)澆了兩堵6.6m高的鋼筋混凝土剪力墻，然后將64根預(yù)制混凝土“骨梁”垂直于長邊放置在剪力墻頂端。“骨梁”彼此平行地覆蓋住了整個實(shí)驗(yàn)空間。在實(shí)驗(yàn)室面向入口庭院的主立面上，“骨梁”向剪力墻外側(cè)出挑，將預(yù)制構(gòu)件的特殊形式作為唯一的立面元素呈現(xiàn)了出來（圖4）。

圖2：水文研究中心鳥瞰

圖3：水文研究中心一層平面

  

圖4：從入口庭院看向塔樓與實(shí)驗(yàn)室

 

圣安娜教堂（Santa Ana Parish Church，1971年建成）由一個異形主禮拜堂（長32m，寬20m，高5.5m）和兩側(cè)的矩形辦公空間組成（圖5、圖6）。主禮拜堂的屋面被39根“骨梁”緊密覆蓋。“骨梁”一端放置在禮拜堂四周的弧形清水混凝土墻頂，另一端擱置在禮拜堂梭形天窗前的現(xiàn)澆橫梁上。斷面相同的“骨梁”也同時覆蓋了平面規(guī)整的辦公區(qū)域，并在外立面的各個方向上展示著“骨梁”奇特的剖面形態(tài)（圖7）。

圖5：圣安娜教堂鳥瞰  

圖6：圣安娜教堂一層平面  

圖7：城市中的圣安娜教堂 

赫塔菲體育館（Sports Pavilion in Getafe，2003年建成）由一個矩形大跨場館（長51m，寬40m，高8m）和鋸齒狀的緊貼場館一側(cè)的輔助空間組成（圖8、圖9）。6根剖面呈海鷗形的“骨梁”被放置在8m高的現(xiàn)澆混凝土柱上（圖10）。“骨梁”之間2.66m寬的區(qū)域覆蓋著拱形聚碳酸酯材料，為體育館內(nèi)部提供了充足的自然采光。

圖8：赫塔菲體育館鳥瞰  

圖9：赫塔菲體育館一層平面   

圖10：城市中的赫塔菲體育館    

二、整合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

無論是耳熟能詳?shù)摹敖?gòu)”思潮，還是最近在國內(nèi)被廣泛提及的“強(qiáng)結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)參與當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)的有效性正受到越來越多的關(guān)注。但盲目暴露的結(jié)構(gòu)會被錯綜復(fù)雜的構(gòu)造和設(shè)備所湮沒，或者最終被裝飾性吊頂一蓋了之，喪失了表達(dá)的機(jī)會。因此想要妥善地利用結(jié)構(gòu)塑造空間，如何處理可能干擾結(jié)構(gòu)表達(dá)的功能要求就顯得尤為重要了。在上述費(fèi)薩克的三座建筑中，由于設(shè)備要求相對簡單，表達(dá)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度主要集中在如何處理屋面覆蓋、采光、排水，室內(nèi)聲學(xué)、飾面等技術(shù)要求對結(jié)構(gòu)形象可能造成的影響之上（圖11）。

圖11：“骨梁”整合采光、排水和預(yù)應(yīng)力的草圖  

費(fèi)薩克的個別教堂建筑也曾通過鋼結(jié)構(gòu)屋架來實(shí)現(xiàn)大跨。但鋼結(jié)構(gòu)相對繁復(fù)的構(gòu)架系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)之上必不可少的圍護(hù)層往往弱化了結(jié)構(gòu)與空間的表現(xiàn)力（圖12）。

圖12：圣瑪麗亞·馬格達(dá)萊納教堂室內(nèi)   

與之相對，進(jìn)入三座預(yù)制混凝土建筑室內(nèi)，平行排布的“骨梁”成了屋面僅有的表現(xiàn)要素（圖13~圖15）。

圖13：水文中心實(shí)驗(yàn)室室內(nèi) 

 

圖14：圣安娜教堂室內(nèi)

圖15：赫塔菲體育館室內(nèi)  

這種視覺上的簡明首先得益于費(fèi)薩克對屋面“受力”結(jié)構(gòu)與“圍護(hù)”結(jié)構(gòu)的整合。具體而言，以圣安娜教堂為例，布滿屋面的“骨梁”剖面呈倒梯形，左右對稱。梯形的兩腰分別伸出一段水平翼緣，構(gòu)件的頂面在兩端微微上翹。這樣的剖面設(shè)計(jì)使水平密排的構(gòu)件兩兩對接，形成完整且連續(xù)的屋面系統(tǒng)。構(gòu)件上翹的部分相互拼接，在屋面形成間斷隆起，而凹陷的部分則成了排水通路，通過覆蓋一層薄薄的防水材料即可做到屋面的排水與防水（圖16）。

圖16：圣安娜教堂的“骨梁”組合  

由于光滑的平面混凝土天花會造成一定的回聲問題，因此費(fèi)薩克特意將“骨梁”下凸，在室內(nèi)形成了凹凸不平的天花頂面，降低了后期使用中因?yàn)椴涣嫉穆曇粜Ч菝娼Y(jié)構(gòu)被吸聲材料包裹的風(fēng)險。與此同時，“骨梁”屋面的空腔也為教堂室內(nèi)提供了一定的保溫性能。“骨梁”在這個設(shè)計(jì)中不僅承擔(dān)了結(jié)構(gòu)性的跨度作用，也通過構(gòu)件剖面上的細(xì)微形態(tài)變化將屋面覆蓋、排水、聲學(xué)和保溫的考慮整合在了一起，省去了次級結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的介入，從而保證了結(jié)構(gòu)本身的清晰表達(dá)。此外，由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的使用，教堂中實(shí)現(xiàn)17m跨度的空腹“骨梁”高度僅為0.58m，一定程度上平衡了密梁系統(tǒng)可能帶來混凝土用量增加。

在水文中心實(shí)驗(yàn)室與赫塔菲體育館的大跨空間中，費(fèi)薩克則進(jìn)一步將建筑對均勻自然采光的要求整合設(shè)計(jì)進(jìn)了“骨梁”的剖面之中。在建造于1963年的水文實(shí)驗(yàn)室中，費(fèi)薩克采用了常見的北向高窗引入自然光。觀察構(gòu)件剖面，近似三角形的“骨梁”向左上方伸出一段弧形挑檐用來遮擋南側(cè)的直射光；挑檐下側(cè)是通向構(gòu)件底部的連續(xù)曲線，并在室內(nèi)外分界處形成一個微小的凸起，與前一個構(gòu)件右側(cè)上翹處的缺口一起用來固定天窗玻璃；挑檐外側(cè)則是向下的連續(xù)斜面，在構(gòu)件最右端上翹形成了屋面的排水凹槽（圖17）。而在2003完成的體育館中，借助聚碳酸酯材料的半透光及結(jié)構(gòu)彎曲性能，費(fèi)薩克在“骨梁”間直接設(shè)置了寬2.66m的水平拱形天窗。“骨梁”左右高起用以承托天窗材料，中間壓低作為屋面排水通道。天窗的拱形弧線延續(xù)至混凝土構(gòu)件表面，形成了5個完整的拱形屋面并置的形態(tài)。僅僅1.4m高的先張法預(yù)應(yīng)力混凝土“骨梁”就實(shí)現(xiàn)了體育館需要的51m跨度（圖18）。

圖17：水文實(shí)驗(yàn)室的“骨梁”組合  

圖18：赫塔菲體育館的“骨梁”組合  

阿爾伯蒂將結(jié)構(gòu)作用歸納為力學(xué)屬性、空間屬性和象征屬性，隨著結(jié)構(gòu)技術(shù)的復(fù)雜化與專業(yè)化，必然出現(xiàn)的專業(yè)分工則一定程度使建筑師在設(shè)計(jì)前期失去了將結(jié)構(gòu)作為設(shè)計(jì)要素的機(jī)會意識。與此同時，建筑設(shè)計(jì)之后的室內(nèi)設(shè)計(jì)專項(xiàng)在普遍的分包模式下也存在錯解建筑方案的原初意圖，甚至建筑與室內(nèi)相互沖突的情況發(fā)生。誠然分工可以促成各專業(yè)的精細(xì)化，但這同時也增加了不同專業(yè)間來回協(xié)調(diào)的時間和人力成本，降低了設(shè)計(jì)效率。而上述工作模式則往往導(dǎo)向一種層層覆蓋的構(gòu)造作法，從而造成更多的材料消耗和更長的建造周期，與之對應(yīng)的建筑空間則往往呈現(xiàn)出一種飾面材料包裹下的抽象狀態(tài)。

在我國倡導(dǎo)建筑工業(yè)化與低碳環(huán)保的政策指引下，近年來預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)重新展開了大規(guī)模地應(yīng)用。但需要注意的是，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢絕對不僅僅局限在加快施工進(jìn)度與節(jié)能環(huán)保的技術(shù)層面，就建筑師關(guān)心的設(shè)計(jì)表達(dá)而言，其構(gòu)件形態(tài)的多樣性與精確性可以將原本需要龍骨、壓型鋼板、石膏板、砂漿等室內(nèi)外構(gòu)造材料在高密度手工作業(yè)下完成的修飾和構(gòu)造工作通過構(gòu)件形態(tài)的設(shè)計(jì)，高度整合進(jìn)結(jié)構(gòu)體，并最終以簡明精細(xì)的結(jié)構(gòu)本身參與到空間塑造之中。在費(fèi)薩克的建筑案例中，預(yù)制混凝土既是一種經(jīng)濟(jì)措施，在設(shè)計(jì)過程中以結(jié)構(gòu)梁為線索高效地統(tǒng)合各專業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高效率，減少施工用料與人工，同時也為希望利用結(jié)構(gòu)參與表達(dá)的建筑項(xiàng)目提供了一種清晰地展現(xiàn)結(jié)構(gòu)和控制最終室內(nèi)完成效果的設(shè)計(jì)策略，這也正是預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)參與建筑設(shè)計(jì)的一種獨(dú)特優(yōu)勢。

三、異化橫梁：喚起感知的“細(xì)部化結(jié)構(gòu)”

“當(dāng)今過分強(qiáng)化的建筑思維與概念導(dǎo)致了它的物質(zhì)性、感官性與實(shí)體本性的消失。”

三座建筑中的“骨梁”均不加修飾地表現(xiàn)著混凝土材料。水平排布的“骨梁”與下方現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的簡支關(guān)系也清晰地展現(xiàn)著受力邏輯。因此我們很容易將這樣的空間效果歸入“粗野主義”和“建構(gòu)”的范疇之中。但在這種籠統(tǒng)的描述之外，費(fèi)薩克近乎極端地利用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)整合設(shè)計(jì)的做法到底產(chǎn)生了什么樣獨(dú)特的效果呢？也許我們可以按照肯尼思·弗蘭姆普敦的提示將其與烏拉圭建筑師埃拉蒂奧·迪埃斯特（Eladio Dieste）進(jìn)行對比來展開分析。

他們兩者都“從材料的天性及結(jié)構(gòu)的有效性出發(fā)來設(shè)計(jì)建筑形態(tài)”。他們建筑中的結(jié)構(gòu)都具有“多義性”，并能“將空間、建造、材料、細(xì)節(jié)等要素統(tǒng)合起來”。這種 “多義性”結(jié)構(gòu)的運(yùn)用使得兩位建筑師的室內(nèi)空間都呈現(xiàn)出了以純粹結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為主導(dǎo)的簡明性與力量感（圖19、圖20）。

圖19：從內(nèi)部看馬薩諾農(nóng)產(chǎn)品倉庫的磚筒殼  

圖20：從內(nèi)部看實(shí)驗(yàn)室的“骨梁”  

但來到建筑外部，我們很容易察覺這兩種“多義性”結(jié)構(gòu)給人感受上的差別。在迪埃斯特的建筑中，磚塊是整合設(shè)計(jì)的基本材料，設(shè)計(jì)要素被整合在了由磚塊雙向拼接而成的配筋拱殼和筒殼等大尺度結(jié)構(gòu)形態(tài)中。兩個拱形之間的低處縫隙雖然也作為屋面排水，但建筑外部的體驗(yàn)依然聚焦在表現(xiàn)受力特征和空間形態(tài)的結(jié)構(gòu)形式中，被整合的排水細(xì)部并不傳遞明顯的感知（圖21、圖22）。

圖21：馬薩諾農(nóng)產(chǎn)品倉庫磚筒殼的外部姿態(tài)

圖22：馬薩諾倉庫筒殼剖面及最低處參考大樣圖

與之相對，費(fèi)薩克的建筑外部特征主要由立面上展現(xiàn)的“骨梁”剖面形態(tài)來塑造。由于對采光和排水的整合，常規(guī)方方正正的“梁”變?yōu)榱溯喞纪沟挠袡C(jī)形態(tài)。這種結(jié)構(gòu)形態(tài)上的異化減弱了其力學(xué)意義的傳遞，反而讓人感覺這些混凝土構(gòu)件的主要作用是用以應(yīng)對自然采光的遮陽百葉與屋面雨水的泄水口（圖23、圖24）。屋面橫梁因此被異化為了一種“細(xì)部化結(jié)構(gòu)”。換句話說，費(fèi)薩克的建筑外部雖然表現(xiàn)了結(jié)構(gòu)，但給人帶來的體驗(yàn)卻并不像室內(nèi)那樣以結(jié)構(gòu)的支撐和受力關(guān)系為主，整合在結(jié)構(gòu)上的細(xì)部特征反而被凸顯了出來。

圖23：水文實(shí)驗(yàn)室外立面上的“骨梁”姿態(tài)

 

圖24：水文實(shí)驗(yàn)室“骨梁”專利圖

愛德華·福特（Edward Ford）認(rèn)為具有維護(hù)性能的細(xì)部可以“改變我們對環(huán)境因素作用于建筑的感知” 。并以拉爾夫·厄斯金（Ralph Erskine）在劍橋大學(xué)克萊爾學(xué)堂旅社的設(shè)計(jì)作為例證，指出其每個陽臺地面上向外出挑獨(dú)立泄水口的做法凸顯了排水細(xì)部在建筑外部的形象，進(jìn)而達(dá)成了通過細(xì)部產(chǎn)生感知的作用（圖25）。有著類似想法的還有西班牙建筑師胡安·納瓦羅·巴爾德維格（Juan Navarro Baldeweg）。他在 “雨屋”的設(shè)計(jì)中特意將檐溝凸出山墻進(jìn)行表現(xiàn)，并強(qiáng)調(diào)“雨是這個住宅所在場地環(huán)境的一種暗示。住宅像雕塑一樣通過和‘雨’這一自然現(xiàn)象建立關(guān)聯(lián)而確立了自身的存在” （圖26）。但我們不得不承認(rèn)，雖然細(xì)部的形象在上述案例中被刻意凸顯和放大，但細(xì)部的尺度相對建筑整體依然是渺小的。即便概念上通過“細(xì)部”與自然建立關(guān)聯(lián)的訴求得以成立，但在現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生的體驗(yàn)效果卻往往十分的微弱。

圖25：克萊爾學(xué)堂旅社陽臺上凸出的泄水口   

圖26：雨屋中從山墻向外出挑的檐溝  

相比被迪埃斯特“隱藏”在筒殼形態(tài)中的排水細(xì)部，工廠預(yù)制對小尺度復(fù)雜形態(tài)的加工條件讓費(fèi)薩克整合進(jìn) “骨梁”結(jié)構(gòu)的排水通道與遮陽挑板都具備了作為細(xì)部被獨(dú)立識別的形態(tài)（圖27、圖28）。而預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)所適應(yīng)的密排橫梁體系形成的建筑屋面，則讓這些細(xì)部形態(tài)隨著結(jié)構(gòu)的重復(fù)在建筑的整體而非局部上進(jìn)行著強(qiáng)烈的表達(dá)（圖29）。通過上述的案例對比，我們或許可以總結(jié)出通過細(xì)部產(chǎn)生體驗(yàn)的兩個條件：其一，細(xì)部具有獨(dú)立且可識別的形態(tài)；其二，細(xì)部在視覺中占據(jù)主導(dǎo)地位。無論費(fèi)薩克自己是否懷有這樣的愿望，他的預(yù)制混凝土“骨梁”都實(shí)現(xiàn)了這種將建筑中起到維護(hù)性能的細(xì)部轉(zhuǎn)化為直觀感受的設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而“提供我們對于‘聯(lián)系’‘外力’‘組件’‘材料’的認(rèn)知，不斷提醒我們身處何處、周圍環(huán)境，以及我們所處的狀態(tài)”。而這也體現(xiàn)了預(yù)制混凝土區(qū)別于其他材料參與建筑感知塑造的一種可能。

圖27：預(yù)制中的“骨梁”單元  

圖28：費(fèi)薩克與制作完成的“骨梁”單元  

圖29：水文實(shí)驗(yàn)室屋面鳥瞰  

四、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的演化

從實(shí)驗(yàn)室到教堂及體育館，三座建筑在空間尺度、功能要求和空間氛圍上的訴求都是截然不同的。“骨梁”之所以能夠適應(yīng)這些變化，原因之一是預(yù)制混凝土構(gòu)件形態(tài)的可塑性與多樣性；與此同時，費(fèi)薩克對針對不同項(xiàng)目中的限制與特征，對水平“骨梁”結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的演化設(shè)計(jì)也是十分重要的。具體而言，針對項(xiàng)目中面臨的實(shí)際問題（吊裝、運(yùn)輸、氛圍……），通過調(diào)整結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中預(yù)制構(gòu)件的組合模式、制作方式和支撐方式，基于近似結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的建筑空間就能夠獲得一定的多樣性。

設(shè)計(jì)時間稍早于水文中心的梅德醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)大樓（Made Pharmaceutical Laboratories，1967年建成）入口雨篷是費(fèi)薩克利用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)整合多種功能的第一次嘗試。其雨篷跨度僅3.9m，預(yù)制構(gòu)件剖面呈S形。組合中的左右兩個構(gòu)件相互搭接形成物理防水，下凹部分作為排水通路，水平排布的預(yù)制構(gòu)件以單臂懸挑的方式和剪力墻現(xiàn)澆在一起（圖30、圖31）。費(fèi)薩克試圖在緊隨其后的水文實(shí)驗(yàn)室中延續(xù)該雨棚的剖面設(shè)計(jì)。他在雨棚構(gòu)件S形剖面的基礎(chǔ)上加入了對自然采光的考慮，設(shè)計(jì)了一根22m長的先張拉預(yù)應(yīng)力大梁。但這一方案卻遭到了結(jié)構(gòu)工程師的反對，其理由是當(dāng)年的技術(shù)條件根本無法吊裝如此長度和重量的預(yù)制混凝土構(gòu)件。

圖30：梅德醫(yī)藥實(shí)驗(yàn)大樓入口雨棚  

圖31：雨棚正立面   

經(jīng)過反復(fù)推敲，費(fèi)薩克提出將22m長的大梁分散為1m寬的小尺寸構(gòu)件（長1.3m，寬1m，高1.15m），并在構(gòu)件的剖面上加入一個空腔，使得分散的預(yù)制構(gòu)件可以通過后張拉預(yù)應(yīng)力的方式被穩(wěn)定地錨固為一根完整的大梁，以化整為零的方式簡化建造過程中的吊裝問題（圖32）。最終，在結(jié)構(gòu)工程師里卡多·巴雷多（Ricardo Barredo）的后張拉專利幫助下，實(shí)驗(yàn)室的屋面“骨梁”被拆分為四種剖面相近的預(yù)制構(gòu)件（圖33）。

圖32：“骨梁”剖面的演變草圖  

圖33：水文實(shí)驗(yàn)室4種預(yù)制構(gòu)件的組合模式圖解  

建造時，工人先在兩堵現(xiàn)澆的鋼筋混凝剪力墻之間搭建木支架，并按照順序?qū)?6個構(gòu)件碼放在木構(gòu)架上。隨后將預(yù)應(yīng)力筋穿過構(gòu)件上預(yù)留的孔位，在一端用錨栓錨固，在另一端施加預(yù)應(yīng)力將分散的構(gòu)件張緊，最后移除下方支架，即可完成一根“骨梁”的施工（圖34）。從雨棚到大跨屋面，通過進(jìn)一步細(xì)分結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中預(yù)制構(gòu)件的組合模式，水文實(shí)驗(yàn)室的預(yù)制混凝土屋面才得以在1960年代西班牙并不發(fā)達(dá)的建造條件下順利地完成。隨著施工技術(shù)和器械的進(jìn)步，2003年施工的赫塔菲體育館已經(jīng)具備對長達(dá)51m的預(yù)制大梁進(jìn)行直接吊裝的能力。

圖34：水文實(shí)驗(yàn)室的“骨梁”及下方木支架

在赫塔菲體育館項(xiàng)目中，雖然51m的巨形構(gòu)件還是通過工廠預(yù)制和汽車運(yùn)輸?shù)姆绞降竭_(dá)了施工現(xiàn)場，但其長度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了常見民用建筑中的預(yù)制構(gòu)件尺寸（圖35、圖36）。對于更加普遍的建筑項(xiàng)目，運(yùn)輸卡車的裝載規(guī)格，項(xiàng)目工地與預(yù)制廠之間的道路轉(zhuǎn)彎半徑和限高等條件也會對構(gòu)件的尺寸和形式提出要求，進(jìn)而限制建筑設(shè)計(jì)的表達(dá)（表1）。我國建筑師劉克成在設(shè)計(jì)漢陽陵帝陵外葬坑保護(hù)展示廳中，長達(dá)31m的預(yù)制預(yù)應(yīng)力大梁采用了一種在施工現(xiàn)場就地制作的“游牧式”預(yù)制構(gòu)件制作措施，從而避免了道路運(yùn)輸條件給構(gòu)件尺寸帶來的限制。這種區(qū)別于傳統(tǒng)工廠生產(chǎn)的制作方式提高了預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)對大尺度構(gòu)件的兼容性，進(jìn)而拓寬了此系統(tǒng)在設(shè)計(jì)層面能夠形成的空間類型和空間效果。

圖35：赫塔菲體育館的“骨梁”與現(xiàn)澆柱  

圖36：費(fèi)薩克（正中）在吊裝現(xiàn)場

圣安娜教堂中的“骨梁”尺寸（最長19m，寬0.8m，高0.54m）相對較小，經(jīng)過工廠預(yù)制，被車輛運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后，通過起重機(jī)吊裝放置在現(xiàn)澆墻體和梁頂留出的凹槽中即可完成屋面施工（圖37）。

圖37：圣安娜教堂屋面施工

因此上述吊裝和運(yùn)輸問題并沒有給教堂的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)造成直接影響。不難看出三座大跨建筑中平行排布的“骨梁”都在構(gòu)件的兩端獲得豎向支撐。然而具體到每一個項(xiàng)目：實(shí)驗(yàn)室兩側(cè)的支撐是完整的2堵平行剪力墻（圖38）；體育館中的支撐則是2根立柱（圖39）；教堂中的支撐是4堵弧形剪力墻與一根橫梁。這種基于近似結(jié)構(gòu)邏輯的支撐形式改變增強(qiáng)了該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)對不同尺度和功能空間的適應(yīng)性，也給建筑師塑造多樣的空間特征提供了保證。這一點(diǎn)在圣安娜教堂的設(shè)計(jì)中顯得尤為凸出。

圖38：水文實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)關(guān)系圖解（紅色為預(yù)制部分） 

圖39：赫塔菲體育館結(jié)構(gòu)關(guān)系圖解（紅色為預(yù)制部分）

在1962年梵蒂岡第二屆大公會議之后，神父被要求面對信眾發(fā)言并保證聲音傳遞的清晰無誤。在與圣安娜教堂同時期設(shè)計(jì)建造的圣母升天教會學(xué)校教堂中（Colegio de Nuestra Senora de la Asuncion，1965年建成），“骨梁”的兩端被分別支撐在一面連續(xù)弧墻和多面分段弧墻頂部。這使得從祭壇發(fā)出的聲音被遠(yuǎn)處的分段弧墻散射，減弱了混響效果對發(fā)言者的干擾，也同時塑造了相比水文研究中心矩形平面更具特征的室內(nèi)空間效果。但受限于“骨梁”在剪力墻頂端放置的結(jié)構(gòu)形式，祭壇區(qū)域的局部天光設(shè)計(jì)則受到了一定的限制。在這個案例中，費(fèi)薩克的做法是將“骨梁”的局部切除形成鏤空，從而在圣殿區(qū)域營造出斑駁且具有神圣感的光線氛圍（圖40）。

圖40：圣母升天教會學(xué)校教堂的祭壇天光  

 

顯然，圣母升天教會學(xué)校教堂中的天光設(shè)計(jì)并沒讓費(fèi)薩克完全滿意，在圣安娜教堂的設(shè)計(jì)中，費(fèi)薩克索性將祭壇上方的“骨梁”與剪力墻脫開，祭壇背后的弧形剪力墻進(jìn)一步向上升高，以形成一個開口巨大的梭形天窗（圖41）。

圖41：圣安娜教堂的祭壇天光 

費(fèi)薩克借著光線從梭形天窗灑向弧形墻面的動勢，在弧墻面上內(nèi)凹形成了三個壁龕區(qū)域。這個操作通過內(nèi)凹部分形成的陰影強(qiáng)化了祭壇區(qū)域被光線包裹的神圣感，也同時塑造出了不同儀式和雕塑區(qū)域的空間領(lǐng)域感。祭壇上方脫開墻體的“骨梁”則被一根橫跨室內(nèi)空間的現(xiàn)澆混凝土梁所承托。如果不是特別提醒，這根橫梁0.5m見方的尺寸并不引人注意，也不會對祭壇區(qū)域的空間效果造成干擾。但值得注意的是，這跟看似輕巧的橫梁不僅跨越了將近22mm的距離，還承托了20根“骨梁”一半的荷載。這種視覺上的纖細(xì)輕巧與結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)壯存在著顯著的矛盾，而這個疑問在橫梁的上方的室外得到了解答（圖42）。

圖42：圣安娜教堂室外的拱形梁  

為了讓室內(nèi)橫梁做到極限小，費(fèi)薩克在橫梁上方的室外設(shè)計(jì)了一根寬1.2m的拱形梁，并通過6根細(xì)柱在豎直方向上吊掛住室內(nèi)橫梁。為了平衡拱梁形成的側(cè)推力，拱底兩側(cè)還增加了如同哥特教堂中飛扶壁柱墩一般的加強(qiáng)混凝土柱。因此圣安娜教堂中的“骨梁”實(shí)際上一端放置在分段的弧形剪力墻頂，一端放置在不被體驗(yàn)的拱梁所吊掛著的纖細(xì)室內(nèi)橫梁之上（圖43）。這種針對教堂空間中“骨梁”支撐系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，使得圣安娜教堂巨大的梭形天窗得以成立，從而塑造出了建筑內(nèi)部充滿表現(xiàn)力的天光氛圍。

圖43：圣安娜教堂結(jié)構(gòu)關(guān)系圖解（紅色為預(yù)制部分）

“骨梁”的命名與有機(jī)形態(tài)讓人不免聯(lián)想到脊椎動物的骨骼，值得注意的是，脊椎動物的形態(tài)多樣性往往就來自于重復(fù)骨骼所構(gòu)成骨架上的某些細(xì)微改變。與之類似，費(fèi)薩克通過“骨梁”剖面形態(tài)與豎向支撐結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)，以同一套“骨架（結(jié)構(gòu)系統(tǒng)）”為基礎(chǔ)，演化出了尺度與氛圍各異的建筑空間，為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的空間多樣性提供了一種有效的設(shè)計(jì)路徑。

五、結(jié)語

伍重（Jorn Utzon）在悉尼歌劇院施工現(xiàn)場的高級助手比爾·惠特蘭（Bill Wheatland）曾經(jīng)說過，“在他（伍重）看來，預(yù)制方法未必能夠降低造價或者加快建造速度，但卻不失為一種獲取一流工藝結(jié)果的手段” 。這段評價伍重對預(yù)制混凝土技術(shù)的看法也同樣可以用來描述費(fèi)薩克的建筑。“骨梁”的使用或許降低了造價，加快了建造速度，但個別特殊的處理方式也有可能讓一些建造過程反過來變得更加困難。但狹義的經(jīng)濟(jì)因素或許不應(yīng)該成為是否利用一項(xiàng)技術(shù)的唯一考量。在尊重預(yù)制混凝土技術(shù)特性的前提下努力發(fā)掘它的設(shè)計(jì)機(jī)會，就可能在經(jīng)濟(jì)與高效的范圍內(nèi)創(chuàng)造出獨(dú)具特征的建筑空間，從而提高應(yīng)用該技術(shù)所獲得的總體收益（經(jīng)濟(jì)或效果上）。費(fèi)薩克的建筑實(shí)踐就沿著這樣的道路展現(xiàn)了預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)參與建筑設(shè)計(jì)的一種可能，其建筑空間塑造的獨(dú)特性與有效性或許可以為我國當(dāng)下的預(yù)制混凝土建筑發(fā)展，以及建筑、結(jié)構(gòu)、室內(nèi)一體化等相關(guān)議題提供一些啟發(fā)。

（本文節(jié)選自《整合與異化——米蓋爾·費(fèi)薩克建筑中的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)》，原文刊登于《建筑師》雜志2022年10月刊，微信版已略去文中所有注釋、圖片來源、參考文獻(xiàn)等信息，正式版本以原文為準(zhǔn)。版權(quán)所有，未經(jīng)允許，不得轉(zhuǎn)載）

（責(zé)任編輯：何雯麗）

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