以地为材的建造——多维背景...地区建筑在地材料的相适表达_张鹏举.pdf

20 主题专栏 FEATURE THEME以地为材的建造多维背景下内蒙古中西部地区建筑在地材料的相适表达张鹏举 李佳ZhangPengju LiJia 收稿日期：20221205CONSTRUCTION UTILIZING LOCAL MATERIALS:THE ADAPTABILITYS EXPRESSION OF LOCAL BUILDING MATERIALS IN CENTRAL AND WESTERN INNER MONGOLIA UNDER MULTI-DIMENSIONAL BACKGROUND 摘要 重新认识在地材料对于建筑创作全方位的重要性，旨在强调生态和经济维度下在地材料物质性和时间性表达的意义，以及建构感对材料属性表达的作用。结合在内蒙古中西部地区的建筑实践案例，通过挖掘在地材料资源，介绍了天然材料、再生天然材料与废弃材料等在地材料的利用方式，讨论在地材料在建筑设计中与本地域多自然、贫资源、弱经济等创作背景的相适策略和实践表达。关键词 在地材料；物质属性；精神属性；地域背景；建构Abstract Re-recognizing local materials is important for all-around architectural design.It aims at emphasiz-ing the meaning of local materials in physicality and timeliness,and the effect of construction to materials property under the influence of ecological and economic significance.By taking some architectural practice cases in the central and western Inner Mongolia as examples and exploring local materials,this paper introduces the usage of local materials such as natural materials,recy-cled natural materials and waste materials.This paper also discuses local materials multi-dimensional strategies and construction expression in the creation background of regional feature,including kinds of natural environment factors,poor resource allocation,and low economic situ-ation in architecture design.Keywords local materials;material characters;spiritual characters;regional background;construction张鹏举 全国工程勘察设计大师，内蒙古工业大学建筑学院教授、博士生导师李 佳 内蒙古工业大学建筑学院博士研究生，内蒙古自治区绿色建筑重点实验室在地资源自古以来就是建筑材料的直接来源。在传统建筑中，由于建造能力、社会需求与物质资源的高度匹配，建筑呈现自然、自明、自洽的状态。随着高性能现代材料的出现和技术能力的拓展，传统的在地材料逐渐隐于历史舞台，虽偶有利用，但也多呈装饰、碎片式特征。在提倡绿色低碳发展的当下，重新审视并系统利用传统在地材料具有不言而喻的生态意义，对于我国广大的欠发达地区而言，如西部边地，更具有直接的经济意义。对于生活在由新材料、新技术构成的无差别空间内的人们来说，在地材料不仅有明确的物理属性，而且携带天然的情感属性，值得建筑师们深入挖掘、探究。1 重新认识在地材料在地材料的属性可以归结为物质性和时间性：物质性表现为材料的在地性和原真性；时间性则是材料传递情感的主要来源，表现为光阴感、日常性和可持续性。笔者借唯物主义哲学“物质第一性，意识第二性，物质决定意识，意识是人脑对客观事物的反映”1的观点，说明建筑材料这两种属性的相互关系：材料的物质属性是第一性，如硬度、密度、冻融循环、抗弯能力等性能要素，可以通过科学实验的方法用数值确定；材料的精神属性是第二性，描述人对材料的感受，如明暗、冷暖、粗犷细腻等感知要素，表达情感、历史记忆等。总体上来说，诉诸于时间感的情感属性需要依赖在地材料的物质性而产生，如光阴感是真实材料随时间变化呈现的某种“老去”感，日常性是人的身体与真实材料在生活中的种种“连接”，可持续性是真实材料随时随地归入土地的某种“永续”。本文认为，材料的建构感是在地材料获得情感属性的直接来源。在地材料在建筑中的建构，一方面来自结构意义上材料自身的传力逻辑，另一方面来自建筑意义上材料的构造逻辑，此外，建造过程的“手工”劳作虽在成形后不可见，但其与日常经验的联系会深植在人的意识中。因此，在地材料的建构感还来自可见的空间逻辑和可感的生活经验两个方面。在实践中，在地材料的建构逻辑需要在具体的设计中进行研究，其会因各地材料资源的类型和属性的不同而呈现不同的样式。从自然、资源、经济的维度看，内蒙古自治区中西部地区是我国广大西部边地的一个缩影，显现了西部地区共有的生态环境脆弱、资源现状匮乏和地区经济薄弱等特征。多年来，笔者团队在这片土地上完成了大量基于在地材料的实践项目，在挖掘在地材料的过程中，将其分为自然在地材料和再生在地材料：自然在地材料有土、砂、石等；再生在地材料主要由矸石砖和粉煤灰等工业废料制成的砌块等，这类材料来源自然矿物，有间接的自然属性，具有极高的经济性。经过多年的实践，笔者团队持续研究了上述两类在地材料的工程做法和技术手段，尤其是在保温节能方面的构造措施，并在此基础上，更加关注它们在表达精神情感方面的作用和方式。与背景条件的全方位相适，是建筑创作的基础。从建筑创作“生成论”角度来看材料，在地材料与背景的相适是一切表现的前提。就西部边地而言，背景条件大致包括自然、资源和经济。本文以此种分类的实践进行分享，或许能提供一些启示及借鉴意义。2 实践一：以在地土石为材，与自然相适内蒙古自治区中西部地区，从孤烟大漠、广袤戈壁到农牧交错的河套平原，再到功能复合的草原城镇，自然环境质朴、浑厚，丰富多样。内蒙古自治区中西部地区最原始的建筑都是利用在地的土和石建造的，如土坯做的砖、毛石砌的墙、土和石相融构成的窑等。当下，对于置身其中的体验者来说，这些土、石本身就代表了自然和传统，散发着来自真实物质性的情感表达。对于建筑师来说，土、石还代表了一条在低建造意义上融入自然环境的设计路径。内蒙古自治区中西部地区的土、石的类型和构成十分多样。土是当地重要的传统建筑材料，常见的有粉土、粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、砾砂、圆砾，还有典型沙漠的风积沙，它们之间的黏性和含沙量差异很大。地区内石料的质地和类型也有差别。如草原山坡上的砾石、山沟内的块CA 2023/02 当代建筑 21石，还有靠近山陕地区的分化石和泥岩。因地形地貌不同，这些自然土石的性质与用处也不尽相同。恩格贝沙漠科学馆用在地沙土做墙面材料。设计团队在对当地传统民居与周围环境的充分解读后，使用传统工艺，用土做类水刷石的外墙饰面。在具体工艺中，设计团队将当地的沙土根据试验提供的级配，加入适量水泥、石子，形成“在经久的雨水冲刷之后满布冲痕”2的肌理特征。水刷石具有色泽朴实、不褪色、耐污染等性质，在恶劣的沙漠环境中具有得天独厚的优势。除了考虑建筑表面与自然的关系外，恩格贝沙漠馆的墙体还采用了双层墙中空的建造方式，使这一承载情感的表皮具有防寒与隔热的功效。当地沙土的加入使建筑延续了传统民居的建筑肌理，尊重了原有的自然地貌。该项目是一次用在地土做表面材质的尝试（图1、图2）。乌兰花牧场民居用当地草原上的黏土做结构墙体。项目位于乌兰察布市四子王旗。场地的黏土经过加水搅拌即可形成天然胶凝材料红胶泥，加入少许场地中的砾砂，便形成了墙体的主要材料。在具体施工中，设计团队将拌合后的材料装入一种模具袋中，将其层层叠砌，采用利于操作的弧线形墙体围合成大小不一的空间，设计在兼顾导风和稳定性的同时，转译了传统蒙古包的形态。干燥后的墙体经过剥离模具袋、处理防水、增加保温等过程，结合由与墙体材料一致的胶泥处理表面，形成了回应场地的新型“蒙古包”群，在观感体验上呼应了草原的原始辽阔，在精神表达上回应了牧民的文化情感。这种利用场地的土和砂取代混凝土和黏土砖等材料的方式，不仅符合生态、低碳的原则，而且也表达了对草原环境的敬畏（图3、图4）。九龙湾游客中心的墙体材料使用散落在场地的天然块石。项目位于景区入口的山沟内。设计用石头结合保温和结构等要求，形成夹芯保温墙体，并采用附近工匠最熟悉的砌筑方式，直接用清理场地后的石头砌筑，不做筛选，不施任何工艺。这种随机性与周围裸露的山体能够完美衔接，让游客感受到自然与人、山野与建筑的一种共生感3。设计在窗口和门边使用少量钢板和木质材料，经过风雨的洗礼，这些钢和木以各自的方式“老化”，渐渐与石头形成相近的色相，成为自然肌理的一部分。这样以在地材料为主，少用外来资源的建造使经济和生态效益最大化，并在远景群山、中景河谷、近景野筑的交融中，并置了自然奔放的外在美与理性韵律的内在美（图5、图6）。蒙京津冀青少年生态实践基地科普馆利用场地多种材料，既做表皮又做结构。项目位于内蒙古自治区多伦县的一处半沙化地中。设计团队评估了当地风大沙多、冬季寒冷的气候特征，以及处于沙坡的基地特征，在基地北侧用场地上的山皮石砌筑一道长墙嵌入沙土中4。长墙在挡风、挡沙的同时，化解了场地高差，并沿入口延伸至室内，成为建筑迎风面的结构墙体，营造了入口前的微气候环境。其他部分的墙体采用场地沙泥自制的混合材料，它们穿透玻璃延伸至建筑内部，形成展墙，可分隔空间，并与木质材料配合形成自然、亲切的氛围。从内部看，在地材料突破玻璃界面，外溢至室外平台、沙坡、草地，使人产生一种置身自然环境中的体验感；从外部看，在地材料与沙地相接，产生一种“生长于斯”的感觉（图7、图8）。3 实践二：以再生的煤矿伴生石为材，与资源相适 内蒙古自治区是能源，尤其是煤炭资源丰富1 恩格贝沙漠科学馆入口2 恩格贝沙漠科学馆墙面细节3 乌兰花牧场民居外景4 乌兰花牧场民居室内5 九龙湾游客中心墙体材料6 九龙湾游客中心与山体完美衔接16245322 主题专栏 FEATURE THEME的地区，是世界上最大的“露天煤矿”之乡。煤矿且主要集中在中西部地区。制煤过程中伴生的煤矸石是矿物废弃物的一种，产量很大。煤矸石制成的建筑用砖不仅酷似黏土红砖，还可以节约黏土与原煤的用量，减少了资源消耗，是一种有效的循环利用废弃材料的手段。煤矸石砖在内蒙古自治区中西部的工业城市中的优势较为突出，其近地优势可以在当地发挥较大的经济价值。设计对其创造性地运用，除了具有生态意义外，还能唤醒当地人的时代记忆，使项目成为真实自然的地域建筑。因此，关注矸石砖直接作为外观材料的真实呈现方式，成为设计团队需要研究的一个课题。矸石砖一般为多孔结构，其自重占普通实心砖自重比例为80%，可以有效减小建筑基础荷载。多孔矸石砖优于实心砖的保温性能，因此在实践中，设计团队采用墙体夹芯保温构造加强材料的热工性能。具体构造做法为在双层外墙之间（通常为240 mm与120 mm）插入保温材料，用金属网片拉结保证整体性。这样的构造有效解决了墙体保温的问题，最重要的是，矸石砖表皮得以外露，建筑获得真实质感。乌海市是我国西北地区一个重要的煤化工基地，以下案例都是我们在这个“塞外煤城”运用自产矸石砖的实践。黄河渔类增殖站及展示中心用矸石砖建造。项目位于内蒙古自治区乌海市，西邻黄河，是一座水利枢纽工程的配建项目，包括生产和展示空间。设计团队充分研究了砌体结构中“墙”这一关键要素，如结构中利于稳定和生长的组合方式、利于受力和视线的开洞方式、利于交接和施工的墙地关系，以及利于耐久的顶部保护方式等，还研制了一种预制卵石混凝土条形砌块，将其作为拉结，增加墙体稳定性，同时调节外立面的质感，表达了某种在地性，演绎出矸石砖的真实感和岁月感。在上述基础上，设计借助开放的交通动线、内院的弹性组织，提供了展示空间，进而打碎体量，将其平铺于场地。展示空间与有限的树木融合布置，仿佛隐身于河岸风景中（图9）。5乌海市职业技能实训基地由内蒙古自治区乌海市废置的黄河化工厂改造而成。设计的核心在于营造一处具有记忆价值的特定场所，设计的具体内容主要表现为如何处理更新生长中“新”与“旧”的问题，如新功能与旧功能的转化、新建筑与旧建筑的碰撞、新材料与旧材料的组合等。在此，矸石砖充分发挥了其独特的作用：首先，资源的利用十分贴合改造项目，使设计团队坚守了重要初衷；其次，大量运用矸石砖，呼应了遗存建筑的肌理，延续了场所表情。因此，在整体改造设计中，所有新植入的材料都由矸石砖承担。设计进一步在营造空间气质和建构场所秩序等方面，采取了包围、铺陈、提纯、返真、游离等面向体验的具体策略，使矸石砖成为城市公共空间系统中特殊的组成部分（图10）。6乌海市青少年创意产业园项目位于内蒙古乌自治区海市海勃湾区东山脚下，由一座废弃的硅铁厂改造而成，由综合区、艺术设计区、夏令营区、管理办公区等功能区组成。由于园区为多区域组合，矸石砖在该项目中的运用，除了起到环保节约的作用外，还主要起着连接区域和营造环境气氛的作用。例如：充当肌理，营造表情，延续了既有材质表皮的性格；铺成路面，串联场景，强化感知，组织动线；设为界面，形成领域，引导行为，增加感知强度。借此，改造设计进一步采用开放空间、丰富动线、保留痕迹、以新衬旧等策略，提示和强化人的特定体验，并在一系列表情认同的策略中，传递出基于精神空间营造的“光阴感”一种在既有建筑改造中应强化的特定品质（图11）。7乌达区城市棚户区改造项目是一个就地利用矸石砖资源的居住小区。项目为乌海市乌达矿区的一处棚改安置房。设计在一种极低限价的前提下，没有沿用乌海市居住建筑一般在结构外挂贴保温饰面的做法，而是直接用矿区生产的矸石砖进行建造。建筑主体是纯粹意义上的砌体结构，设计采用一贯的夹芯做法来保温，在这里矸石砖既是砌体，又是饰面。设计谨慎处理小户型建筑因形态凸凹导致的用材增加，由开窗大小导致的强度削弱，砌体结构要求的形状整体性等问题之间的矛盾关系。同时，为增加稳定性，在适当的位置，配合相应的形式，增加了扶壁柱做法。设计团队还仔细挑选了矸石砖的成色，使其在立面与结构圈梁设计上调配使用，形成某种具有韵律感和亲切感的尺度。小区整体温暖的色调、熟悉的质感，让居住者产生场所认同感与归属感8910117 7 蒙京津冀青少年生态基地科普馆外景 8 蒙京津冀青少年生态基地科普馆室内 9 矸石砖建造的黄河渔类增殖站及展示中心10 乌海市职业技能实训基地外景11 乌海市青少年创意产业园外景CA 2023/02 当代建筑 23（图12、图13）。4 实践三：以再生的工业弃物为材，与经济相适建设造价少、施工技能低，是内蒙古自治区中西部地区项目建造的现状。因此，地域设计实践中的一大挑战是用设计手段主动解决建筑需求与营造能力不匹配的问题，以及如何在弱经济前提下实现真实建造的问题。使用砌体结构是解决问题的途径之一，用工业废弃物为原料生产的砌块，就是一种循环经济下的建筑材料。在充分挖掘承重砌块潜力的前提下，建筑师进一步发挥其类似混凝土粗犷而厚重质感的表现力，建造一种既与时代对话，又带有某种精神性表达的真实建筑。再生砌块利用工业废料、少量骨料和其他在地材料作为掺合料，经由蒸养、压制而成。其综合造价比钢筋混凝土结构的造价低20%30%，三材用量可减少30%50%，有效节约造价。外墙保温做法类似于矸石砖：利用砌块兼顾承重与围护的双重功能，做成夹芯复合墙体构造。借此，砌块的表皮肌理得以外露，建筑获得真实质感。设计团队在本地区不同的项目实践中，不断运用并挖掘这种砌块的表现力。内蒙古师范大学少数民族雕塑艺术工程研究中心坐落于内蒙古师范大学盛乐校区西侧，功能区为若干雕塑车间和部分展示交流空间。设计的核心是在有限预算下促成快速建造。因此，采用再生砌块作为维护体，成为配合轻钢结构的一种适宜选择。设计为了强化砌块与轻钢结构装配化建造逻辑的配合，采用进行干式作业法砌筑，利用夹芯的保温层和在砌块空腔内灌入浆料的方式解决气密性问题。钢的精致和砌块的粗犷主导了整体空间的基调，使项目形成了一种从外而内的连贯性和真实感。同时，设计团队还强调应对综合背景条件符合逻辑的生成过程，使相应的设计策略在形态、空间、结构等方面都与砌块材料紧密配合8，在光与时间的双重氛围下营建空间表情（图14、图15）。内蒙古工业大学建筑馆二期扩建项目的结构选择直接来自造价。项目位于内蒙古工业大学建筑馆一期北侧。设计团队考量了功能空间的均质性，采用墙体垂直传力的砌体结构实现低造价，同时在材料选择上，采用再生砌块代替一期的红砖，不加修饰地表现了砌块结构。从更为积极的角度看，二期项目通过砌块延续了一期的性格表情。换而言之，其是借助“砌筑”这一建造方式，使新、老建筑产生共同性格的基础。因此，设计避开形式表现，利用诚实的建造方式、清晰的建构逻辑，通过相同功能单元间的一系列分离、过渡、连接、开放及动线的流通，使新、老建筑在厚重、真实的表情中相互对话，相得益彰（图16、图17）9。阴山岩画博物馆（现称巴彦淖尔市博物馆）位于内蒙古自治区临河市城区边缘铁路以西的一处园林中。设计选用再生混凝土砌块代替原本园林建筑惯用的青砖，让项目在沉稳、安静中多了几分粗犷和野性，与城郊接合部这一地理位置相吻合。设计借助生成于基地走向的不规则平面，12131617151412 以矸石砖为主要材料的乌达区城市棚户区改造项目13 乌达区城市棚户区改造项目立面配色14 内蒙古师范大学少数民族雕塑艺术工程研究中心外景15 内蒙古师范大学少数民族雕塑艺术工程研究中心室内16 内蒙古工业大学建筑馆二期扩建项目外景17 内蒙古工业大学建筑馆二期扩建项目室内24 主题专栏 FEATURE THEME参考文献1 肖前马克思主义哲学原理M北京：中国人民大学出版社，1998.2 张鹏举分解、正交、嵌埋：恩格贝沙漠科学馆的设计策略J建筑学报，2012（10）：60-613 贺龙，张鹏举不藏不显，在地野筑：九龙湾游客中心设计J建筑学报，2019（7）：86-874 张鹏举设计中的选择：多伦蒙京津冀青少年生态基地科普馆J建筑学报，2022（11）：36-40表现了再生砌块的建构感，在非垂直的墙角处裸露了矩形砌块的构造咬合。设计顺势将这种特征沿基地中的人流动线引入建筑内部，使其成为展览布置的主动线，串联起若干内庭院。为加强内、外空间的流畅感，设计通过墙与顶的脱开，将阳光、水面引入建筑内部，形成光与影的互动，进一步削弱了建筑室内外的界限，让空间在一种漫游的动线中兼具园林属性，从另一角度强化了人的游园体验（图18、图19）。10呼和浩特英华学校综合教学楼同样采用再生混凝土砌块，但呈现出与上述建筑均不同的效果。项目位于呼和浩特市城边一处被农田与低矮建筑包围的学校内，因用地面积紧张，将教学、生活、体育区功能整合在一块矩形用地内。再生混凝土砌块在该项目中承担填充墙体的作用，在建构感上有意突出其与钢筋混凝土框架结构之间的形式逻辑，因此建筑并非仅是一如既往的厚重，还略带几分飘逸与韵律。这种异样的真实感从外向内延伸，并沿着一条斜向升起的动线穿过教学和生活区直至屋顶，成为建筑空间性格的主旋律。为与此相呼应，设计引入黄绿色伴行在动线中，衬托出空间的厚重感，加强建筑辨识度，维护了学校建筑的功能秩序，并渲染了和谐的氛围（图20）。5 结语在上述实践中，在地材料的运用并不会只回应某一维度的创作背景，建筑师所面临的创作背景也不能仅用以上三个维度来概括，只是在探索“最优解”时应有所侧重。在不同的维度下，在地材料的处理与运用方式虽然不尽相同，但都可以在一定程度上回应建筑本体与地域特点之间的关联。那些鲜明的自然特点、独特的在地资源和现实的经济背景，都是创作的已知条件，只有用诚实的手法积极回应，才能表达建筑的真实本性。与其他材料相比，在地材料因本身未经雕饰的特点，它的直接运用或经过一定转化后的运用，让使用者能够直观地感受建筑的天然质感和朴素的意境。本文在实例中对在地材料的处理，无论是直白地裸露，含蓄地静置，抑或是理性地重构，都尊重材料的本性，以真实的建造契合场所特征，并与真实生活相关联。正如诺伯格 舒尔茨在场所精神中的解读：“场所的本质意义在于，它是一件卓越的艺术品，以本真的方式具化了人们的生活状况，揭示出人们存在的真理。”115 张鹏举平实建造：乌海市黄河渔类增殖站及展示中心设计J建筑学报，2015（3）：62-636 张鹏举经验与体验：乌海市职业技能实训基地一期工程改造设计J新建筑，2022（1）：56-617 张鹏举从光影到光阴：内蒙古乌海市青少年创意产业园设计J建筑学报，2014（3）：52-538 张鹏举多维秩序的复合操作：内蒙古师范大学少数民族雕塑艺术工程研究中心设计J建筑学报，2018（7）：70-719 李冰峰，张鹏举一种材料四个建筑：关于材料塑造空间品相的实践J建筑技艺，2017（5）：42-5110 张鹏举平实建造M北京：中国建筑工业出版社，201611 舒尔茨场所精神：迈向建筑现象学M施植明，译武汉：华中科技大学出版社，2010图片来源图1、图2：李鹏拍摄图3图5、图10、图12、图13：窦俞钧拍摄图6图9、图11、图14、图16图19：张广源拍摄图15、图20：张鹏举拍摄18192018 临河阴山岩画博物馆外景19 临河阴山岩画博物馆室内20 英华学校教学楼外立面