木结构工程(世界最大的混合木结构当代建筑，历时八年半，造价221亿美元)

Posted 2023-05-29

篇首语：富贵必从勤苦得，男儿须读五车书。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了木结构工程(世界最大的混合木结构当代建筑，历时八年半，造价221亿美元)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

木结构工程(世界最大的混合木结构当代建筑，历时八年半，造价221亿美元)

本文刊载于《三联生活周刊》2019年第45期，原文标题《坂茂的木构新建筑》，严禁私自转载，侵权必究

坂茂建筑设计事务所一直在世界范围内推广木构建筑，证明了木材是一种可以满足当代建筑规范的环保材料。

文/钟和晏

图片版权/(c)Shigeru Ban Architects、Swatch Group

欧米茄工厂背面的螺旋形金属楼梯，两个金属锥体暗示制表工使用的工具

双曲面木壳拱顶

在鲜为人知的瑞士比尔小镇，历时8年半的时间，花费2.21亿美元的造价，日本建筑师坂茂（Shigeru Ban）设计的斯沃琪集团新总部终于在10月初揭幕了。它的建造完成意味着一项纪录的诞生——它是世界最大的混合木结构当代建筑之一。

这也是从未有过的木构建筑，一个网格形状的庞大木壳既是屋顶，又构成大部分外立面，以它的弧形轮廓消除了传统办公楼的方盒子形态。由7700块工程木片构成的双曲面木壳拱顶，沿着两侧的街道河流蜿蜒穿行，延伸到240米长的总长度和35米的宽度。如果从空中俯瞰，它极像是默然盘踞在那里的一条巨蛇，“鳞片”在阳光下闪闪发光。

坂茂建筑事务所并没有以象征形象来描述他们的新作品，而是仅仅用“创新的、有趣的、略带刺激的”来形容，强调它证明了木材在环保建筑中的可建造规模。项目使用的木材总量是4600立方米，只限于产自瑞士森林的木材，其中绝大部分是云杉。

日本建筑师坂茂（Shigeru Ban）

项目阐释中，坂茂这样解释他的选择决定：“从当地文脉的角度，比尔以引领瑞士木材技术的工程学校而闻名。从建造和结构角度，木材具有很高的精确度，可以快速、安静地进行安装。最重要的是，它是唯一可再生的结构材料。作为最古老的建筑材料之一，木材的未来潜力仍然值得我们研究与开发。”

整个斯沃琪和欧米茄园区占地面积46778平方米，由斯沃琪总部办公楼、欧米茄工厂以及用作博物馆的“时间之城”三座建筑组成。有一座玻璃人行天桥从总部的三层一直连接到“时间之城”，木壳拱顶的“蛇头”就栖息在博物馆顶层一个贡多拉形状的突起之上。

相比之下，欧米茄工厂呈现为更传统的直线形结构，工程木材与玻璃幕墙交叉构成精准的网格矩阵。工厂背面有一座亮银色的螺旋形金属楼梯，两个雕塑般的金属锥体耸立在两侧，暗示制表工使用的制表工具。

对坂茂建筑事务所来说，三座建筑中最大的技术挑战还是那个曲面木壳拱顶。打破了屋顶与墙面之间的界限之后，拱形立面的总面积超过1.1万平方米。在规划阶段，坂茂和他的团队使用3D技术，帮助定义约4600根木壳横梁的确切形状与位置，然后按照榫卯结构的原理，让木梁丝丝入扣地装配在一起。为了便于现场拼装，所有木片的加工精度都达到0.1毫米。

有一座玻璃人行天桥从斯沃琪总部的三层一直连接到“时间之城”博物馆

斯沃琪集团新总部是世界最大的混合木结构当代建筑之一

在竖起木结构的同时，就开始安装覆盖木壳的约2800块蜂窝形状面板了。这些活动式屋顶面板分为透明、半透明和不透明三个类别，同时具有降温散热和采暖功能。每种类别的面板都是由50多个定制的构成部分组成，来适应不同的功能和位置。比如，透明面板总共安装4块玻璃板用于保温隔热，玻璃板之间嵌入白色百叶窗，玻璃表面还有起防晒作用的白色小圆点。这些构件必须保持良好通风，以防止形成冷凝水。

木壳下面容纳着大型办公场所，复杂的电缆网络被整合其中。天花板中还嵌入了124个木制的瑞士十字，除了它的象征意义之外，十字上面的细孔起到改善办公室声学效果的作用。所以，即使是开放式的跃层办公空间，也能保持令人舒适的噪声值。

除了木材本身的环保生态效益外，园区里还有多种减少能源消耗的技术。例如，在混凝土板中预埋为夏天降温的水管，9个地下井提供供暖热源，三栋大楼的屋顶装有1770平方米的光伏面板，每年约发电212.3兆瓦时。

阿斯彭艺术馆的设计是基于透明和开放的理念

阿斯彭艺术馆中举办的坂茂建筑作品展

在世界范围内推广木构建筑

从据传始建于607年的日本奈良法隆寺建筑群到8世纪的山西五台山南禅寺，从1306年意大利帕多瓦市政建筑理性宫（Palazzo della Ragione）巨大的船形木制穹顶到15世纪法国翁弗勒尔的著名木制宗教建筑圣凯瑟琳教堂，木构建筑以巧妙的形式和技术已经发展了上千年。到了20世纪，现代建筑师却渴望更多地使用钢材、混凝土等坚硬材料，历史久远的木材似乎显得过于普通平淡。

然而，木材是一种轻巧、廉价而且无所不在的材料，它的优势在于灵活性和可再生性。钢筋混凝土建筑的高碳能耗占建筑业排放总量的11%，而木结构有助于减少碳排放量，如果采用可持续的固碳方式，可以实现零排碳甚至负碳。除了自身的材料优势外，研究表明，身处木结构环境中的人们更健康快乐。

坂茂的幼年生活曾经被木工包围，他父母在东京的家是一座木构建筑，他的时装设计师母亲总是不断地扩建翻修房子，以容纳她的工作室。年少的坂茂看着木匠从他的家里进进出出，他曾经回忆：“我观察着他们使用精美的工具完成工作，享受着木头的味道。”当时他还不知道有像建筑师这样的职业，他想过成为一名木匠。中学美术课上制作房屋模型时，他发现了自己的才华以及对建筑的热爱。

建筑师生涯早期，他通过对纸管结构的实验，发展了一系列轻便高效的木构建筑，例如北京长城脚下的“家具屋”、日本秋田市今井笃纪念体育馆等。他用层压胶合板为体育馆创建了一个跨度20米的椭圆形屋顶，薄胶合板作为结构元素，它的表现能力远远超出预期。从2010年的法国蓬皮杜梅斯中心开始，他逐渐转向发展规模更大、技术难度更高的大型木构建筑。

尽管面临受国际建筑法规制约的困难，过去十多年，坂茂建筑事务所一直提倡在建筑设计中使用木材，在世界范围内推动着胶合木、交叉层压木和其他木材产品的建造可能性，向持怀疑态度的当地管理者证明了木材是一种可以满足建筑规范的材料。

这一策略应该追溯到他在救灾工作中的切身体验，尤其是气候变迁和自然灾害所造成的负面影响。他认为，“气候变化是一种现实，涉及了今后我们该如何生活、如何建造两个方面的问题。而目前的建造施工的普遍状况，并没有负责地考虑地球的未来”。

2014年夏天建成的阿斯彭艺术馆（Aspen Art Museum）位于美国科罗拉多州落基山下，一个风景如画的滑雪小镇，当地人口在6700人左右。艺术馆本质上是方盒子建筑，一个平行六面体，交叉编织的方格木质屏风笼罩着它的两个主要立面，以通透的构造让阳光与阴影自由地游走在馆内。编织木屏风的宽条其实是用纸和树脂制作的一种特殊材料，表面包裹了天然木贴面。

“在设计阿斯彭艺术馆时，基于透明和开放的理念，我想创建一个特定的序列，让建筑内的人与美丽的风景产生交互，观众即使在馆内也可以欣赏到阿贾克斯山一览无余的景观。”坂茂这样解释说。

与木屏风相互呼应的是具有清晰形态的三角形木结构屋顶，裸露的桁架类似于空间的框架系统，由互锁的木构件巧妙组成。这些构件在拐角处轻微地弯曲，通过扣件连接在一起。由此形成的网状结构可以使自然光线从顶部柔和地进入室内，同时支撑屋顶以防冬季降雪的重压。

阿斯彭艺术馆是坂茂建筑事务所在美国完成的第一个永久建筑，其中大部分木构件是在工地外预制的，这在美国属于异常现象。坂茂纽约办公室的合伙人迪恩·马尔茨（Dean Maltz）说：“从设计过程开始，与经验丰富的木构件制造商合作至关重要。不过，早期的合作投资在后面获得了回报，即使是极其复杂的木构建筑设计，建造速度也要比同类钢材或混凝土结构快得多，因为预制部件可以达到非常高的精确度。”

巴黎西郊塞甘岛上的地标建筑塞纳河音乐厅完成于2017年，乍看之下，音乐厅的球形玻璃幕墙造型与坂茂擅长的木构风格截然不同。事实上，木材被用于球形外立面的网格框架以及演奏大厅天花板上的波浪形蜂巢造型中。一个庞大的太阳电池板三角帆围绕着球形结构，能够根据太阳的路径而移动，同时为大厅后侧提供了太阳能防护罩。

可以容纳4000名观众的塞纳河音乐厅是巴黎西郊的地标建筑

木材被用于塞纳河音乐厅球形外立面的网格框架中

塞纳河音乐厅演奏大厅的木质蜂巢造型天花板

同样是2017年，坂茂建筑事务所公布了为温哥华煤港区设计的“阶梯公寓”方案，最初的效果图显示为由玻璃覆盖的单坡三角形木框结构形式，全部由不列颠哥伦比亚省采购的木材制成，被混凝土和钢芯支撑。19层高的塔楼顶端将达到71米高，2020年完工之后，有望成为世界上最高的混合木结构建筑。目前，这一称号由不列颠哥伦比亚大学Brock Commons学生公寓所拥有，同样位于温哥华，总高53米的18层大厦在预制组件准备完毕之后，仅仅组装70天就完成了。

2018年9月建成于日本山形县鹤冈市的水上饭店（Shonai Hotel Suiden Terrasse）再次展现了混合木结构的多功能性和形式的可能性。酒店的水疗中心位于低矮的圆顶下，由交织的木梁支撑，与斯沃琪总部的拱顶是相似的构造原理。长方形的共享型酒店大厅中，开放的空间被一层褶皱形状的木屋顶覆盖着，好像它只是一张轻薄的折纸。

案例研究之家

今年62岁的坂茂总是穿着全黑的衣服，他是这个时代最受认可的人道主义建筑师。他以将一种再生纸管用作结构性材料而闻名于世，这种材料经过必要的防火和防水处理，长度和厚度可以改变，还能反复回收。正是出于它的平常性，坂茂能够将自己的救灾建筑指向动荡世界中的脆弱人群，那些遭受地震和洪水袭击的人们，那些逃避暴力和种族屠杀的人们。这些作品通常都是临时的，当为其创建的客户不再需要时，它们便消失了。

事实上，坂茂还设计过众多豪华住宅项目，比如斯里兰卡的Vista别墅、曼哈顿的金属百叶窗之家、日本山梨县的雪松屋等，虽然知名度远不如他的避难建筑。这些造价昂贵的委托也可以让他检验一些援助项目的构想，以后用来帮助那些失去一切的人。木材、纸张等可持续、可循环再造材料的耐用性不亚于传统材料，同样适合于博物馆、周末度假屋或者避难所。

另一方面，这些私人住宅中的每一个都代表了他持续的建筑实验，尝试去除或添加一直被认为对结构至关重要的元素。“无墙房屋”是日本长野县山坡上的一个方盒子，被去除了大部分窗框和墙壁，使用滑动门分隔房间，形成开放式平面的极端版本。“雪松屋”是基于著名现代主义建筑师密斯·凡德罗作品构思的设计概念，用当地采购的雪松木建造。一系列垂直和水平的平面构成精心配置的居住空间，房屋的各个分区定义着与周围环境的关系。

坂茂将这些住宅称为“我的案例研究之家”，他说：“我想创造一些实验性的东西，无墙房屋、幕墙房屋、纸屋等等，那个时期建造的每座住宅都有不同的主题。为了不受流行风格的影响，开发材料和结构对我来说至关重要。”

还是20世纪80年代在南加州建筑学院就读时期，“案例研究之家”给他留下了深刻的印象，这一项目是由《艺术与建筑》杂志编辑约翰·恩坦扎（John Entenza）于1945年在洛杉矶发起，以一系列预制单户住宅的编号实验，尝试进一步阐释早期现代主义房屋中体现的思想。虽然没有全部建成，但总共建造了36个房屋，理查德·诺伊特拉（Richard Neutra）、皮埃尔·科尼希（Pierre Koenig）和查尔斯·伊姆斯（Charles Eames）等都是其中的设计师。

正是通过“案例研究之家”，坂茂重新发现了日本传统建筑的影响力。他说：“案例研究的住宅受到许多日本建筑的影响，例如，像日本传统房屋一样，通过内部和外部之间的连接，消除房间与外部景观之间的界限，还有使用材料的方式以及后梁的结构等。”

2017年，他为静冈市设计的富士山世界遗产中心从238个竞争提案中胜出。遗产中心被呈现了一个倒置的圆锥体，一半装在玻璃盒中，上面加盖一个平屋顶。覆盖着柏木格子细工的圆锥体作为富士山的倒像，反射在前面的水池中，呼应着富士山作为“水山”的象征意义。作为一种支配性的存在，上下颠倒的“山峰”构成一幅异常纯净的图像。

静冈市富士山世界遗产中心以倒置的圆锥体作为富士山的倒像，映射在前面的巨大水池中

鹤冈市的水上饭店的山墙框架结构暴露在内部，底下是温暖而简单的空间

今年早些时候，他还在长野县避暑胜地轻井泽完成了一家木结构精品酒店Shishi-Iwa House。三栋两层高的露台别墅只有10间客房，每间客房本身就是一个静修之所。无缝连接的共享空间包括图书馆、拥有250棵树的花园等，可以欣赏到周围的山脉、河流和小村庄的景色。

酒店坐落在森林中，为了把地块中的现有树木尽可能保留下来，建筑师开发了一个模块化结构，一系列预制的胶合板和木框架部分被运输到现场，以减少对周围环境的影响。山墙框架的结构暴露在内部，底下是温暖而简单的空间，波浪起伏的屋顶追随着森林的动线。

“选择木材是为了提升整个度假酒店的温暖感和连贯性，我希望这里的一切都是定制的感觉。”坂茂说，“为了混合室内外空间，我们设计了一种独特的开门方式，引入最佳的园景，并鼓励人们进行室外活动。”

酒店里所有的内饰和家具都是由他亲自设计或选择的，除了自己的作品，他还特意挑选了芬兰建筑师阿尔瓦·阿尔托的家具。上世纪80年代，由于日本《全球建筑》杂志的委托工作，他第一次去了芬兰，第一次与阿尔瓦·阿尔托的作品相遇。他说：“在库珀联盟学习期间，我对阿尔瓦·阿尔托根本不感兴趣。你可以通过图片了解一些建筑师的作品，但阿尔托需要亲身体验。”

尽管如此，救灾建筑将继续占据着他的精力，更多的地震可能发生在日本，更不用说气候变化引发的噩梦了。他把救灾和可持续性视为本世纪的主题，对此保持冷静的态度：“我们认为还会有更多的问题出现，我需要一个个地对付它们。我相信自然灾害将继续发生，这是没有解决方案的。”他也试图将人道主义努力扩大到临时结构之外，开始与印度东南部的安德拉邦首府阿马拉瓦蒂合作开发多层单元住宅，当地气候不太适合使用纸管，玻璃纤维泡沫芯板可能是更好的选择。

更多精彩报道详见本期新刊《理想朋友：我们的<老友记>》，点击下方商品卡即可购买