现代建筑材料属性特征，研究成果揭秘

工业革命之后，机械生产水平大幅度提高，玻璃、钢筋混凝土、钢铁等新的建筑材料的出现和应用，给当时的建筑设计带来了极大的冲击。首先是突破了传统材料对建筑跨度高度的限制，现代材料出色的力学性能满足了建筑更高、更大的空间需求和造型趋向。其次是现代建筑材料可控制的造型、质感、肌理和色彩极大地拓展了当代建筑的表现性。本节针对玻璃、混凝土和金属这三种在当代建筑中应用最为广泛的典型材料进行讨论，研究其属性特征以了解各种材料的性能，有助于解读其在当代建筑中的表达手法。

（一）玻璃

与绝大多数人的认知不同，玻璃材料同样具有悠久的历史，根据史料记载，公元前1500年的埃及就有了用玻璃制作器皿的工艺，现存最古老的古罗马宝石玻璃制品—“波特兰”花瓶也是诞生在2000多年前的罗马帝国时期，在当时的技术与生产条件下，玻璃完全是可以与黄金相媲美的贵重物品，无法大肆生产，更不可能在建筑中得到应用。随着技术的进步，平板玻璃制造工艺诞生，玻璃逐渐从贵重物品演变成为工业材料并得到了进一步的推广，也真正实现了在建筑中的广泛应用，但这一时期的玻璃主要大量应用于窗户等采光部件。20世纪以来，玻璃的制造工艺和菘墙技术都得到了迅速发展，玻璃材料在建筑设计中的应用已经不再局限于采光部件，而是扩展到墙体、屋顶、地板甚至建筑承重结构等部位，给建筑设计带来巨大的可发挥空间。

玻璃是一种复合加工材料，种类繁多，材料特性也各不相同。从材料的知觉特性来看，玻璃可以分为普通玻璃、磨砂玻璃、有色玻璃等，在建筑中各有不同的应用。在现代建筑实践中，玻璃最被建筑师重视的是它独特的透明性和反射性。这两种特性对建筑的影响极大，使光线从此成了重要的设计元素。1914年，德意志制造联盟科隆展览会中，建筑师陶特设计建造的玻璃展览馆大放异彩。展览馆除了结构材料以外，全部使用各种各样的有色玻璃和玻璃砖，通过光线的反射与折射形成一座完全屈于光的建筑。光线在穿过玻璃的同时，也将自然带进了建筑内部。玻璃带来的透明度改变了室内外空间完全隔绝的状态，形成自然空间与人工空间的过渡，与中国传统文化中对自然和谐交融的态度不谋而合。TAO迹·建筑事务所设计的水边会所坐落在盐城的一条小河边，风景秀美纯净。为了最大限度地减少建筑对环境的影响，建筑师以玻璃盒子为原型，通过玻璃材质的透明性来消解建筑本身的物质性，创造出流动而透明的空间，将景观、人与建筑和谐地统一在一起（图6-17）。

图6-17　玻璃表皮的透明性

玻璃的肌理特征在材料表达中同样起到了重要作用。玻璃的肌理特征分为两种，一种是玻璃在生产过程中因压花、蚀刻等特殊的工艺和处理手法产生的，如磨砂玻璃、印花玻璃等，这些纹理不仅使单纯玻璃辐墙的建筑立面有了细微而丰富的细节，同时削弱玻璃的透明、折射反射等性质，微小的细节使光线更加弥散柔和，建筑空间隐约可见，呈现出朦胧含蓄的美感。另一种则是类似砖石砌筑方式的分割肌理，一般用在大型的玻璃幕墙设计中。

（二）混凝土

人类使用混凝土的历史可以追溯到金字塔的建造，当时混凝土已经作为辅助材料被埃及人使用，后来混凝土技术经希腊传入罗马，罗马人用它建造了万神庙等多个蔚为壮观的建筑。19世纪中期以后，为了改善混凝土的受拉性能，钢筋混凝土结构技术开始出现。钢筋混凝土结构就是把钢筋加入混凝土之中，利用钢材在受拉方面的优势，使混凝土结构在受拉和受压两个方面都拥有良好的性能。

在现代建筑设计中，钢筋混凝土是主要的结构材料之一，也是建筑造型的主要表现材料。目前主流的混凝土表现可以分为两类，以柯布西耶等现代建筑大师为代表的西方建筑中的混凝土表现特征主要是强烈的雕塑造型和粗犷的表面形象，而以安藤忠雄为代表的日本建筑师则追求细腻纯净的材质和严谨的表面形象（图5-3）。在中国当代建筑中，混凝土的应用多种多样，建筑师根据创作环境的需求，不拘泥于一定的风格，拓展出混凝土表达的更多空间。

图6-18　不同的混凝土表现形象

从材料属性上来说，混凝土是一种工程复合材料，具有极强的造型塑造能力，再加上钢筋混凝土对结构性能的增强，使很多原本只能出现在速写本上的建筑概念成为现实。杭州中山路改造项目—“太湖石房”，可以说是对混凝土造型塑造能力的物尽其用。抛开文化因素，王澍先生以混凝土的造型能力重塑太湖石，并体现出其“皱、漏、透、瘦”的美学特质（图6-19）。(www.xing528.com)

从材料质感来说，混凝土的制作工艺使其肌理、颜色同样可以被塑造。模板的选择、骨料的类型、浇筑的手法、特殊的添加剂等因素都能够对混凝土质感的塑造产生影响。混凝土的肌理分为两种，一种是采用特殊的模板进行浇筑，形成的表面肌理与模板相契合，例如，“竹条模板混凝土”“木条模板混凝土”等处理手法；另一种则是清水混凝土，需要以高超的施工工艺一次性浇筑成型，不做任何处理，形成平整光滑、色彩均匀的朴素界面。混凝土色彩主要分为灰色系和彩色系两种，其中，清水混凝土的颜色一般为灰色系，也较为常见。

图6-19　太湖石房

（三）金属

早在数千年前，金属就已经作为装饰构件出现在中国传统建筑中，在现代建筑刚刚起步的阶段，金属材料多以“钢结构”“金属构件”的形象出现。随着时代的发展，建筑艺术进一步突破，金属在建筑创作中得到更全面的应用，从内部结构到外层表皮，金属材料都能发挥自己独特的作用。建筑中的金属材料多为合成金属，包括钢铁、铝合金、铜合金等，种类众多，性能也大不相同。金属材料在结构应用方面主要以钢结构为主，是现代建筑的主流结构形式之一。

钢材强度高、自重轻，同时具备较高的延展性和抗拉性能，是目前建筑工程中运用最多的金属材料。与梁、架、柱以及拱券等传统的静态结构构件相比，钢结构构件形式变化多样，以极具力感的构造方式表达出动态的结构逻辑，给人以视觉的冲击。北京奥运会主场馆“鸟巢”以线性编织的手法进行构建，三层钢架结构相互穿插，并以同样的尺寸展现在建筑表皮，使人感受到钢构件相互之间的动态平衡，形成“乱中有序”的艺术韵律感（图6-20）。

在材料质感方面，金属材料具有极为鲜明的时代特征，依托现代技术展现出相应的肌理特征，反映技术理性的美感。金属材料工艺性极强，可以通过磨光、打毛等手段获得光滑或者粗糙的表面质感，也能够根据设计者的需求，通过蚀刻、喷砂等技术形成凹凸变化的纹理。在建筑表皮的表达中，金属材料的这种丰富变化和高度可塑性为建筑立面的创造提供了更多的可能，也使金属材料与其他材料能够更融洽地搭配组合。

图6-20　鸟巢

金属作为与人类文明发展息息相关的主要材料往往还被赋予相应的文化意义，就像青铜已经超脱材料的限制，成为中国传统文化的重要部分。在殷墟博物馆的创作中，为了呼应商代的青铜文化，建筑师以铜为材料构筑中央庭院。青铜墙面风格粗犷，带有少量的商文化图案肌理，朴实厚重。何镜堂院士在安徽省博物馆新馆的创作中，以体量材质化的处理手法，将青铜纹理与木质衬里相结合，以现代的视角重现传统历史（图6-21）。

图6-21　殷墟博物馆青铜墙面