符号与构造的真实性
建筑设计中有一个逃不开的道德判断问题——建筑物构造真实性(authenticity),也就是其材料使用与构造选择是否真实地反应了真实的结构与建造。之所以提到这个问题,是因为“建筑”的过程不仅仅是盖房子的过程,更是一种建筑师有意识的设计活动。建筑师在过程中进行创作、做出判断和取舍,由此一来,房子不再仅仅是建筑材料的搭建,还是建筑师愿望的表达(expression)。
从真实性的角度来看,原始人搭建的茅屋应该算是一种最洁白的状态,茅屋的支柱、梁架和草皮屋顶被搭接起来,成为一个房子。房子的各部分都忠实地表达了它们的结构功效,柱子撑着梁,梁上架着檩条,上面再铺屋顶茅草,通过搭接整个房子重量从屋顶传递到梁再到柱,整体结构一目了然。因为没有建筑师参与其中,所以在整个过程中没有人刻意隐藏某个环节让房子显得更加整洁一致,或者将树干细致加工,让它看上去更像是一根“柱子”或是“梁”。由于它们的形式不影射一个外部“意义(meaning)”,因此这些建造只是它们本身。
上面提到的原始的茅屋只可能是一个假想,因为随着房子的出现,房子这件东西就被符号化了。一方面在人们的谈话中需要把房子归为抽象的一类事物,一谈到房子,人们就会把它归入其中,知道所言为何物。另一方面,新房子的建设也有据所循,它们盖出来以后是一个可以被人们认识为“房子”的东西,而不是其它。由于认知的需要、沟通的需要和建设操作的需要,房子以及房子中的柱、梁、台基等等部件都成为了一些能被人们认知、被提起、被复制和参考的符号。这些符号成为建筑语言的一部分。
抛开道德问题不说,从符号学的角度来看,这样一个真实性的问题的核心其实是符号的传播。符号只存在于传播的过程中,当建筑或者建筑中的某些构件被符号化后,它们成为了传媒中的被认知的单元,并同时变为一种被普遍接受的建筑语言。建筑师在这种话语(discourse)框架体系下进行创作,把词句组织为篇章。人类历史的许多年代,几乎所有建筑师都是在这种符号语言的框架下进行思考。比如在古希腊,柱式便是这种符号之一,在古罗马,拱是这种符号之一,而在现在,楼板、柱、梁和幕墙都是这样的符号。符号让建筑师摆脱了建造的束缚,在这样的语言框架下,建筑师会直接思考柱与柱之间的关系、拱与拱之间的关系,楼板与梁之间的关系。这些符号是建造的产物,被符号化后它们又成为了建造的代言人,最后形成了完成独立的体系。
砖和拱(arch)的组合并非在古罗马建筑中最先出现。目前已知对拱最早的使用是公元前2000年美索不达米亚地区的砖拱。而古罗马人最早系统地将拱应用到的建筑中。拱的应用取代了梁,拱顶(vault)的应用取代了楼板和屋面。在拱出现之前,所有建筑的开洞和挑空都需要用梁来进行支撑,而在拱顶(vault)出现之前,罗马人用凝灰岩(tuff, 一种坚硬的火山岩)插墙上支出枕梁,(corbel)用来支撑平屋顶。以这样梁和枕梁的方式只能提供有限的跨度,建筑空间与建筑开口的跨度取决于材料的结构性能。石材本身下表面抗弯性能差,这也就造成了建筑两柱之间距离无法突破材料限制。木材的抗拉性能优于石材,而且重量轻,但做成梁后始终有其抗弯的极限。而且木材抗腐蚀能力差,无法保证建筑的耐久。拱和拱顶的革新之处在于它们他把梁从单一构件分解为砌块的组合。这样一来,其中的每个砌块都只受压力而不受拉力。
考古发现的罗马人关于拱的最早实验是在公元前6世纪的罗马PalatineHill。罗马人用楔形的凝灰岩砌筑拱顶并应用到地下的排水管和储水池(cistern)中。单纯由砖砌块或是石砌块砌筑而成的拱或拱顶中蕴藏了一种材料美学。在建造过程中,材料的优势被发挥,而劣势被避免。砌块沿着拱的曲线砌筑,接缝垂直于拱的曲线,所有细碎块体的排布方式表现了其中力的传递。整个系统中没有多余的部分,砌块本身既是结构又是装饰。
当罗马人把拱用到建筑中后,不是所有的建筑中都有合适的空间来做半圆形的拱。因此他们发明了平拱(lintel arch)。平拱同样利用了放射状的接缝使结构系统中的压力有效地传向两侧,每块砌块只承受压力,这样就不会有裂缝产生(但需要拱的两侧能够阻挡两侧的侧推力)。古罗马最早出现的有效抵抗平拱侧推力的建筑是公元前78年的Tabularium, 它的平拱跨度达到了5.18米。古罗马传统梁柱建筑对过梁(lintel)石材的抗拉性能要求很高,而平拱的使用让罗马人可以使用较软石材完成传统的梁柱建筑。
左:以色列Caesarea 国家公园中的古罗马圆拱;右:Ostia Antica中的平拱
拱最先被罗马人使用的时候,他们思考的是石块怎样的排布才能让拱立起来,能让整个结构系统最为稳固。经过长时间的实践,拱的技术已经不存在结构问题,只要不是突破性的结构设计,工匠在施工过程中可以自行解决。同时我推测古罗马大规模的城市建设必会产生设计与施工的分工:有的人更偏向设计,有些人更偏向施工。由于成熟的技术体系中有了标准化了的拱的解决方案,偏向设计的人并不需要在设计时仔细的思考施工环节,之前千百次的操作已经保证了只要不去挑战极限,拱都可以被完美的实施。
当古罗马人所使用的拱被符号化后,设计者便会考虑建筑中有几个拱,每个间距多远,而不是建筑用了多少块砖,或是多少块石头。新的思考方式使建筑师从对建造的思考中解放出来,基于建造的思考转换成了基于符号的思考。像数学工式的运算一样,符号构成了另外一个自我运转、自给自足的系统(autonomous system)。建筑师在建筑设计中许多的决策可以说并不是功能的需要、也不是建造的需要,而是符号语言系统的内在需要。
当工程技术有了进一步的进步之后,古罗马人开始采用混凝土(opus caementicium)进行建造。像现代的混凝土一样,罗马混凝土也是一种是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料。这是一种格外坚固的材料,这种混凝土可以浇铸塑形,当被塑成拱、穹顶等形式之后,可以产生极大的空间跨度。罗马人运用这项技术建造了筒形拱(barrel vault)。有早期的考古发掘中可以发现罗马人在砌块中间用大量多余的水泥砂浆(caementa)进行填充,这样便可不用仔细对每块砌块细细雕琢,使其严丝合缝,砂浆起到了填充作用。直到公元前1世纪,罗马人开始在筒拱中横向(horizontal)加入砂浆。这使他们意识到加入了pozzolanic 的砂浆的混凝土自己会干燥并凝结成为一整块拱形块材,这一整块水泥拱不仅坚硬还可以抵抗一定的拉力(tensile strength),它自己可以独立把力传递给两侧的柱。
在无数的试验中罗马人了解到,混凝土拱可以抵抗一定拉力,但很快变会产生裂缝,拱给它两侧的支柱施加了很大的推力。因此拱的两侧必须有厚实地墙来抵抗这种外推。笔者在Ostia实测发现,所有的混凝土墙厚度都在600毫米以上。中间混凝土部分厚部基本超过墙厚的3/4。
Ostia Antica 中的墙的构造,中间为加骨料罗马混凝土,两侧为砖贴面
Ostia Antica中古罗马室外剧场考古复原。拱和拱顶结构均为混凝土浇筑,砖只是作为混凝土表面装饰使用
混凝土浇筑的墙和拱是一个结构整体,并非像砌块砌起的墙和拱一样砌块向相邻的砌块施加压力。但是在混凝土建造时为了防止混凝土与木模板的粘连,罗马人用两层砖表皮当作混凝土的模板,在其中灌入混凝土。大众已经接受了砖拱的优雅外形,因此施工队就做混凝土模板的时候把砖拼成了圆拱,就好像砖块正在挤压相邻的砖块,但其实它们只是粘贴在混凝土结构表面的面层,和我们现在厕所里装修贴的瓷砖差不多。
这样的拱有点像三明治,从外表上看,建筑依旧是砖,而墙的主要承重都是由夹在中心的混凝土承担。整座城市都采用了这种“名不符实”的建造方式,这就出现了非常有趣的现象,整个Ostia Antica 的建筑都是混凝土承重墙,但从外表看却是砖建筑。其实在一些早期的军事和基础设施建筑中古罗马人就采用了裸露的混凝土表面。但是古罗马的的混凝土无法做到现代的清水混凝土一样平滑光整的表面,大量裸露的碎石骨料让建筑表面相当粗糙,因此古罗马人用这层镶嵌在混凝土表面的砖和其它砌块给混凝土建筑做了第一道装修。
可以从两个方面看这种建造方式:一方面可以看作真实的建造表达,因为毕竟浇混凝土时候需要用两层砖做模板,方便建造。另一方面具体到某些建筑符号时,比如拱,粘在混凝土上的一层砖表皮刻意拼出平拱、筒拱、减压拱的外形,又是与真实的结构脱节的。
Ostia Antica有一处有趣的节点,为了让建筑外表统一同时又显得有文化(在古罗马采用古希腊的建筑语言被认为是上层社会的选择),古罗马人在这个处理中采用了多立克柱式,但是用砖作为其饰面。倘若将柱子剖开,里面却应该是混凝土。这种做法估计连希腊人看了都要吃惊。假如不加入骨料的话,那其实才是希腊人所期待的白色多立克柱吧。古希腊的柱式本是来源于“柱——梁”的结构搭接方式,在希腊建筑中再怎么变化也还都是柱梁的搭接。当多立克柱式成为一种符号在Ostia建筑中出现时,浇筑在一起的混凝土内核已经解决了所有结构问题,唯一的问题是外形看起来像不像多立克。也许古罗马人觉得在过梁位置平铺砖块显得并不可信,于是在过梁位置把砖拼成了古罗马的平拱,让整体变成了古希腊和古罗马建筑语言的综合。和艾奥尼柱一样,平拱在这里已经不是结构的必需,而是构图和视觉的需要,是设计师符号操作的结果。这让我们有点想起了后现代建筑中对于不同年代古代建筑形式的拼贴,从这个例子可以看出这绝对不是现代人的独创。
有趣的是如果我们看庞贝Forum西南角议事大厅(Basilica)的科林斯柱式的建造与上边描述的Ostia多立克柱正好相反。粗大的科林斯柱采用当地出产的陶土砌块砌筑,但表面却刷了一层白色的灰浆,让整个柱子看起来像是希腊的大理石柱。从这两个例子可以看出由符号操作引起的房子与建造的脱节:建筑已经不是用材料去建造一个房子,而是用材料去建造一些符号,再由这些符号组成一个房子。
Ostia Antica 中的多立克柱
庞贝Basilica中的柯林斯柱
路易·康是现代建筑中使用拱的大师,2000多年前的古罗马建筑对康有着巨大启发。康曾经两次去意大利考察,一次是1929年从宾夕法尼亚大学建筑系毕业之后,一次是1950年他获得罗马奖的资助。1950年的罗马旅行影响了康的整个建筑创作的轨迹。特别是在台伯河入海口处距离罗马30公里的Ostia Antica,其中的罗马建筑原型我们可以在康许多的建筑中看到,比如他在印度艾哈迈德巴德所建的印度管理学院、在孟加拉国首都达卡所建的孟加拉国会大厦以及在美国印地安那州Fort Wayne 的表演艺术中心。
康在Ostia Antica 看到的拱基本都是上面描述的这种披着砖外衣的混凝土拱,是拱被符号化后的产物。它们表面的砖的排布可能是当时行业中一种约定俗成的结构表达,也可能是建筑师的创造。正是这些“假拱”打动了康。康对Ostia 的减重拱(relieving arch)进行了误读,带来了他在南亚次大陆一系列的建筑创造。有理由相信其实康对于Ostia拱的真实结构一清二楚,因为1950年他在意大利考察时有耶鲁大学首屈一指的古罗马研究专家Frank E. Brown带队,并明确介绍了古罗马建筑并不仅仅是工程创新,更有着不朽的诗意创作(Vincent Scully)。
Vincent Scully 认为康是现代建筑开创以来第一位完全从建造进行建筑思考和创作的建筑师。最广为流传的是他对于砖与拱的诗意描述:“如果你问砖它想要什么,砖说它想要拱。”康非常在乎材料和适合材料的建造方式,以及这一对关系的建构表达。这在现代主义中后期是罕见的。这意味着要打破现代主义早期大师们创造符号语汇系统,跳出框架,从头来过。上世纪二十年代的早期现代主义受抽象艺术影响严重,建筑想力图摆脱结构和建造的暗示,房子被精简为抽象的体块,柱、梁、楼板等结构元素或是被隐藏,或是被浓缩为一个基本的几何元素,建筑师努力把建筑包装成为与现实世界脱节的抽象构成。而康想在建筑中摆脱这种形式枷锁。他回到了结构和建造本身。他的建筑由结构形式而来,同时表达建造方法。这一点我们可以从他的拱的设计中看出。
印度管理学院中出现的拱
康在印度管理学院中的拱的设计是他一系列拱的代表。如印度管理学院等项目中,康力图不使用柱和梁,而是用墙和拱来解决建筑的承重。他把拱分解成了上下两部分,上面是内部只受拉力的砖拱,承载其上的所有压力,下面是钢筋混凝土的拉杆,其中只受拉力,拉杆角部的突起接受了上面砖拱的压力传递,整个细部真实地表达了内部的受力。就像最先出现的砖拱一样,康的这处建造是一种最初始的状态。它从来没有出现过,在形式上它显得如此地陌生,以至于看上去有点怪,它还没有被符号化。然而它中间的每一处都是“真实”的。随着这种“分解拱”的成功,它成为了康自己的建筑符号,它以及它的变体被康用到了多个建筑之中。
康的“分解拱”来自于对减重拱的误读。在最早的古罗马减重拱中,罗马人在石头或者木过梁上开了洞,来减轻上面的砖墙对过梁中心部位的压力,同时增加室内的采光。这个时期还没有“拱”元素的介入。随着拱技术的成熟,罗马人把半圆拱架在过梁之上,由拱把之上的重量传递至两侧,以免过梁被压折。平拱的加入取代了过梁,在平拱之上再做半圆拱,半圆拱砌块与平拱砌块脱开。这样,整个拱之上的重量都被半圆拱传递至柱子,而平拱只承受自身重量,这种构造是罗马人的独特发明。
这样一种形式后来又演变出了多种变体。随着混凝土的加入,减重拱中的平拱和圆拱结构都由砌块变为混凝土,整体的结构性能也有了大幅度的提升。虽然结构变为了混凝土但砖贴面去保留了对于砖拱的表达。减重拱(relieving arch)这种功能性很强的拱到最后变为了一种符号,成为建筑中一种重要的形式语言与构图因素,由建造产生,之后被符号化的减重拱成为了一种设计构图单元,许多减重拱的使用更多的是出于句法(syntax)的考虑,让建筑立面形式变得更加生动。
庞贝住宅中的过梁结构
庞贝住宅中出现的减重拱的雏形。为了减少对于过梁中心的压力,上面开窗,同时增加采光
古罗马建筑中的减重拱。过当之上的拱结构对过梁进行保护
Ostia Antica 建筑中的减重拱。整个结构为混凝土。混凝土外面贴的面砖模仿了圆拱和平拱
讽刺的是由于使用了混凝土承重,虽然建筑外表表达了很强的结构理性,但古罗马建筑的内部结构却是被混凝土浇出的一整块,其结构并不像外表一样“理性”,拱表面或者是墙面的几块砖脱落,完全影响不到整体的结构稳定性。正因如此,2000多年后的今天,在Ostia依然可以看到大量完整的减重拱。而康的印度管理学院建成50年后已经出现大量的损毁和失修。在现场可以看到有大量的钢柱临时支撑已经出现问题的拱。大量的“分解拱”都出现了老化问题,当时施工时选用的砖和钢筋的质量都不过关,在印度潮湿炎热的环境中迅速老化生锈,另外2001年的一块地震也给建筑带来了灾难性打击。当然最主要的还是康选用的结构和构造。整个系统中没有过多的冗余(redundant),某处出现问题的话必须及时修补,以免牵连其它部位。
Ostia Antica是少数完好保存至今不被破坏的古罗马城市之一。整个城市中大量使用了拱和拱圈,在城市的遗存中可以发现古罗马人在帝国后期已经熟练掌握了拱的设计和使用。除了神庙、长方形柱廊议事厅(basilica)、公共广场(forum)等主要公共建筑的立面使用希腊柱梁之外,其余的建筑极少使用柱与梁的支撑结构。古罗马人用拱取代了梁,用拱顶取代了楼板,甚至楼梯的支撑也使用拱。这在我们今天习惯了混凝土柱梁结构的人看来简直是不可思议。古罗马人一定是发现与梁相比,拱结构存在巨大的优势,才在几乎所有建筑中都使用了拱作为开洞承重结构。
Ostia Antica 中住宅墙面的楼梯构造。古罗马人使用拱解决了楼梯问题
Ostia Antica Thermopoliumof Via di Diana室内的拱顶结构解决了楼板问题
同时在Ostia城市遗迹和图拉真市场等保存完好的罗马古迹中可以发现,拱已经不仅仅作为承重方式出现,还成为了在建筑中重复出现的文化符号。在这一整套建筑系统中,我们能够发现一些令人惊叹的建筑细节。以现代建筑师的视角来看,其中蕴含着一些奇思妙想。
Thermopolium of Via di Diana是Ostia的一个临街热食店,建筑入口之上罗马人用连续拱做了雨棚,然而仔细看过去整个入口的构造是由减重拱这个符号发展而来。最上面的拱结构被向前拉伸,下面以墙支持。在墙与拱之间罗马人在墙上支出枕梁,不知是在当时为了不阻挡入口,还是之后墙体被毁坏,最左侧的建筑入口位置整个拱结构由悬挑而出的枕梁支撑,而其余三根枕梁都由下面的墙支撑。整个立面构造在原来平面的符号基础上发展出空间深度,又与入口雨棚的功能相衔接,显得生动有趣。其中的结构更是亦真亦假,一根枕梁为真,三根其余枕梁可真可假,圆拱和平拱均为混凝土结构而非砖结构。
在图拉真市场的一处墙转角的拱的构造也让人惊叹。在两面墙相交的位置需要有一条通道从墙中穿出,罗马人以两个半圆拱在空间之中成角度交叠,产生了极为复杂的空间几何构成。其中上面的拱一侧插入另一面墙中,拱魔术般的叠加暗示了空间的进深关系和人的动向,虽然整个墙和拱的结构都是混凝土(从破损处可以看出),但是由砖贴面对拱边缘的强调构成了空间中最主要的趣味。
Ostia Antica 中的Villa di Diana原是一座四层住宅,现在仅存一层。然而就在这仅存的一层中出现了古罗马建筑中最为精彩的檐部处理。檐部之下为一个复合的减重拱。在最下面的减重拱(最下面的过梁与圆拱的关系被极度弱化)之上又做了一个开窗和一层减重拱。在第二层拱之上古罗马人沿着拱的上缘曲线做了一个凸出的几何结构。这个结构原型来自于图拉真市场的混凝土拱顶。在图拉真市场的拱顶中是中央的纵向筒拱与一系列横向筒拱相交的结果。而在Villa di Diana 的檐部处理中,同样运用了这种两个垂直方向上的拱互相切割的几何操作,产生了具有强烈立体感、并且与下面减重拱相契合的构造。
然而仔细去想,如果没有减重拱这样的符号在先,罗马人单从拱的构造出发的话,是无论如何也发展不出Thermopoliumof Via di Diana建筑立面这样精巧的拱形雨棚。也不可能发展出Casa di Diana立面中这种由几何操作产生的、立体的,暗示拱结构的屋檐。它们不是单纯从建造出发的设计结果,而是在减重拱这个建筑符号的基础上进行形式操作、对符号进行局步形式改写,而形成的陌生化的减重拱。虽然混凝土上贴的面砖拼成了圆拱和平拱的形式给人很强的建造暗示,但实际上这些细节并非从建造出发的结果,它们的内部只是一整块混凝土,它们只是从它们的先例符号中发展并保留下来的一部分。
这几处构造细节的发展和前文提到的Ostia中的多立克柱与庞贝中的柯林斯柱一样,建筑师直接在当时已知的符号语言框架下进行操作,并获得满意结果,而建造的考虑随后才介入来填补空白。
Ostia Antica - Thermopoliumof Via di Diana 立面中的雨棚来自于对减重拱的变形。
图拉真市场一处转角通道上两个拱的叠加。
图拉真市场中的交易大厅与其巨大的古罗马混凝土拱顶
Ostia Antica 中的 Villa di Diana 立面。原来建筑有四层高,现在只剩一层。其中的门檐构造来自于对于图拉真市场拱顶的模仿
Ostia Antica 中的 Villa di Diana 复原。原来建筑有四层高
上述整个操作过程和我们当代建筑师的空间及形式操作有着高度的相似:当我们推敲柱、过梁、窗洞、层高的关系时,我们正是在综合视觉感受、形式美、采光、使用空间等因素来推敲这几个符号之间的相对关系,当整个关系差不多了,建造的考虑才介入其中,看看整个想法能不能直接用钢筋混凝土实现,还是因为造价原因下面要藏一根钢梁进行支撑。而如果把整个的结构看作一个大的已知符号系统的话,那么它就是柯布希耶创造的多米诺骨牌系统,在它基础上的变形和符号操作造就了几乎现代建筑所有的自由立面。
甚至当我们在建筑学院讨论抽象的空间操作的时候,依然是在已知符号系统下的空间操作:空间并不能凭空产生,它需要媒介的围合与界定。而点、线、面便是在现代建筑中被浓缩成为抽象极致的建筑符号。整个的符号系统并不是像古希腊柱式和古罗马的拱一样来源于建造,恰恰相反,现代的建筑符号竭力地想摆脱任何建造的影子,对它们的操作似乎让整个思考过程进一步地远离建造。极端例子就是彼得艾森曼,他甚至认为他的建筑在图纸中已经完结,任何一种随后的建造都只是对于他的建筑的阐释(interpretation)。
左:柯布希耶所创造的多米诺骨牌系统;右:以联合国大厦为例的纽约曼哈顿中城几乎所有的摩天楼的自由立面发展都是基于多米诺骨牌系统
左:范杜斯保(Van Doesburg) 使用“面”这个符号的纯形式操作;右:彼得艾森曼(Peter Eisenman)的纯符号操作
回顾文章最开始所提到的建造真实性的问题。当建筑处于一个最初始的状态,也就是茅草屋或者是康的印度管理学院的状态,整个形式的推演由建造而来,形式直接表达建筑的结构和建造关系,这也许就是我在文章最初提到的“真实”。然而当符号介入其中以后,当直接从符号开始的操作取代了由建造开始的推演,那么我们这个道德判断还成立吗?就像上面提到的彼得艾森曼的住宅发展推演过程,从始至终都基本和建造没有任何关系,是一种纯符号层面的操作,我们甚至可以问,当建筑完全脱离了建造,那么它还是建筑吗?什么才是建筑学的内核?是建造还是建筑师的符号操作?
也许建筑历史一直会在这两个极端中间摇摆,毕竟只有极少的康,也只有极少的艾森曼。随着同年代所有人都采用同样的思维框架,总有一些人开始聚焦并质疑这种思考框架本身,试图寻求突破。在现代主义建筑思想横扫世界之前,绝大多数西方建筑师都是规规矩矩的在自己年代的建筑语言中探索,试图借鉴先例中的符号与句法(syntax)。然而二次大战之后的一段时间,似乎一夜之间所有的建筑师都追求原创,急要撇清与任何历史先例、符号语言之间的联系,似乎一切必须是新颖的、前所未见的才能展现建筑师的创造性。建筑教育也鼓励学生创造新的材料、新的建造方式、从未被符号化过的新的词句。而有成就的建筑师很可能会创造出一套如希腊、罗马一般的自己的建筑语汇,被历史贴上标签,成为自己的符号,比如柯布的新建筑五原则、密斯的钢与玻璃、莱特的草原住宅和路易斯康在建筑中的拱。
也许某种意义上来讲,整个建筑史就是一部符号化和陌生化的抗争史:建筑师试图挣脱符号和句法进行创新,而新的设计又瞬间被符号化,清晰其中的各种关系能帮助今天的建筑师避免随波逐流,人云亦云,又能避免无谓的求新求异。因为无论开始于符号操作还是建造细节都需要建筑师有一个明确的目的和想法,无论从哪里开始,都有可能创造出动人的建筑。