本文为王开投稿。作者简介:王开,米兰理工大学建筑设计本科在读,九樟学社社群成员。
今年上半年,意大利结构工程师、建筑师的皮埃尔·路易吉·奈尔维(Pier Luigi Nervi)作品展《奈尔维:以模型作为设计和建造的工具》(il modello come strumento di progetto e costruzione)在米兰理工大学开展。本文尝试从现代混凝土技术发展作为出发点,梳理奈尔维的作品及其“正确的建筑”理念,以期对这一位了不起的“混凝土诗人”有更深入的了解。
皮埃尔·路易吉·奈尔维,1891年出生于意大利北部小城Sondrio,1913年于博洛尼亚大学土木工程系(Ingegneria Civile)毕业。因为对混凝土技术、薄壳结构(thin-shellstructure)、钢丝网混凝土、混凝土工程预制构件等进行了一系列的创新应用,奈尔维又被称为“混凝土诗人”,曾执掌哈佛大学诺顿教席(The Charles Eliot Norton Professorship),荣获1964年AIA建筑金奖和英国皇家建筑学会金奖,是二十世纪最杰出的结构工程师和建筑师之一。
“钢筋混凝土工程是人类迄今所发现的最有适应性、最难大量采用和最完善的施工方法。由于引入钢筋混凝土,建筑艺术与技术之间关系的丰富和多样性获得了新的发展,可以不夸张地说,由于这一材料独特的施工技术和潜在的造型能力,正在引起一门新兴美学的发展——这一美学通过隐约的途径可以追溯到最远古史期的建筑原则。”
“从建筑观点来看,混凝土的流质形态及其整体性,是在力学和施工观念上以及在造型能力上取之不尽的源泉。”
——奈尔维《建造的科学或艺术?-钢筋水泥的特性和可能性》(Scienza o Arte del costruizione——caratteristichee possibilita’del cemento armato),1945
任何技术的发展都是其时代驱动的结果。“技术发明在文化发展中一如既往的复杂”,混凝土技术也是如此。
即便早在古罗马时代,罗马人就已经利用天然水硬性材料制成混凝土来设计建造大跨度的建筑,其中不乏跨度长达43.3米的罗马万神殿。但是直到1824年,英国工程师约瑟夫·阿斯普丁(Joseph AsPdih)才发明了世界上首批硅酸盐水泥并获得专利。就定义来说,水泥(coment)和混凝土(concrete)不等同,水泥是一种水硬性凝胶材料,水泥、骨料(Aggregate)和水混合形成混凝土。因材质接近英国波特兰岛所产石材,硅酸盐水泥又被称作为波特兰水泥。该技术的发现,使得在约1250摄氏度这一较低的烧制温度下可以快速制得大批量速凝的低强度水泥。
万神殿(Pantheon),公元126年落成。罗马皇帝哈德良建造,该建筑的穹顶直径长达43.3米,在此后的两千多年时间里(直到钢筋混凝土出现)一直是世界上最大的穹顶且历经数次大地震屹立不倒。万神殿由五层(四种密度不同的天然材料)天然混凝土建造而成,密度由下到上依次递减,这五层的原料依次是:洞石与片状凝灰岩、凝灰岩与片状石灰岩、石灰制成的砖块、凝灰岩与片状石灰岩、石灰岩与火山炉渣。
1849年,法国巴黎的一位园丁约瑟夫·莫尼尔(Joseph Monier)为了制造结实的花盆而将铁丝网作为骨架加入到水泥中,首次发明了钢筋混凝土并申请专利。1859年,伦敦排水系统(The London sewerage system )使用了波特兰水泥作为建筑材料制造排水管。然而在水泥被发明出来之后,长达半个多世纪的时间里,混凝土力学、建筑材料力学和静力学和混凝土技术仍不成熟,比如混凝土受拉区产生裂缝问题,直到预应力混凝土发明后才得以解决。很多人对这种由流体凝固而成的建筑材料不够信任。在这期间,众多的化学家、工程师,包括英国的Isaac Charles Johnson、Frederick Ransome,以及德国的Friedrich Hoffmann等人分别对混凝土的配比、煅烧工艺等实验研究,还有Wayss& Freytag等公司的大力推广,使得人造混凝土这种材料逐步被广大众所接受。1878年,德国水泥制造协会(The Association of German Cement Manufacturers)制定了世界上第一个水泥生产工艺标准,标志着混凝土规范化生产的开端。
土木工程界“老司机”德国魏斯·法格莱塔公司logo。成立距今139年。其公司创始人Gustav Adolf Wayss看到了钢筋混凝土在建筑工程界的广大应用前景,购买了莫里哀的专利,该公司成为世界上第一个将钢筋混凝土投入商业用途的公司。
魏斯·法格莱塔公司建造的位于德国纳斯塔特(Neustadt/Haardt)的公园中的一座步行桥,桥长仅3米左右。该桥是德国第一座预应力混凝土建筑。
1904年,德国格伦沃尔德附近的伊萨尔河大桥。伫立于河道中央的两个三铰拱都各宽70米,高12.8米,桥梁总长220米,由德国著名桥梁工程师Emil Morsch设计。
上面这两个案例表现了19、20世纪之交混凝土技术的飞速发展。
混凝土——这种自二十世纪初期开始在人类建筑工程史上大放异彩的人造材料——其发展与普及,与十九世纪漫长激烈地关于建构、风格的变革思潮相呼应,经过戈特弗里德·森佩尔(Gottfried Semper)、欧仁·维奥莱-勒-杜克(Eugene Viollet-le-Duc)、奥古斯特·佩雷(Auguste Perret)等先驱者的理论研究与实践,以及古希腊古罗马时期和文艺复兴以来的空间和结构元素在这一时期被总结,包括勒·柯布西耶在内的一批先锋建筑师,已经在酝酿着一种新时代的建筑逻辑,现代主义即将登上历史舞台。与此同时,人造混凝土发展出了很多不同门类和衍生出新的特性,由制造相对粗糙的花盆、铁轨枕木等物品向大跨度、高强度、造型合理美观的方向发展。在十九世纪末及二十世纪初,生活方式和思想的变革影响了人们对空间的认知和理解、新技术和新材料的发明,为建筑师和工程师们提供了广阔的舞台。
1900年,纽约街头的等待客人的马车。
1900年,纽约在the old Medison Garden的一层举办全美第一届汽车博览会。交通工具的发展对于城市的扩张有着巨大的推动作用,城市化和城市人口的爆炸带来了自20世纪至今的建筑学和城市规划亟需解决的一系列问题。
1913年,奈尔维从博洛尼亚大学土木工程系毕业,随后进入博洛尼亚社会技术办公室工作,负责混凝土建设方面的工作。第一次世界大战爆发,1915-1918年间,奈尔维以工程兵的身份服役。1923年他在罗马与人合伙创办了Nervi e Nebbiosi工程公司。在毕业后的十多年间,奈尔维接受了一些相对较小的项目设计,其中较为出名的有托雷特斯蒂尔扎桥(Il ponte sul torrente Sterza),那不勒斯剧院奥古斯都剧院(AugusteoCinema-Theatre,1924-1929)穹顶设计。实际建造经验的积累,使得奈尔维有机会深入研究不同类型的结构,为后来的建筑生涯打下基础。
直到1929年,奈尔维才接到了人生中第一个地标性建筑——法兰基球场。受当时的佛罗伦萨足协主席里尔多菲侯爵(Luigi Ridolfi Vay da Verrazzano) 委托,奈尔维担任佛罗伦萨法兰基球场(Stadio Artemio Franchi)的结构工程师。该项目建成后以其合理的布局、美观流畅的结构、精确的施工、比其他相同规模体育场远低的人均耗资——人均耗资147里拉,仅是同时期建造的博洛尼亚足球场的人均耗资的30%。这一出色的作品,使得奈尔维名声大噪。尤其是马拉罗尼塔楼(la torre mararone)和螺旋楼梯更是成为了体育场最引人注目的部分。该球场后来作为1934年和1990年两届FIFA世界杯的赛场,至今仍在使用。
由佛罗伦萨弗兰基体育场开始,奈尔维进入了创作的成熟期。
1935年战争期间,奈尔维以钢筋混凝土为材料,为意大利皇家空军(Regia Aeronautica)建造了8座飞机机库。这些机库位于罗马附近的奥尔贝特罗(Orbetello),其尺寸为102*40*8米,是当时最大的有拱建筑。在建造之前,除了常规的力学分析外,奈尔维还在Guido Oberti的协助下,于米兰理工大学结构力学研究所做了结构模型和受力实验。单个建筑的拱顶汲取了意大利古典建筑的建造语汇,名为volta padiglione的拱顶,经常用于市政厅等大型建筑。为了给机库留出足够大的空间,仅由6个高8米的修长内向倾斜水泥柱支撑,给人以轻盈感。
1957年为举办罗马奥运会而设计建造的大、小体育宫是奈尔维最负盛名的建筑,尤其是小体育宫(Palazzetto Dello Sport)。它由36个Y字形混凝土柱围合,将直径64米的巨大圆形拱顶支撑起来。该建筑采用预制装配的方法,将圆形的拱顶分割成厚约2.5米的、1620块大小不同的菱形,其上覆盖仅4厘米厚的混凝土。这一建造之所以能够实现,得益于奈尔维运用了1943年获得专利的钢丝网水泥技术(ferrocemento),该技术可建造强度大厚度薄的壳体结构。预制的方法使得施工时间大大减少,仅用7个月时间就完成了建设。纤细的肋拱构成与米开朗基罗在罗马的西班牙广场图案类似、宛如花瓣的图案,营造出轻快的效果。在这一作品中,结构逻辑与空间逻辑的高度统一,仿佛古罗马浴场及万神殿的宏大意象重现人间。与佛兰基体育场一样,该体育场的造价也很低,仅耗资2亿里拉,约合当时的32万美元,这也是政府方面对其大加赞誉的原因之一。
开工于1956年的倍耐力大厦(ilGrattacielo Pirelli),位于米兰中央火车站(la stazione centrale diMilano)斜对面,由建筑师吉奥·庞蒂(Gio Ponte)设计空间,奈尔维担任结构工程师。这一强强联合设计的意大利理性主义建筑杰作,被建筑历史学者哈桑·乌丁·汗(Hasan-Uddin Khan)称赞为“世界上最优雅的高层建筑之一”。该建筑平面呈狭长的菱形,棱角分明且富有几何感,该外形后来被美国纽约 MetLife Building所模仿。作为当时米兰战后经济复苏的象征,倍耐力楼高127.1米,是当时欧盟第一高楼(1958-1966年位居榜首)。该建筑平面狭长,长宽比约为4.0,不但需要抵抗风力荷载,还需要考虑到地表浅层流经暗河对地基的影响。经过精心设计,摩天大楼的4个三角形核心筒配置在端部,内部配置了两组承重墙支撑,使结构保持稳定状态。
工程师们设计出的结构,因为其采用大自然的规律进行计算,因而让我们感到了和谐。
——勒·柯布西耶,走向新建筑,1923
巨大的结构本生就有权利使人感到敬佩。
——路易斯·康, Monumentality , 1944
任何建构的表达都要遵循三个基本要素:技术研究、力学表现和实际问题的解决方法。
——奈尔维获得埃米尔·莫舍奖(Mörsch per l’Architettura del Deutsche Beton Verein)时的演讲,1963
设计建造了许多优秀建筑及结构代表作的奈尔维,作品类型多为大跨度的桥梁、厂房、体育场等,与柯布西耶、格罗皮乌斯、尼迈耶等人有过共事经历。
纵观奈尔维的作品,不难发现其中的两大特色:许多意象脱胎于古典建筑语汇并富有艺术感的造型,以及精确的力学表达。奈尔维曾被誉为”新时代恢复文艺复兴荣光“的建筑师,他的很多建筑语汇,比如节点设计,都可以从中窥到意大利历史建筑的痕迹。比如机库拱顶和帕拉迪奥设计建造的的维琴察市政厅拱顶,不难发现它们的相似之处;小体育宫肋拱构成的图案与罗马万神庙,两者都是中部开窗,并与米开朗基罗著名的西班牙广场平面的微妙关联。由布鲁内莱斯基设计建造而成的佛罗伦萨圣母百花大教堂(Santa Maria di Fouri),则是被奈尔维作为有机结构(organica struttura)的范本加以研究。
作为意大利新理性主义运动早期主力之一的奈尔维,在建造逻辑上,希望结构的外在逻辑能和内部空间相一致,这一观点后来给阿尔多·罗西很大启发,也与朱塞佩·特拉尼(Giuseppe Terragni)、弗兰克·阿尔比尼(Franco Albini)等人,共同成为后来新理性运动思潮学习并汲取营养的建筑师之一。
同其他结构大师一样,在支撑形式或薄壳中利用几何曲面空间,也是奈尔维常用的手法。都林劳动宫的伞状结构支撑(Palazzo del Lavoro )、加蒂羊毛工厂(Gatti Wool Mill)的电场线分布的结构支撑、新诺尔西亚大教堂方案中(New Norcia Cathedral project)的花瓣状抛物线拱,都可以发现这一手法的应用。
如果说艺术感源于奈尔维对古典建筑营养的吸收,力学表达则与他严格的静力学分析素养密不可分。
“一往如常,在我的设计工作中,我发现,静力学带给我的启发与耐心的工作是建筑灵感最有效的来源。对于我来说此规则绝无例外。”
准确的力学分析在很大程度指导其设计,奈尔维如此评价静力学在其作品中的特殊地位——“思考力学是思考形式的前提”。也许源于历史上涌现出多位著名数学家的博洛尼亚学派,严谨的理学传统和意大利建筑教育注重营造知识的传统,在奈尔维身上体现得淋漓尽致。作为一位建筑界的教育家,无论是在罗马大学执教期间,还是后来在哈佛大学的教学活动中,奈尔维一直十分强调建筑师掌握结构和施工知识的重要性。
“观看奈尔维的建筑让我获益匪浅何为庸俗,何为优雅,这就是建筑师的定义,(奈尔维)比我们做得更好。”
——勒·柯布西耶,1947
“罗马二十一世纪博物馆不远处就是奈尔维在1960年的小体育宫。他一直对我的工作产生深远的影响,奈尔维实验方法导致了革命性的解决方案,特别是在材料和创新建筑技术上。”
——扎哈·哈迪德,2013
技术一词来源于希腊语(τέχνη),意为艺术、科学、意识工艺的综合体。从阿尔瓦·阿尔托、伦佐·皮亚诺、卡洛·斯卡帕到彼得·卒姆托、赫尔佐格&德梅隆,关于节点与施工的推敲和把控始终被重视。
奈尔维认为,所谓“正确的建筑”,需要达到两个方面的要求:一是“坚固、功能合理、抗风雨”“一所建筑物不能完善地服务于建造目的,不能绝对地稳定,或者由于外部自然因素或使用上的原因而在短时间内腐蚀损坏,这些都很明显地可认为是不正确的”;二是“能否按各自不同的特性来使用材料,既顾及材料的本质,又考虑到材料的外观效果”“巧妙地使用这些材料,将可能创造出过去时代所难以置信的现代建筑”。
这代表着一种抵抗现代工业文明冲击下的匠人精神和发掘现代技术材料的探索精神的结合。究其源头,早在十九世纪末期工业革命后,为了抵抗总标准化形式重复出现、粗糙的厂房建筑对城市造成的破坏,艺术与工艺美术运动、新艺术运动、乃至后来的维也纳分离派的建筑师们,就已经把力求尽善尽美地精确施工融入于欧洲建筑的血液里。尤其是瑞士建筑师,从柯布西耶那些富有机械美学建筑中就可以发现那种类似钟表般的机械感,尽管有时是富有力量的大体块。
在著作Aestheticsand Technology in Building中,奈尔维对施工的重要性做了阐述:“必须鼓励青年建筑师们得到实际施工的知识;年轻的建筑师们应该有一个下意识的信念:无论他们在纸上画出什么样的线条、形状或者体积,也无论他们见到纸上画着什么样的线条、形状或者体积,只有当实现它们的条件完全满足的时候,它们才能做完一种建筑的现实存在。换句话说,学生们必须抛弃那种过于不着边际的偏向,这种偏向如果不算是一种完全有害而且顽固的精神习惯的话,它也将会导致学生们把一张图纸就当作一个建筑。”
他的作品正是这一理念的最好注解。
主要作品列表
1979年1月9日,奈尔维逝世于罗马。他的作品(本人担任建筑师或结构工程师)除了意大利本土之外,还分布于欧洲其他国家,澳大利亚和北美。主要作品现与文末罗列如下:
1926-27 奥古斯都剧院(CinemaAugusteo,Napoli,italy)
1930-32 弗兰基体育场(StadioBerta di Firenze,Firenze,italy)
1935 奥尔维托机库(Aviorimessedi Orvieto,Orvieto,Italy)
1939 奥尔贝特罗机库(Aviorimessedi Orbetello,Orbetello,Italy)
1940 意大利文化宫和水光塔方案(Progetto del Padiglione della CiviltàItaliana e del Padiglione dell''Acqua e della Luce (EUR) ,Roma,Italy)
1947-49 利沃纳海军学院游泳池(Piscinaper l''Accademia Navale di Livoo,Livoo,Italy)
1949 都灵博览会B厅和C厅(Turin Exhibition Hall B , Hall C,Turin,italy)
1953-58 联合国教科文组织总部大楼(palazzo dell''UNESCO ,Paris,France)
1954 那不勒斯中央火车站(StazioneCentrale di Napoli,Napoli,Italy)
1955-59 米兰倍耐力大厦(ilGrattacielo Pirelli,Mila,Italy);
1956-57 罗马小体育宫(Palazzettodello Sport di Viale Tiziano a,Roma,Italy)
1957 罗马莱奥纳多达芬奇国际机场(progetto dell''Aeroporto inteazionale Leonardo da Vinci ,Roma,Italy)
1957-59 罗马佛拉米尼奥体育场(StadioFlaminio, Roma,Italy)
1958-59 罗马大体育宫(Palazzodello Sport dell''EUR ,Roma,Italy)
1958-60 罗马科索弗朗西亚高架桥(Viadottodi Corso Francia ,Roma,Italy)
1959-60 都灵劳动宫(Palazzodel Lavoro ,Torino,Italy)
1960-62纽约乔治华盛顿汽车站 (GeorgeWashington Bridge Bus Terminal ,New York, US)
1961达特茅斯学院汤普森体育场(Thompson Arena atDartmouth College,NewHampshire,US, )
1961-63 曼托瓦布尔格造纸厂(CartieraBurgo ,Mantova,Italy)
1961-67 悉尼澳大利亚广场塔(Australia Squaretower,Sydney,Australia)
1962-66 蒙特利尔联合交易所大厦(StockExchange Tower ,Montreal ,Canada,with L.Moretti)
1963-68维罗纳复兴桥(IlPonte Risorgimento , Verona,Italy)
1968, 弗吉尼亚州诺福克综合体(theNorfolk Scope arena ,Norfolk,US,withWilliams & Tazewell and W. Blum)
1966-71 梵蒂冈教宗演讲大厅(Nuovaaula delle Udienze Pontificie in Vaticano ,Vatican)
1971旧金山圣玛利亚大教堂(StMary’s Cathedral , SanFrancisco ,US, with P.Belluschi).
1975-76开普敦好望角中心(Good Hope Centre,Cape Town,SouthAfrica)
1979意大利驻巴西大使馆(ItalianEmbassy ,Brasilia,Brazil)
参考
1. Pier Luigi Nervi ,Scienza o Arte del costruizione——caratteristiche e possibilita’delcemento armato,Edizioni della Bussola, 1945
2. Giulio Carlo Argan, Pier Luigi Nervi, Il Balcone, 1955
3. 川口卫,阿部优,松谷宥彦,川崎一雄《建筑结构的奥秘》:力与传递形式,清华大学出版社,2012
4. Pier Luigi Nervi ,Aesthetics and Technologyin Building,1965
5. Vittorio Cimino,Pier Luigi Nervi e la “Cultura Politecnica” della Scuola Bolognese ,2013
6. Pier Luigi Nervi Project Association(奈尔维项目协会网站)(http://pierluiginervi.org/)
7. 威廉J•R•柯蒂斯(William J R Curtis)《20世纪世界建筑史》,中国建筑工业出版社,2011
8. 肯尼思·弗兰姆普敦(Kenneth Fraptorl)《建构文化研究:论19世纪和20世纪建筑中的建造诗学》,中国建筑工业出版社,2007
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