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传统建筑技术在现代设计中的传承与创新

时间:2016-10-27来源: 作者: 点击: 70次

The inheritance and innovation of traditional architectural technology in modern design

友波

东南大学建筑设计研究院有限公司

摘要: 疏理建筑技术理念的历史演变,考察与反思建筑技术的发展现状。通过解析传统建筑技术“体宜”、“因借”与“工巧”的设计理念,分别从建筑材料、建筑系统、可接受性环境三个层面对建筑技术展开详细论述,探讨建筑技术的设计理念。强调挖掘传统技术的潜力,尽量通过建筑的自身设计来解决或缓解建筑实践过程中所碰到的问题,提出相应的技术策略与措施。

关键词: 传统建筑技术 建筑材料技术 建筑系统技术 可接受性环境

Abstract:   It sorts out the historical evolvements of the relevant technology concepts, and ponders over the present development situation of multiple architecture technology. It elaborates from three layers –building materials, building systems and the acceptability of the environment. It emphasizes on digging out the potentiality of traditional technology, and tries to solve the practical problems by the self-design of architectures. And, regarding these obvious heated problems, I shall put forward the relevant technological strategies and measurements.

Key word: Traditional architectural technology,building materials, building systems , the acceptability of the environment.

 

“中国建筑在工艺技术上一方面丢失了传统手工艺,一方面现代工艺又没有进步,我国建筑到了一定要变革基本技术体系的时候了。”这种断裂效应是我国建筑技术进化过程中的一种突变现象,因为技术环境是连续的,突变只是进化连续性内部发生的灾变现象。因此,本文从我国的传统建筑技术(发展的根源)着手,对当代技术的发展方向进行分析与探讨,并提出建筑技术应用过程中的一些设计策略与措施。

 

1传统建筑技术的启示

1.1 “天工开物”与“巧于因借” 的技术理念

在中国传统的匠学文化中,强调人与自然的协调与适应,这在两千年前的春秋战国时期就已定下基调,如“反璞归真”、“天人合一”、“天时、地气、材美、工巧”等等。然而真正从“技术”方面对人与自然的关系进行诠释的,当首推宋应星与计成,其技术理念——“天工开物”与“巧于因借”体现出中国传统造物设计的真正内涵。

“天工开物”反映出宋应星朴素的唯物主义思想。他引用的“天工”二字出于《尚书·尧典》,是对大自然力量的认可,强调自然客观物质在造物中的作用;“开物”引自《周易·系辞》,是对人的力量的肯定,表示人对自然的开发和利用;将“天工”与“开物”结合起来就是天人合一。天不以人的意志为转移,按照一定的规律运行,并能提供各种物质供人所需,但是有时天(自然)的资源不能充分满足人的需要,需要人运用自己的智慧想方设法去开发资源,这就传达出中国传统设计的一个特征:适应自然,物尽其用。

巧于因借”(计成《园冶卷一·兴造论》)更是强调了设计者在营造过程中举足轻重的地位,正如计成所言“稍动天机,全叨人力”,这个观点尽管有点夸大了主持人的作用,但他十分清楚地意识到设计创意在整个工程中的作用。另外,他还突出了一个“巧”字,古人将“百工”称为“巧者”,“巧者”对自然的“借”,就是指设计者充分利用自然资源,趋利避害,而不是“强使”自然。

可见,“天工开物”与“巧于因借”的技术理念反映出古人重实践、轻空谈;重试验观察、轻繁琐考证;重实用技术、轻神仙方术的科学精神,不能不说这代表了当时进步的科学思想。

4.1.2 “体宜”与“因借”的技术手法

“体宜”与“因借”都出自明代计成所著的《园冶卷一·兴造论》:“园林巧于因借,精于体宜,愈非匠可为,亦非主人所能自主者”。但是,提倡合宜得体与有所因借的理论并非始于计成,之前,这两种理论广泛地存在于各类文献古籍之中。如《周礼·冬宫·考工记》:“知者创物,巧者述之,守之世,谓之工。百工之事,皆圣人之作也。……。天有时,地有气,材有美,工有巧,合此四者,然后可以为良。材美工巧,然而不良,则不时不得地气也”,明代文震亨《长物志卷一·室庐·十七海论》:“随方制象,各有所宜,宁古无时,宁朴无巧,……;至于萧疏雅洁,又本性生,非强作解事者所得轻议矣”等等。可见,计成提出“体宜”与“因借”理论是传统建筑技术思潮发展水到渠成的结果。

在传统的匠学文化里,“体宜”是以过去的经验为法度,“因借”则以眼前的事实为起点,它们分别代表着两种不同的技术手段,反映了不同的建筑实践态度。具体来说,“体宜”讲求的是“尊体”、“奉法”,符合某些特定的规范标准,促使建筑适于策略所提出的指示,即形式的创制必须合乎前人的造制规矩才行,而这些规矩也成为匠作主管的考工依据,透露出一种“群体价值”取向的历史态度。如专讲“体宜”的《营造法式》(宋·李诫),行文之间“类例相从,条章具在”。而“因借”则致力于建筑与自然的关系,依赖自然天性生成建筑的本质形式,呈现出一种“天人合一”取向的自然态度。如《考工记》所记载的“审曲面势”、“材美工巧”,就表明了古代先民对自然规律的认识和掌握。整体而言,体宜的涵摄作用系规范取向的,而因借的“如同”作用则要以技术形式去反映个体的内在素养,重点是在借力使力的手段上如何不露痕迹。在实际操作过程中,“体宜”与“因借”并非是完全二元对立的,它们往往存在于叠加现象里。

 

无论是“体宜”还是“因借”,都离不开营造实践的主体,实践主体的性质及主体对事物的看法又反映出不同的实践态度。如《考工记》客观地将“实践主体”分为三等,“知者”以创物,“巧者”以述之,“工者”以守之。其中,因袭规矩、准绳和尺寸,而无可变通的是世袭的“工者”;述而不作,有成说而无新义的为“巧者”;唯独有所见解得以执掌“造物”的人才称得上“知者”,“造物”只有在三者整合的情况下才得以进行。这种“工巧”观念从根本上认识到人的创造性是最有价值的,因此,它是我国传统建筑技术理念中最重要的一点

 

2   传统建筑技术在现代设计中的传承与创新——建筑“材料”的技术

2.1  对传统技术的认知与需求

传统的建筑材料,如木材、石料和砖,在现代建造体系中依然具有很强的生命力,时至今日,对当今的建筑师而言仍然难以割舍,究其主要原因,大致如下:

1.面对由钢筋混凝土所建造而成的现代建筑,不少人产生抵触情绪和深层恐慌,认为现代建筑缺乏传统建筑所特有的有机性人们对“传统”的兴趣转而越发浓厚。恰好传统材料又具有一种回归的色彩,能够迎合人们怀旧心理的需求,利用这种“谦卑”而又“自然”的材料可以彰显建筑的地区特征与乡土传统,使人与自然的关系再一次回到谦恭,由此,人们对传统材料的亲切感也油然而生。

2. 为了推广使用可再生能源,必须考虑材料所包含的物化能量(如材料的生产、运输、施工以及后期维护保养等过程),回收再利用的潜能以及能源的有机更新,以求获得更多的经济和环境效益。如生土建筑,它可以就地取材,易于施工,便于自建,造价低廉,冬暖夏凉,节约占地,有利于生态平衡。因此这种古老的建筑类型至今仍然具有强大的生命力,现在全世界大约有1/3的人口还居住于各类生土建筑中。

3. 工艺技术的进步使人们能够突破传统材料的某种制约,重新探索其构造与美学的可能性。如在现代建筑中,在利用木材纵向强度等有利因素的同时,人们采用胶合的方法来改善木材本身结构中不利的各向异性。集成材技术就是其中一例,它具备材质稳定、强度高、形状制作自由等特点,使得大规模、大断面木造建筑成为可能,且易于防腐、防火等化学处理。

 

2.2  当前建筑技术传承的局限性

1、很多人热衷于使用传统材料,但是,在他们眼中只看到了单纯的一种材料,而很少考虑到将它们结合起来使用。

这种观点忽视了材料应用的一个基本原则:所有的事物都应该看成一个整体的一部分,没有什么是可以孤立存在的。因为建筑的功能是一个整体概念,它的体现实际上是构成整体的各类不同材料共同发挥作用所产生的效应。这一点在传统材料的应用中显得尤其重要。过去,由于人们能获得的材料与所掌握的技艺有限,单一的传统材料往往难以达到人们所希望达到的功效,为了摆脱气候环境的限制,需要将构成功能的各种材料有机结合成一个整体和谐的结构。

随着现代材料技术的发展,人们不断突破旧有材料的限制,创造出越来越多的新颖材料,特别是以复合材料为主的人工材料逐渐取代了占的主流地位的传统材料。这样一来,以往需要整合多种材料才能达到的效能,现在只用一种单纯的现代人工材料就可以取代,因此,人们不用像以前那样去费尽心机处理各种材料之间的复杂关系。材料仅是计划中一个可以更换的方面,通过更换,材料因抵抗自然而形成的在造型和美学上的特殊力量被轻易地排除了。这是材料整体性的思考在设计过程中逐渐被人们忽视的原因之一。

 

2、传统材料的传承局限于材料的材质与形态,忽视了与其相伴相生的传统工艺。

一般说来,材料的性能来源于该材料的内部结构,具有特定的性能“潜力”。工艺是在各种材料自身特征的基础上发展而成的一整套与之相应的处置技术。材料与工艺的关系,实际上就是能动的人对材料自然属性的遵从和把握的关系。每种材料由于其“品格”不同,才蕴藏着构成美的特征。正如竹内敏雄所认为的那样,技术加工的劳动是唤醒在材料自身之中处于休眠状态的自然之美,把它从潜在形态引向显性形态。另外,在不同时期、不同地域,由于人们能够获得的材料与所掌握的技艺不同,建筑风格也会不同。换句话说,给出一个建筑实体,建筑师就可以根据其材料还原出其存在的地域环境、年代特征,根据其形式能进一步考证出该地域的人文特征、风土人情,做到真正意义上的地域性和民族性。

 

3、建筑实体处于一个多层次的自然之网中,各层次是一种相对关系,构成实体的材料也必然存在着相对的层级关系。

如亚里士多德所认为,质料和形式作为事物的两个根本原因,在同一事物中是彼此对立不能转化的,质料就是质料,形式就是形式,但是超出这个范围,相对于不同事物而言,它们又是相对的、可以转化的。例如砖瓦对于房屋是质料,对于泥土则是形式。可见,高一层次的东西是形式,低一层次的则是质料,整个链条就是从质料到形式不断发展的系列,以器物形式出现的建筑实体同样处于一个多层次的自然之网中。因此,我们可以假定:每一层次的材料 = 上一层次的材料 + 物化的制作工艺,譬如,斗栱 = 木材(斗、栱以及梁枋等)+ 物化的制作工艺;这种组合体可以保护建筑物免受自然因素(地震、雨淋和日晒等)的侵害,中国传统匠师们就这样很巧妙地利用了木材资源。

 

 

2.3  技术策略与措施

2.3.1对传统材料进行颠覆性地使用

材料在自然界中不是孤立存在的,而是通过造物与人发生联系、为人所用的。在应用的过程中,材料的有些性能比较突出,而另外一些则被轻描淡写,其中,起主要作用的性能往往被视为材料的专有属性,成为人们选择与利用该材料的主要动因。而且这种材料的长期使用必然对使用者产生深刻的影响,形成一种习惯性。这种习惯性便形成了材料的地域性与情感性,使人们对所熟悉的材料表现出恋恋不舍的怀旧与向往。

随着现代技术的发展,材料的各种性能得到了进一步挖掘,以前所谓的一些次要性能逐渐被人们重视,甚至转化为当前应用的主要性能。这些以前未被重视或认识的性能得到了更好的利用和发挥,显示出新的独特个性。当然,材料原有的主要特性也没有因人工的创造而消失。因此,当代建筑师应突破传统材料习惯性应用思维的“限制”,利用新技术创造出传统材料的新形式。如砖石材料很常见也容易获得,通常用于建筑的维护与承重,随着对砖石材料蓄热性能的研究,不少类型的砖石材料在应用过程中,其主要性能从维护与承重转化为隔热与保温,赫尔佐格和德梅隆(瑞士)设计的多明莱斯葡萄酒厂就是对传统材料进行颠覆性使用的一个经典之作。

 

2.3.2对传统材料使用“限制”的突破

为了使材料具有更广泛的适应性,人们不断突破材料的限制,对材料的内部结构进行变化和改造,使其摆脱气候环境条件的束缚,进而促成了新材料的产生,如土坯砖经过砖窑的烘烤,便摆脱了气候环境条件的束缚。所以,挖掘传统材料的潜力必须排除其在应用过程中所受的“限制”,对材料的自然属性或原有属性进行改造。

1、通过对材料的选择和形式的搭建,提高材料的附加价值。

材料性能的显现离不开材料的形式,材料通过搭建的空间和形式发挥出惊人的能量。因此,人们利用传统材料,在对材料的自然属性的尊重和把握的同时,还必须重视材料的加工,提高材料的附加价值。在这过程中,有一点须要指出,材料的性能来自于材料的内部结构(不同的内在结构决定材料不同的物理与化学性能,从而决定一定的制作方式及技术表现),人们对材料加工改造的初步目的在于成型而不在于改造材料的固有性质。

 

2、固化有利因素,生成新的传统材料

由于气候环境的影响、自然力的侵蚀和建造工艺的实践应用等因素的限制,传统材料的耐久性、力学适用性往往难遂人愿。因此,传统建筑,特别是用黏土、木材等自然材料的建筑,一般每隔一段时间就需要修整或重建,这种更替传承形成了一种传统建筑发展的特有规律。然而,我们又时常惊奇地发现,许多利用传统材料建造的建筑至今已存在上百年,而且效果依然很好,因此,我们有必要分析其坚固耐用的原因,合理地引导各种有利因素,使传统材料能够更加“益寿延年”。

一方面,分析材料的外部存在环境,将有利的环境因素固化”与“模拟”,扩大传统材料的使用范围。如我们考察古建筑时,常发现其深埋于地下水位的木桩结构往往保存比较完好,尽管经过几十年甚至上百年,其强度等性能仍基本稳定。现代研究表明,木材含水率在纤维饱和点以上时,其性能基本不随含水率的变化而变化,木材强度和耐久性较差的主要原因是由环境干湿交替变化引起的,因而保证木材处于同一恒定环境非常重要。如果我们将木材的外部环境尽量“固化”,其使用寿命也必然得到提高。

另一方面,发明一种新的加工方法,将各种有利因素固化”到传统材料中去,生成一种新的传统材料(即每一层次的材料 = 上一层次的材料 + 物化的工艺),使其具有了传统材料的“壳”、现代材料的“芯”。

 

2.3.3对材料的组合与构造方法的再挖掘

1、重视材料的组合与构造方法,发挥材料组合的整体优势。

应对自然环境(如地方气候、基地环境等)的影响,现代与传统的材料应用理念有着很大的不同。由于现代建筑材料的高效性,人们可以用少量品种、少量层次的材料就可以完全达到“封堵”自然气候侵扰的功效。相对现代材料而言,传统材料自身所受的限制较多,单一材料的可靠性往往较低,不能直接达到建筑所希望的性能要求与使用标准,因而需要多种材料协同工作。在“引导”过程中,允许有少量的、个别的疏漏,但可以通过材料的合理组合与构造做法,最终达到人们所期望的功效。因而,在传统材料应用的过程中,人们尤其重视材料的组合与构造方法,使传统材料的组合发挥出“四两搏千斤”的效果。

 

2、对传统材料的组合进行理性分析,并使之“产品化”,以扩大其适用范围。

目前,建筑师可以对一些材料的组合与构造方法进行理性的分析,将某些特殊功能的构造组合固化为一特殊体,甚至用新材料替换一些传统材料,只保留一种传统的、物化的工艺理念,并使之产品化,以扩大其应用范围。

 

2.3.4设定材料的合理性寿命,确保材料的“再物质化”进程的实现。

当前,建筑与环境问题越来越为建筑师所关注,许多建筑师正在尝试通过更有效地使用能源和材料来减少目前建筑所带来的消极影响,最常见的策略就是:降低能耗、重复利用和再生利用,即遵循“生态效益”的路线,尽可能地做到少费多用。然而,有时再生利用也存在着一些问题,许多的再生利用实际上是下降性循环,经过加工的材料在循环时逐渐丧失其价值,在其使用寿命终结后就变成不能降解的建筑垃圾。再生利用只不过是一种苟延残喘式的“益寿延年”,而不是永久循环式的“转世轮回”。因此,在选择具体材料时,建筑师对材料的生态考虑不能仅仅局限于材料的“效益”,重要的是材料“再物质化”的过程,让建筑材料在其使用寿命终结后,可以回归大地或在工业上永久循环下去。这样一来,材料的使用周期问题便显得很关键。通常情况下,材料循环的时间过短是一种浪费,但也不必迫使材料能长时间地“苟活”,因为“长生不老”有时需要付出更高的代价。因此,建筑师必须根据具体情况,在建筑建造与运行的系统框架内,合理设定材料的生命周期。

 

3  传统技术在现代设计中传承与创新——建筑的“系统”技术

随着丰富的、价廉的能源供应和以此为前提的系统技术的发展,依靠对建筑物自身的建筑学设计来解决建筑环境控制的传统建筑设计的方法以及这种设计方法的优点逐渐被人们所遗忘,为此,我们有必要再次审视那些“单纯的、原始的技术”,力求在现代科学和技术的积累上寻求新的发展。

3.1超越“偶然式”的解决方式,获取系统的最大效益

“被动式”的调控模式是传统建筑的“系统(system”技术的主要特征,它一般不需要依赖机械系统的调控,主要通过自然调节来达到被动式供暖、采光、通风等,形成比较舒适的“微气候”。然而,对很多地区建筑来说,完全采用自然调节并不是每个季节都适宜的。有些建筑受特定条件的制约,不具备被动调节的环境,这时,建筑的调控模式就必须借助机械装置的辅助,或者是根据不同时段、不同季节进行完全自然和机械的轮换,采用“主动式”或“混合式”的调控模式。一般来说,它们之间并没有严格意义上的优劣之分,关键在于怎样以最少的资源和能量来获得最大的社会和环境效益。正如迈克尔·科贝特所言:“如果你的方法既解决了需要解决的问题,而同时又偶然解决了其它一些问题,那么你就步入了正确的轨道。”,就传统建筑而言,“偶然性”的技术手段比比皆是。当前,我们应该超越这种“偶然式”的解决方式,在不同类型和层次的问题之间积极寻求其中的联系,有意识地将各种表面貌似毫无关联的问题综合起来考虑,挖掘传统技术的生态潜力。

 

3.2最大限度地利用建筑学的设计方法来解决建筑环境的调控问题

3.2.1借力使力,提高建筑对自然气候的适应能力

 “巧”与“借”是中国传统技术理念的核心思想之一,具体手法可以用“借力使力”四个字来概括。一般来说,“借力”要求最少地与自然力的对抗,为了达到这个目的,建筑必须尊重自然规律,提高建筑对自然气候的适应能力,借用自然环境之力来减少建筑物自身的能量消耗。好比“四两博千斤”,“借力使力”体现了许多环境保护的理念,如果建筑师从设计初期就考虑到这些问题,把许多不同的设计技巧结合使用,那么一定会起到事倍功半之效。

 

3.2.2设置“缓冲”,增强系统技术运行的稳定性与持久性

为了适应环境的变化,最简单的方法就是按照这种变化来设置空间。一方面,类似于候鸟迁徙,古代的帝王将相、富贾豪绅们,根据时间和季节选择适宜的气候和地域,轮流移居在气候条件相应的建筑内,如各种冬宫夏宫、避暑山庄等。然而这种居住方式需要大面积的土地与大量的住房,在现在,特别是在中国这种贫资源、欠发达的国度里,我们显然无法承受建造这些房屋所需的费用。另一方面,面对地域环境的变化,大多数人选择放弃迁移,而在建筑与自然环境之间设置多层次的缓冲区”(也可称为技术层面上的“灰空间”),在一方小天地里营造出较为稳定性的人工环境。

然而,由于能源危机,我们无法承受毫无节制的建造费用与空调费用等所造成的浪费。这迫使我们意识到,建筑物尽可能通过自身的形式,按照室内外环境的变动,设置“缓冲”,在限定的空间时间范围内,进行能量的交流与再分配,以满足使用者对环境的控制

A、时间的“缓冲”,主要指“时滞效应”,通过维护材料的合理设置,建筑师可以设定热量释放的时间差,在能量交流与再分配的缓冲过程中,使能量充分转化为有效的形式。

B、空间的“缓冲”,类似于一种“生态过滤器”,在居住单元与外部环境之间设置多层次的缓冲区,具有连接不同空间的缓冲功能。从建筑的剖面来看,由外及内它主要分为三类:建筑室外空间的缓冲、建筑外表皮围合空间的缓冲、建筑内部功能空间的缓冲。

 


4营造对传统材料与工艺的可接受性环境

4.1营造可接受性的制度环境

世界上大部分地区的建筑规范没有关于传统材料与工艺的规定。因为传统材料与工艺的种类很多,怎样测试、归纳与整理各种经验数据,使之理性化,并能得到规范机构的认可比较困难。如很多传统材料没有经过防火等级认证,除非有确凿、可靠的实验数据或其它方法来论证所采用的材料符合规范的要求,否则建筑师在设计中所应用的材料(没有经过工程测定认证)往往难以通过消防审查。面对经济、时间与法规的限制,大多数建筑师会望而却步的。所以,营造可接受性的制度环境便迫在眉睫。一方面,技术规范不仅为缺少传统技术经验的建筑师提供了技术上的指导与帮助,还能从制度上保证技术的安全性,使设计、建造得到法律上的认可。另一方面,制订政策,提供资金补贴,、设立专门机构,对有关传统材料与工艺的信息资源进行收集、整理与传递,促进建筑师对传统材料与工艺的再挖掘与有效利用。

 

4.2营造可接受性的文化环境

除了上述原因外,传统建筑材料与工艺被遗弃的另外一个重要原因是:在国内大部地区,尤其是一些欠发达地区,政府部门、投资商,甚至绝大多数的居民都试图使他们的房屋更“现代”一些

传统材料的一些主要优点是显而易见的,如可持续性、经济性、易操作性、环保性等,但很多人还是不太愿意建造与购买这些房屋,认为用传统材料与工艺建造的房屋是老式的、粗俗的产品,甚至有时它会成为“穷人的房屋”的代名词,只适用于那些经济实用房或拆迁安置房。

另外,与现代材料的主流地位相比,传统材料及工艺似乎难登大雅之堂。传统匠师们大多不是现代学院所培养的专业人才,没有烙上学院式“厅堂”的“印记”,他们丰富的经验与精湛的技艺在不少人眼里只不过是一种“雕虫小技”,因而其能力得不到人们应有的信任。同时,这种偏见也波及到传统材料的应用领域,进一步加大了人们对传统材料的怀疑。可见,这种对传统材料与工艺的偏见是建立在深层次意识形态之上的,需要用今后很长一段时间去慢慢消解。

 

当然传统建筑技术在现代设计中的传承与创新面临的问题不胜枚举,涉及技术制度、意识形态、大规模生产“量”的需求等具体问题,建筑师需要在“制度化“个性化”与“标准化”等之间寻求一个平衡点。

 

 

 

友波

博士 高级建筑师江苏省土木建筑学会建筑创作(建筑师学会)专业委员

东南大学建筑设计研究院有限公司综合三所所长

 

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