1 西立面（攝影：Georg Aerni）

2 總平面

3 新舊校舍首層平面

在瑞士的汝拉山腳下，有一座人口約5萬的小城市——比爾（Biel/Bienne），自19世紀起就一直擁有繁榮的工業(yè)和手表制造業(yè)。與這座城市的工業(yè)氛圍相得益彰的，是充滿實用精神的應(yīng)用科學(xué)教育。所屬于伯爾尼應(yīng)用科學(xué)大學(xué)（Bern University of Applied Sciences）的比爾高等木材技術(shù)學(xué)校（Higher Technical School of Wood Biel, HTS）即坐落于這里。這座學(xué)校擁有一座4層高的木建筑校舍，靜靜立于汝拉山南麓，散發(fā)出木材獨有的氣質(zhì)。這座木建筑不僅關(guān)注木材在結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)造力，也試圖從材料特性、建造、防火等其他建筑學(xué)視角來探索木建筑的獨特魅力，是一座用1:1實體建筑向?qū)W生們傳遞木材技術(shù)的教科書般的教學(xué)樓。

比爾高等木材技術(shù)學(xué)校

瑞士有7所應(yīng)用科學(xué)大學(xué)，伯爾尼應(yīng)用科學(xué)大學(xué)是其中之一。比爾高等木材技術(shù)學(xué)校作為該大學(xué)建筑、木材及土木工程學(xué)院的一部分，旨在培養(yǎng)學(xué)生成為木材技術(shù)專家（Technical Specialist HS Wood Technics），同時也與該學(xué)院其他三個專業(yè)之間具有密切的交流合作。在這所高等木材技術(shù)學(xué)校，學(xué)生們不但接受木結(jié)構(gòu)建造、木工技藝和木材工業(yè)等專業(yè)技能的課程，還收獲對商業(yè)能力的培養(yǎng)。也就是說，學(xué)校試圖提供一種綜合而全方位的訓(xùn)練。同時，以資格認證為導(dǎo)向的教學(xué)模式，加上在木材工業(yè)企業(yè)的實習(xí)機會，共同確保了學(xué)生們高水準(zhǔn)的實踐能力。而畢業(yè)后獲得的木材技術(shù)專家認證，使他們在中小型工廠或大型工業(yè)集團得以擔(dān)任中高級管理職位，以自己的專業(yè)知識和技能來指導(dǎo)決策過程。

在瑞士，木材工業(yè)的歷史悠久，同時也深深扎根于經(jīng)濟和社會之中。如今，木材工業(yè)發(fā)生了從傳統(tǒng)制造到高科技工業(yè)的轉(zhuǎn)變，這既是一種挑戰(zhàn)，也是時代提出的要求。大約25年前，瑞士有混凝土工程師、鋼結(jié)構(gòu)工程師，但沒有專門的木材工程師?，F(xiàn)在，隨著木材逐漸開始受到重視，科技含量越來越高，人們對木材工業(yè)的需求也開始增加。這些變化需要在教育系統(tǒng)中有所體現(xiàn)，甚至是被預(yù)見性地納入其中，因此關(guān)于現(xiàn)代木材科學(xué)的教育隨之誕生。比爾高等木材技術(shù)學(xué)校就是其中之一。

一座嶄新的4層教學(xué)樓

這座木材學(xué)校原有的校舍分散在半徑1km的場地上，學(xué)生、工作人員和教員不得不在這之間頻繁地移動，而且工業(yè)需求和學(xué)生人數(shù)的增加，也促使校園進行改建。在當(dāng)時，雖然木結(jié)構(gòu)的技術(shù)已經(jīng)很先進了，但建造這種多層木結(jié)構(gòu)建筑仍很困難，比如沒人了解這種建筑應(yīng)如何防火，也沒人知道該怎么建一個跨度9m的木結(jié)構(gòu)，人們需要一個更優(yōu)秀的解決方案。于是，在1990年舉行了一次建筑競賽，經(jīng)過多次公眾投票，選出了獲勝團隊。但在競賽結(jié)束時仍有很多問題需要解決，不同領(lǐng)域的專家聚在一起討論，包括建筑、結(jié)構(gòu)、生態(tài)、材料、建造流程、政府決策等，使用者的意見最終也被納入其中。經(jīng)過各種領(lǐng)域的研究、大量專業(yè)測試，以及上百場會議討論后，方案才最終得以確定。

所有建造工作都是在這個不大的場地上完成的，沒有中斷教學(xué)活動和日常事務(wù)。其間，原有的生產(chǎn)和測試實驗室被擴建，一個中央供暖設(shè)備也得以建成。1997年秋天，這座木材學(xué)校成為應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的一部分，肩負起更多責(zé)任，開始了對木材工程師和技術(shù)人員的全日制教育，以及針對從業(yè)人員的碩士課程等。1999年8月，項目全面竣工，學(xué)生、工作人員以及教師在秋天搬入了新的4層校舍。

項目的核心目標(biāo)是建造一座新的4層教學(xué)樓，并擴建原有的校舍，使其面積增加一倍。新的教學(xué)樓試圖在表達木材或木材產(chǎn)品的典型應(yīng)用方法上具有指導(dǎo)意義，同時還要具有革新性和經(jīng)濟合理性。而且，建筑被期望成為一個原型，采用行之有效的建筑系統(tǒng)，那樣才可能被復(fù)制，比如結(jié)構(gòu)上要在未來可以擴建，也能隨時對建筑進行更新和升級。

最終，競賽由邁利與彼得（Meili & Peter）建筑事務(wù)所和康澤特、布龍齊尼與加爾特曼（Conzett,Bronzini & Gartmann）工程事務(wù)所的合作團隊獲勝。他們的方案最大程度地尊重了場地條件，并保留了大部分原有建筑中結(jié)構(gòu)性能良好的部分，新建筑也從很多方面與原有建筑形成了對照。其設(shè)計的關(guān)注點是，用怎樣的技術(shù)手段來實現(xiàn)大跨度、大體量的木元件，以及如何對不可燃材料建造的大空間進行改進。

這座新的建筑中有一個巨大的混凝土內(nèi)核，是整個建筑的核心結(jié)構(gòu)，其外圍是與之相連的若干個木盒。彼此分隔的木盒之間形成了幾個多功能的開口，用于采光、通風(fēng)以及防火等。這座建筑應(yīng)用了很多方法來防火，例如教室內(nèi)的噴淋設(shè)施、用作防火分區(qū)的陽臺等。樓板大部分采用木材制造，是一個與結(jié)構(gòu)和防火等密切關(guān)聯(lián)的復(fù)雜樓板系統(tǒng)。立面也采用了獨特的概念，可以說是一種原型立面。

4 四層平面

5 二層平面

6 地下一層平面

7 新建筑與舊建筑一翼相連（攝影：Georg Aerni）

建筑概念

建筑所在的場地仿佛一個小島，被城市郊區(qū)的住宅區(qū)和延伸至汝拉山南麓的工業(yè)區(qū)環(huán)繞。原有的教學(xué)樓高兩層，生產(chǎn)車間為一層，這些低矮的木建筑幾乎要從周圍的綠色風(fēng)景中消失。

建筑設(shè)計含有兩個層面。首先，低矮的工業(yè)廠房被擴建，并緊挨新教學(xué)樓。原有的一層工業(yè)廠房的擴建由一個同樣低矮并且外表與之相似的建筑實現(xiàn)，原有特征被加以強調(diào)。而四層的新教學(xué)樓與原有建筑的平坦而低矮的天際線相鄰，通過這種不太和諧的比例關(guān)系，前景中的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)的屋頂輪廓與新的建筑形成了一個緊張的對峙關(guān)系。其次，建筑師試圖將新教學(xué)樓的功能與外部空間聯(lián)系起來，使外觀反映室內(nèi)布局——位于建筑北端的面向街道的空間是公共區(qū)域，包括食堂、會議室和圖書館，3個位于低層的木盒被用于教學(xué)，而四層的連續(xù)木結(jié)構(gòu)是不同院系的員工和行政人員的所在地。

“我們對這個巨大的木建筑的興趣不只在于一種零碎的、臨時性的元件搭建，相反，通過雕塑性的表達和物理性的張力，我們試圖使立面元件的進深和具有觸感的線條帶來一種強烈的對比效果?！?/p>

建筑師還非常關(guān)注材料的選擇，依據(jù)其抵抗能力、特性和優(yōu)點，選擇了大量常用于工業(yè)建筑的材料。整個內(nèi)核選用混凝土，是為了滿足不可燃和結(jié)構(gòu)剛度的要求；預(yù)制木樓板元件可以在非常短的時間內(nèi)被組裝成預(yù)設(shè)大小的體量；混凝土覆層則是因為其易于塑形；以及用于室內(nèi)外覆層的未經(jīng)處理的木材，和用于墻體木元件與混凝土內(nèi)核之間的工業(yè)鋼覆層等。這些材料被用于一座建筑，是為了在彼此之間形成對比和平衡。

8 混凝土內(nèi)核結(jié)構(gòu)模型

這座建筑里沒有空調(diào)，全部采用自然通風(fēng)。木盒上留有可以打開的部分，用于形成自然通風(fēng)。窗戶上的遮陽試圖阻止光線和熱量進入教室。而盡管混凝土冬暖夏涼，夏季仍需要打開教室門，通過對流來降溫。

建筑與藝術(shù)

在瑞士，當(dāng)建造大型公共建筑時，花費一定的金額在藝術(shù)上是很常見的。比如，購買繪畫和雕塑作品，或者將建筑結(jié)構(gòu)與藝術(shù)相結(jié)合。這座木材學(xué)校采用的是后者。新教學(xué)樓中，由普法夫（J. Pfaff）設(shè)計完成了墻壁和天花的純色噴涂，意在表現(xiàn)建筑構(gòu)想和概念。噴涂的顏色不是為了對已選定的建筑材料在表達上進行干預(yù)，而是為了強調(diào)其中的關(guān)系。走廊中的天花被涂成藍灰色，與地面的素混凝土以及金屬墻覆層在色彩上形成觀照，不但使混凝土的質(zhì)感變得與室外的木材相近，藍色也使人聯(lián)想到天空，與室外形成一種連接。用在樓梯間里的黃色礦物涂料暗示了光線，并將上下4層連接為一個完整的單元。這座建筑的室內(nèi)色彩即按照此方式，試圖將建筑與雕塑的定義合二為一。

9 施工現(xiàn)場

10 走廊（攝影：Georg Aerni）

11 樓梯間（攝影：辛夢瑤）

12 縱剖面

13 橫剖面

建筑結(jié)構(gòu)

新的4層教學(xué)樓中，一個巨大的混凝土結(jié)構(gòu)被置于建筑中央，在垂直和水平方向上伸展。垂直方向的4個混凝土通風(fēng)井作為內(nèi)核支撐起這個結(jié)構(gòu)，升降電梯、樓梯和衛(wèi)生間被置于其中。一系列由木框架預(yù)制而成的自承重木盒被連接到混凝土結(jié)構(gòu)上，木盒之間的空間形成了陽臺和走廊，柔軟地連接起室內(nèi)外空間。這些木盒被看作一個個單獨的碎片，被附著到一個結(jié)構(gòu)上形成整體。開放的和封閉的空間形成了整個建筑的外殼，光線通過開放空間進入內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

從平面圖可以看到，一共有5個木盒（房間），每個都可以被分隔成不同大小的教室。每個木盒的承重結(jié)構(gòu)由6個9.70m×2.70m的預(yù)制墻元件組成，每層樓重達1.5t。樓板和天花的結(jié)構(gòu)也是預(yù)制的，由中空的盒形元件組成，插在上下兩層的墻之間。在窗戶一側(cè)，樓板元件被固定到一個置于墻體系統(tǒng)內(nèi)的水平梁上，使得窗戶可以延伸到房間的最頂端。由于沒有豎向承重從木結(jié)構(gòu)傳到混凝土內(nèi)核上，因此木盒在建筑中是獨立傳遞承重的結(jié)構(gòu)。

木結(jié)構(gòu)從三面將巨大的混凝土內(nèi)核包圍。其中，建筑的北側(cè)一端，一個梁柱結(jié)構(gòu)代替了混凝土內(nèi)核，可以獨立支撐2～3層樓的高度，其端部和某些特定部位則由一個位于北立面的木桁架和中間的樓板支撐。建筑最上層是一個連續(xù)的木結(jié)構(gòu)，將下層的混凝土結(jié)構(gòu)與木盒連成一體。一個向中央軸線輕微傾斜的平屋頂覆蓋于建筑之上，便于雨水沿屋頂排走。

由于場地很久很久以前是一片湖，土地基礎(chǔ)不好，所以使用的木盒都很輕。但混凝土內(nèi)核很重，因此位于結(jié)構(gòu)中心的后張法鋼筋混凝土內(nèi)核被置于低層。同時，地下室采用了一個能抵抗扭曲的方盒，可以將荷載均勻分散到基礎(chǔ)上?；炷羶?nèi)核和構(gòu)成教室的輕量木盒的荷載通過不同長度的打入樁被傳到地基上。

1997年8月，從北端開始，建筑被一個木盒一個木盒地搭建起來。木盒都是事先在現(xiàn)場之外的地方被預(yù)制好的，然后不經(jīng)處理即被運送到現(xiàn)場。北端和所有房間都從地面層安裝到屋頂。這個階段結(jié)束后，窗戶和立面元件就從戶外的木工那里被運過來并安裝上。木盒、窗戶和立面元件的搭建都是在沒有腳手架的條件下完成的，但卻快速易行，適合大型預(yù)制元件的應(yīng)用。在整個搭建過程中，防雨防潮的措施貫徹始終。4個月后的1997年圣誕節(jié)，90%的木結(jié)構(gòu)完成了搭建。

防火系統(tǒng)

基于防火觀點的木結(jié)構(gòu)尺寸跟通常的尺寸不太一樣。在舉辦競賽的時候，對于這種木結(jié)構(gòu)，設(shè)計者們既沒有可靠的建議和指導(dǎo)，也沒有足夠的經(jīng)驗。因此在一開始，當(dāng)局、政府和工程師之間的交流對設(shè)計的快速進展發(fā)揮了很大的幫助。

防火的目標(biāo)首先在于定義概念。整個概念包括結(jié)構(gòu)內(nèi)核所使用的不可燃材料，以及延伸至樓板之間的金屬墻覆層。結(jié)構(gòu)內(nèi)核的耐火時間被設(shè)定為60分鐘。而為了應(yīng)對木房間的可燃材料，木房間區(qū)域的防火時間被設(shè)為30分鐘，研究和測試證明該時間可以滿足防火要求。金屬墻覆層在走廊和木房間之間形成一個不可燃防火墻，使其彼此分隔，同時，木房間通過開口和陽臺互相分離，以此來形成防火分區(qū)。陽臺區(qū)域在大型火災(zāi)中也可以作為防火分區(qū)被使用。發(fā)生火災(zāi)時，逃生通道由不可燃的混凝土走廊、兩個樓梯間以及低層的陽臺提供。

一個迫切需要考慮和解決的問題是，火勢會從一層蔓延到另一層，這要求對樓板、立面和隔墻之間的連接細部進行嚴密的研究分析。在墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)，需設(shè)置用于早期滅火的噴淋裝置以及相應(yīng)措施。阻止火勢蔓延的自動防火門、消防通道，以及傳統(tǒng)的消防措施，構(gòu)成了整座建筑的全部防火概念。

在進行細部處理的階段，為特別應(yīng)對防火，結(jié)構(gòu)元件被進行了各種改進。例如，樓板元件被切開以改善房間內(nèi)的聲學(xué)條件，雖然從聲學(xué)觀點來看會產(chǎn)生良好的效果，在美學(xué)上也出眾，但為了應(yīng)對大跨度樓板的防火，還需要進行額外的大型防火測試?！皯?yīng)對防火的解決方案需要與項目中的各個方面緊密結(jié)合，而對于這種非標(biāo)準(zhǔn)形式和規(guī)模的木結(jié)構(gòu)，仍有許多問題需要解決，以更好地保護人和財產(chǎn)不受火災(zāi)危害?！?/p>

木樓板系統(tǒng)

很多基于防火的建筑考量和擴建設(shè)想，都讓位于最終采用的樓板系統(tǒng)概念。1991-1992年，曾單獨為樓板系統(tǒng)舉辦了一次競賽。新建筑的跨度和承重都非常大，要求也很精確：與防火、聲學(xué)、震動、搭建、維護、清潔等相關(guān)的要求都被考慮到其中，并在大尺度測試中進行了驗證。最終10個參賽隊伍入圍，從中誕生了一種高性能的樓板系統(tǒng)。

最終的解決方案是，樓板系統(tǒng)由一系列320mm高的三節(jié)木元件和一根跨度8.5m的單跨梁組成。由粘合劑粘合的水平和垂直的實木板組成了木盒，盒底保留未處理的狀態(tài)。通過在較低位置的層板上切除約1.2m長的一塊，房間內(nèi)可以獲得較好的聲學(xué)效果，同時也能加強吸音性能。防火性能則是通過對炭化率的精確計算，以及1:1尺寸的測試來確認的。

為了提高隔音效果，樓板的重量不得不增加。固定在木盒上的正交木格柵的孔洞內(nèi)被填入60mm厚的沙層，同時木格柵之間的隔絕層上被置入30mm厚的刨花板。樓板由輕量混凝土與木屑的混合物代替一部分沙子，能夠幫助室內(nèi)保暖，而且質(zhì)地較軟能夠降噪，也有利于減輕重量。加入碎木屑的混凝土地面需要人工抹平，是整片澆筑的，中間沒有縫隙，強度和耐久性較好。這種地面的表面比較粗糙，所以外表面有簡單的上色和油漆噴涂，但不能抵抗大量的水，容易腐蝕。

木樓板長度達到一整個木盒的長度，使得房間可以自由分隔。房間的分隔通過獨立的自承重家具式墻體來實現(xiàn)，同時還兼有黑板、投影屏幕等多種功能。噴淋的安裝（每平方米最小數(shù)量）遵循教室的布局，位于元件和元件之間120mm寬的預(yù)留空間內(nèi)。電氣設(shè)備安裝在樓板上的安裝通道內(nèi)，以及天花下方的一個懸掛式的配電系統(tǒng)中，兩者都能適應(yīng)安裝或規(guī)模的變化。

木立面

在這座教學(xué)樓中，立面概念反映了建筑的整體概念，重點關(guān)注的是維護、修理、替換的可能性，以及木材品種的選擇和建造方法。這座建筑需要使用源于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)且可更新的資源，并可以保證良好的耐久性。最終，預(yù)制立面元件全都使用硬質(zhì)的橡木來制作，并且用剪式升降臺從外面固定到木結(jié)構(gòu)上。

14 教室內(nèi)景（攝影：Georg Aerni）

15 顏色發(fā)生變化的西立面（攝影：辛夢瑤）

在這個建筑中，天然材料試圖得到最大化利用，因此立面上沒有采用覆層或噴涂，且只進行簡單切割。板材遵照嚴格的標(biāo)準(zhǔn)來選擇，例如充分考慮其在原木中的位置、切割方法、年輪等。立面木板上的所有縱向切割和造形都與表面有輕微的傾斜角度，是為了使雨水等能從木板上流走。靜水或毛細作用的滲透水通過各種細部處理來避免。整個立面都能進行自然通風(fēng)，因此如果有水進入到立面后，也可以自行揮發(fā)。一些高度暴露于室外的特殊元件用簡單的連接件連接，大型的板材通過特殊鋼連接件與結(jié)構(gòu)相連，這些是為了保證每個板材都能隨時被拆卸、修理或替換。立面元件被固定在承重結(jié)構(gòu)的外面，所有的螺絲都固定在木板與結(jié)構(gòu)之間，因此立面上不會出現(xiàn)孔洞，對修復(fù)而言十分有效。

由于校方?jīng)]有采取任何手段來維護立面木板，所以木板顏色都發(fā)生了改變，與剛建成時完全不同。在這里，風(fēng)雨常常從西南方向過來，而且濕度特別高，多霧，這些立面就完全暴露在惡劣的天氣環(huán)境下，極易受到侵蝕，從而出現(xiàn)變色等問題?，F(xiàn)在，研究人員嘗試在東側(cè)立面上進行一些測試。他們用高壓水來噴射木板，并輕輕刷洗，可以清除掉一些小的尤其是黑色或灰色的污跡。這會使木板變得跟剛安裝好時一樣，顏色均勻。□