文 / 張 辛 張慶陽

水晶宮雖然只是一座功能比較簡(jiǎn)單的非永久性建筑，但它在世界建筑史上具有劃時(shí)代的意義，它表現(xiàn)出金屬與玻璃在建筑上的巨大作用，充分表明建筑預(yù)制件和裝配化在建筑工程中的優(yōu)越性。美國(guó)1931年建造的紐約帝國(guó)大廈采用裝配式工藝，是著名鋼結(jié)構(gòu)和石材裝配式建筑。悉尼歌劇院的建造歷史卻并不是那么的一帆風(fēng)順，可以稱得上是一個(gè)“尷尬”的裝配式建筑。迪拜帆船酒店則糅合了當(dāng)時(shí)最新的建筑及工程科技，迷人的景致及造型，使它看上去仿佛和天空融為一體，是一個(gè)帆船形的塔狀建筑。

倫敦水晶宮

裝配式建筑很早就出現(xiàn)了，世界上第一座大型裝配式建筑是1851年在英國(guó)倫敦建成的用鐵骨架嵌玻璃的水晶宮，它是用產(chǎn)業(yè)化的建筑手段拼搭出來的一棟大樓。先在工廠制作好鑄鐵梁柱，在玻璃工廠按設(shè)計(jì)規(guī)格制作好玻璃，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)裝配的建筑。倫敦水晶宮開啟了裝配式建筑的先河。

倫敦水晶宮由英國(guó)園藝師J·帕克斯頓按照當(dāng)時(shí)建造的植物園溫室和鐵路站棚的方式設(shè)計(jì)出來的，建筑面積約7.4萬平方米，寬124.4米，長(zhǎng)564米，共5跨，高三層，大部分為鐵結(jié)構(gòu)，外墻和屋面都是用玻璃制造的，整個(gè)建筑通體透明，所以被稱為“水晶宮”。

水晶宮位于倫敦海德公園內(nèi)，是英國(guó)為第一屆世博會(huì)而建的展館建筑，水晶宮在世界各國(guó)都引起了不小的轟動(dòng)。水晶宮首次將鋼鐵構(gòu)件、玻璃和層壓板結(jié)合用于建筑物的建設(shè)中，成為現(xiàn)代玻璃帷幕高樓大廈的前驅(qū)，是十九世紀(jì)的英國(guó)建筑奇觀之一。

水晶宮以其通體采用代工業(yè)產(chǎn)品的鋼材、玻璃材料構(gòu)成，充分顯示了現(xiàn)代建筑技術(shù)。水晶宮從設(shè)計(jì)思想到制作安裝，突破了傳統(tǒng)建筑觀念，將建筑功能發(fā)揮到了極致，水晶宮是第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制件裝配起來的大型建筑，水晶宮建造過程中共用掉鑄鐵和鍛鐵4000多噸；玻璃400噸，90萬平方英尺；木材60萬立方英尺。3300根鑄鐵管用螺栓連接成1060根柱子，植根于水泥地基，托舉起整個(gè)殿堂。鍛鐵鉚合而成的353個(gè)桁梁最大跨度72英尺。木框鑲嵌的屋頂玻璃每塊長(zhǎng)49英寸，寬10英寸，厚0.125英寸，一列列排成平行的山脊?fàn)睢?/p>

倫敦水晶宮

水晶宮地界從西到東有8英尺高差，工程師們用天文學(xué)會(huì)最精密的儀器測(cè)量并確保每根柱子和重力方向一致。為了解決玻璃上蒸汽凝結(jié)問題，帕克斯頓設(shè)計(jì)了專用水槽，長(zhǎng)達(dá)34英里長(zhǎng)的專利水槽并特別設(shè)計(jì)和制造了機(jī)器生產(chǎn)。窗條欄桿等也用發(fā)明的機(jī)器來上漆。在伯明翰的強(qiáng)斯兄弟生產(chǎn)了30萬塊玻璃，尺寸是當(dāng)時(shí)最大的，他們?cè)O(shè)計(jì)制造了安裝玻璃的移動(dòng)機(jī)器車，使工人乘裝玻璃車在敞開結(jié)構(gòu)上進(jìn)行快速安裝。

水晶宮設(shè)計(jì)師大膽地采用了鐵和玻璃作建筑構(gòu)件，以及預(yù)制和裝配的方法，只用了不到半年的時(shí)間就建成了一座面積為74000平方米的巨大展覽館。鍛鐵鉚合而成的353個(gè)桁梁最大跨度22米。木框鑲嵌的屋頂玻璃每塊長(zhǎng)124.5厘米，寬25.4厘米，厚0.32厘米。一列列排成平行的山脊?fàn)?，望去像洗衣板上的齒棱。

水晶宮雖然功能簡(jiǎn)單但它首次成功地向人們顯示出金屬結(jié)構(gòu)與玻璃材料在建筑中的發(fā)展前途，以及預(yù)制件和裝配化在建筑工程中的巨大優(yōu)越性，在建筑史上具有劃時(shí)代的意義：第一，它所負(fù)擔(dān)的功能是全新的，要求巨大的內(nèi)部空間，最少的阻隔；第二，它要求快速建造，工期不到一年；第三，建筑造價(jià)大為節(jié)省；第四，在新材料和新技術(shù)的運(yùn)用上達(dá)到了一個(gè)新高度；第五，實(shí)現(xiàn)了形式與結(jié)構(gòu)、形式與功能的統(tǒng)一；第六，擯棄了古典主義的裝飾風(fēng)格，向人們預(yù)示了一種新的建筑美學(xué)追求，其特點(diǎn)就是輕、光、透、薄，開辟了建筑形式的新紀(jì)元。

紐約帝國(guó)大廈

紐約帝國(guó)大廈是美國(guó)紐約的地標(biāo)建筑物之一，位于曼哈頓第五大道350號(hào)、西33街與西34街之間的一棟著名摩天大樓。1930年1月22日項(xiàng)目開始動(dòng)工，1931年建造的紐約帝國(guó)大廈采用裝配式工藝，是著名鋼結(jié)構(gòu)和石材裝配式建筑。

帝國(guó)大廈103層，總高度為443.7米。占地面積0.8公頃，建筑面積204385平方米。帝國(guó)大廈是由來自Shreve，Lamb&Harmon建筑公司的威廉·F·蘭博擔(dān)任主要設(shè)計(jì)。他以早期的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，參考了溫斯頓塞勒姆的雷諾茲大廈和俄亥俄州辛辛那提市的卡魯塔，在兩周內(nèi)就完成了設(shè)計(jì)圖紙。大廈是由上自下設(shè)計(jì)，總承包商是StarrettBrothers和Eken。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)主要是由JohnJ.Raskob和PierreS.du Pont出資。建筑公司的主要負(fù)責(zé)人是前紐約州長(zhǎng)Alfred E.Smith。James Farley的建筑公司負(fù)責(zé)提供建筑材料。JohnW.Bowser是建設(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

紐約帝國(guó)大廈平均4天建一層樓，多快好省創(chuàng)造世界紀(jì)錄。整個(gè)大廈只用了410天就建造完成，比預(yù)計(jì)工期提前了5個(gè)月，節(jié)省了近10%的建筑開支。美國(guó)土木工程師學(xué)會(huì)將帝國(guó)大廈評(píng)價(jià)為現(xiàn)代世界七大工程奇跡之一。

根據(jù)估算，建造帝國(guó)大廈的材料約有330000噸。大廈總共擁有6500個(gè)窗戶、73部電梯，從底層步行至頂層須經(jīng)過1860級(jí)臺(tái)階，總建筑面積為204385平方米。自1964年起，大廈上部30層的外表全部用彩燈裝飾，通宵閃亮。由于紐約市華人、華僑眾多，從2001年開始，帝國(guó)大廈會(huì)在每年春節(jié)、每年中華人民共和國(guó)國(guó)慶節(jié)期間晚上點(diǎn)亮象征吉祥的紅、黃兩色彩燈。帝國(guó)大廈耗資40948900美元，帝國(guó)大廈第一個(gè)擁有100層樓以上的建筑，從地面到第102層共有1860層臺(tái)階。

紐約帝國(guó)大廈的預(yù)制件主要包括了C樓板、C樓梯以及C幕墻。大廈建筑外觀采用印第安納石灰石板。里面的墻壁裝飾多為來自意大利、法國(guó)、比利時(shí)、德國(guó)的不同顏色的大理石，所用材料包括5660立方米的印第安那州石灰?guī)r和花崗巖，1000萬塊磚和730噸鋁和不銹鋼。一樓大廳是各種藝術(shù)品的殿堂。整體外觀、室內(nèi)、壁畫、家具和餐具等方面的設(shè)計(jì)，都表現(xiàn)了典型的美國(guó)裝飾藝術(shù)風(fēng)格。帝國(guó)大廈既是一座多功能的寫字樓，同時(shí)也是紐約市最著名的旅游景點(diǎn)之一，成千上萬的游客每天在該處排隊(duì)等候電梯登頂觀景。在2001年“9·11”事件中世界貿(mào)易中心雙廈相繼倒塌之后，帝國(guó)大廈再度成為紐約最高建筑，成為紐約的象征。

悉尼歌劇院

悉尼歌劇院位于澳大利亞新南威爾士州的首府悉尼市貝尼朗岬角，由丹麥建筑師約恩·伍重設(shè)計(jì)，是一座貝殼形屋頂下方結(jié)合劇院和廳室的水上綜合建筑。在現(xiàn)代建筑史上被認(rèn)為是巨型雕塑式的典型作品，也是澳大利亞的象征性標(biāo)志建筑物，2007年被聯(lián)合國(guó)教科文組織評(píng)為世界文化遺產(chǎn)。

盡管享有如此高的聲譽(yù)，悉尼歌劇院的建造歷史卻并不是那么的一帆風(fēng)順，可以稱得上是一段“尷尬”的裝配式建筑歷史。如果單純從一個(gè)建筑工程項(xiàng)目的結(jié)算來看，這棟建筑無疑是極其失敗的。不要對(duì)“極其”這個(gè)程度副詞表示懷疑，它絕對(duì)配得上這個(gè)詞：預(yù)計(jì)4年完工的項(xiàng)目實(shí)際上是14年之后完工，而對(duì)比之前700萬澳元的預(yù)算，悉尼歌劇院最終的總造價(jià)為1億零200萬澳元，是原來預(yù)算的14倍還多。它的建造過程也是異常的曲折。當(dāng)時(shí)，悉尼歌劇院共征集到來自30多個(gè)國(guó)家的230余位設(shè)計(jì)師的作品。

1.紐約帝國(guó)大廈

2.悉尼歌劇院裝配施工

3.悉尼歌劇院

歌劇院坐落在悉尼港灣，三面臨水，環(huán)境開闊，以特色的建筑設(shè)計(jì)聞名于世，它的外形像三個(gè)三角形翹首于河邊，屋頂是白色的形狀猶如貝殼，因而有“翹首遐觀的恬靜修女”之美稱。歌劇院整個(gè)分為三個(gè)部分：歌劇廳、音樂廳和貝尼朗餐廳。歌劇廳、音樂廳及休息廳并排而立，建在巨型花崗巖石基座上，各由4塊巍峨的大殼頂組成。這些“貝殼”依次排列，前三個(gè)一個(gè)蓋著一個(gè)，面向海灣依抱，最后一個(gè)則背向海灣侍立，看上去很像是兩組打開蓋倒放著的蚌。高低不一的尖頂殼，外表用白格子釉瓷鋪蓋，在陽光照映下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，既像豎立著的貝殼，又像兩艘巨型白色帆船，飄揚(yáng)在蔚藍(lán)色的海面上，故有“船帆屋頂劇院”之稱。那貝殼形尖屋頂，是由2194塊每塊重15.3噸的彎曲形混凝土預(yù)制件，用鋼纜拉緊拼成的，外表覆蓋著105萬塊白色或奶油色的瓷磚。據(jù)設(shè)計(jì)者晚年回憶說，他當(dāng)年的創(chuàng)意其實(shí)是來源于剝?nèi)チ艘话肫さ某茸印?/p>

悉尼歌劇院歌劇廳較音樂廳小，擁有1547個(gè)座位，主要用于歌劇、芭蕾舞和舞蹈表演；內(nèi)部陳設(shè)新穎、華麗、考究，為了避免在演出時(shí)墻壁反光，墻壁一律用暗光的夾板鑲成：地板和天花板用本地出產(chǎn)的黃楊木和樺木制成；彈簧椅蒙上紅色光滑的皮套。采用這樣的裝置，演出時(shí)可以有圓潤(rùn)的音響效果。舞臺(tái)面積440平方米，有轉(zhuǎn)臺(tái)和升降臺(tái)。

迪拜帆船酒店

迪拜帆船酒店是世界建筑史上的一個(gè)奇跡，位于中東地區(qū)阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)的迪拜市。

迪拜帆船酒店由英國(guó)設(shè)計(jì)師湯姆·賴特操刀設(shè)計(jì)，其外型酷似一艘鼓滿了風(fēng)的獨(dú)桅阿拉伯三角帆船，在海面上巍然挺立。酒店特意建造于不會(huì)讓建筑陰影覆蓋海灘的位置。兩個(gè)“翅膀”以V型蔓延，形成一個(gè)巨大的 “桅桿”，酒店的頂部設(shè)有一個(gè)從建筑邊緣伸出的懸臂梁結(jié)構(gòu)的停機(jī)坪；酒店的另一邊延伸，是一家透過懸臂支撐的空中餐廳。在建筑內(nèi)部有一個(gè)世界上最高的中庭，其高180米，它以涂有能夠防塵防沙的鐵弗龍涂料的玻璃纖維紡織布包圍帆船的“兩翼”而成。帆船酒店糅合了當(dāng)時(shí)最新的建筑及工程科技，迷人的景致及造型，使它看上去仿佛和天空融為一體，是一個(gè)帆船形的塔狀建筑。

酒店室內(nèi)設(shè)計(jì)師是享譽(yù)全球的室內(nèi)設(shè)計(jì)界領(lǐng)軍者周玉關(guān)。周玉關(guān)香港人、廣東省出生，最擅長(zhǎng)的設(shè)計(jì)手法是以色彩豐富度來展現(xiàn)建筑的靈魂。

酒店1995年建成，總造價(jià)約30億美元，其中僅外殼及填海的費(fèi)用就高達(dá)11億美元，整個(gè)酒店有56層，321米高，酒店的頂部設(shè)有一個(gè)由建筑的邊緣伸出的懸臂梁結(jié)構(gòu)的停機(jī)坪。酒店全部是落地玻璃窗，隨時(shí)可以面對(duì)著一望無際的阿拉伯海。

迪拜帆船酒店采用裝配式建筑，實(shí)現(xiàn)了建筑全流程高效、可控，防止工程延期。酒店主體工程采用裝配式建筑方式5天建一層；采用傳統(tǒng)建筑：最快5天建一層。受天氣影響大，手工作業(yè)，安全度低，品質(zhì)難保障。采用裝配式建筑方式，主體工程完工后再加兩個(gè)半月；傳統(tǒng)建筑工程至少需3～5個(gè)月。水電安裝裝配式建筑方式與主體及裝修同步；傳統(tǒng)建筑方式主體完成后進(jìn)場(chǎng)施工。總工期：裝配式建筑方式最快10個(gè)月，而傳統(tǒng)建筑方式需要24～30個(gè)月。

帆船酒店屹立在離海岸線約280m的人工島上，前后共花了5年的時(shí)間，包括2年半時(shí)間在阿拉伯海填出人造島，2年半時(shí)間用在建筑本身。工程總共使用了9000噸鋼鐵，并實(shí)現(xiàn)了把250根基建樁柱打在40m深海下的壯舉。鋪砌巖石一直延伸到離岸280m的人工島。先用運(yùn)土車和推土機(jī)將道路鋪設(shè)完整，用當(dāng)?shù)氐膸r石和泥土鋪設(shè)。道路修建完成后，開始對(duì)人工島的建筑，人工島由巨大巖石、沙土和預(yù)制砌塊組成。該島高出海浪約7.5m，巖石用量約為25噸。在島的四周圍起巖石墻，中間用沙土填實(shí)。利用機(jī)械，將所需巖石在規(guī)定區(qū)域把人工島堆起初步形狀，用推土機(jī)和挖機(jī)把泥沙填在巖石上面，將巖石和泥沙壓實(shí)至高出海浪7.5m。

建人工島，必須在島的周圍加設(shè)特殊混凝土砌塊。用吊機(jī)將砌塊逐一放到島的四周，請(qǐng)專業(yè)潛水人員，在水下作業(yè)，將砌塊在指定位置放好。從人工島的填筑，到基坑開挖，最后到樁基礎(chǔ)施工，帆船酒店工程雖然極具難度，很多問題都是前所未有的，工程師們挑戰(zhàn)了工程學(xué)的極限。

4.迪拜帆船酒店

在完成人工島的施工后，下一階段就是地基的問題。建筑工人在島中央，把一段段巨大的鋼材打入地底20米深，這樣構(gòu)成一道三角形的鋼墻叫做鋼板樁圍堰。一種臨時(shí)性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其作用是防止水和土進(jìn)入建筑物的修建位置，以便在圍堰內(nèi)排水，開挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作為正式建筑物的一部分外，圍堰一般在用完后拆除。施工團(tuán)隊(duì)把圍堰里面的沙挖空，作為酒店地下室的外圍。但移除沙恐怕有其風(fēng)險(xiǎn)，海水的重量大舉壓向海床，這股力量迫使海水滲透沙，很可能從下而上淹沒人工島，這是一項(xiàng)真正的挑戰(zhàn)。為了防止海水涌入，工程師在沙中注入液態(tài)水泥，從下面把它的鋼墻壁封起來。不過移走沙土形成地下室的時(shí)候，壓制海水力量的重量不斷地減輕，水泥密封將受到最大的考驗(yàn)。最糟糕的情況是海水移動(dòng)造成的壓力，把坑洞的底部像香檳的瓶塞一樣沖開。如果計(jì)算錯(cuò)誤，坑洞可能慘遭淹沒，葬送數(shù)百名工人的性命。在水泥密封固定之后，工人開始用挖土機(jī)移開沙土。結(jié)果與計(jì)算相同，鋼墻和水泥密封都通過了考驗(yàn)。

從人工島的填筑，到基坑開挖，最后到樁基礎(chǔ)施工，帆船酒店工程雖然極具難度，很多問題都是前所未有的，但是工程師們很好地完成了任務(wù)，挑戰(zhàn)了工程學(xué)的極限，一個(gè)接一個(gè)地解決這個(gè)非常特別基礎(chǔ)工程中碰到的問題。為了抵御阿拉伯灣最惡劣的天氣、強(qiáng)風(fēng)和地震，設(shè)計(jì)師選擇了用對(duì)角桁架支撐。桁架是房屋、橋梁等的架空的架式承重結(jié)構(gòu)，只有用內(nèi)部結(jié)構(gòu)是堅(jiān)固的巨大的對(duì)角桁架，才能把巨大鋼結(jié)構(gòu)的弧形系在一起。迪拜的日夜溫差可達(dá)到14度，這會(huì)使桁架急劇膨脹和收縮。裝配前，工人們將桁加熱，模擬沙漠中的溫度。桁架在24小時(shí)內(nèi)會(huì)脹和收縮5公分。最終一位建筑師想到的一個(gè)巧妙的辦法使桁架精準(zhǔn)地安裝在了構(gòu)架上。在構(gòu)架上安有墊圈，墊圈洞口并未對(duì)準(zhǔn)中心，墊圈可以旋轉(zhuǎn)，直到可以和對(duì)角桁架的洞口對(duì)齊?？傊?，迪拜帆船酒店的建造者們運(yùn)用高新科技造就了當(dāng)代裝配式建筑的經(jīng)典之作。