一、建造史學科及其話題
1887年,德國建筑學家約瑟夫·杜爾姆(Josef Durm)發表了15世紀佛羅倫薩圣母百花大教堂(Santa Maria del Fiore)的拱頂(Klostergewölbe)和16世紀羅馬圣波德洛教堂(San Pietro)的穹頂(Pendentif Kuppel)的研究論文,詳細討論了兩種拱(穹)頂建造技術的形成、實現和之后的發展。這項研究被認為是建造史研究的開創和典范。
建造史(construction history),是討論如何構建周圍物質世界的歷史。與建筑史(architecture history)相比較,建造史更強調建造過程,著重討論如何解決現實性問題的建造策略和建造技術,還原建造的物質、經濟、政治和政策背景。它的研究內容可以涵蓋任何時期,從古代到20世紀;可以覆蓋任何地理范圍,從本土到跨洲;研究對象不局限于建筑作品,還包括工程、基礎設施,甚至是臨時性的構筑物。是一項純粹對操作經驗討論的科學。一般而言,話題可以分成三類:首要類,對建造技術理解(Building Technology),表1,第1~4項;第二類,對工藝和工匠的理解(Crafts and Craftsmen),表1,第5~8項;第三類,學科發展、文獻檔案類研究(Periods of Study and Sources),表1,第9項。
結構理論和分析 |
結構理論和結構形式;結構類型、應用科學;理論與實踐。 |
建造材料的歷史、生產和使用 |
木材;土、磚和瓷磚;鋼和鐵;粘合劑和混凝土;石膏和砂漿;玻璃和釉面;復合材料。 |
建造過程 |
從設計到建造;建造場地的組織;預制和工業化;建筑工具和設備;工藝和車間。 |
系統和技術 |
照明;供暖;通風;健康與舒適。 |
建造行為人 |
承包商;建筑師和工程師;工會和行會;機構和組織;建筑工匠。 |
社會文化,政治經濟 |
建筑經濟學;法律和司法;政治和政策。 |
知識傳播和轉移 |
規則和標準;建筑法規;技術文獻和圖紙。 |
培訓和教育 |
創新、實驗和活動。 |
建筑史學科 |
方法論;教學;史學;與其他學科的關系;建造史的來源。 |
▲表1,行業建造史學術會議議題分類
(International Congress on Construction History)
2018年7月9日至13日,第6屆行業建造史學術會議(6ICCH)在比利時布魯塞爾科學院召開,本次大會的主題為“建筑知識,構建歷史(Building Knowledge, Constructing Histories)”。如果以上三類、9個開放議題尚處于寬泛的狀態,可以適用于各個年代,那么本屆會議入選的166篇論文可以表明當前行業建造史學范疇內具體的研究課題和研究動向。筆者嘗試以時間為線索,以建筑為對象,對這些話題進行分析。
Open Session 開放議題 |
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1a (Alternative) sources for Construction History 建造史的資料來源 |
6c Representation and official architecture 代表性和官方建筑 |
1b Timber construction 木建造 |
6d Stone, gypsum and brick 石材、石膏和磚 |
1c Vaults, arches and structural design and analysis 穹頂、拱券的結構設計和分析 |
7a Concrete construction in 20th century 20世紀的混凝土建造 |
1d Iron and steel construction 鑄鐵和鋼結構 |
7b Regulations and specifications 法規和規范 |
3a Medieval vaults 中世紀穹頂 |
7c Bridges 1 - constructional aspects 橋梁1-從建造角度討論 |
3b Nervi and ferrocement 奈爾維和預應力混凝土 |
7d Building services 建筑的輔助系統 |
3c Towers and big buildings 塔樓和大型建筑 |
9a Contractors and architects (19th century) 19世紀的承包商和建筑師 |
3d Warehouses and factories 倉庫和工廠 |
9b Process of building (16th-18th century) 16-18世紀的建筑過程 |
3e Vernacular architecture and earthen buildings 鄉土建筑和生土建筑 |
9c Trades and contracts 貿易和承包商 |
4a Timber and iron structures (18th-20th centuries) 18到20世紀的木結構和鑄鐵結構 |
9d Forts and castles 堡壘和城堡 |
4b Policy and politics 政策與政治 |
9e Modernity and locality 現代性和地方性 |
4c Vaulting during Renaissance and Baroque 文藝復興和巴洛克時期的穹頂 |
10a Ancient world 古代的建造 |
4d Modern architecture and construction |
10b Bridges 2: structural aspects 橋梁2-從結構角度討論 |
6a Gothic vaults and spires |
10c Contractors (20th century) 20世紀的建筑承包商 |
6b Materials and forms 材料和形式 |
10d Innovations in concrete:material,structures and engineering 混凝土的創新 |
Special Thematic Session 特別專題 |
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2a Building maintenance in ancient times (up to the early modern period) 古建筑的維護 |
2c/8b Early thin shells 早期的薄殼 |
2b Modern 'comfort' incolonial/postcolonial settings beyond the 'centre/periphery' framework 殖民或后殖民地區的現代“舒適性” |
5a Experts and building assessments. 專家和建筑測定 |
5c Transnationalexchange in the construction worlds of nineteenth and twentieth century Asia 19-20世紀的亞洲:全球建造技術的轉移和交流 |
5b Historic precast concrete construction 歷史上的混凝土預制 |
8a Architects andbureaucrats: centralized governments and the administrative pre-conditions ofbuilding before 1750 建筑師和官僚:1750年之前,中央集權和建設的行政前提條件 |
▲表2,第六屆行業建造史學術會議主題單元
二、完善中的史學
史學家的使命之一:客觀地呈現人類的歷史。而這部被書寫的歷史并非靜止不變,是隨著人們的發現和研究不斷完善的。
在“18~20世紀的木結構和鑄鐵結構”主題單元中(表2,4a),一項對于俄羅斯圣彼得堡大理石宮(the Marble Palace)的建造研究對建筑史學頗具意義。“首要個鑄鐵承重構架(load-bearing lron frames)首先出現于18世紀后期的法國”,或者“1779年建成了世界首要座鑄鐵橋——煤溪谷橋(the Coalbrookdale Bridge)”,它們是建筑史上公認的經典敘事之一。然而在此前的十幾年,俄羅斯就已經建造了鑄鐵屋頂承重構架,學界對此卻知之甚少。此次,以俄羅斯籍為主的德國科研團隊介紹了1770年圣彼得堡大理石宮約4000平方米的鑄鐵屋頂桁架,工藝精湛且保存完好,這項結論是有著“開辟新大陸”式的史學意義的。研究還發現,在這個看似統一的屋頂結構中,18世紀的俄羅斯工匠還嘗試了不同的桁架類型,明顯是在新材料初期運用時的結構探索。他們的研究成果包括構造、材料和力學性能等分析。研究同時追溯了18世紀俄羅斯的冶金工業(metallurgy),甚至一度是歐洲鐵件的核心供應地,這些背景是對更早鑄鐵結構斷代的有力支撐。
穹和拱,是西方古代建筑史學中更重要的課題之一,串聯了上千年的建造技術史。因為宗教、皇權等原因,追求跨度更大、高度更高、表現力更豐富,多少代的建筑師,更確切地說是工匠使出了渾身解數,發展了多樣的建造技術和策略,是西方傳統建造的集大成。在傳統技藝逐漸消失的今天,人們對它們是否足夠了解呢,歷史是否止于歷史呢?
本屆會議開展了4項與穹和拱相關的主題(表2, 1c, 3a, 4c, 6a),從中世紀、哥特到文藝復興和巴洛克,涉及法國、意大利、德國、英國和俄羅斯,研究內容從建造到結構設計與計算。比如,研究者發現,歐洲長久以來的砌體拱券建造,它們的石構穩定性其實與尺度規模無關,而是取決于拱券的幾何形狀。這個結論與“常識”相悖,是對現代理論和技術的補益,而各項研究表明它又確實被古代匠人所掌握。雖然古人對力學性能的理解和表達與現代不同,但不妨礙作為“技藝”被運用。研究者們順藤摸瓜,還發現拱(穹)頂的石砌工藝高超,尤其是中世紀哥特教堂的拱頂砌筑:單個組件各不相同,卻以驚人的確定度組合在一起;更令人嘆為觀止的是,一些地域的石塊是三維切割術,它們的幾何形態與結構傳力是高度吻合的,雖然是傳統技術,卻比當代還要超前。這兩項結論與19世紀才發現的圖解靜力學十分相關。另外,通過新技術全息復原,控制石切的曲線原則得以研究再現,這在現代數控切割方向的應用十分有潛力。同時,新技術的研發還提供了更好保護古建筑的手段。拱(穹)頂的穩定性測定是西方古建筑研究中一項長期懸而未決的難題,直到更近研究人員才突破有限元的理論,發展出三維網格的測定方法。可以預見的是,隨著技術的進步,未來肯定還會有更多的發現。
三、曾被忽略的18和19世紀
“現代建筑并非其所宣稱的脫離歷史而重建了一切,人們必須看到現代與傳統之間的關聯。”建筑史學家總是強調傳統與現代的關系,但是為什么它們如迷霧一般,需要學者們一再澄清?
仍以拱(穹)頂為例,人們通常認為混凝土拱殼是傳統石砌拱(穹)頂的延續,這個回答沒有錯。然而,它們之間真的只是混凝土被塑塑型,模仿個傳統拱(穹)頂的形式嗎?聯系兩者的紐帶究竟是什么?它們之間若有差別,但又是什么呢?是建造材料的不同?還是手工藝和大工業生產的分野?學者們認為,傳統與現代的辨析,除了視覺、感受性的分析和關聯之外,還需要從建造角度厘清這段過程。18、19世紀作為傳統和現代兩個階段的過渡期,被學界長期忽略,特別是它們的建造(表2,1d,4a,6b)。
18世紀的工業革命,結果呈現為一場工具和生產方式的革命,思想的內核卻是科學思維的普及,它滲透到民間,滲透到各個領域。數學和力學理論在這個階段爆發式的發展,幫助了建造者擺脫原先經驗性的判斷,紛紛用科學理論進行建造實驗和實踐。比如,研究者展示了18世紀后半葉,鑄鐵框架和空心陶土磚的復合建造,它代替了長久以來的實心石砌拱頂(massive vaulted)。確定的計算引入了“框架和填充”的概念,亦或者“承重和維護體統逐漸被確定和分離”。不同的材料和建筑部分承擔了不同的力學態性,較為盡快的傳力表現意味著更少的建筑材料、更低的建造成本,卻又不損害建筑的結構強度。傳統建造中的“冗余”開始因為“確定的定性和定量”被消化,這是建造邏輯和理念根本性的跨越,是傳統到現代的轉折點。隨后,工程師們又發展了輕質鑄(熟)鐵拱頂結構(light vaults with Iron),拉壓桿不同的受力概念和計算理論日漸成型。“框架和填充(承重和維護)”的概念實則為現代主義埋下了伏筆:材料各司其職,高度效率化。當混凝土材料出現,于是讓一場所謂的“革命”水到渠成,柯布西耶的薩伏伊就是這場革命的禮花。
確定讓效率成為可能。從建造角度,傳統和現代主義建筑的本質差別是“確定”。從傳統走向現代是從“工匠直覺”過渡到“計算為導”,是一段“科學理性化”的過程,與當時社會環境(資本主義)的發展不無關聯。歷史的結論是明顯易得的,而過程卻是磕磕碰碰、阻滯不前的。這些曾經不受重視的18、19世紀建造實踐,卻是理解現代主義的重要前提:它們半工業半手藝,半計算半直覺;它們有的建構清晰易辨,有的含混不清;它們有的成功,有的失敗;有的繼續走向現代,有的回歸傳統。它們是觀念的斗爭,是技術的嘗試和篩選,是發展過程中不可省略的環節。新材料的萌芽時期,沒有所謂的“規范”約束,是頗具自由與想象力的時代。對于建筑師而言,那些未被歷史選擇的嘗試,是否暗示著另一些可能和另一條路徑呢?也許道出了史學研究工作的另一個準則:不以結果論斷,而應挖掘人類歷史過程中所有的閃光和智慧。
四、走向現代的“史前史”
“混凝土”作為現代建筑材料,是更大的議題門類,共計5個主題單元,27篇論文(表2, 2c,3b,5b,7a,10d)。這些研究大多集中在20世紀初期,即混凝土研發和運用的初期階段。一方面,奈爾維等一些較好的工程師的混凝土結構探索仍然有許多未解之謎,值得繼續研究;另一方面,學者們的匯報卻有一個普遍的共識:過去的混凝土建造研究過于集中在屈指可數的某幾位結構工程師,還有大量曾經發生過的混凝土結構研發和迷人的建造物仍然未知,尤其在混凝土建造技術發展成熟之前。
19世紀初期,金屬框架和混凝土的混合結構用于拱形屋頂,隨后金屬條交織形成規則網絡以加固混凝土,到后期金屬網由確定布置的鋼筋網替代,也就是較好的的“蔡司網絡”(Zeiss Netzwerk)。這個過程用了整整30年時間,并且延續了18和19世紀的“理性”建造之路。到了1920年代末,一批混凝土建造的杰作才紛紛涌現,如萊比錫大市場,單個穹頂覆蓋跨度就達到了75m。人們需要了解的是,建筑史上的這些里程碑式的作品不是橫空出世,是長期實踐經驗和技術上的積累。正如學者們強調的,混凝土建筑的結構史不是某幾個結構師的“英雄傳記”,30年的“史前史”提供了足夠多樣的實踐和理論樣本。研究者舉例了大量實驗性混凝土拱(穹)頂建造,如1897年在慕尼黑的教堂實現了首要個混凝土穹頂;或者以當時的新建筑類型為線索,如飛機庫、大型倉庫和工廠建筑等,它們代表了混凝土早期運用的多種可能性。
另外,過去的混凝土結構史過于強調德國、瑞士和意大利幾個1的貢獻,荷蘭、比利時、俄羅斯等也曾表現優異,卻鮮有關注。學者展示了1920年代建成的西伯利亞芭蕾舞劇院混凝土薄殼穹頂,跨度達60m,高25m,頂部混凝土殼體厚度僅8cm,是直徑的1/750,小于蛋殼的厚跨比。而它并沒有采用當時世界更大跨度穹頂所用的肋骨拱穹頂(rib concrete dome)的方式,而是選擇了均勻的圓穹頂(shallow dome)的方式,是1的創舉。與此同時,這段歷史還勾連出了瑞士與蘇聯的混凝土交流史。在20世紀初期,不少瑞士的結構工程師(蘇黎世聯邦理工學院)在蘇聯進行大尺度的混凝土結構實踐和教學。
除了混凝土殼體,還有大量預應力混凝土框架結構的先鋒實踐。研究表明,這些框架形式、傳力機制、結構與底部空間的關系各不相同,每一個都饒有趣味。當研究者對這些框架做具體的力學分析時,發現他們懷揣著與馬亞爾等人類似的混凝土框架建造的研發企圖,這意味著原先“點”式的理論可發展為“網絡”式的系統研究。
西伯利亞芭蕾舞劇院的混凝土穹頂建成后被傳統式樣的吊頂覆蓋;比利時、荷蘭一帶教堂屋頂的混凝土框架因為粗狂、毛坯、觀念保守等原因,被隱藏在精致的白色石膏板后。1930年代開始起步的奈爾維等人在前人的基礎上把混凝土結構提升到“混凝土結構藝術”,結構的表現力才開始發展。客觀地說,早期30年的混凝土先鋒實踐,它們中的一些是因為在當時過于理性和超前而被淘汰和埋沒,但對于當代的甚至未來的研究者而言可能頗具啟發。
五、現代主義的經典重提
現代主義經典建筑也是建造史的主要研究對象(表2,3b,4d)。建造史提供了梳理經典案例的另一條路徑。
比如勒·柯布西耶的薩伏伊別墅,其結構一直未能成為深入研究的主題,原因種種。研究者新發現的韋斯曼(Ernest Weissmann)在1929~1930年對薩伏伊別墅施工過程做的4段的影像(film)資料,將其與承包商科米爾(E. Cormier)之間的合同、圖紙及書信交叉閱讀,提供了更多對薩伏伊別墅建造角度的認識。它們證實了項目具體的職責分配:柯布執行設計、解決方案以及制作草圖;事務所提供給承包商的圖紙只包含建筑形態和尺寸信息;結構、配筋的計算及混凝土的成分配比都是由承包商實現;與承包商的溝通,以及結構強度的決定都由合伙人皮埃爾·讓內雷特(Pierre Jeanneret)執行。在這些新發現的影像片段中,還可以觀察到工人如何手工切割和折疊鋼筋,如何準備混凝土以及如何澆筑的,即傳統施工模式如何處理新建造和新材料。
另外,探討現代主義結構探索與經典建筑的設計關系,也是較為熱門的研究視角。比如,學者發現結構大師奈爾維和卡他拉諾(Eduardo Catalano)很大程度上影響了布勞耶的設計作品,甚至與奈爾維的合作是布勞耶一生執業的分水嶺。研究者通過對聯合國總部大樓具體設計過程的還原,確定解釋了奈爾維是如何通過結構設計策略影響了布勞耶的空間設計策略。在布勞耶后期作品中大量運用的“外墻鋼筋水泥折殼造型”(precast faceted molded facades)正是源于奈爾維的結構概念和實驗研發。
除了結構和建造角度的經典重讀,還有從建筑系統角度的分析。用透明的表面(translucent surfaces)覆蓋建筑物來引入自然光照的策略,被賴特大量運用在工業或者辦公建筑中。他十分在乎光照效果,包括自然光照和人工照明。新研究發現,賴特經常琢磨光的漫射、反射和陰影,沉迷于各種不同類型的玻璃效果,還親自參與了Pyrex 玻璃管的定制以及構造方案的解決,建筑的氣候舒適度也一并考慮在內。這些建造方向的設計努力,是因為賴特想要創造一個沐浴在天光之下的空間效果,以回應周圍了無生趣的建筑環境,雖然這些超越客戶的實際需求。給我們的啟示是:現代主義初期的經典幾乎都掌握著統合性設計(holistic design)的能力,對結構和建筑系統的忽視問題是在行業過度細分之后才出現的。
六、新研究對象——建造群體
當代建筑史研究往往以建筑師和結構師為主線,而本屆會議出現了大量以承包商(contractor)為對象的研究(表2,4b,7b,9a,9c,10c),美國、瑞士和比利時學者尤其多。從施工角度,傳統到現代是“工匠”到”專業從業者”的轉變,建造活動主要由建筑師、結構師和建筑承包商合作完成。長期對“智識”的重視,使得建造群體的貢獻被大大低估了。
經濟效益總是與承包商密切掛鉤,這是與建筑師不同之處。研究中,學者也不避諱承包商和政治、政策之間的關系。討論較為熱烈的是承包商與建筑師的合作,尤其在施工圖的討論:設計圖紙是如何轉化成為施工圖的;施工圖是如何標準化的,它們是如何嵌入到施工的組織工作中;承包商需要哪些建筑知識,怎么解決資金周轉問題的,他們的專業培養體系是怎樣的;計算機繪圖又帶來了怎樣的轉變;以及承包商工會和協會的作用。
研究涉及歷史上一些較好的的建筑作品和建筑承包商。如:承建了杰弗遜紀念堂、肯尼迪藝術中心和五角大樓的約翰·邁克遜(John McShain) 建筑公司;承建了瑞士蘇黎世火車站、恩格教堂穹頂、大量鐵構橋梁和鐵路網絡的Bosshard&Cie 公司,還有比利時的Louis De Waele等。
對于承包商群體研究的興起也曾有鋪墊。20世紀上半葉,馬亞爾、奈爾維、坎戴拉等人既是設計師、結構師,又是承包商,經濟效益等的多重考慮作為他們設計和實踐中重要因素,已經被學者觀察到。近些年,法國的建筑師普羅維(Jean Prouve)也被學界頻繁提及,站在既是建筑師又是承包商的角度,普羅維設計與開發了一套預制裝配的閉環體系(closed prefabrication),并在這套體系上建成了90多座學校建筑,集美學、應用和效率于一體。可以看出,承包商對建筑的影響也是有多種不同的路徑。
七、話題與地區
研究課題一般會受到研究者所在地域的影響,不同地區的學者似乎擅長不同的話題。歐洲南部和南美的學者擅長磚、石、砌筑類話題,以意大利、西班牙、葡萄牙和南法為代表;歐洲北部的學者擅長木構、鑄鐵或者鋼構這類構架類話題,以北法、德國、荷蘭、比利時、丹麥為代表。歐洲的中部是一個話題比較混合的區域,既有木構框架,也有石構,以瑞士、德國、法國和意大利為代表。不難猜測,這與材料獲取的難易、運輸、貿易、歷史上的建造高峰相關。事實上,界定也沒有那么清晰,總是有一些跨地域的交流和知識技術的轉移發生。
在大量西方建造史的探討背景下,亞洲的學者能做什么呢?盡管亞洲學者參與極少,但是與亞洲有關的論文達12篇,達7.2%。其中包括混凝土預制2篇,磚石2篇,生土建筑1篇,茶室1篇,木構1篇,橋梁1篇,建筑氣候研究2篇,文獻研究2篇。換一個角度統計,西方現代建造技術在東方的傳播、交流和演化6篇,傳統和地域技術的研究6篇。
首先,史學領域內許多研究成果是建立在聯系本土和全球化(或者地域性與現代性)的層面,而近幾年來研究的角度漸漸從單方面的植入轉向為更為寬容的角度。以往,該方向的研究難以脫離西方“中心主義”的限制,受到“唯科學技術論”的影響。事實上,越來越多的學者發現本土化的規范和理性(The localised norms and rationalities)超越了政治和傳統權力及知識的界限。所以,當下的跨地域研究更希望從多邊角度(Multi-lateral perspective)重新審視19~20世紀的技術交流史,重點是本土技術和材料是如何嵌入跨國的專業知識交流中(表2, 2b, 5c, 9e)。20世紀的亞洲,有著大量的建造傳奇可以挖掘,特別是在二戰之前的“黃金時代”。
其中,亞洲溫、熱帶建筑在物理層面“舒適性”的討論就是非常顯性的一個話題,這個現象顯然與目前熱門的“節能低碳”的話題緊密相關。解決全球氣候變暖問題已是眾多領域的科研主題,尤其在建筑領域。根據聯合國環境部門的數據,建筑活動已經占到了全世界一半的碳排放量。面對日益加劇的環境問題,每一個建筑從業者都應責無旁貸。節能減排逐漸成為評價建筑的標準之一,這也是為什么易北河音樂廳頻繁遭到詬病的原因。在室內環境調控方向,學者來到東亞尋找更為環保低碳的溫控手段,用以今日的技術發展,而全部3項與亞洲建筑氣候調控相關的研究均由西方學者完成。
一旦提及東方和西方,話題就變得較為敏感。若站在世系的角度,難免囿于“血統”之辯,無法前進。而筆者認為,融合一定是未來的趨勢,能為后代帶來更多的福祉。
八、結語:建造史學的意義
1887年,杜爾姆的那份研究重點不是建筑而是結構,研究的結果中甚至使用了新的計算方法,那在當時新鮮得不行。他站在了19世紀的科學思潮回望了過去。他的研究回答了史學的一個命題:以我們自己所處的時代和立場重新挖掘過去的、也是新的、有趣的知識。歷史和當下是同步更易的。
從建造史的角度,現代建筑并非無中生有,而是對過去建造技術的積淀、傳承、革新和發展。知道從哪里來,方能知道要去哪里。后來者如此目光灼灼地凝望過去更是為了謀劃未來。我們觀察研究古人的建造策略,是為了給今天的建造活動找到更好的解決方法。Learn from the past to create a future,這是史學研究的重要使命。
建造史,廣義上可以作為更貼近“理性”(Ratio)的建造技術史。對于設計者、建筑師,理性與感性是同樣重要的,理性讓建造活動適應社會經濟發展,感性讓建造結果靠近心靈,理性還是感性的道路。建筑師如何在兩者之間游走、實現平衡,答案千千萬。或許理性和感性之間存在著兩極式的均齊、矛盾式的相互協調一致。任何一方更為清醒的認識,都會影響和牽動著整體的設計策略。這也是我們要強調建造史的原因之一。
活在這個時代,但要不屬于這個時代。史學告訴我們所處的位置,客觀地看待自己,看到這個時代的局限,也看到這個時代可能。這是筆者眼中史學的魅力所在。由于篇幅限制,還有大量建造史的研究內容未能呈現,希望有機會與讀者再敘。