从高迪“圣家堂”,看百年间建造和材料的演变

2021/07/15
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作者 Eduardo Souza | 译者 Yang Lulu
从高迪“圣家堂”,看百年间建造和材料的演变
一份传世杰作往往被定义为艺术家职业生涯中最令人难忘的,展现他们技巧与理想巅峰时刻的作品。众人周知的例子有达芬奇的《蒙娜丽莎》、米开朗基罗的《皮耶塔》和披头士乐队的《佩珀中士的孤独之心俱乐部》专辑,还有许多不被大众一致认可的作品。但是,如果一份传世杰作由某人开始设计,而这位伟大的创作者没有活着看到这份作品的完成时刻,而且关于这份作品的几乎所有文件都被销毁了呢?加泰罗尼亚建筑师安东尼·高迪和他举世闻名的圣家堂正是包含以上所有相关描述的建筑杰作。从高工艺的石材结构到最现代的3D打印技术及高强度混凝土,许多技术已经并将继续被纳入项目建设当中。

1882年,建筑师 Francisco de Paula del Villar 按照当时的指导方针开始为教会进行项目设计,因此采用了标准的新哥特式元素:五个纵向中殿、尖顶式窗户、扶墙和一个尖顶钟楼。然而,该作品的年表记录显示,由于与当时天主教会的分歧,维拉尔(Villar)辞去了工作,而31岁的建筑师安东尼·高迪于1883年被任命为该作品的主创建筑师。虽然保留了原项目设计中的十字架状平面,高迪接下来为建筑带来了许多重大设计变动,如角柱和双曲面拱顶,取消了扶墙元素的应用。通过拆除这些可以承受沉重的屋顶水平推力的重要结构部件,高迪提出了圣家堂经典元素之一:分支和倾斜的柱体设计。

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自那时以来,该项目一直在建设中,并预计将于2026年安东尼·高迪逝世一百周年时完成。一项超过130年并经历数次停工的建筑建设工程,必然会经历许多建造方法与材料使用的变动。“第一个施工期是 1883 年至 1936 年,此时由高迪担任主创建筑师。当时使用的仍是传统建筑材料,特别是作为粘合剂的石砌与石灰砂浆。”[1] 1914 年至 1926 年间,Gaudé 住在教堂的建筑工地上,全身心地投入到工作中,并参与建造了柱子、中殿、立面和其他建筑元素的许多石膏模型,以更好地向施工团队传达他的设计理念。

在此前不久的1901年,加泰罗尼亚的第一家水泥厂由高迪的朋友、支持者和赞助人尤塞比·居尔(Eusebi Güell)创立。研究人员[3]指出,钢筋混凝土之所以需要很长时间才能在加泰罗尼亚运用,其一大原因是该地区拥有经优化的传统加泰罗尼亚建造技术,如金属梁支撑的砖石拱门(加泰罗尼亚式拱门)。这些拱门在施工中具有良好的性价比,因此减少了施工团队对其他建造方法与材料的需求。

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从那时开始,高迪开始在盖勒公园(Parc Güell)、米拉之家(Casa Milà )和科莱尼亚·盖尔教堂(Colônia Güell church)的建造过程中试验钢筋混凝土材料应用。在建造圣家堂时,钢筋混凝土首次用于1915年至1934年间建造的纳蒂维达德( Natividade)殿的立面尖顶上。

在高迪被一工地附近的一辆电车碾过的十年后,一场大火烧毁了办公室里的大部分计划和图纸。幸运的是,一些模型得到了保存,这使得建筑师大部分的想法得到保存。

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由于第二次世界大战和西班牙内战,一些必要的停工期推迟了圣家堂的建设进程。许多完工决策、结构解决方案以及不同材料之间的节点细部构造必须由后几代建筑师和工程师在现代施工时期在尽可能忠实于高迪最初设计想法的前提下重新定义。

“从 1944 年起,混凝土已成为圣家堂建造工程中最重要的施工材料之一。在这些年里,团队首先在墙壁填充物方面选择蛮石混凝土,在结构部件[2]方面使用钢筋混凝土。”从60年代开始,钢筋混凝土开始广泛应用于建筑,但在90年代,圣家堂这一全世界最著名的建筑工地开始了它全新的施发展阶段。此时公众对圣家堂的兴趣大大增加,导致了观光人数和门票收入的迅速提升。因此,圣家堂建造开始纳入各式先进技术,包括几台起重机和复杂几何计算机建模实验的初步运用。“两个重大转折象征了自那时以来发生的施工变化:一是收入的增加使施工进程得以加快,二是经费的相应增加容许我们在材料、设计和施工流程方面引进新技术。近年来的主要施工目标是中殿建设。我们在这一过程中取得了周界墙(1999年完成)、柱子、内部拱顶以及如今完工的主体曲线的进展,目前正专注于十字翼部和半圆壁龛[2]的建设当中。”

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目前,圣家堂几乎所有建造元素都应用了通常覆盖在天然石材中的混凝土。混凝土以各种形式出现:预制元素、钢筋混凝土、固体混凝土和结构强度极高的特殊混凝土部件。例如,在半圆壁龛和十字翼殿建设中,部分特殊混凝土混合物引入微硅,达到 80 MPa 的阻力。在结构的其他部分,由于高迪复杂的几何设计、配件和增加横截面的不可能性,使用的混凝土材料必须具有高流动性和结构强度。

此外,近几十年来,圣家堂已经采用了许多当代先进的数字化设计和施工技术。建筑师和工匠使用犀牛( Rhinoceros)、 Cadds5、卡蒂亚(Catia)和 CAM 等各式新型3D软件了解复杂的几何设计并可视化整体建筑形态。建设过程中,团队还使用了立体石刻 3D 打印机逐层构建部件原型,从而建出类似石膏的结构部件。这种建设技术允许施工方手动更改结构部件以满足特殊建设需求。

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圣家堂的长时间建设过程使其建造技术和材料运用从头到尾发生了重大变化。许多研究人员对以原设计方案指定材料建造,同时仍然遵循加泰罗尼亚现代主义天才所想象的设计形式这一设想感到好奇。如果高迪仍活于人世,他是否有能力解决所有设计问题,或对该项目进行重大改造?一些研究人员更大胆设想,以他的设计天赋,他是否在最开始已经将圣家堂建设预料并发展为一个允许随时间推移不断整合先进技术与材料的伟大项目?

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