【文、圖/建築家】
最節省材料、建設時的能源消耗最少、維持室內環境所需能源最低。從輕薄的「伊斯勒薄殼建築」找到節能環保問題的解決方法。
以少女峰或艾格峰聞名的伯恩高地,是瑞士的阿爾卑斯山裡的風景名勝。我們從山上下來來到圖恩湖西北端的一個小鎮,那裡有一棟白色輕薄的RC薄殼建築—漢姆伯格運動中心。
▲漢姆伯格游泳池(1979)。為了防止結露問題室內採用木絲水泥板,並且營造出柔和明亮的內部空間。終年都有鎮民來這裡運動,是個十分熱鬧的場館。
面帶笑容與愛妻一起出來迎接我們的就是伊斯勒本人,他馬上在這群日本年輕人的面前即興地給大家上了一課。首先他從食堂拿出桌巾,4個人各執桌巾其中一角,桌巾所形成的倒吊曲面就是漢姆伯格游泳池的「形與力」的基本原理。
▲從餐廳拿出桌巾出來,伊斯勒向學生說明伊斯勒薄殼建築的原理—吊網原理。(攝於1988)
接著他拿出了一張小紙片,捏住兩端內摺成U字形。這代表了只要在4個邊的開口部上方稍稍地往上反曲,即使是薄殼的建築,在強度上也會大幅加強。這就是薄殼建築的重要特徵。這個形態可以利用自然倒吊的方式,以模型來顯示。
▲利用「反吊」方式來製作「漢姆伯格游泳池」的石膏模型。
建設耗費極少的能源
正方形面積(32.5m)泳池的屋頂,厚度只有9cm。隔熱板固定於板模上,再鋪上兩層鋼筋,第一天在4個尖端灌上高硬度水泥,第二天則在中央部鋪設高硬度水泥。過3天後,於連接各個支點的繫樑(tie beam)上先實施三分之一的預應力混凝土(PS)工程,再等個21天後就全部施工完畢。
這樣的PC薄殼建築不但具有壓縮力,也會漸漸從鷹架彎浮上來。用來讓混凝土表面能形成彎曲的曲面樑和板模,完成後還可以拆下來收藏於倉庫內,下次再拿來利用。
▲在電腦還沒能運用在結構設計上,更不可能有曲面解析的遙遠年代,伊斯勒僅用一個小模型來做實驗,進而完成這個大型薄殼建築。
熟練的工程小組、可反複利用的板模、PS防水材料、建築外圍的導水曲面、可以吸音.隔熱.防結露的木絲水泥板、天窗、採光用圓拱形牆面,綜合這些要素就形成了一種特殊的結構。「為何伊斯勒薄殼建築如此節省費用呢?」答案就在結構裡。
使用最少的材料,占用最小的空間,在今天工程與室內環境維持皆強調環保節能的時代,這種「迷你形態」正好合乎時代的需求。
▲1962年,坪井善勝提出的教學「題目」。問題就在這張伊斯勒建築的「可能的自由形態」圖中(1959,IASS),他問學生們如何以鋼材將RC薄殼的曲面合理地呈現出來?在當時,對於空間椼架(space frame)的暸解還處於剛萌芽的階段呢。
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