30年后我們還會(huì)使用混凝土蓋樓房嗎

　　我們不可能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)10年之后的事情。不過(guò)，未來(lái)的建材格局已經(jīng)在今天浮現(xiàn)出來(lái)。

　　讓我們?cè)O(shè)想一下30年后的事情。

　　到2030年我們的城市會(huì)不會(huì)像RidleyScott導(dǎo)演的高科技電影《銀翼殺手》中的洛杉磯——一個(gè)世界末日的善惡決戰(zhàn)場(chǎng)，富人住在400層高的摩天大廈頂層，窮人住在簡(jiǎn)陋、骯臟、犯罪率高的底層?；蛘?，人們將生活在既能夠自給自足又能免費(fèi)供油的理想社區(qū)？

　　建筑業(yè)內(nèi)分析師和有頭腦的人物都堅(jiān)信一點(diǎn)，我們不可能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)10年之后的事情。不過(guò)，未來(lái)的建材格局已經(jīng)在今天浮現(xiàn)出來(lái)。一方面，材料科學(xué)家們把自己封閉在實(shí)驗(yàn)室里發(fā)明新的、漂亮的、經(jīng)久耐用的建材，另一方面，曾經(jīng)在20世紀(jì)占主導(dǎo)地位的建材依然統(tǒng)領(lǐng)著新世紀(jì)的建筑市場(chǎng)。

　　當(dāng)前的建筑非常大膽地顯示出未來(lái)的趨勢(shì)。建筑師和工程師在工作中似乎越來(lái)越多地依賴(lài)于熟悉的材料，它們對(duì)環(huán)境造成的影響較輕、使用范圍較寬。技術(shù)革新往往使建筑獲得成功，但負(fù)面影響卻越來(lái)越復(fù)雜。不管使用什么材料，材料發(fā)展的另一個(gè)趨勢(shì)是突破設(shè)計(jì)師和工程師之間的界限，改變他們之間的關(guān)系。

　　二十世紀(jì)的現(xiàn)代主義稱(chēng)，所有的建筑都是用三種材料組成的——混凝土、鋼材、玻璃。玻璃工業(yè)一直在改革創(chuàng)新，從而產(chǎn)生了立面工程學(xué)這樣的專(zhuān)業(yè)。玻璃的開(kāi)發(fā)研究已經(jīng)超越了傳統(tǒng)的熔化工藝，進(jìn)入涂層技術(shù)、太陽(yáng)能控制技術(shù)、微電子線路綜合技術(shù)。

　　但30年之后這種所謂的煙囪工業(yè)將扮演什么角色？30年之后的鋼鐵產(chǎn)業(yè)又將如何？新材料能否超越混凝土和鋼鐵？亨利·拉塞爾西特考克和菲利浦·約翰森在1932年的宣言《國(guó)際風(fēng)格》中稱(chēng)，混凝土和鋼材是建筑技術(shù)上的大膽實(shí)踐。

　　有些專(zhuān)家指出，30年后的建筑材料還是鋼材，300年以內(nèi)的建筑材料都將是鋼材。除非有人指出一種可以建100層樓房的材料，而這種材料和鋼材一樣即堅(jiān)固又經(jīng)濟(jì)，否則，鋼材將永遠(yuǎn)無(wú)法取代。很明顯，他們對(duì)鋼材在本世紀(jì)的主導(dǎo)地位非常有信心。

　　鋼鐵產(chǎn)業(yè)的改革處于停頓狀態(tài)，因?yàn)殇撹F產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依賴(lài)于諸多供應(yīng)渠道以及廉價(jià)能源。本世紀(jì)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)預(yù)言了幾項(xiàng)重大趨勢(shì)，大部分與綜合產(chǎn)業(yè)改革有關(guān)。建筑師們將更加關(guān)心環(huán)境與鋼鐵、混凝土以及建筑垃圾處理的問(wèn)題。

　　提高鋼材的質(zhì)量需要大幅度減少炭元素，但假設(shè)可以完全消除炭元素的話，至少還需要幾十年時(shí)間。短時(shí)期內(nèi)，循環(huán)使用鋼材是一個(gè)有效的方法。有些專(zhuān)家斷言，鋼材是唯一一種幾乎全部回收使用的材料。事實(shí)上，從廢墟上回收的廢鋼有95%可以按原等級(jí)重復(fù)使用。當(dāng)被3000度高溫熔化時(shí)，鋼材就失去了從前的記憶，可以被制造成另一種完全不同的東西。事實(shí)上，從世界貿(mào)易中心廢墟回收上來(lái)的20萬(wàn)噸鋼材已經(jīng)用來(lái)生產(chǎn)一艘新潛水艇甲板。鋼鐵產(chǎn)業(yè)預(yù)言，到2030年，樓房、汽車(chē)和許多產(chǎn)品制造都將使用回收鋼材。

　　混凝土是無(wú)可非議的最古老的建筑材料，它的建筑歷史已經(jīng)上千年。雖然它本身較為堅(jiān)硬、輕巧，更易于加固，但混凝土的成份一直沒(méi)有變化——水泥、沙子、水以及聚合劑。混凝土成本低，耐用，在有創(chuàng)造性的人手中，它是一種能夠創(chuàng)造美的材料。更重要的事實(shí)是，美國(guó)的整個(gè)基礎(chǔ)建筑都依賴(lài)于混凝土。據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，混凝土是世界上使用最廣泛的人造材料，作為被人類(lèi)使用最多的物質(zhì)，混凝土的地位僅次于水。全世界混凝土的年產(chǎn)量達(dá)到60億噸，地球人平均每人一噸多。美國(guó)的混凝土年產(chǎn)量達(dá)到美國(guó)人均2.5噸。

　　人們有理由設(shè)想，混凝土產(chǎn)業(yè)的明天將像混凝土產(chǎn)品本身一樣堅(jiān)固和保險(xiǎn)。為了保證混凝土無(wú)所不在的地位，美國(guó)混凝土產(chǎn)業(yè)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)雄心勃勃的未來(lái)計(jì)劃，稱(chēng)為《2030遠(yuǎn)景》，該計(jì)劃明確了研究領(lǐng)域，包括哪些領(lǐng)域的研究需要和兄弟產(chǎn)業(yè)、政府、學(xué)術(shù)界共同來(lái)完成。

　　為了實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)景，美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)與美國(guó)能源署工業(yè)技術(shù)辦公室以及其他獨(dú)立組織合作制定了一項(xiàng)大綱，稱(chēng)為《2030路標(biāo)》：美國(guó)混凝土工業(yè)技術(shù)路標(biāo)。路標(biāo)承認(rèn)混凝土工業(yè)對(duì)未來(lái)社會(huì)所造成的負(fù)擔(dān)，許多與能源和環(huán)境有關(guān)，混凝土工業(yè)將通過(guò)不懈的努力和新產(chǎn)品研發(fā)來(lái)減輕對(duì)社會(huì)造成的負(fù)擔(dān)。例如，水泥和混凝土產(chǎn)品制造業(yè)須消耗大量能源，2000年的燃料和電力消耗費(fèi)用大約在15億美元。

　　改進(jìn)的高性能混凝土(HPC)將提高生產(chǎn)、交貨和建筑工地的效率。纖維強(qiáng)化HPC結(jié)構(gòu)將成為建低成本住宅倍受歡迎的材料。另外，他們提出優(yōu)先研發(fā)防火、防爆、抗震住宅和商業(yè)建筑材料。

　　混凝土工業(yè)正在尋找新材料，這是他們從事研究的動(dòng)力。強(qiáng)化混凝土的非金屬選擇排在優(yōu)先地位。在2003年，全球市場(chǎng)對(duì)防腐纖維強(qiáng)化塑料(FRP)和炭纖維的興趣不斷增長(zhǎng)。為了節(jié)省運(yùn)輸能源，他們同時(shí)還在當(dāng)?shù)貙ふ乙恍┵Y源。當(dāng)前他們正通過(guò)重復(fù)使用高堿性廢水、回收利用各種材料以及混凝土廢品把混凝土變成一種環(huán)保材料。到2030年，各種混凝土的優(yōu)秀系列產(chǎn)品將滿足環(huán)保的需求。由于這些材料的問(wèn)世，預(yù)埋工藝和新材料的應(yīng)用將更加需要專(zhuān)家的指導(dǎo)，包括建筑師和工程師。

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　　鑒于材料研發(fā)的興起以及建筑本身的復(fù)雜性，工程師的角色已經(jīng)拓寬，尤其是在建筑領(lǐng)域和立面工程學(xué)中。上個(gè)世紀(jì)，工程師基本扮演沉默的顧問(wèn)角色，他們默默無(wú)聞地幫助建筑師用混凝土、鋼鐵和玻璃完成一座座建筑。那時(shí)他們是合作關(guān)系?，F(xiàn)在工程師和建筑師變成了真正的協(xié)作關(guān)系。 到2030年，工程學(xué)將是一門(mén)新興建筑學(xué)，因?yàn)橄冗M(jìn)的技術(shù)技能使得工程師越來(lái)越深入地研究設(shè)計(jì)程序。Arup事務(wù)所歐洲分所主席賽希爾·巴爾曼德很早以前就已經(jīng)從后臺(tái)走到前臺(tái)，成為知名的復(fù)雜項(xiàng)目超級(jí)工程師。他領(lǐng)導(dǎo)的公司AdwancedGeometryUnit曾經(jīng)為伊東豐雄、丹尼爾·利伯斯金德以及施格魯·本設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)。AdvancedGeometryUnit用自己的FABWIN非線性形態(tài)確定程序軟件建立了復(fù)雜的3D分析模型，它可以改編程序以滿足不同項(xiàng)目的需要。Arup用熱力噴射3D打印機(jī)創(chuàng)作出Marsyas的蠟制原型(倫敦的泰特現(xiàn)代博物館展出的世界上最大的雕塑作品——吹笛子的神人)。工程師們首次用最新的3D游戲技術(shù)創(chuàng)作了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)機(jī)器去模擬如此非同一般的巨大物體，為藝術(shù)家和工程師們提供了仔細(xì)研究光線、結(jié)構(gòu)和顏色的機(jī)會(huì)。

　　像Arup事務(wù)所一樣，今天，很多多學(xué)科工程公司都在開(kāi)發(fā)自己的軟件或采用其他產(chǎn)品，例如游戲軟件，當(dāng)然，這使得工程學(xué)愈加復(fù)雜。這些公司還將部分利潤(rùn)重新投入到研究開(kāi)發(fā)中。那些希望和工程師保持密切關(guān)系、從永無(wú)止境的建筑方法和材料庫(kù)中創(chuàng)造出下一代建筑材料的建筑師將會(huì)緊跟發(fā)展趨勢(shì)。但在一個(gè)工程藝術(shù)鑒別和真正的協(xié)作團(tuán)隊(duì)時(shí)代，誰(shuí)將擁有建筑呢？讓我們拭目以待。

　　鋼鐵與混凝土，代表作品：柏林中心車(chē)站，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最大限度地利用光線和火車(chē)站景色。結(jié)實(shí)的水泥板架在細(xì)細(xì)的鋼柱上，形成一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，盡可能減少使用面積。所有的鋼管、地基以及水泥板的結(jié)合部位都用了鑄鋼，牢固度和焊接強(qiáng)度比一般的焊接管和復(fù)合結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)得多。預(yù)埋在水泥板里的叉形字母將重力傳送到每一根柱子上。桶狀拱頂支撐車(chē)站隧道頂棚。這些“拱臺(tái)”柱子建在鐵道與站臺(tái)之間。混凝土的使命尚未結(jié)束。

　　支撐力，代表作品：英國(guó)巴斯Wessex水利中心，這是英國(guó)最環(huán)保的綠色辦公樓，設(shè)計(jì)人員研究了所有材料之間的環(huán)保沖突問(wèn)題?；厥栈炷林瞥傻蔫F軌枕木占全部材料的40%。預(yù)制混凝土平頂鑲板由輕鋼框架支撐，而不是標(biāo)準(zhǔn)的混凝土結(jié)構(gòu)。建筑垃圾在建筑場(chǎng)地分類(lèi)處理，因此70%的材料可以回收利用。

　　方法與材料，代表作品：英國(guó)WealdandDownland露天博物館的柵格外殼，這是根據(jù)一種已經(jīng)失傳的石匠工藝創(chuàng)造的寬松柵格外殼。這種結(jié)構(gòu)形式主要為了滿足柵格外殼的堅(jiān)硬需求，這些柵格外殼由一系列連續(xù)曲線組成。完整的外形是一個(gè)三重球形沙漏，寬度為40-50英尺。硬紙管支撐建筑頂棚的木架，紙管直徑或180mm或230mm，邊緣是15mm的硬紙卡。這個(gè)項(xiàng)目一半由政府資助，一半作為研究項(xiàng)目，采用這一結(jié)構(gòu)的目的是要將這種材料開(kāi)發(fā)成可行性建筑產(chǎn)品。

　　玻璃，代表作品：日本神奈川Pola美術(shù)館，獲得2003年杜邦班尼迪克特斯建筑獎(jiǎng)，這座美術(shù)館儲(chǔ)藏印象派藝術(shù)家的私人收藏品。這是一個(gè)玻璃的世界。一塊清晰的薄層玻璃制作的斜面天窗構(gòu)成藝術(shù)館長(zhǎng)度的“光線中心”。玻璃也用于建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)立柱，支撐著傾斜的天窗。五層樓高的藝術(shù)館大量使用玻璃材料，而大部分玻璃應(yīng)用在地下。玻璃中庭可以看到地板下面的全景，游客可以在這里觀看全部建筑設(shè)計(jì)。

　　先進(jìn)的幾何學(xué)，代表作品：倫敦的泰特現(xiàn)代博物館渦輪展廳，利用自己的室內(nèi)形態(tài)查詢確定程序FABWIN開(kāi)發(fā)出綜合、有機(jī)、曲線理念。經(jīng)過(guò)數(shù)月的反復(fù)研究，他們最終制作出長(zhǎng)度為460英尺的PVC涂層聚酯隔膜拉長(zhǎng)鋼環(huán)。這一可拉長(zhǎng)結(jié)構(gòu)基于分界處的肥皂薄膜，通過(guò)把膜表面當(dāng)作被三角形連結(jié)的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)和所有方向達(dá)到相等數(shù)量的彎曲度，Arup事務(wù)所進(jìn)入了新的工程學(xué)領(lǐng)域。