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摘 要：本文从技术和设计两条线索解读同济大学建筑与城市规划学院C楼的U型玻璃：一是以C楼的U型玻璃为对象,分析其物理、构造性能；二是从设计意图出发,试图还原建筑师在技术之外的设计考虑.两种视角相互交织,探讨了同一效果在不同语境下的多义逻辑.
关 键 词：U型玻璃；同济大学建筑与城市规划学院C楼；材料
中图分类号：TQ171.72
文献标识码：B
文章编号：1008-0422（2014）06-0174-02
1关于U型玻璃和C楼
作为建筑与城市规划学院主楼的扩建部分,用于办公和研究生教学的C楼安静地坐落在校园的西侧.（如图1）用地局促、紧邻校园围墙、没有直达道路等限制,让这座七层高的建筑似乎隐匿在校园一角.但从远处望去,使用淡绿色u型玻璃的外立面和周围环境交相辉映,又似乎暗示着这座建筑的不平凡.
U型玻璃在设计建造C楼的2004年,确实一种名副其实的新型建筑材料.这种通过先压延后成型的方法连续生产出来的,因其横截面呈“U”型而得名的槽型玻璃,有着理想的透光性、隔热性、保温性和较高的机械强度,不但用途广泛、施工简便,而且有着独特的建筑与装饰效果.和传统建材相比,有着显著的特色.
而04年C楼的建设,也正是一种对立于“旧”的宣言式表达.在被人遗忘的场地、混乱的周边环境等诸多因素的影响下,这个由全院教师选出的“新”设计,似乎有一种跟“新”材料之间的耦合.
从建筑师的个人情感来看,选择U玻和清玻这样的新式组合来表达对立面组织逻辑的理解,对于作为新生事物的加建系馆来说,并不那么令人意外.
2在材料运用中实现建筑自身形式的“消解”
从D楼顶层的走廊望去,C楼的南立面在视线中简洁地渐次展开.U型玻璃、透明玻璃、素混凝土和镜面不锈钢板的组合让建筑统一在一种安静的青灰色调之中.整个立面之上省略了遮阳构件,省略了一切产生阴影的装置.抛却了建筑体量虚实、构图均衡比例束缚的立面,反倒让人的活动在清晰和模糊之间忽远忽近,消解在环境之中.
2.1C楼南立面U型玻璃的构造方式
同济大学建筑与城市规划学院的C楼所使用的是双层U型玻璃构造,（如图2）u型玻璃分别由W型、U型的PVC缓冲垫固定于室内结构层,从而有效防止玻璃这种脆性材料和连接件磕碰造成损坏.PVC件由塑料膨胀螺栓固定在水泥墙面,每隔400-600放置一个但不得少于三个固定件.垂直放置的U型玻璃固定好上下两端即可让自重通过自身材料传递至地面,有效避免了水平放置时需要借助角钢传力的麻烦.
为了强化U型玻璃在光线下的平面效果,建筑师通过将玻璃外表面和混凝土外表面齐平的构造方式未消除光影,建筑立面除了凹凸的阳台之外,仿佛平面的一个整体.那些暗示着体量感的三维光影因此被消除,对当时施工条件的冒险换未的是建筑在视觉表现中的轻质感和消隐感.
2.2C楼南立面U型玻璃的立面秩序
而在建筑立面上,U型玻璃竖向线条的横向重复所营造的秩序感（如图3）,则得益于其自身的型材特质.它不像普通平板玻璃那样便于按照形状切割,也不像钢板那样可以弯曲,U型玻璃的材料逻辑就是排列和组合.而其特殊的透明度和颜色特点,使其不仅仅是多种立面材质的过渡,更起着联系室内外的作用.具体到房间单元来看,U型玻璃组合成片状外墙,上下两两对齐形成联系,水平凹凸相间构成对比,在自然光线的作用下,建筑的南立面的材料逻辑便自动生成.
对于C楼来说,建筑师肯定没有忽视光线要素在建筑氛围中的重要存在,只不过明暗不是单纯依靠建筑形体的变化直白反映,而是经由材料的质感侵入人的视觉.以U型玻璃为代表的多种材料如何在作为环境媒介的界面上表达出内部空间的组织逻辑,是建筑师必须面对的棘手问题.三楼及三楼以上朝南部分为大空间的研究生教室,这片南立面基本是一个不能被远距离整体看见的面,于是设计师用U玻和清玻的组合回应了斜向视角早晚阴晴的微妙变化.而北面小工作室、大的公共空间以及楼梯间也对应着相应的玻璃形式.
2.3没有外遮阳的建筑南立面
对比周围建筑醒目的遮阳构件,C楼南立面上的一大显著不同就是没有外遮阳构件.（如图4）虽然隐约可以看到室内加设的双层遮阳卷帘,但夏季南侧研究生教室的室内热环境还是令人堪忧.尽管U型玻璃漫反射的光学属性削弱了阳光直射的不舒适感,但从技术角度来看,通过织物或者金属材料对南立面进行遮阳改造还是显得十分必要.织物遮阳卷帘能够根据天气状况灵活调节,而金属遮阳构件清洁方便,风格易于协调,都是理想的遮阳改造方式.
但为何在历次教学楼的改建中,外遮阳构件总是没有出现在建筑立面之上?笔者推测是出于整体构造策略的考虑,希望以各种材料的最本质和最直接的连接为原则,以简洁理性的构造方法达到物质形式的差异化和轻盈化,从而实现对于建筑形式的消解.于是,任何立面上的多余装饰,甚至是虽有着遮阳功能但会破坏立面材料感觉的构件也全都被果断舍弃.
U型玻璃构造的非理性从某种程度上也印证了C楼是一座“形态”退后于“材料感觉”的建筑.建筑师在这里尝试通过U型玻璃等材料组合未消解建筑的形式感,从而实现了材料冲击力大于造型冲击力的初衷.在这样的逻辑下,无论是南立面的比例秩序还是坚决不用外遮阳的固执,都能得到很好的解答.
3材料和设计之间的矛盾和解决
走入建筑室内,南侧研究生教室的双层U型玻璃在不同光线下折射出变化的色彩,将室外景色朦胧成一片,使室内空间的纵深感在视觉中消失殆尽.但不可否认,作为经常使用的房间,使用U型玻璃、没有外遮阳的南向教室的空间舒适度、建筑安全性和节能性一直都是大家争议的焦点,如何平衡建筑设计中的效果和使用的矛盾一直是一条建筑师不断挑战自我的漫长道路.
3.1材料和热环境性能3.1.1气候条件对窗的影响
从气候分区来看,位于夏热冬冷地区的上海有着①夏季极端气温高②夏季静风率高③冬季寒冷④冬、夏季节湿度均高等特点.夏热冬冷地区冬夏气候的极端性对建筑的窗户提出了特殊的要求,除了夏季防热之外,在冬季白天希望能引入更多的太阳辐射以降低采暖能耗,而在冬季夜晚又希望增加窗的保温能力以减少室内热损失.因此,研究U型玻璃对于相应房间的热环境影响,是极具现实意义的.而U型玻璃除了在大片使用时可能出现眩光之外,具有构造简洁、造价便宜的特点,且双层U型玻璃的光影效果和保温性能丝毫不亚于幕墙,甚至在某些方面还有优势.
3.1.2冬季热环境实测
3.1.2.1测试时间和现场条件
具体测试地点选择使用U型玻璃的C楼312房间和使用普通透明玻璃的B楼205房间,测试时间选择冬季日照最短的代表性天气：2013年12月24日,该日为多云天气,最高气温为7℃,最低气温为0℃.
3.1.2.2现场实测结果分析（见表1）
12月24日为多云天气,在8：00～20：00时段室外平均气温达到5.4℃,当日测得室外最高气温为7.5℃.装有u型玻璃的房间（312）平均室温达到9.2℃,高于室外3.8℃.时段最高室温12.0℃,最低8.1℃；使用普通玻璃的房间（317）平均室温为8.4℃,高于室外3.0℃.时段最高室温12.6℃,最低7.8℃.（但考虑到两房间面积和人员数目不同,可能造成实验结果误差）两个房间的室温波动都相对较小,属于舒适温度范围,最高室温和最低室温的出现时间与室外最高气温和最低气温出现时间一致.使用u型玻璃的房间比使用普通透明玻璃的房间具有更好的热稳定性.
3.1.2.3使用者感受分析
调研测试的日期为12月25日,教室里有不少正在赶图的同学,于是笔者对其进行了访谈并对当时的热感觉进行了记录.10：00～15：30两个房间从事画图和做模型的同学感觉比较舒适,不需要开空调也可以进行正常活动,但其他时间段感觉稍冷.但从16：00之后安装普通玻璃的房间靠窗一侧感觉较晒,装有U型玻璃的房间因为漫射作用西晒感觉有所缓解,但还是将遮阳窗帘放下,来防止造成的电脑屏幕眩光等问题.
3.1.2.4调研总结
实验证明,C楼建筑外墙采用的对排U型玻璃幕墙构造具有良好的保温性能（根据国家工程质量监督检测中心2006年的检测数据,其传热系数可以达到2.3w/m2K）,在冬季能够有效利用太阳辐射,提高了房间冬季的室内温度.但大面积的玻璃幕墙也造成了太阳透射率过高,容易造成对室内的电脑使用者造成眩光或屏幕反光现象.
但与其把大面积U型玻璃幕墙的弊端看成是一种设计的失误,还不如将其看作是一种为了空间效果的牺牲.U型玻璃在室内将室外光线和模糊的外部景色压平展开在玻璃表面的特质,让房间的使用者在大部分时刻可以感受到光线的细微变化,而不是作为具象的外部呈现.用光线和材质取代空间透视,正如从外部观察建筑一样,才是技术之外的设计初衷.
3.2材料和安全性
U型玻璃在C楼中的使用不仅仅局限于立面围护结构,同样也大量运用于室内分隔之中.贯穿建筑的直跑楼梯一旁,半透明U型玻璃的柔性界面和混凝土的刚性界面相得益彰,借着从屋顶采光井射下的天光,很好地控制着教育建筑的整体氛围.
从构造角度来看,普通U型玻璃作为独立单元组成构件用于建筑,在受到；中击破坏时,呈现单元破坏的特征,即仅冲击点所在的U型玻璃破坏,周边的玻璃单元保持完好.但作为教育建筑用材,其仍然达不到安全玻璃的规范要求,这一度给建筑师和使用单位带来了很大的困扰.
出于整体氛围的统一和内外组织逻辑一体化的考虑,在不更换材料的情况满足规范要求似乎是一件不可能的事情.为了让普通U型玻璃满足安全玻璃的规范要求,使用单位花了百万元的代价将其做了贴膜处理,提高了构件抗穿透性能,使其内片玻璃破坏荷载远高于同厚度的钢化玻璃,才解决了规范和效果之间看似不可调和的矛盾.
4结语
当技术和设计不再孤立地停留在各自的语境范畴,而是统一在建筑师从最初想法到最终效果的不断尝试之中,那其中各方面的困难、局限、妥协,都会通过自己的方式,在建筑上留下独特的痕迹,等待使用者的阅读和发现.在同济大学建筑与城市规划学院C楼选择使用u型玻璃,就是这样的一次通过材料建构未表达和深化设计的成功冒险,基于设计出发,充分利用技术并最终实现设计理想.在双重语境之下,即使只是顺着细节的蛛丝马迹,我们也能发现设计过程的精彩和有趣.