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本文主要介紹了世界著名建筑師福斯特在德國(guó)帝國(guó)大廈改建工作中對(duì)玻璃穹頂?shù)脑O(shè)計(jì)思考及在能源再生利用方面的獨(dú)特設(shè)計(jì)。

把德國(guó)議會(huì)由波恩遷到柏林，回到帝國(guó)大廈原址的決定一出，就圍繞著這個(gè)決定組織了設(shè)計(jì)競(jìng)賽。把原帝國(guó)大廈改建為新議會(huì)大廈的設(shè)計(jì)工作必須實(shí)現(xiàn)以下四項(xiàng)目標(biāo)：體現(xiàn)新德國(guó)議會(huì)作為世界上最大的民主論壇之一的特殊意義；使政府決策程序更加容易接近，感覺(jué)就像是在自己身邊一樣；理解歷史造就了建筑，也造就了民族的生命；是對(duì)未來(lái)建筑所不可缺少的低能耗、親環(huán)境原則實(shí)施的承諾。

1992年在將帝國(guó)國(guó)會(huì)大廈作為德意志聯(lián)邦議會(huì)的新地址而實(shí)施的設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，福斯特設(shè)計(jì)事務(wù)所是德國(guó)以外指名參賽中的14組建筑師及事務(wù)所之一。1993年經(jīng)過(guò)第2次篩選，最終決定由福斯特設(shè)計(jì)事務(wù)所擔(dān)當(dāng)設(shè)計(jì)，并于1995年7月，由法國(guó)藝術(shù)家用布將整個(gè)大廈罩住后便開(kāi)始了再建工作。

圖1.帝國(guó)大廈夜景，直到1989年，柏林墻就立在該建筑的旁邊

圖2.夜晚，內(nèi)部光線由玻璃圓頂溢出。福斯特將其比喻為“燈塔”。

圖3.圓頂高23.5m，直徑40m，使用鋼材700噸。玻璃為內(nèi)夾乙烯樹(shù)脂的雙層強(qiáng)化玻璃。

始建于19世紀(jì)的帝國(guó)大廈受戰(zhàn)爭(zhēng)的破壞和不斷翻建，穹頂已于50年代中被拆毀，各立面飾面是60年代修復(fù)的，在修復(fù)過(guò)程中很多裝飾部分丟失了。一些具有重要?dú)v史意義的房間雖然沒(méi)有被破壞，但被貼滿了石膏板和有毒的石綿板，已經(jīng)完全改變了面貌，必須拆除。

首先是將歷史積層一層層剝?nèi)�，終于，舊帝國(guó)大廈的骨架顯露出來(lái)，逝去的時(shí)光清晰地印在上面。19世紀(jì)風(fēng)格的線條裝飾斷片、石工做的標(biāo)記、60年代以后修繕裂縫的痕跡、戰(zhàn)爭(zhēng)的爪痕、1945年蘇軍攻克柏林時(shí)的蘇聯(lián)軍隊(duì)士兵用粉筆在上面的胡亂涂寫(xiě)，都一一呈現(xiàn)在眼前。它使我們知道了歷史的回響，過(guò)去的記憶被原樣保存下來(lái)。舊帝國(guó)大廈成了德國(guó)歷史的活生生的博物館。經(jīng)過(guò)這一系列的工作使我們明確地意識(shí)到我們所創(chuàng)建的新的室內(nèi)空間應(yīng)與從過(guò)去的空間諧調(diào)，所有的工作都應(yīng)服從這個(gè)精神。其結(jié)果，在建筑表現(xiàn)上我們采取了將以前老的部分與新部分連接，并且使經(jīng)過(guò)修復(fù)的場(chǎng)所一目了然的手法，使建筑所經(jīng)歷的歷史滄桑就像是一本可以拿到手中閱讀的書(shū)一樣。

改建后的議事堂恢復(fù)了將門(mén)窗細(xì)致地排列在一根軸上的做法，這是從一直因襲下來(lái)的條理中得到的啟示。但是在其它方面卻大膽地離開(kāi)了原型，將自然光引進(jìn)整座建筑，并使大廈的遠(yuǎn)眺效果更好。改建設(shè)計(jì)中還大量使用了玻璃，雖處于石結(jié)構(gòu)的巨大殼體之中，舊議事堂中的透明的新建部分可以使外界清楚地看見(jiàn)那里面所進(jìn)行的一切活動(dòng)。

圖4.能源圖

圖5.圓錐體貫穿會(huì)場(chǎng)吊頂部分的直徑為2.5m，最上部直徑為16m。

圖6.圓頂?shù)恼路健?層的標(biāo)高是聯(lián)邦議會(huì)會(huì)場(chǎng)。由圓頂射進(jìn)的自然光被反射到整個(gè)會(huì)場(chǎng)。

圖7.由新聞大廳也可以俯視議會(huì)會(huì)場(chǎng)

更易接近一般市民，開(kāi)放政治程序這二點(diǎn)是建筑師在設(shè)計(jì)中時(shí)刻不忘的。因此，進(jìn)入議事堂時(shí)，市民也好，政治家也好，所有人通過(guò)同一通道，具有特別的意義。另外，將建筑物西側(cè)石階之上封閉的原入口打開(kāi)，從這里一進(jìn)入建筑物，聯(lián)邦議會(huì)議長(zhǎng)及首相的席位立刻就飛入眼簾。

在接下來(lái)的平面布置上，作為主要部分的主會(huì)議場(chǎng)在具有歷史色彩的2層部分重現(xiàn)——這里是建筑物的真正中心空間，3層由總統(tǒng)及聯(lián)邦參議院使用，4層為政黨會(huì)議室及新聞大廳。即使是在議會(huì)閉會(huì)期間，4層也是人來(lái)人往充滿了活力，避免使建筑物回復(fù)到死一般的寂靜。

除了這些發(fā)揮議會(huì)功能的樓層，一上到屋頂平臺(tái)就是任何人都可以使用的公共空間，穿過(guò)該平臺(tái)就是供參觀者使用的餐廳及穹頂。穹窿內(nèi)部有一對(duì)螺旋樓梯通向了望臺(tái)，可以了望全市景色。而螺旋樓梯象征性地表示普通人正上升到自己的政治代表之上。夜幕下垂，主會(huì)場(chǎng)的燈光照射在覆蓋在它上面的穹窿頂部的玻璃圓盤(pán)上，光芒四射，整座建筑物就像是一座燈塔，使人們感覺(jué)到德國(guó)民主主義的前進(jìn)路程充滿了自信和活力。

重用外國(guó)建筑師建造一個(gè)集中了國(guó)家立法部門(mén)的建筑物，顧問(wèn)也來(lái)自世界各地，大家團(tuán)結(jié)合作實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)想，這無(wú)疑是進(jìn)步、開(kāi)放社會(huì)的證明。

能源概念：

今日德國(guó)以環(huán)境立法完善和鼓勵(lì)能源再生利用的積極、負(fù)責(zé)態(tài)度，走在世界前例。因此，改建計(jì)劃從一開(kāi)始就定下了目標(biāo)，在這座表現(xiàn)德國(guó)民主政治頂點(diǎn)的建筑物各個(gè)方面都應(yīng)向世人證明，這是一座完全符合環(huán)保要求，無(wú)污染的建筑。為此，由福斯特設(shè)計(jì)事務(wù)所、Kaiser Bautechnik及Kühn Bauer事務(wù)所組成了設(shè)計(jì)隊(duì)伍。并且，德國(guó)聯(lián)邦政府也以合同形式，就實(shí)現(xiàn)高效率能源建筑歸納了概要。此外，歐洲委員會(huì)也表明了一如既往的強(qiáng)大支持，決定在財(cái)政方面對(duì)修建更具環(huán)保性的典型建筑做出了貢獻(xiàn)。

在改建帝國(guó)大廈的設(shè)計(jì)中，廣泛使用了將自然采光及通風(fēng)聯(lián)合發(fā)電及熱回收組合起來(lái)的系統(tǒng)，由此可用最少量的能量、最低的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用取得最大效果。由于新議會(huì)大廈本身所需要的能量較少，因此，還可以作為地區(qū)的發(fā)電裝置，在政府機(jī)關(guān)集中的新街區(qū)向鄰近建筑供電。

在議會(huì)大廈上新加的圓頂，瞬間就成為柏林的標(biāo)志。在其內(nèi)部設(shè)有2條螺旋狀的通路，來(lái)訪的一般市民可以由此上到設(shè)在主會(huì)場(chǎng)正上方頂上的了望臺(tái)。該圓頂既與能量生成有關(guān)，又有獨(dú)自開(kāi)發(fā)的照明，是節(jié)能的關(guān)鍵所在。而且，對(duì)外又可以傳達(dá)該設(shè)計(jì)所突出的明亮性、透明性、透過(guò)性及公眾通路這些主題。貫穿其中心的是稱(chēng)為光雕塑的類(lèi)似圓錐體的結(jié)構(gòu)，其凹面不僅有分散光線如燈塔那樣的作用，而且，表面帶有角度的鏡面可以將水平方向的自然光反射到主會(huì)場(chǎng)內(nèi)。與此配合，可動(dòng)式遮陽(yáng)板由于可以隨著太陽(yáng)的變動(dòng)而移動(dòng)，避免了直射陽(yáng)光的熱度及晃眼的光線對(duì)室內(nèi)的影響。在冬季及夏季的早上和傍晚，當(dāng)太陽(yáng)的位置較低時(shí)，遮陽(yáng)板就被隱蔽起來(lái)，于是，柔和的陽(yáng)光射進(jìn)室內(nèi)，在地面上畫(huà)出斑駁的花紋。到了夜晚，議事堂人工照明的光線反射到外面，整個(gè)穹頂光芒四射，給人以深刻印象。這樣，柏林市民馬上就能知道聯(lián)邦議會(huì)什么時(shí)候在開(kāi)會(huì)。

圓錐體在議會(huì)大廈的自然通風(fēng)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。從這里將滯留在室內(nèi)高處的暖空氣排出去，同時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)及熱交換器啟動(dòng)，從排出的空氣中回收能量。室外的新鮮空氣由建筑物西側(cè)的門(mén)廊送入，以低速氣流在議事堂內(nèi)擴(kuò)散，慢慢地到達(dá)各個(gè)角落，然后靜靜地上升，采用這種方式，使人在室內(nèi)感覺(jué)比較舒適，不會(huì)感到氣流通過(guò)，也聽(tīng)不到氣流聲。議會(huì)大廈的排風(fēng)系統(tǒng)及穹頂內(nèi)的遮光裝置的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力是由100片裝有光電池的太陽(yáng)能板產(chǎn)生的。太陽(yáng)能板裝在屋頂，可以提供最大輸出約40kW的電力。窗子既可以自動(dòng)開(kāi)關(guān)，又可以手動(dòng)，大部分房間都可以自然通風(fēng)。這些雙層窗是由可以保溫的內(nèi)側(cè)玻璃窗及在按保護(hù)意義加工成薄片的玻璃板上裝配上通風(fēng)縫的外側(cè)層構(gòu)成的；二層之間形成空隙，內(nèi)藏太陽(yáng)光遮蔽系統(tǒng)，有了這樣的雙層建筑外表，再根據(jù)天氣情況，按2～5次/小時(shí)進(jìn)行通風(fēng)。這種雙層建筑外表在警備方面也可以保證高度的安全。內(nèi)側(cè)的窗子任何時(shí)候都可以打開(kāi)，以利于夜間室溫下降。

另外，還可以用靈活的方法保存能量。將建筑物本身固有的熱量作為能量積蓄起來(lái)，以保持舒適的標(biāo)準(zhǔn)室溫，并根據(jù)需要開(kāi)動(dòng)采暖或空調(diào)。這樣，熱負(fù)荷的最大值與通常的做法相比，約低30％。

60年代，議會(huì)大廈以石油等石化燃料作為動(dòng)力，每年以7,000噸這一驚人的數(shù)量排出二氧化碳�，F(xiàn)在若按同樣方法對(duì)議事堂進(jìn)行采暖的話，以1年為單位進(jìn)行計(jì)算，則消費(fèi)的能量可供5000個(gè)一般家庭住宅采暖。柏林的夏季酷熱、冬季極冷，但是，由于該建筑物的熱量很大，所以氣溫變化反應(yīng)緩慢。因此，用被動(dòng)系統(tǒng)就可以控制室溫。

作為整個(gè)能源戰(zhàn)略，設(shè)計(jì)上提出了先進(jìn)的新方法，即使用植物油這種可完全再生的植物燃料。以精制植物油——海棗、油菜、向日葵種子做原料，由于植物可以儲(chǔ)蓄太陽(yáng)能，所以，可以把這認(rèn)為是一種太陽(yáng)能。使用這種可再生的天然能源，能夠長(zhǎng)期大幅度減少二氧化碳的排出。植物可以完全吸收在植物燃燒時(shí)所產(chǎn)生的二氧化碳。燃燒這樣的油脂，與以前的能源相比，不僅非常清潔，而且效率也高。使用這種方法，整個(gè)議會(huì)大廈設(shè)備的二氧化碳排出量可以削減94％。經(jīng)過(guò)估算，采暖、空調(diào)一年所產(chǎn)生的二氧化碳量只有440噸左右。

發(fā)電裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的余熱被運(yùn)到建筑物地下300m處的天然含水層儲(chǔ)備起來(lái)，一點(diǎn)也不影響地上的自然環(huán)境。冬季，將儲(chǔ)備的熱水吸上來(lái)加熱建筑物。熱水還可以用來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)冷水的吸收式冷卻裝置——如冷藏庫(kù)。然后，再把所生產(chǎn)的冷水保存到地下，待氣溫上升時(shí)再用泵抽回建筑物內(nèi)，冷卻吊頂降低室溫。

經(jīng)過(guò)如此改造的議會(huì)大廈通過(guò)毫無(wú)浪費(fèi)的、回收利用寶貴的天然資源，創(chuàng)造出四季舒適的環(huán)境。與其消費(fèi)能量，不如供給能量，讓公共建筑自身恢復(fù)環(huán)境平衡這一設(shè)想，表現(xiàn)了議會(huì)大廈所具有的樂(lè)觀主義。成為以可持續(xù)發(fā)展為目的的生動(dòng)一例。

該建筑基本數(shù)據(jù)：

造價(jià)：600,000,000德國(guó)馬克總面積：61.166平方米

長(zhǎng)度：137.4米寬度：93.9米

高度：47米層數(shù)：6層＋穹窿

光雕塑(錐體)：

重300噸，基部2.5米，上部擴(kuò)致16米，外覆360塊高反射玻璃鏡，計(jì)算機(jī)控制日光跟蹤可移動(dòng)光板，由光電電池驅(qū)動(dòng)。

穹窿：

高23.5米，直徑40米，重1200噸，3000平方米多層安全玻璃，采用中間夾乙烯基箔片雙層玻璃。玻璃板最大尺寸5.1米×1.80米凈寬1.6米的螺旋坡道對(duì)穹頂起到加固作用，一體化的錐體和穹頂構(gòu)成一個(gè)精巧的結(jié)構(gòu)。所有部分都懸掛在外部結(jié)構(gòu)上。了望臺(tái)高度40.7米。

生態(tài)特性：

會(huì)議廳中采用自然通風(fēng)，新鮮空氣在煙囪效應(yīng)的作用下，經(jīng)錐體送下。熱交換機(jī)可再生由穹頂排出的熱量。“智能窗”，分內(nèi)外兩層，內(nèi)層手動(dòng)，外層可通過(guò)通風(fēng)縫引入新鮮空氣。發(fā)電機(jī)燃燒植物性燃料，產(chǎn)出清潔電能，每年減少二氧化碳排放94％。過(guò)多的熱量存儲(chǔ)在自然蓄熱體中，可用于提供供暖熱水。冷水存儲(chǔ)在地下，在炎熱季節(jié)，通過(guò)制冷天花板進(jìn)行降溫。南側(cè)屋面上安裝300平方米光電電池

其它：

約750個(gè)席位，每位議員都有座位，按黨派劃分安排，屋頂設(shè)餐廳，供議員、新聞人員和公眾使用，會(huì)議廳的拱腹周?chē)幕乩戎性O(shè)新聞室和酒吧，由此可以看到會(huì)議的進(jìn)程。

(本文譯自1999.8《建筑與都市》和1999 8-9《日經(jīng)建筑》)

生態(tài)建筑的一個(gè)嘗試

張福貴　畢巧巍

摘　要：作者利用所研制出的一種既節(jié)約能源，又能降低工程造價(jià)的裝配式輕型磚，設(shè)計(jì)出了(并即將進(jìn)行施工)能保護(hù)環(huán)境變廢為寶、且具有目前國(guó)內(nèi)外墻體孔洞率最大(80%)的試驗(yàn)性房屋，從而對(duì)生態(tài)建筑進(jìn)行了嘗試。

關(guān)鍵詞：裝配式輕型磚　環(huán)境　生態(tài)建筑

最大限度地少耗能源，避免破壞環(huán)境，同時(shí)盡可能地變廢為寶，這是當(dāng)今建筑工作者應(yīng)當(dāng)遵循的原則。即將用裝配式輕型磚砌筑的墻體孔洞率為80%的試驗(yàn)性房屋，就是朝著這樣的生態(tài)建筑方向努力的一個(gè)嘗試。

眾所周知，墻體在房屋建筑中，無(wú)論在使用材料的數(shù)量上，還是在工程造價(jià)上，都占有相當(dāng)大的比重。墻體孔洞率的增大，墻體自重則減輕，這不僅可以降低墻體自身的造價(jià)，還可以使整個(gè)建筑物起承載作用的梁、柱及基礎(chǔ)截面減小，因此可以降低整個(gè)工程造價(jià)。

筆者經(jīng)過(guò)4年多的努力，研制出了一種既節(jié)約能源又施工方便的裝配式輕型磚，用它可以砌筑成具有足夠強(qiáng)度且孔洞率為80%以上的墻體，而用目前世界上最大孔洞率的磚(即孔洞率為60%～70%的法國(guó)、意大利等國(guó)生產(chǎn)的12孔薄壁磚)所砌筑的墻體的孔洞率僅為60%左右。本裝配式輕型磚的孔洞率為80%(或以上)意味著，用一塊普通粘土磚的材料制成的裝配式輕型磚，可起到5塊(或以上)普通粘土磚的作用，這主要是由于此法將有限的材料，合理地放置在墻體內(nèi)外側(cè)的受拉、受壓區(qū)及加強(qiáng)墻體橫向剛度的連接上。

當(dāng)然，本裝配式輕型磚除了采用普通粘土磚的粘土材料外，也可以采用工業(yè)廢料，像粉煤灰、爐渣等。還可以作成非燒結(jié)的裝配式輕型磚。

由本裝配式輕型磚的諸部件(內(nèi)、外橫板；側(cè)板；頂板)組成標(biāo)準(zhǔn)單元磚，由若干塊標(biāo)準(zhǔn)單元磚組成磚鏈，由若干層磚鏈組成本裝配式輕型磚的墻體。

為了變廢為寶，避免或減少對(duì)環(huán)境的污染，所以應(yīng)盡可能地利用工業(yè)廢料。本次用裝配式輕型磚砌筑的試驗(yàn)性房屋墻體的保溫隔熱材料，就是利用了電器產(chǎn)品包裝用的廢棄物——白色泡沫，將其簡(jiǎn)單切成片狀，置于墻板中間，再在泡沫與內(nèi)外墻板之間加入或不加入爐渣等材料。除了此法以外，也可以將白色泡沫廢棄物，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理，加工成帶有企口的保溫隔熱材料板，隨著本裝配式輕型磚墻體的砌筑，也將其逐漸裝配成功。還可以采用珍珠巖或工業(yè)廢料，像粉煤灰、爐渣等，將它們作為保溫隔熱材料，直接用在墻體的孔洞內(nèi)。

筆者本次之所以利用白色泡沫這一廢棄物，目的在于想摸索出一條變白色污染為房屋的保溫隔熱材料的新途徑。

本裝配式輕型磚用于框架結(jié)構(gòu)的填充墻時(shí)，可以省略框架結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土梁及柱的模板支護(hù)工序。這是由于在鋼筋混凝土梁及柱所在的位置上，可以利用本裝配式輕型磚墻體內(nèi)的孔洞直接綁扎鋼筋，然后澆注混凝土。因此既節(jié)約模板，又可加快施工進(jìn)度。

又由于本裝配式輕型磚的諸部件皆較薄，因此制坯時(shí)要質(zhì)地密實(shí)，燒結(jié)后的強(qiáng)度要較高，耐久性自然也好，故可將其裸露于外界，作為裝飾磚直接砌筑成清水墻體，這可以大大降低墻體部分的工程造價(jià)。圖5是用本裝配式輕型磚砌筑的又一種清水墻體式樣。

圖1　內(nèi)、外橫板的連接(中間帶掛鉤者為內(nèi)橫板)

圖2　側(cè)板與橫板的連接

圖3直角墻體部分內(nèi)、外橫板與側(cè)板的連接(側(cè)板分為整側(cè)板與半側(cè)板)

圖4　用本裝配式輕型磚砌躲藏的墻體構(gòu)造

圖5　用本裝置式輕型磚砌筑

即將施工的本裝配式輕型磚試驗(yàn)性房屋的設(shè)計(jì)方案中，也盡可能地利用了自然光線：設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單可行的隨四季變化的采光天窗、天井；在頂層又考慮了利用太陽(yáng)光線的植物棚架；在植物棚架內(nèi)又設(shè)計(jì)了可利用太陽(yáng)光使水增溫的小型游泳池(其內(nèi)又可養(yǎng)魚(yú))。在一層帶有天井的方廳下方設(shè)計(jì)有人造小山，并且有水、有草、有魚(yú)。

圖6是即將用本裝配式輕型磚砌筑的試驗(yàn)性房屋的設(shè)計(jì)方案正立面圖。

圖6　試驗(yàn)性房屋的正立面(方案)

綜上所述，筆者就以下方面對(duì)生態(tài)建筑進(jìn)行了嘗試：

1.研制了可以使砌筑的墻體孔洞率達(dá)到80%以上的裝配式輕型磚，既減輕墻體的自重，降低整個(gè)工程造價(jià)，又節(jié)約能源，同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的污染。

2.利用電器產(chǎn)品包裝用的廢棄物——白色泡沫或其它工業(yè)廢料作墻體保溫隔熱材料，也節(jié)約能源，減少對(duì)環(huán)境的污染。

3.本裝配式輕型磚作為裝飾磚，直接砌成清水墻體，節(jié)省了墻體外表面的粉飾材料，在節(jié)約了能源的同時(shí)，也大大降低了墻體部分的工程造價(jià)。

4.本裝配式輕型磚用于架結(jié)構(gòu)的填充墻時(shí)，可以省略框架結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土梁及柱的模板的支柱工序，這既節(jié)約模板，減少對(duì)環(huán)境的破壞，又可加快施工進(jìn)度。

5.盡量創(chuàng)造一個(gè)人同動(dòng)物、植物、陽(yáng)光、空氣和水相融合的環(huán)境，使人們的重要的棲息場(chǎng)所——家，達(dá)到活生生的狀態(tài)。

本裝配式輕型磚的有關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。目前筆者正在有關(guān)單位的支持下，努力將本裝配式輕型磚盡快推向市場(chǎng)。若在不久的將來(lái)，在我國(guó)的建材市場(chǎng)上，本裝配式輕型磚作為一種新型的綠色建筑材料出現(xiàn)，將是筆者最大的欣慰。

參考文獻(xiàn)：

［1］張福貴、張曉光，裝配式輕型磚的研制，《中國(guó)建材》，1996.2

［2］張福貴、金利權(quán)，裝配式輕型磚的孔洞率及同其它類(lèi)型磚的比較，《中國(guó)建材》，1996，4

［3］張福貴、金利權(quán)，裝配式輕型磚的承載力，《中國(guó)建材》，1996.5

作者

張福貴（大連鐵道學(xué)院交通運(yùn)輸工程學(xué)院）

畢巧巍（大連鐵道學(xué)院交通運(yùn)輸工程學(xué)院）

　　(責(zé)任編輯：瑋鋒)