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圣家族教堂：石頭重啟結(jié)構(gòu)材料
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在《石器時(shí)代2.0》的采訪中，在圣家族教堂項(xiàng)目（Sagrada Familia,）工作的奧雅納（Arup）工程師特里斯特拉姆-卡弗雷(Tristram Carfrae)認(rèn)為，利用石頭作為結(jié)構(gòu)材料可以使建筑更容易建造和居住。
工程公司奧雅納的副主任特里斯特拉姆-卡弗雷認(rèn)為，石材在建筑中的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)代設(shè)計(jì)中通常被簡(jiǎn)化為的東西——一種華麗的表面材料。
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“石頭已經(jīng)成為一種豪華的覆層材料，無(wú)論是用作雨幕還是地板瓷磚�！�
圖1、工程師特里斯特拉姆-卡弗雷（Tristram Carfrae）是結(jié)構(gòu)石的支持者。
他解釋說(shuō)：“我們需要將石頭從奢侈材料重新定位為實(shí)用材料，而實(shí)用材料恰好也很漂亮。我們必須開(kāi)始展示石頭的潛力。”
石材“豐富、天然、低碳、美觀”
特里斯特拉姆-卡弗雷作為“石器時(shí)代2.0” 系列的一部分接受了采訪，該系列探討了這種材料作為鋼鐵和混凝土的耐用、低碳替代品的潛力。對(duì)他來(lái)說(shuō)，在建筑中重新引入石頭有很多好處，最明顯的是它作為天然材料的品質(zhì)。
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“結(jié)構(gòu)石的主要好處是它是一種豐富、天然、低碳和美麗的材料，”
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“它還可以改變建筑過(guò)程，形成一種結(jié)合天然材料、傳統(tǒng)工藝和數(shù)字驅(qū)動(dòng)制造的結(jié)構(gòu)，提供一種人們可以更好地與之聯(lián)系的建筑，提供更大的快樂(lè)和幸福感�！�
建筑師安東尼-高迪設(shè)計(jì)的圣家族教堂在137年后獲得建筑許可。
圖2、特里斯特拉姆-卡弗雷目前正在巴塞羅那圣家族教堂進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。
特里斯特拉姆-卡弗雷在圣家族教堂親自展示了這一信念，他在奧雅納的團(tuán)隊(duì)一直在幫助設(shè)計(jì)由建筑師安東尼-高迪（Antoni Gaudi）構(gòu)思的世界著名項(xiàng)目。
他的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)圣家族教堂基金會(huì)的邀請(qǐng)，幫助加快建造速度，減輕其眾多巨大元素之一——圣母瑪利亞塔的重量，同時(shí)“忠實(shí)于高迪的愿景”。
他解釋說(shuō)：“當(dāng)然，這個(gè)教堂主要是以紀(jì)念性磚石的形式用石頭建造的，與所有大型教堂和大教堂的建造方式大致相同�！�
他說(shuō)：“但基金會(huì)熱衷于加快施工速度，需要減輕其中一座主要塔樓瑪麗塔(Mary Tower)的重量，瑪麗塔由高迪被任命之前，由弗朗切斯科-維拉爾（Francesco Villar）設(shè)計(jì)的一座小得多的教堂建造的地下室支撐�！�
石頭建筑不再是“討厭的東西”
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，奧雅納利用現(xiàn)代建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種基于預(yù)制石板的建筑系統(tǒng)。
工程師特里斯特拉姆-卡弗雷解釋說(shuō)：“我們與圣家族教堂建筑師和建筑商以及2BMFG工作室工程師一起，共同設(shè)計(jì)了一個(gè)使用預(yù)制、后張石材面板的概念，這些面板可以在場(chǎng)外大規(guī)模生產(chǎn)，然后在現(xiàn)場(chǎng)快速組裝�！�
通過(guò)使用這些加固的石板而不是傳統(tǒng)的砌塊，每個(gè)組件的厚度從大約1200毫米減少到300毫米，確保塔樓“在原始地下室基礎(chǔ)的承重能力范圍內(nèi)”。
圖3、奧雅納為圣家堂開(kāi)發(fā)了一種基于預(yù)制石板的建筑系統(tǒng)
工程師特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“這種制造和組裝過(guò)程也提高了施工速度，同時(shí)在大部分時(shí)間里將主塔式起重機(jī)騰出來(lái)執(zhí)行其他任務(wù)�！�
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“瑪麗塔的建造非常成功，隨后所有主要塔樓都采用了這一工藝，六座塔樓中有五座已經(jīng)完工。”
工程師特里斯特拉姆-卡弗雷表示，通過(guò)使用數(shù)字建筑信息建模（BIM）模型，以這種方式使用結(jié)構(gòu)石的過(guò)程得到了增強(qiáng)，這是“圣家族教堂設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)20多年前開(kāi)創(chuàng)的”。
BIM模型使建造團(tuán)隊(duì)能夠使用計(jì)算機(jī)控制的金剛石帶鋸切割石頭，只將表面處理留給工匠，加快了施工速度。
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，每塊石頭的暴露面仍然是由充滿愛(ài)心的工匠手工完成的，以創(chuàng)造一種喚起愉悅和增進(jìn)幸福的美學(xué)。”
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“因此，建筑從骯臟、嘈雜、勞動(dòng)密集型的社區(qū)滋擾轉(zhuǎn)變?yōu)閼騽”硌荨贁?shù)人悄悄、安全地將巨大的精確制造的組件吊裝到位�！�
“我們需要更多的原型”
根據(jù)特里斯特拉姆-卡弗雷的說(shuō)法，圣家族教堂開(kāi)創(chuàng)的石材建筑的進(jìn)步展示了如何將石材有效地重新引入現(xiàn)代建筑。
特別是，他希望這將引起人們對(duì)如何通過(guò)后張拉等措施，利用和提高石材天然抗壓強(qiáng)度的關(guān)注。
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“如果我們能正確使用（石頭的）抗壓強(qiáng)度，這通常大于混凝土，同時(shí)設(shè)計(jì)替代的張力路徑，例如使用后張拉，那么我們就可以將其用作結(jié)構(gòu)材料�！�
他說(shuō)： “除了降低通常的鋼和混凝土結(jié)構(gòu)的碳強(qiáng)度外，使用后張石材面板的建筑可能更快、更便宜、更輕、更耐用。\"
圖3、特里斯特拉姆-卡弗雷的團(tuán)隊(duì)幫助加快了施工速度，減輕了結(jié)構(gòu)的重量
特里斯特拉姆-卡弗雷多年來(lái)一直是石材建筑的開(kāi)拓者，他最早對(duì)這種材料的探索是在1992年塞維利亞世博會(huì)的未來(lái)展館，為此他與奧雅納的彼得-里斯（Peter Rice）和MBM Arquitectes工作室的戴維-馬卡（David Mackay）合作。
最近，他在悉尼植物園創(chuàng)作了西蘭著名雕塑家克里斯-布思（Chris Booth）的Wurrunguri雕塑。
然而，盡管這樣的項(xiàng)目是令人印象深刻的工程壯舉，但他認(rèn)為，需要更多普通的結(jié)構(gòu)石來(lái)鼓勵(lì)其在行業(yè)中的應(yīng)用。
特里斯特拉姆-卡弗雷說(shuō)：“有一些令人震驚的例子，比如菲利普-布洛克（Philip Block）在威尼斯雙年展上的犰狳拱頂（Armadillo Vault），以及圣家族教堂的作品，但我們需要更多在普通環(huán)境中使用石頭的原型和例子，”
他說(shuō)：“這個(gè)行業(yè)不會(huì)在一夜之間，甚至十年內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)變，但我們?nèi)匀豢梢蚤_(kāi)始�！�
除了缺乏例子外，特里斯特拉姆-卡弗雷還表示，其采用的一個(gè)障礙是“關(guān)于可持續(xù)石材到底有多可持續(xù)的持續(xù)爭(zhēng)論”。然而，他認(rèn)為可以負(fù)責(zé)任地使用它。
圖4、1992年，特里斯特拉姆-卡弗雷在塞維利亞世博會(huì)的未來(lái)展館工作時(shí)首次探索了建筑中的石頭。
他解釋說(shuō)：“畢竟，它不是一種可再生資源，但它非常豐富�！�
特里斯特拉姆-卡弗雷繼續(xù)說(shuō)道：“從地下開(kāi)采的天然材料的數(shù)量與混凝土的數(shù)量大致相同，但沒(méi)有將這種材料轉(zhuǎn)化為有用的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的能源密集型過(guò)程�！�
他說(shuō)：“所有石材的開(kāi)采、成型和組裝都可以通過(guò)可再生能源驅(qū)動(dòng)的電機(jī)完成。”
石材應(yīng)“與其他材料一起考慮”
他補(bǔ)充說(shuō)，通過(guò)使用后張拉等技術(shù)來(lái)減少結(jié)構(gòu)石材部件所需的重量，正如圣家族教堂所證明的那樣，我們將“使用比歷史上少得多的石材”。
以這種方式使用石頭作為混合結(jié)構(gòu)的一部分也反映了他所設(shè)想的材料重新進(jìn)入建筑師和建筑商工具箱的最合適方式。
事實(shí)上，他希望混合結(jié)構(gòu)也能成為現(xiàn)代建筑未來(lái)的首選建造方法。
他解釋說(shuō)：“我認(rèn)為石頭、木材和其他形式的磚石建筑應(yīng)該重新進(jìn)入結(jié)構(gòu)詞典，并與其他材料一起考慮。”
他繼續(xù)說(shuō)道：“材料的選擇應(yīng)該根據(jù)具體情況和預(yù)期結(jié)果逐項(xiàng)進(jìn)行。”。
他說(shuō)：“但要記住，石頭，尤其是使用電氣設(shè)備開(kāi)采和制造的石頭，碳含量很低，而且非常漂亮。”
這一概念與建筑師奧羅雷-鮑利爾（Aurore Baulier）的觀點(diǎn)相呼應(yīng)，奧羅雷-鮑利爾是另一位結(jié)構(gòu)石的支持者，他曾就其石器時(shí)代2.0系列與Dezeen進(jìn)行過(guò)交談。
奧羅雷-鮑利爾說(shuō)：“僅僅因?yàn)槟憧梢栽谑^上做一堵堅(jiān)固的墻，并不意味著你應(yīng)該這樣做。更好的組合是開(kāi)始實(shí)際使用木材和石頭的混合結(jié)構(gòu)�！�
工程師史蒂夫-韋布（Steve Webb）表示贊同。在為石器時(shí)代2.0撰寫(xiě)的一篇評(píng)論文章中，他說(shuō)“使用石頭是有道理的，但它不是靈丹妙藥”。
圖5、石器時(shí)代2.0插圖
本文是Dezeen石器時(shí)代2.0系列的一部分，該系列探討了石頭作為一種可行的、低碳的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料的潛力。
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