设计过程︱耶鲁大学美术馆 Yale University Art Gallery

THOMAS LESLIE, AIA,Iowa State University

当路易斯·卡恩在1950- 51年的秋天和冬天在罗马度过的时候,纽黑文发生的事件为他提供了一个机会去建造一个重要的建筑。他在罗马的时光给了他能量,重新点燃了他对古代遗迹的热爱。他参观了柯布西耶在马赛的联合住宅建筑工地,激发了他对混凝土作为一种技术上的可能性的思考,这种可能性是一种历史暗示材料。所有这些因素,包括他追求最高效率的设计生涯、他将古代的庄严转化为现代技术的愿望,以及对具体表现潜力的揭示,都在耶鲁大学的艺术画廊里汇集在一起。

方案设计

1951年3月路易斯康从罗马回来后,他和 安妮·婷 一起花了六个星期往返纽黑文与费城,他们第一次探索一个方案从旧画廊用长坡道连接到三楼的建筑,其庞大的规模很快就被拒绝了。他们随后提出了一些不那么宏伟的计划:简单的混凝土框架。

结构秩序与服务空间

随着路易斯康和安妮·婷 努力协调纯粹的结构网格与日益细化的功能与流线需求,该方案的其他变化也随之而来。事后看来,路易斯康的所作所为显然是在他后来看来是一种虚假的伪装下进行的。在这些早期的方案中,结构网格是无情的,迫使一些元素(大楼梯)扩展到它的维度,而其他元素(核心)收缩到任何合理的尺寸之外,只是为了适应结构网格。展厅的跨度大小根据策展人设定。路易斯康将一个核心精确地插入一个单一的结构跨度。

借用路易斯康后来的措辞,设计的正确顺序还没有找到:结构体系主导着所有其他的,没有流线和服务秩序的空间来维护自己。然而,在 乔治·豪 的指导下,路易斯康开始在一个精心构思的容器内开发结构。外部开始沿着教堂街形成一堵坚固的墙,在新建筑和旧建筑之间形成一个深深的后退,连接两个画廊,同时将教堂街和后面的庭院连接起来。

整个5月,路易斯康和 安妮·婷 设计了一个方案,首次打破了方形结构网格的限制,他们意识到,目前提议的开间跨度大小对理想的画廊或办公室大小的解释并不完美,于是尝试了一个与教堂街平行的2倍矩形模块。这些跨度被安排在一个矩形网格中,3个进深,4个开间,提供了一个狭窄的空间方向,强调了连接新老建筑的流线。卡恩加强了这一最初的姿态,由一座桥连接到旁边建筑的三楼画廊。核心现在有一个清晰的组织和秩序,暂时独立于结构网格,但功能上仍然太小。然而,新的跨度配置和自由平面突破的限制打开了新的可能性。如果原先的方案被假定的跨度大小过多地确定,这个过渡方案开始根据规划和场地的限制谨慎地修改结构。

到1951年8月底,出现了一个方案,在这个迭代中,之前方案的双向网格得到保留,但它被安排在每层由四个平行的快递组成的两个大型画廊阁楼中。在这些区域之间,一个较窄的中心区域完全用于一个服务核心和一个大剪刀楼梯,本质上是从之前方案的中庭搬迁过来的。第三个较小的画廊提供了与既有建筑的过渡,一个狭窄的端部包含一个消防楼梯,在两层楼的交汇处,可以进入旧的画廊。

单向板结构与弧形吊顶

虽然这一基本布局可以作为最终方案,但其提出的混凝土结构与最终建成的结构完全不同。考虑到对钢的限制,混凝土是唯一可能的选择,效率是最重要的。 路易斯康和安妮·婷与纽黑文工程师亨利费斯特尔(Henry Pfisterer)密切合作,为8月份的设计开发了一种结构,这种结构将尽可能减少钢筋,同时表达建筑阁楼般的韵律,并允许设置活动隔断,以适应不断变化的展览。Pfisterer认为,20 x 40的隔间尺寸最好由单向梁板系统支撑。路易斯康认识到,悬挂在粗糙混凝土结构下方的轻质吊顶系统可以隐藏管道,如果形状合适,可以作为梁深度内的整体照明装置,弯曲的天花板可以反射和漫射光线到下面的墙壁和地板上。在1951年9月修订的计划中,空调每层有一对主供应管道,隐藏在石膏天花板下。更小的管道将从这些主梁上落下,穿过主梁下方,向上弹出到混凝土搁栅之间的空隙中,将空气从弯曲的天花板表面扩散到沿着搁栅下缘布置的槽中。

虽然这个方案很有效,但并没有达到路易斯康对于结构与服务整合的思考水平。从简单地隐藏机械系统,从而避免它们对下面空间的冲击的角度来看,这个方案本来会很好地工作,但是正如路易斯康后来指出的,这是以结构的易读性为代价的。通过反射器边缘的细节,建筑的结构纹理可能已经变得清晰可见,那里的天花板被挡在后面,刚好可以看到混凝土梁的底面。但是建筑的构造和结构逻辑会被天花板所掩盖,因此失去了传达建筑结构秩序的机会。尽管如此,施工文件工作一直持续到3月6日。随着图纸的完成,耶鲁大学计划在3月底将图纸送出竞标,预计5月1日开始施工。

四面体网格楼板

1952年3月下旬,就在图纸完成的时候,路易斯康提出了一个基于安妮·婷的空间框架几何实验来改变画廊的楼板结构。1951年,她为一所小学准备了一个概念设计,类似于富勒(Buckminster Fuller)对八边形桁架空间框架的探索。 安妮·婷 项目采用并扩展了Fuller的原则,创建了一个轻量级的平面结构,在所有三个维度上进行三角化,虽然它仍然是概念性的,没有覆盖层或环境系统,但它代表了一个复杂的结构理念。

安妮·婷 项目于1951年末和1952年初在费城展出。那时,她对画廊的传统结构感到失望。 安妮·婷回忆说,当图纸完成时,他问路易斯康,如果不使用创新的结构,为什么还要费心建造?不久之后,路易斯康发现自己通过 安妮·婷 模型穿铅笔,注意到三角形的成员尺寸为管道系统和电缆提供了路线。同时,桁架底部框架的几何形状作为天花板提供了一种富有挑衅性的节奏和模式,在天花板的扫面上重复了一个静态有效的三角形。然而,在战时经济条件下,将建筑材料改为钢铁是不可想象的,路易斯康因此提出了一个由混凝土构成的四面体网格——由三面混凝土金字塔组成的一层,在底部的角落连接起来,在顶部的顶点支撑一块平板。在施工图分发的前夕,路易斯康提出了一个改变方案,他认为新的结构理念将提供一个富有表现力的解决方案,而被批准的方案只体现了效率。

这个建议来得正是时候。到1952年2月,耶鲁大学已经向国防部申请了之前计划所需的钢筋数量,该版本大大增加了加固要求。然而,卡恩却以设备效率和建筑效果为基础,为修改后的系统而奔走。在1952年3月18日批准钢材分配的同时,Kahn和Orr会见了Charles Sawyer,再次展示了四面体系统和采用天花板三角形几何形状的修改后的主楼梯。这个筒仓的空间影响和新的天花板网格秩序动摇了Sawyer,因为他批准了修改后的结构作为备选方案。

Macomber在4月29日提供了一个报价,包括四面体天花板和圆形楼梯塔的成本。尽管出价超出预算,但仍在目标成本的几个百分点之内,并被降至125万美元左右。Macomber手头有大量的钢筋库存,可以平衡申购过程中出现的任何延误,即使不降低钢材价格,也能缓解钢材吨数上调的压力。地板系统被接受并包括在Macomber的合同中,该合同于1952年5月26日正式生效。

结构设计与施工

虽然成本是主要考虑因素,但新的楼层系统给结构工程师和施工单位带来了另外两个挑战:楼层系统如何浇铸,以及它们将如何承载画廊的地板负荷。在手工计算的时代,空间框架和桁架只能通过将每个支柱和节点作为离散单元进行评估来分析,从而找到其中的轴向力,即使是这种方法也需要大量的数学工作。然而, 路易斯康和安妮·婷 所提出的并不是一个由具有可识别的张力或压缩应力的离散元素组成的系统。相反,每个混凝土四面体的表面实际上是混凝土隔板,能够在多个方向上进行拉伸、压缩、剪切和弯曲。这些金字塔形状上的整体板就像钉床一样坐落在上面,有数百个连接点。虽然 结构工程师 能够估算出系统中的总应力,但是地板荷载实际上是如何从平板转移到四面体的,以及如何通过混凝土隔板和钢筋加固网络从四面体转移到四面体的,这远远超出了他或任何其他工程师在1952年的能力。

随着四面体思想的形成,系统工程在1952年3月和4月得到了解决。1952年4月,Nic Gianopulos和Tom Leidigh会见了Kahn和Tyng。Gianopulos回忆起在这次会议上第一次看到的机械布局,它的主要供给管道从每层楼的机械空间向北和向南延伸,小管道向东和向西延伸,穿过主梁的套管,然后在混凝土四面体倾斜的表面之间运行。虽然四面体板提供了明确的运行在三个方向,但机械和电气系统只使用一个。Gianopulos意识到,如果东西平面上的四面体相互连接,就可以消除计算荷载转移的困难,从而创造出长而倾斜的梁,这些梁将连续地与上面的平板连接,而不是在离散的点上。这将允许它们被计算为简单的梁和板,这是理解系统整体性能的捷径。同时,管道将沿着倾斜的搁栅有一个自然的路径,下面的天花板格局将保持不变。除了纯空间框架系统的妥协之外,唯一的缺点是,将金字塔面转换成连续搁栅所需的额外三角形混凝土部分将增加系统的重量。 结构师费斯特尔同意 Gianopulos 的建议。

Macomber负责混凝土设计的最后一个节点。四面体墙壁的模板,其搁栅和较小的斜角必须与内外表面一起建造。由于成本原因,这个定制模板必须可重复使用,Macomber建议,每个楼板只有在搁栅固化后才能浇筑。上托梁模板可以抬起,下模板可以拉下来。永久性的声学镶板可以与最终结构的顶部边缘平铺在一起,而顶板则可以通过在原始四面体网格中浇铸的销钉和钢筋创建的坚固连接来浇筑。从这个角度看,地板系统的实际逻辑是很有启发性的。它主要由三个部分组成:长梁倾斜20度左右,折叠的三角支柱支撑着这些梁,支撑着每个梁的下弦,在这个系统的顶部有一个平板。

建筑部门没有强迫纽黑文的审查委员会进行审批,而是鼓励Pfisterer建造一个测试小组。Macomber计划在8月下旬进行测试,测试结果不仅吸引了当地社区的关注,也吸引了一些建筑期刊的关注。1952年11月的《建筑论坛》用了两页的篇幅来讨论这个设计。

如果画廊天花板的空间、结构和机械一体化是 安妮·婷 的影响的混合,那么建筑在浇筑混凝土上的表现实际上体现了柯布西耶式的先例,尤其是在雕塑板主楼梯。这个空间上重要的体量和其他邻近的核心元素的处理直接借用了表达的康在马赛看到了它的建造。为了实现楼梯筒仓的紧凑半径,Kahn和Orr指定了垂直板形式,每一个都有几英寸宽,将圆形平面分成多个面。借鉴柯布西耶在联合大厦对浇筑混凝土外观的接受,路易斯康接受了耶鲁大学楼梯筒仓和暴露在外的梁和大梁材料的痕迹、缺陷和粗糙。

从1952年6月开始挖掘到1953年11月落成,Macomber在一系列的活动中建造了这个画廊。混凝土浇筑进行得很顺利,但由于机械系统的一体化,出现了一些问题。四面体网格允许它的梁和三角形隔板之间的空间用于小的圆形管道系统,但是要从核心的机械空间将空气输送到这些小管道,必须与主配电箱连接。这些服务克空间,在三角形天花板网格的裸露混凝土梁的对面。在初步方案中,这种连接是通过在梁下引入假天花板来处理的。路易斯康想要表达的混凝土,不允许出现悬挂天花板在画廊。让空气从这些大梁的一边进入另一边的唯一方法是穿过混凝土本身,将结构上多余的腹板部分掏空。小管道从主管道分支出去,通过金属穿管进入梁的深度。事实证明,这些管道在结构内部的密封,以及协调钣金工人与模板工人和混凝土浇筑是复杂的施工问题。尽管如此,工程进展顺利,每层楼耗时约8周。泥瓦匠和玻璃工人紧随混凝土的浇筑,比混凝土晚工作两个月来安装建筑的表皮,所有这些都在1953年3月完成。

立面与细部

卡恩在画廊的三个主要元素中使用了金属——幕墙、服务区的天花板和楼梯扶手。这些,就像路易斯康设计的大多数金属制品一样,都以原始的混凝土元素为背景,或者以一种突出两者在材料、纹理和表面处理上的区别的方式与之相连。安妮·婷回忆说,路易斯康在这里发展了他对光影间隙的思考,强调不同材料或不同工艺构成的元素之间的分离。这种情况在钢质和玻璃幕墙上继续着,幕墙不断地向一个或另一个方向向后拉,这样建筑的柱就可以从外面看到。在西立面,幕墙坐落在五个主柱之间,而在北立面,幕墙展示了每个跨度的长尺寸,而服务区覆盖着实心砖,解释了内部的功能和空间逻辑。

当然,这让南立面有待解释。毫无疑问,画廊最著名和最臭名昭著的立面,这个完整的长方形砖和石头清楚地解释了结构的水平分层。但是后面竖柱的位置却没有被提及,这很难体现路易斯康想要坦率地告诉我们建筑结构和构造的所有方面。在立面的配置中有一些线索表明有两方面的解释。在严格的功能层面上,南立面采用实心砖,避免了刺眼的直射阳光。然而,这并不能解释为什么长城只有水平分隔。然而,如果你想象立面是这样组成的,问题将会出现。展馆的机械布局占据了由中心核心服务的两翼,所有垂直服务元素都通过中心核心。建筑的一长段显示出树状的服务策略,主要的中央主干和次要的水平分支。如果这在南立面上表现出来,我们会得到一个新的建筑秩序:中央跨度的主导了视线。然而,在教堂街更东的既有建筑给人一种结构节奏的印象。因此,砖墙本质上是一个平面图形,试图在不主张内部矛盾逻辑的情况下,继续原有建筑的水平延伸。路易斯康协调了这些相互竞争的需求,表达和隐藏在西北和入口立面上,在那里砖墙的深度被清晰地显示出来,在它和暴露的柱子之间有一个明显的阴影间隙。这个细节告诉我们,砖立面正是一个表皮。新画廊的自包含逻辑被告知相反,在北立面,新建筑的秩序可以表达,而不打断旧建筑的逻辑。

如果外部设计是为了揭示阁楼结构的水平逻辑及其与既有建筑的模糊关系,那么内部的工作重点是混凝土框架与轻质填充分区和系统之间的对话。画廊展示墙、办公室隔断和楼梯扶手都通过轻质材料和细节与混凝土结构形成对比。也许与沉重的混凝土结构最显著的对比是主三角楼梯, 路易斯康和安妮·婷 在施工过程中对其进行了多次重新设计。最后的方案使用了浇筑混凝土纵梁和平台,与周围的筒仓融为一体。预制的黑色水磨石台阶被放置在这些结构构件的顶部,使混凝土支撑暴露在底部。楼梯扶手采用不锈钢管道,栏杆由编织金属网制成。由此产生的组合是标志性的,通过根据材料的安装时间在空间上分离,提供了楼梯清晰的构造。

评价

画廊于1953年11月初开放,受到耶鲁社区和建筑媒体的高度关注。在当地,该建筑被认为是校园中第一个主要的现代主义陈述,很快就成为了建筑创新的同义词,《国际先驱论坛报》的评论家弗雷德里克·古厄姆(Frederick Gutheim)在一篇文章中率先分析了该建筑大胆的宣言和微妙的模棱两可之处,文章宣称该画廊是现代运动产生的杰出学术建筑。

奇怪的是,Macomber对四面体天花板的复杂性提出了直接的异议,他引用了所需的复杂模板,尽管施工最终是实用和经济的。

菲斯特(Henry Pfisterer)对天花板结构也表达了类似的看法。Kahn引用Pfisterer的话说,该板比传统的梁和板系统重60%的事实感到困惑。然而,在画廊建成后,Pfisterer对地板系统进行了完整的描述,并得出结论,地板系统的深度-重量比很高,成型和放置成本也很高。换句话说,在Pfisterer看来,地板系统在很大程度上是建筑的,而不是结构的,路易斯康未来的工程合作者将会重复这句话,并取得巨大的效果。这样的评估并没有挫伤人们对结构概念的热情,这个概念在1954年6月的《进步建筑》特刊上再次出现。

这种对地板系统效率问题的批判性辩解,部分源于战后对融合当代技术和永恒建筑原则的渴望,正如路易斯康本人在1944年发表的不朽论文中预测的那样。1954年,与路易斯康同时代的耶鲁大学建筑师文森特·斯库利(Vincent Scully)就美国建筑原型和秩序的重新出现撰文指出,耶鲁美术馆是设计新方向的象征。对斯库利来说,路易斯康是第一个将抽象的反浪漫主义经典秩序应用于二战后建筑技术的人之一,这表明了现代主义经验主义、技术兴趣与其理性主义、美术遗产的和解。

路易斯康的职业生涯从这一点开始,试图纠正在画廊中已经显现出来的概念上的缺陷,特别是“自由平面”的虚假,这遭到了保罗·鲁道夫(Paul Rudolph)的指责。1958年,画廊的永久性分区设计,对建筑逻辑的剥离,现在才得到纠正。路易斯康将逐渐寻求功能灵活性和空间定义之间的平衡,这一平衡源于此事件。他还将扩展设备和结构整合的主题,这激发了画廊天花板上如此强大的审美存在。也许是四面体网格效率低下的批评刺痛了路易斯康,他将在未来几十年里寻找新的工程伙伴、新技术和新原则,进一步发展空心石头的概念,最终将建筑结构和系统编织在一起。同时,耶鲁美术馆代表了建筑的庄严、先进的技术、历史的借鉴和表达的逻辑,这将为路易斯康未来20年的职业生涯和哲学奠定基础。

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