位于费城宾夕法尼亚大学校园内的理查兹医学研究实验室由建筑师路易斯康设计,被认为是他职业生涯中的一次突破。该建筑被配置为一组带有中央服务塔的实验室塔。外围的砖竖井设有楼梯间和通风管道,产生的效果让人想起康几年前画的古意大利塔楼。
该建筑不是由隐藏的钢架支撑,而是采用钢筋混凝土结构,清晰可见并公开描绘为承重。使用精确成型的预制混凝土构件建造,其施工中使用的技术提高了钢筋混凝土的技术水平。
尽管有明显的缺点,这座建筑以其对服务空间和服务空间的清晰表达以及对过去建筑的回忆,帮助为现代建筑设定了新的方向。理查兹实验室连同同样由康设计并被建筑历史学家视为理查兹项目第二阶段的相关戈达德实验室,已被指定为国家历史地标。
▲ B站视频介绍(修复翻新)
▲ B站视频介绍(含体块、结构分析)
一、环境
1957年康开始了费城宾夕法尼亚大学医学研究所的设计;它完成于1961年:后来加建的生物研究楼完成于1964年。
▲ 城市环境校园环境
▲ 基地全景以及背景中的费城工业区
体量:横向展开的形体与校园建筑的形体形成呼应
文脉:竖向组织的不连续序列空间与周围横向展开的校园建筑形成对比
二、建筑
在这个项目中,康再一次和特林顿浴室的设计一样——组织了独立的、双条轴线对称的方形统一体(后文有具体介绍),包括围绕一个有着方形核的中心供给楼以及与次要功能相邻的实验室。
▲ 特林顿浴室平面
▲ 特林顿浴室
后来,康在一个实验室的轴线上增加了两个被称作“戈达德实验室”的经过稍稍变异的方形单元,把它们用作有单独入口和卫生设施的生物研究室。(后文有具体介绍)
医学楼的主入口位于一个架空层上,可以从两个成对角线布置的楼梯和一个短短的坡道进入其中,而进入生物楼则需要借助位于第一个实验室的塔楼下面的斜坡。
▲ 实验室入口
1入口 2实验室 3储存 4服务用房 5办公
1入口 2实验室 3储存 4服务用房 5办公
▲ 建筑平面图
▲ 建筑模型轴测图
▲ 建筑平面到立面
▲ 建筑剖面
三、空间
▲ 长方形的中心供给楼+与次要功能相邻的实验室
▲ 理查德楼和扩建的戈达德实验室总平面以及它们的几何框架
▲ 网格控制线与建筑的关系
▲ 轴线
在它们的轴线上,每个单元都被旁边的用作走道和服务的房间和区域所包围。它们与其他空间的分界点必须通过“附加”的办法来界定,就像特林顿浴室中有意识地拒绝了结构和服务楼之间的结合那样。它们泾渭分明地站在实验楼的前面;因为它们的体量和高度,你很难一眼看出它们的次要性:因为它们比实验楼要高得多。
▲ 空心柱的多种形式
与特林顿浴室的设计相反,这里的支撑元素与单元的角部无关:荷载是由位于边长的1/3处的两个点上的支撑承担的。
康的意图是希望角部看上去就像悬臂结构那样没有重量感,从而可以用玻璃来实现空间边界的透明化。
▲ 角部透明化
▲ 室内排风送风管道
四、结构
很多朋友疑问,这个转角悬臂折线梁和空腹梁为什么都不是完整的,要抠掉一部分呢?
这里我说一下,康追求功能与结构一致性达到了极致,认为转角悬臂折线梁和空腹的部分可通过计算来节省材料。(但是带来的造价成本却提高了不少)
▲ 结构模型
▲ 现场施工过程
五、照片
解读二:理查德医学研究所大楼
- 建筑师:路易斯·康
- 地点:费城,宾夕法尼亚,美国
- 主题:砖砌建筑,现代建筑
- 项目年份:1965
- 照片: © Xavier de Jaureguiberry
理查兹医学研究实验室
理查兹医学研究实验室历史
尽管存在明显的缺陷,理查兹医学研究实验室通过其对服务和服务空间的清晰表达以及对过去建筑的唤起,帮助为现代建筑设定了新的方向。该建筑不是由隐藏的钢架支撑,而是采用钢筋混凝土结构,清晰可见,并公开描绘为承重。由精确成型的预制混凝土构件建造而成,其建造中使用的技术在当时是最先进的。
在这座大楼里,实验室被安置在三座塔楼中,这些塔楼以风车的形式连接到第四座中央塔楼,其中包括机械系统、研究室、楼梯和电梯。每个实验室塔楼有八层,每层都是一个 45 英尺(14 m)的正方形,没有楼梯、电梯和内部支撑柱。每座塔楼由八根外柱支撑,这些柱子连接到每层楼的四个边缘的“第三点”位置,每侧的两个点将其分成三个相等的部分。这种布置导致每层楼有四个无柱悬臂拐角,卡恩用窗户填满了这些角落。这些塔的支撑结构由预应力混凝土元件组成,这些元件在场外制造并用起重机在现场组装。
大型垂直竖井连接到实验室塔的侧面,其中一些装有排气管,其中一些有楼梯间。这些竖井是建筑物外部最引人注目的方面,由现浇混凝土制成,并用砖包覆。
与三座具有突出窗户和由预制构件组装而成的复杂结构的实验室塔相比,理查兹大楼的中央塔楼,专门用于服务功能的塔楼,窗户很少,结构是一个单一的铸造单元-现浇混凝土。
连接在离三个实验室塔最远的墙上的是四个大型进气口,每个进气口都从靠近地面的“鼻孔”将空气引入塔顶的四个调节单元之一,远离排气顶部的排放物轴。其中三个调节单元为三个实验室塔提供新鲜空气,第四个为中央服务塔本身提供服务。
戈达德大楼的基本设计与理查兹相同。它的两座实验室塔和服务塔(用于楼梯、电梯等)与理查兹大楼最西端的塔呈直线连接。一个研究图书馆位于戈达德的较高楼层,阅读书架从建筑物的正面悬挑。
戈达德实验室服务塔
理查兹医学研究实验室的结构
Richards Medical ResearchLaboratories
位于宾夕法尼亚大学内的理查德医学研究所是路易斯康最为出名的建筑作品之一,其独特的结构形式和工艺强调了建筑师审美和创新能力。在这个至关重要的作品中,路易斯康将他的目光转向了在国际现代主义中逐渐被忽略的形式复杂性上,重振了形式丰富的传统费城建筑。
现如今理查德医学研究所已被列为美国指定的历史坐标,实验室的建筑群分为三栋实验楼和一栋中央服务楼,整体的建筑结构由钢筋混凝土制成。在场外预制的构件确保结构能够精准成型,同时推进钢筋混凝土在当时建筑领域的使用。
在建筑外部,人们可以通过清晰的结构形式判断相对应的室内功能,建筑之间的流通由高大的砖面塔楼承担,因此,主楼内无需再安装楼梯或是电梯,可以完全开放作为实验室来使用。外置的立柱结构也使得四角空间可以安装大面积的窗户,保持立面上的连贯性。
虽然理查德医学研究所在建筑界受到了广泛的赞誉,但却引来了部分实验室使用者的不满,因此在建成五十多年之后,一家现代的设计事务所负责了实验室的翻新改造工程。项目主要根据不同研究组的需求对研究空间进行调整,并替换了更先进的冷却系统,在提高使用者舒适度的同时减少能源的损耗。
至 2019 年,整个实验室的改造全部完成,从外部看,路易斯康所设计的精妙的结构几乎被原封不动的保留了下来,而在室内,为了凸显出建筑结构的美,还进行了一部分拆除工作,将天花板的横梁展露出来,令每一个进入其中的人都能隔着时空与路易斯康进行对话,体会他所追求的美和未来。
Dawings
模 型
Model
理查德医学研究中心
Richard Medical Research Laboratories
建筑设计:路易 · 康
建成时间:1961 年
项目地点:费城,宾夕法尼亚州,美国
1961 年,60 岁的路易 · 康完成了理查德医学研究中心,这件作品清晰地表达出他对建筑的看法。
8 层楼高的理查德医学研究中心为一个医学实验室,受到基地条件的限制,建筑需要在垂直方向上发展,从外观看它更像是一个 “塔” 的集合体,形体、空间和结构技术被严谨地融合在了一起。
康曾多次提到他对中世纪建筑和古城的向往,在这栋建筑上可以依稀看到意大利圣吉米尼亚诺(San Gimignano)古城无窗钟楼的剪影。古典建筑的精神透过现代的空间处理和技术展现出来,高低错落的建筑体量打破了现代建筑整齐划一的天际线,大量使用的红砖让这栋建筑自然地融入到校园之中。当时美国新建筑的方向仍然被国际风格统摄,1961 年这件作品于开放前就在纽约现代艺术博物馆(MoMA)展出时,它已被认为将是 “二战” 后具有重大意义的美国建筑。
△ 1970 年代的理查德研究中心(历史照片)
整个项目分为两个阶段完成,在理查德医学研究中心北侧的戈达德实验室于 1965 年完工。
△ 理查德研究中心和戈达德实验室
△ 项目一层平面图
△ 项目立面图
△ 左为理查德研究中心,右为戈达德实验室 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 理查德研究中心外观 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 戈达德实验室外观 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 戈达德实验室服务塔楼 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 戈达德实验室服务塔楼 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
从耶鲁大学美术馆加建开始,“服务”与 “被服务” 空间的处理一直是康在平面组织上的一个重点,对康而言,服务空间的意义不仅限于使用者的使用,建筑的设备、管道等也应该被包含在其中。在这个项目中所有的服务空间都有自己独立的结构系统,为了避免污染和出于安全上的考量,所有实验室的排放通道都被放置在建筑外部,高塔型构筑物包含了 3 组消防楼梯和 4 个排气通道,而 3 个 13.5×13.5 米的实验室塔楼被分置在主要服务核心区的三侧并以走廊相连。
康和结构工程师奥古斯特 · 科门登特(August Komendant)合作完成了整个建筑的结构系统设计:不同于当时开始盛行的钢和玻璃幕墙建筑,他们在实验室塔楼部分使用了先进的混凝土预制空腹梁和柱系统,所有的结构构件均在工厂内完成再运输到工地吊装,元件误差控制在 1.6 毫米之内。
△ “服务”与 “被服务” 空间 ©Shawn Tang
△ 理查德研究中心的暖通空调系统分析 ©Shawn Tang
△ 建筑结构与设备、管道系统的关系分析 ©Shawn Tang
与其他建筑师使用混凝土的方式不同,康的处理方式更能表现出梁、板、柱的构造和组织,展现混凝土构造更为细腻的层次。8 根混凝土柱将 3 个实验室塔楼撑起于地面之上,混凝土结构完全显露在建筑立面之外,它和砖墙、不锈钢窗框及大片玻璃间没有一处多余的手笔,没有刻意,只有真实。
高塔与核心筒均为外包红砖墙的现浇混凝土墙体结构,并置的两种结构系统呈现的张力,展现出了康在诸多方面取舍控制得恰到好处。
△ 两种结构并置的张力 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
对于实验室的功能和使用,康始终认为就应像他自己敞亮的工作室一般,每一层楼的 3 个实验室均为无柱的开放空间。康理想化地认为科学家可以在这里无阻地交流,然而这样的处理方式却遭致了不少怨言,科学家们渴望的仍是一个有隐私的工作空间。这栋建筑落成使用后,来自使用者的批评不断,因预算减少导致的大窗内木遮阳系统被取消,使得窗边空间出现了严重的眩光问题,而敞开的空腹梁上架管道系统立意虽好,但对于无尘实验室来说却是个大问题。医学研究中心启用后,使用者开始在其中增加了隔断,而无尘实验室也悬吊起了封闭天花。
△ 理查德研究中心室内 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 楼梯间 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
△ 实验室走廊 ©XAVIER DE JAURÉGUIBERRY
由于校方预算有限,紧邻的戈达德实验室并没有达到与理查德医学研究中心同等的施工品质。2016 年校方完成了理查德医学研究中心的修整,并将整个建筑的功能变为研究者使用的办公室和电脑室,建筑的窗户系统也全面更换,项目负责建筑师为了保持这件作品的原貌,并没有采用中空玻璃,而选择了较厚的单层玻璃。