新材料发展

2.2　世博建筑与新技术、新材料发展

有句著名的口号叫做“一切始于世博会”。这不仅指新的发明、新的产品、新的技术、新的材料、新的生活方式，也包括新的理念。世博会是一场汇聚着人类物质文明与精神文明成果的全球性盛会，它的每一次举办，都在科技、文化艺术、建筑和生活等各个方面，引领了时代的发展，为后人留下大量的物质财富与精神财富，其影响一直延续至今。世博建筑在建筑领域也发挥着同样的引领作用。

1851年伦敦的水晶宫是运用钢和玻璃，快速建造的一个具有大空间、包容性的现代展厅。钢和玻璃通过世博建筑这一载体，体现了其在建筑中发挥的重要作用，逐渐成为现代建筑的主流建筑材料。

1873年维也纳世博会罗托纳达圆形大厅，顶高83米，直径约110米，成为当时世界上最大的圆顶大厅建筑，远远超过了罗马圣彼得大教堂的48米圆顶和伦敦圣保罗大教堂37米圆顶的直径。圆形大厅的结构也是用金属制作，建设周期仅18个月。圆形大厅其锥形屋顶由32根粗大的柱子支撑，圆顶之上有一个直径为28米的穹隆塔顶，再上面是一个直径为7米的小型穹隆灯塔，最高处是一个奥地利皇冠的巨大复制品。结构的跨度，通过新的结构材料实现了以往难以企及的大小，这不仅是结构技术、材料技术的突破，也是新材料与新技术相结合共同发展的结果(如图2.11所示)。

1853年美国纽约世博会上，一名机械工程师利沙·奥蒂斯向大家展出了一台带有安全装置的升降机，令参观者大开眼界。随着能源更新，电梯从此登上了历史舞台，成就了建筑业新的高度。电梯在高层建筑中的应用，使建筑设计向着更高的高度、难度拓展，技术和材料的发展也有了更广阔的空间。(如图2.12所示)

1889年埃菲尔铁塔的设计，利用了关于金属拱和桁架在受力情况下发生变化的先进知识，预示了土木工程和建筑设计的一次革命。出于工程和美观上的考虑，铁塔的底部为4个半圆形拱，因而要求电梯沿曲线上升。埃菲尔铁塔的玻璃外壳电梯由美国奥迪斯电梯公司设计，成为铁塔的亮点之一。埃菲尔铁塔在建筑史上的意义是首次将外露的金属结构用于建筑上，运用新的技术和材料成就了当时世界上最高的建筑物，设计理念突破了传统。

图2.11　维也纳世博会罗托纳达圆形大厅

图2.12　纽约世博会上展出的带有安全装置的升降机

在1851年伦敦世博会上，波特兰水泥已经誉满五洲。这种硅酸盐粉末经过水化反应就从一摊稀泥变成了“人造石头”，使建筑具有了空前的可塑性。然而水泥“抗压”却不“抗拉”。在1855年巴黎世博会上，法国工程师拉姆波特展出了一条小巧的水泥船，5.1厘米厚的壳体中布满网状铁丝，这是“钢筋水泥”最早的亮相。到了1867年巴黎世博会，法国园艺师莫尼尔展出了一个铁丝骨架的水泥花盆，并申请了一项在混凝土中预埋铁丝网以加强混凝土的专利。钢铁具有极强的“抗拉”性能，正好消除了水泥的“软肋”，实现了完美的优势互补。(如图2.13所示)

图2.13　巴黎世博会拉姆波特展出的水泥船

钢筋水泥乃至钢筋混凝土的发明和应用，对于现代建筑的发展至关重要。较低的成本、较高的性能、较强的可塑性、较广的适应性，使其应用于房屋、桥梁、道路、水下设施等诸多领域，解放墙体、空间自由的建筑设计的革命也伴随着钢筋混凝土的技术和应用成为可能。钢筋混凝土框架的结构体系，使建筑可以盖得更高，空间随着使用需求而划分;钢筋混凝土的薄壳结构技术，使现代场馆的跨度空前放大、形式细腻丰富;钢筋混凝土预制装配技术，使建筑高度更高、施工更快、结构更强。

1970年大阪世博会，膜结构建筑横空出世，新的结构、新的材料、新的造型颠覆了人们传统印象中的建筑。美国馆采用了充气式膜结构，日本富士馆运用了一系列充气管拱。大空间和独特的外形，使膜结构建筑具有了很好的实用性和标志性，并且其技术和材料日臻发展完善，成为现代建筑中有益和必要的补充。

1998年里斯本世博会的乌托邦馆长200米，宽120米，拥有17 500个座位，是世界上跨度最大的半埋式木材建筑。胶合木质构件长达115米，闪闪发光的锌皮椭圆屋顶酷似航海大发现时代倒扣的船底。材料的特殊和巨大的跨度，使这座建筑引领了一种新的潮流。木材作为传统建材，耐久和耐腐蚀性能较弱，不利于防火，而胶合木的出现改变了木材的这些特性，保留并延续了木材易加工成型、色泽纹理自然美观的特点。(如图2.14(a)、(b)所示)

图2.14(a)　里斯本世博会的乌托邦馆

图2.14(b)　里斯本世博会的乌托邦馆内部结构

用于建筑的材料越来越呈现复合型的趋势，将材料的各种优势和劣势复合，优势加大，劣势互补，应用的范围进一步扩大。建筑技术也相应出现了复合利用材料的趋势。

随后出现的纸建筑的探索，也是在这种趋势和背景下产生的。建筑纸材具有复合性，轻质、高强、防水、耐火等各种传统纸材不可想象的性能在建筑纸材上得以体现，而与之相应的材料加工和结构技术随之取得长足发展。这又一次证明了新技术和新材料是建筑设计发展的源泉。

受惠于相继而起的工业革命、汽车革命、通信与信息革命、环保革命等带来的变革，世博会的历史清晰地记录了人类文明的演进历程。人类的许多重大发明创造和科技成就，都是通过世博会这一平台走向大众的。蒸汽机、电报、直流电动机、电话、留声机、白炽灯、发电机、飞机、汽车、电影、录音机、电视机、摄像机、尼龙、塑料等等，都是借助世博会走入人们的生活的。世博建筑成为这些伟大创造的载体和舞台，建筑在新的发明的掩映下，呈现了五光十色、交相辉映的新变化，建筑所包容的空间实现了前所未有的、如此强大的功能和体验。这些发明创造看似和建筑的发展并无关联，但实质上对社会和生活产生巨大影响，从而间接并有力地推动了建筑的发展，向着更丰富、更完善、更新颖的方向迈进，从而进一步鼓舞了新技术和新材料在建筑发展中发挥举足轻重的作用。