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圣家族教堂：石头重启结构材料
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在《石器时代2.0》的采访中，在圣家族教堂项目（Sagrada Familia,）工作的奥雅纳（Arup）工程师特里斯特拉姆-卡弗雷(Tristram Carfrae)认为，利用石头作为结构材料可以使建筑更容易建造和居住。
工程公司奥雅纳的副主任特里斯特拉姆-卡弗雷认为，石材在建筑中的潜力远远超出了现代设计中通常被简化为的东西——一种华丽的表面材料。
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“石头已经成为一种豪华的覆层材料，无论是用作雨幕还是地板瓷砖。”
图1、工程师特里斯特拉姆-卡弗雷（Tristram Carfrae）是结构石的支持者。
他解释说：“我们需要将石头从奢侈材料重新定位为实用材料，而实用材料恰好也很漂亮。我们必须开始展示石头的潜力。”
石材“丰富、天然、低碳、美观”
特里斯特拉姆-卡弗雷作为“石器时代2.0” 系列的一部分接受了采访，该系列探讨了这种材料作为钢铁和混凝土的耐用、低碳替代品的潜力。对他来说，在建筑中重新引入石头有很多好处，最明显的是它作为天然材料的品质。
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“结构石的主要好处是它是一种丰富、天然、低碳和美丽的材料，”
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“它还可以改变建筑过程，形成一种结合天然材料、传统工艺和数字驱动制造的结构，提供一种人们可以更好地与之联系的建筑，提供更大的快乐和幸福感。”
建筑师安东尼-高迪设计的圣家族教堂在137年后获得建筑许可。
图2、特里斯特拉姆-卡弗雷目前正在巴塞罗那圣家族教堂进行工程设计。
特里斯特拉姆-卡弗雷在圣家族教堂亲自展示了这一信念，他在奥雅纳的团队一直在帮助设计由建筑师安东尼-高迪（Antoni Gaudi）构思的世界著名项目。
他的团队应圣家族教堂基金会的邀请，帮助加快建造速度，减轻其众多巨大元素之一——圣母玛利亚塔的重量，同时“忠实于高迪的愿景”。
他解释说：“当然，这个教堂主要是以纪念性砖石的形式用石头建造的，与所有大型教堂和大教堂的建造方式大致相同。”
他说：“但基金会热衷于加快施工速度，需要减轻其中一座主要塔楼玛丽塔(Mary Tower)的重量，玛丽塔由高迪被任命之前，由弗朗切斯科-维拉尔（Francesco Villar）设计的一座小得多的教堂建造的地下室支撑。”
石头建筑不再是“讨厌的东西”
为了实现这一目标，奥雅纳利用现代建筑技术开发了一种基于预制石板的建筑系统。
工程师特里斯特拉姆-卡弗雷解释说：“我们与圣家族教堂建筑师和建筑商以及2BMFG工作室工程师一起，共同设计了一个使用预制、后张石材面板的概念，这些面板可以在场外大规模生产，然后在现场快速组装。”
通过使用这些加固的石板而不是传统的砌块，每个组件的厚度从大约1200毫米减少到300毫米，确保塔楼“在原始地下室基础的承重能力范围内”。
图3、奥雅纳为圣家堂开发了一种基于预制石板的建筑系统
工程师特里斯特拉姆-卡弗雷说：“这种制造和组装过程也提高了施工速度，同时在大部分时间里将主塔式起重机腾出来执行其他任务。”
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“玛丽塔的建造非常成功，随后所有主要塔楼都采用了这一工艺，六座塔楼中有五座已经完工。”
工程师特里斯特拉姆-卡弗雷表示，通过使用数字建筑信息建模（BIM）模型，以这种方式使用结构石的过程得到了增强，这是“圣家族教堂设计团队20多年前开创的”。
BIM模型使建造团队能够使用计算机控制的金刚石带锯切割石头，只将表面处理留给工匠，加快了施工速度。
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“几个世纪以来，每块石头的暴露面仍然是由充满爱心的工匠手工完成的，以创造一种唤起愉悦和增进幸福的美学。”
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“因此，建筑从肮脏、嘈杂、劳动密集型的社区滋扰转变为戏剧表演——少数人悄悄、安全地将巨大的精确制造的组件吊装到位。”
“我们需要更多的原型”
根据特里斯特拉姆-卡弗雷的说法，圣家族教堂开创的石材建筑的进步展示了如何将石材有效地重新引入现代建筑。
特别是，他希望这将引起人们对如何通过后张拉等措施，利用和提高石材天然抗压强度的关注。
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“如果我们能正确使用（石头的）抗压强度，这通常大于混凝土，同时设计替代的张力路径，例如使用后张拉，那么我们就可以将其用作结构材料。”
他说： “除了降低通常的钢和混凝土结构的碳强度外，使用后张石材面板的建筑可能更快、更便宜、更轻、更耐用。\"
图3、特里斯特拉姆-卡弗雷的团队帮助加快了施工速度，减轻了结构的重量
特里斯特拉姆-卡弗雷多年来一直是石材建筑的开拓者，他最早对这种材料的探索是在1992年塞维利亚世博会的未来展馆，为此他与奥雅纳的彼得-里斯（Peter Rice）和MBM Arquitectes工作室的戴维-马卡（David Mackay）合作。
最近，他在悉尼植物园创作了西兰著名雕塑家克里斯-布思（Chris Booth）的Wurrunguri雕塑。
然而，尽管这样的项目是令人印象深刻的工程壮举，但他认为，需要更多普通的结构石来鼓励其在行业中的应用。
特里斯特拉姆-卡弗雷说：“有一些令人震惊的例子，比如菲利普-布洛克（Philip Block）在威尼斯双年展上的犰狳拱顶（Armadillo Vault），以及圣家族教堂的作品，但我们需要更多在普通环境中使用石头的原型和例子，”
他说：“这个行业不会在一夜之间，甚至十年内发生转变，但我们仍然可以开始。”
除了缺乏例子外，特里斯特拉姆-卡弗雷还表示，其采用的一个障碍是“关于可持续石材到底有多可持续的持续争论”。然而，他认为可以负责任地使用它。
图4、1992年，特里斯特拉姆-卡弗雷在塞维利亚世博会的未来展馆工作时首次探索了建筑中的石头。
他解释说：“毕竟，它不是一种可再生资源，但它非常丰富。”
特里斯特拉姆-卡弗雷继续说道：“从地下开采的天然材料的数量与混凝土的数量大致相同，但没有将这种材料转化为有用的结构产品的能源密集型过程。”
他说：“所有石材的开采、成型和组装都可以通过可再生能源驱动的电机完成。”
石材应“与其他材料一起考虑”
他补充说，通过使用后张拉等技术来减少结构石材部件所需的重量，正如圣家族教堂所证明的那样，我们将“使用比历史上少得多的石材”。
以这种方式使用石头作为混合结构的一部分也反映了他所设想的材料重新进入建筑师和建筑商工具箱的最合适方式。
事实上，他希望混合结构也能成为现代建筑未来的首选建造方法。
他解释说：“我认为石头、木材和其他形式的砖石建筑应该重新进入结构词典，并与其他材料一起考虑。”
他继续说道：“材料的选择应该根据具体情况和预期结果逐项进行。”。
他说：“但要记住，石头，尤其是使用电气设备开采和制造的石头，碳含量很低，而且非常漂亮。”
这一概念与建筑师奥罗雷-鲍利尔（Aurore Baulier）的观点相呼应，奥罗雷-鲍利尔是另一位结构石的支持者，他曾就其石器时代2.0系列与Dezeen进行过交谈。
奥罗雷-鲍利尔说：“仅仅因为你可以在石头上做一堵坚固的墙，并不意味着你应该这样做。更好的组合是开始实际使用木材和石头的混合结构。”
工程师史蒂夫-韦布（Steve Webb）表示赞同。在为石器时代2.0撰写的一篇评论文章中，他说“使用石头是有道理的，但它不是灵丹妙药”。
图5、石器时代2.0插图
本文是Dezeen石器时代2.0系列的一部分，该系列探讨了石头作为一种可行的、低碳的现代结构材料的潜力。
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