【AT图解技艺】因少而多——密斯建筑中的T型钢与角钢
伊利诺伊理工学院校友楼立面（局部） 来源于文献[11]
因少而多
——密斯建筑中的T型钢与角钢
文 / 李俊男 刘子洋 张翼
01
十字柱中的角钢
在密斯·凡·德·罗的诸多作品（如巴塞罗那德国馆、图根哈特住宅等）中，有一类十字形的柱子，它们准确地定位于密斯作品中先验网格①的交点，显得极其理性、精确，且具表现性。但与H型钢、C型槽钢等不同的是，事实上并不存在所谓“十字形” 的钢型材，这些十字柱其实是T型钢、角钢及厚钢板通过螺栓连接而成的。密斯在型钢构件外包裹了一层光洁的铬合金外皮，隐瞒了十字柱作为“拼合构件”的事实（图1）。
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图1 密斯作品中的十字柱
02
从 “More for Less” 到 “Less is More”
埃文斯在《密斯·凡·德·罗似是而非的对称》[1]中敏锐地注意到了密斯对真实建造逻辑的隐瞒：
既然建筑物的受力结构只不过是对重力的一种回应，任何对于受力结构的建筑表现都理应表明荷载的传递，而不是隐藏它。然而密斯却总是用各种各样的办法隐藏它。那么，他的建筑是如何保持着表现结构真实和结构理性的声名呢？我们只需要回到这两重涵义上来：当这些建筑压抑所有与承重结构的受压与受拉的联系时，它们看上去就会更像概念上的结构。值得注意的是，概念结构独立于物质上的偶然性，就如同数学中的格网（Grid），它们是不取决于重力的。即便是最坚硬的物质也会在力的作用下变形，而与之相反，数学中的格网在任何情况下都不会变形，因此两种结构永远不会完全一样。为了看上去像概念上的结构，一个承重结构必须“无耻地”否认它承受荷载的事实。“对我来说”，密斯说，“结构是像逻辑一样的东西。”这样一种软弱、暧昧的陈述，出自一位擅长做严格却又同样暧昧的建筑的建筑师之口。
埃文斯指出，密斯所坚持的逻辑并不是真实的建造逻辑，而是一种“表象的逻辑”，他认为密斯的建筑“关注效果，效果压倒一切”，并将巴塞罗那德国馆的精确网格描述为“超验逻辑”。
两个重要的渊源深刻影响着密斯的建筑：一边是来自贝尔拉格、辛克尔的新古典主义的建构传统，一边是来自风格派的先锋形式冲击。密斯必须在细腻的建造与极简的表达的拉扯和相辅相成间寻求一种清晰的方法。
| 寻求形式的“less”——脱开
密斯寻求形式上的“less”。在1959年的一次讲话中，密斯曾经提到辛克尔对他的影响：“在老博物馆中，他（辛克尔）对柱、墙、顶棚等建筑元素进行了分离，我认为，这也正是我在最近的建筑作品中所努力追求的[2]。”分离的做法使得密斯有机会将原本纠缠在一起的建筑元素独立表达，并重新组合。“脱开”由此成为密斯建筑中的一个重要原则。
从工艺角度来看，“脱开”并不意味着真的互不接触。非机器的建造必然导致不精确的存在——接受这一现实，进而选择保证浅表的精确和视觉效果的清晰，而在脱开的位置寻求机敏的容差，显然是一条事半功倍的捷径。然而，以密斯的作风，他甚至会在范斯沃斯住宅中专门打造一条与建筑等长的水平仪以寻求建筑的绝对水平，因此他的脱开操作显然并非仅因工艺精度所迫，他想要的一定更多。
| 协调建造的“more”——容差
建造的“more”即是形式上“less”的途径。在形式与构造脱开的地方，必然需要更多东西来协调——容差。一切建造上的“more”均服务于形式上的“less”。密斯想要的从来都是“建筑的表现”而非“节点表现”或“结构的真实表达”，他想要的是表观逻辑的清晰和视觉呈现的准确。在这些为了形式的“少”而“多”出来的建造节点处，他必然需要用更轻巧的构件来隐匿。从这个角度来说，“Less is More”也许并不只是一句激动人心的口号，而是他在建造之余的深切忠告：欲求形式之“less”，对建造的处理将不得不“more”， “less”是可见的“less”，“more”当藏而不现。
T型钢和角钢，就是那两个密斯在脱开之后用来容差的“轻巧构件”。
03
T型钢、角钢在密斯建筑各部位的应用
| 十字柱
从图根哈特住宅及巴塞罗那德国馆的建成效果来看，十字柱并不收分，且顶部无柱头、底部无柱脚，这也许是密斯从抽象形式角度考虑的结果。隐藏节点表达的方式很容易让人产生十字柱顶底直接与厚板平接的错觉。但实际上，那两层貌似水平的厚板是由H型钢梁与预制板组成的（巴塞罗那德国馆底板甚至由加泰罗尼亚砖拱构成）。这些H型钢梁的腹板与由T型钢、角钢拼合而成的十字柱通过螺栓连接为一体（图2）。
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图2 H 型钢梁与十字柱连接节点
从图根哈特住宅十字柱的其中一版拼合大样及梁柱连接示意图看来，十字柱也许并未被全部提前拼合完成，角钢及钢板等构件预留的螺栓孔很大，在现场螺栓初步拼接后仍有一定调节的余地。两个方向的H型钢梁与相应轴线的角钢连接后，仍可通过角钢的错位进行调整校对，直到整套钢构架实现交圈。这一过程与传统大木作里的“斗”②有些类似，因为预制安装结构对构件的加工精度要求很高，各构件逐步拼合直到最终效果的呈现，需要一个逐步调整、调平和收紧节点的过程，以避免因局部不精确导致整个结构的“满盘皆输”——一些因构件加工精确度或安装位置、角度造成的误差也可以在十字柱角钢的拼合调整中被接受。
这便是错位拼接的十字柱出现的原因——由于外包的那层铬合金外皮，原本对精度要求最高的柱子，此刻竟成了“藏污纳垢”的容错之地，错位的角钢显然在迁就其他的交接构件。密斯用组合构件拼合柱子的技术动机，此时已如“司马昭之心”（图3）。
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图3 错位柱与非错位柱
| 吊顶与外皮连接
在伊利诺伊理工学院（Illinois Institute of Technology，以下简称“IIT”）克朗楼中，外皮与主体结构的脱开让立面获得了自由，而外皮与H型钢梁之间也出现了一条脱开的缝，密斯用顶部H型钢及天花位置的一系列角钢的复杂拼接来填补这一脱开。这一节点的复杂性掩盖了建筑原本清晰的构造层级：外皮与“主结构”柱连接显然不太方便，顶部收边的角钢已经决定了玻璃墙与H型钢柱之间必然留下“那条缝”，因此，“表皮结构”与“主结构”间需要一层作为过渡的“次级结构”——将“表皮结构”固定于“次级结构”之上，再将“次级结构”与“主结构”梁连接。于是，可以清晰地界定三级结构：主结构——8根柱子及支撑的4根厚钢板大梁、与之正交的长次梁；次级结构——上下两对“背靠背”的角钢加上与之连接的H型钢梃（因此不能简单地把立面H型钢看作装饰）；表皮结构——底部槽钢、顶部厚钢板外皮及其之间的主副框和玻璃组成竖向表皮，天花和铺砖组成水平向表皮（图4）。
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图4 克朗楼分级构造逻辑
理清上述三级结构的关系就可以让我们看清密斯将建筑做得笔挺的秘密。最重要的容差发生在次级结构中，上下两对“背靠背”角钢组合上部固定于主结构梁，下部固定于底板结构，它们就像一对可滑动调节的支座，外立面上的H型钢格栅通过它们调平。而对于表皮结构，竖向表皮玻璃及主副框结构上部通过角钢收边与次级结构竖梃连接，下部槽钢表皮槽口朝内，直接连接次级结构的背靠背角钢，次级结构上下角钢的调平直接保证了竖向表皮的精确表现。水平向的表皮（天花）则利用收边角钢组合中另一片背靠背的角钢，完成与次级结构的连接。背靠背角钢的做法在这里再次出现，轻松解决了天花与结构连接的容差问题（图5）。
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图5 克朗楼立面角钢容差
密斯通过三级结构的划分和角钢的容差保障了建造的准确，但却用眼花缭乱的阴角拼接和错缝掩盖建造层面的“more”。密斯并不想表现节点，他把所有的真实交接都一一清理了，他只想让那层 “表皮”在视觉上清晰：在檐口的厚钢板以及底板位置，槽口朝内的C型槽钢正似十字柱的外包“铬皮”，平直、精确，掩盖了竖向表皮的容差细节；而在所有收边位置，角钢都以凹口示人（即阴角构造），这种做法一方面方便两个翼板呈90°与两个垂直面完成交接；另一方面，比起凸角，凹口所展现的阴角弱化了角钢作为独立构件的表现——与H型钢或所谓“十字钢”不同，在密斯的体系中，他从不将作为“幕后英雄”的角钢（以及T型钢）置于聚光灯下。另一个如此使用角钢的案例是路易斯•康的金贝尔美术馆（图6）。
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图6 金贝尔美术馆风口节点
| 转角方柱
理清了克朗楼天花与立面交接处角钢的逻辑后，也就很容易理解柏林新国家美术馆转角钢柱的逻辑。一直以来，柏林新国家美术馆玻璃围护的转角钢柱都被误认为是方钢柱，一直到40多年后大卫·奇普菲尔德事务所（David Chipperfield Architects）对其进行翻修改造，一些构造详图才被发表——这4根方柱原来均由两片130mm成品等边角钢拼合而成。
密斯在转角用了方钢的形，但却用两片角钢来完成，这看起来是多此一举。但当我们把转角两片墙拉开一点距离就会明了，这里的角钢其实应该被看作“表皮结构”的收边。这与克朗楼天花位置相对的两片角钢构造如出一辙，它们之所以被对齐拼放在一起，仅仅是因为那里需要用一种构件来填补两个方向玻璃主框之间的空隙。方钢之形，只是在此逻辑下推导的结果。
如果说方钢角柱是两个立面构成之间的“第三者”，那么由两片角钢拼成的角柱至少回答了它究竟属于“这面”还是“那面”的问题——它们分别属于这一面与那一面[3]（图7）。
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图7 柏林新国家美术馆转角拼合方柱
| 墙柱连接
IIT校友楼以及美国铁路协会实验楼立面所呈现的钢框架结构并不是真正的承重结构，而是一套嵌有幕墙单元、砖墙单元的“表皮”。其中钢框架用于支撑和划分围护墙，其定位尺寸继承于整体轴网体系，是实际混凝土结构柱跨的一半。但砌体结构的尺寸却被砖匹模数制约。密斯必然进行过精细的排砖设计，但在两套不同的模数体系之间，他依然难逃在转角处大量切砖以保证交接的宿命。底部三匹砖的交圈决定了每一匹砖都是连续排砖对缝的结果。为了保障一顺一丁的砌砖逻辑，每一匹砖在转角处都存在被切割的约3/4长度的砖。砖模数和钢框架的定位都是极为严谨和交圈的体系，当两个体系相遇，寄希望于砖墙与钢柱硬碰硬的连接显然是“鲁莽”的——无论是让H型钢柱还是砖墙去迁就对方的尺寸都太劳师动众了。密斯直接在砖墙与H型钢的交接处脱开一条缝，放入T型钢连接顺砖与钢柱，而砖匹与T型钢之间直接用碎砖填入。T型钢的腹板是一片薄薄的钢板，可以自由调节在砖匹中的插入深度，像游标卡尺一样包容所有余数，并根据碎砖尺寸为砖墙收头。这一构造让碎砖和整砖的微差在立面上形成了一条笔挺的线脚，这也许正是师承新古典主义的密斯所梦寐以求的（图8）。
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图8 校友楼 H 型钢柱与砖墙连接
玻璃墙与H型钢的交接则直接用大、小两个尺寸的角钢完成。双角钢的配合在密斯的作品中十分重要，它们之间毋须对齐，伸缩自如，非常适合完成容差工作（图9）。
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图9 校友楼 H 型钢柱与玻璃墙连接
克朗楼立面除了8根真实结构柱外，还有若干尺度更小的H型钢柱，它们看似结构，但其实只相当于幕墙的竖梃。大小不同的H型钢柱在截面尺寸上的微差导致了一个关于“如何等分”的问题：立面上看，大、小H型钢柱之间的间距与小H型钢柱之间的间距是不一致的。显然，在钢框架的等分与玻璃单元的等分之间，密斯选择了后者，他对玻璃单元与H型钢柱的连接节点做了精心的设计，角钢在H型钢翼缘板背后的伸缩包容了上述的余数，从而保证了立柱两侧玻璃单元的尺寸（图10）。
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图10 克朗楼表皮玻璃与 H 型钢柱容差
在IIT图书馆与行政管理大楼中，密斯在侧立面与正立面的处理上采用了截然不同的办法。
在侧立面，他将砖墙嵌入钢框架之中，由T型钢分别连接H型钢柱与砖墙，表现出类似校友楼砖墙与H型钢的交接方式。区别在于，由于图书馆与行政管理大楼的H型钢槽口朝外，砖墙收头与H型钢翼缘板顶之间的交接失去了藏匿之处，因此密斯并没有用碎砖填充整砖与T型钢交接后的缝隙，而是将其保留下来。也许密斯并没有完成对H型钢槽口朝外这一节点方式的设计，建筑最终没有建成，但设计图纸已经展示了他的思考（图11）。
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图11 IIT 图书馆与行政管理大楼侧立面墙身
而在正立面，表皮完全脱离于结构柱之外，形成了独立、干净的立面单元。收边的钢梃与结构框架通过角钢连接在一起，立面的表皮被清晰地框定在一个薄薄的线框之中。在这一构造中，H型钢、 T型钢、玻璃围护全部都是脱开的，这不止让交接变得简练，还在笔挺的缝隙之外让更多的表现涌现出来：正立面的玻璃围护，原本应该被视为充当 “虚要素”的大窗“洞”，却由于上述脱开而从建筑主体量中“凸”出来，成为了一个“实体量”（图12）。这个窗的表现不免让人想起卡洛•斯卡帕维罗纳人民银行的凸窗，而斯卡帕的这个窗正好就被命名为“密斯式的”（Miesian）③。
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图12 IIT 图书馆与行政管理大楼正立面墙身
| 窗台节点
在校友楼的窗台节点里，密斯用一条翼缘板宽度与砖墙齐平的T型钢作为窗台的压顶，清晰而准确地收掉窗台下最后一层砖匹，同时起到保护砖墙的作用。其上压有一条切割过的角钢，同T型钢一起完成了砖墙与窗的交接，且在实现收边的同时完成了滴水构造的任务。这一节点后来成为了密斯建筑中窗台部位的标准做法（图13）。
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图13 校友楼典型窗台节点
| 砖匹与钢梁连接节点
在图书馆与行政管理大楼方案里，最上层的砖匹与H型钢梁之间也同样面临着钢框架模数与砖模数的余数问题。密斯把砖墙与H型钢梁明确脱开，在其间嵌入一条T型钢，并在砖墙的台面上扣上一条切割过的角钢压顶，同时解决滴水构造问题，再于角钢和T型钢之间凹入另一条不同尺寸的角钢，便完成了这一节点的交接，T型钢与压顶角钢的位置关系可通过滑动这条角钢自由调节（图14）。这一节点可以看作图书馆与行政管理大楼平面H型钢柱与砖墙交接方式的立面版本与经典窗台构造的结合体。
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图14 IIT 图书馆与行政管理大楼典型砖匹与钢梁交接节点
| 檐口压顶节点
范斯沃斯住宅、校友楼、克朗楼、西格拉姆大厦等一系列作品的檐口构造都极为相似：由于平屋顶保温、找坡、防水层的存在，檐口必定高于立面槽钢/檐口装饰板之上，密斯仅用一条被切去部分翼缘板的T型钢就完成了此处的收边（柏林新国家美术馆甚至直接立了一条等边角钢），再在其上用另一条等边角钢压顶铆接收掉防水卷材，以一组T型钢和角钢的简练组合轻松完成了檐口收边及滴水等一系列功能（图15）。
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图15 檐口节点
04
结语
| 角钢——脱开后的首选
从各个案例的处理来看，密斯在面对交接问题的时候，总是先脱开，保证要素的独立表现，再协调容差。此时，角钢必然是他处理容差的首选。
脱开的做法还存在一类非典型例子：开启扇天生便是需要构件脱开的位置，密斯理所当然地选择角钢来处理，双角钢形成的Z形开启扇收边与窗洞口角钢收边形成了巧妙的节点方式（图16）。
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图16 范斯沃斯住宅开启扇节点
| 藏匿
密斯在校友楼设计的一版过程草图中推敲了用角钢处理转角的方案，在这一方案中，除了覆盖在转角混凝土柱表面的角钢外，密斯用了另外两根角钢来连接转角角钢与两侧的立面端头，这几乎是密斯唯一一次在阳角位置将角钢作为表现对象。不过这个方案最终并没有被采用，密斯用H型钢柱收掉了转角角钢——这也许是角钢距离被独立表现最近的一次（图17）。这一方式最终由克朗楼继承，成为密斯式转角的经典做法④。
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图17 校友楼转角方案
这一推敲和决策，可以视作密斯的现身说法。密斯想要达成的是“少”，是表现形式的极致简练。当两个清晰的建构物体必然面临交接时，他总是追寻“还能不能少一些，再少一些”……在“少”的背后，必然是极“多”的构造在默默支撑。T型钢和角钢，正是被密斯选来完成这一使命的神兵，由于具有“多”的属性，它们必然不被表现，注定居于幕后——栖身于刁钻的阴角和狭窄的缝隙里，抑或藏身于合金表皮之后，从不走到台前。
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注释
① 在范斯沃斯住宅、克朗楼、柏林新国家美术馆等建筑中，可以看到密斯用一套网格系统作为形式清晰的先在结构，所有的墙、柱、地板、大理石等均在这一网格的模数之下寻求理性表达。
② 斗（dòu）是大木作施工的特有方式。传统木结构的拼装并非一次到位，各个交接位置并没有直接达到最终状态，而是先拼起来，预留一定的可调空间，在之后逐步调整、收紧，以防因构件误差导致无法安装或无法释放安装应力。诸如“勾心斗角”等术语实质上都是在表达上述技术过程。
③ 这一说法（Miesian）原载于《A+U》1985年 10 月临时增刊号 P29，张翼在《关于斯卡帕建筑排水的几点讨论》中也提到了这一类窗。
④详见文献 [3]。
参考文献
[1] 罗宾 · 埃文斯，钟文凯，刘宏伟 . 密斯 · 凡 · 德 · 罗似是而非的对称 [J]. 时代建筑， 2009（4）：10.
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[3] 张翼，杨荣华，李俊男，等 . 密斯式转角难题 [J]. 建筑技艺，2021，27（7）：69−75.
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[5] 建筑与都市中文版编辑部 . 建筑与都市062（A+U 中文版）金贝尔美术馆手稿集[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2015.
[6] 梁昊飞 . Revit 应用基础入门 [M]. 南京：东南大学出版社，2020.
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[13] 维尔纳 · 布雷泽 . 范斯沃斯住宅 [M]. 王又佳，金秋野，译 . 北京：中国建筑工业出版社，2006.
[14] Furuto A. Renovation of Berlin's Neue Nationalgalerie[EB/OL]. https://www.archdaily.com/225203/renovation-of-berlins-neue-nationalgalerie-david-chipperfield, 2012−04−12.
[15] Evans R. Translations from drawing to building[J]. AA Files, 1986(12): 3−18.
[16] Hermida M A. El detalle en la arquitectura construida del Illinois Institute of Technology de Mies van der Rohe [J]. Maskana, 2013, 4(1): 65-90.
图片来源
2,4−6,8−12,17 李俊男绘制
1,3,7,13−16 李俊男、丁安南绘制
作者简介
李俊男：华南理工大学建筑设计研究院有限公司建筑信息模型（BIM）研究室建筑师。
刘子洋：华南理工大学建筑设计研究院有限公司建筑信息模型（BIM）研究室建筑师。
张 翼：广州同尘建筑设计咨询有限公司主持建筑师。本文刊登于《建筑技艺》杂志
2021年12月刊
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