在我所教的建筑课程的开头，我想放一张幻灯片，它概述了过去一百年左右的设计和技术。在左栏中，一辆20世纪初的汽车(福特T型车)正稳稳地凌驾于一辆现代汽车(特斯拉)之上。中间的纵队也有类似的并列图，展示了一架二战时期的双翼飞机和一架现代隐形战斗机(F-117A)。在右边的一栏中，可以看到沃尔特·格罗皮乌斯(Walter Gropius) 1926年设计的包豪斯·德绍(Bauhaus Dessau)建筑，旁边是一座现代化的城市多功能建筑。当然，最好笑的是，相隔大约100年的两座建筑看起来基本一样，而相隔同样时间的汽车和飞机却仿佛相隔了两个世界。原因是什么?
当然，有很多有在上个世纪，建筑发生了变化，但这些变化大多发生在材料或技术层面。在近20年的时间里，我一直在实践和研究建筑，我有幸使用了许多不同类型的材料设计了许多不同类型的建筑。我研究过夯土瑞克快乐美国亚利桑那州图森市的办公室，大量木材杆结构在俄勒冈州的波特兰市，甚至在洛杉矶建造了一座博物馆，在汉普顿用玻璃钢复合材料建造了一座房子Diller Scofidio + Renfro．这些经历——跨越不同地点的不同建筑类型——都让我对建筑中非常规材料的使用和建筑创新有了一些看法。他们还表明，“材料”和“技术”不容易分开;甚至BIM从根本上是一种关于管理材料的技术，其次是关于协调和文档的技术。(在下文中，我将交替使用它们。)
什么是缺少的，什么是需要的
我开始相信，建筑缺乏一个严谨的框架来理解、分析和应用材料创新。虽然在建筑中并不缺乏材料灵感的来源——看看那些致力于混凝土、木材和砖块的咖啡桌书籍的家庭手工业就知道了——但对材料应用的更全面的讨论通常是缺失的。资源通常忽略了一个或多个与实际架构使用中的可行性直接对应的关键考虑因素。
所谓材料创新，我指的是在传统的、规范的建筑技术之外对材料和/或它们的技术的开发和应用。奇妙的新技术正在世界各地的各个行业中发展，这些技术可能具有巨大的潜力来改善我们的建筑环境。然而，技术对建筑的影响似乎是缓慢的。值得注意的例外是，整个太平洋西北地区都在使用大量木材，或者在较小程度上使用碳纤维，比如苹果Campus II和零售店使用的碳纤维。这些材料似乎可以提供惊人的新形式和建筑体验，提高施工效率，并减少对环境的影响。
一个更完整的理解建筑创新的分析框架可以帮助那些目前在建筑行业工作的人以及那些目前在建筑行业之外的人。根据我的经验，许多有前途的技术和/或材料都因对漫长而复杂的建造过程缺乏熟悉而受阻;事实上，那些希望从外部进入相对不透明的建筑和施工的人将面临许多障碍——理解建筑规范只是众多障碍中的第一步。
应用分析透镜
我在新书中提出的框架复合结构(Birkhauser Architecture)构建在三个理解的基石上:(1)建筑目的或抱负，(2)AEC过程，(3)生命周期视角。第一，建筑雄心，遵循的前提是，有一个令人难以置信的不同和有效的建筑雄心的多样性，不同的用途，用户，位置，设计师和建设者。这将体系结构与其他产品区分开来，后者的用途可能更狭窄，目标更明显。第二个基础是对架构、工程和构造(AEC)过程的良好把握，这一过程有许多不同的涉众、贡献者和组成部分，外人可能会感到费解;理解一种材料或技术在协作过程中的位置是至关重要的。第三个基石是扩展的生命周期视角，它衡量任何材料或技术从其起源到其生命终结(或，实际上，来世)的影响。在这种观点下，任何建筑材料或技术的核算都必须考虑到开发、安装、使用和拆卸。
这里提出的三个基石形成了一个相互加强的框架，在此基础上可以研究、测试和应用架构创新。一份意向声明开启了这个循环，使所有关于任何设计、材料或技术的适用性的后续讨论得以搁浅。此外，这种雄心为项目中所有成员和合作者的交流框架。
任何未来的材料或技术很快就会面临不同的挑战和机遇，因为它遇到了(A)可行性，(B)设计和工程，(C)施工方面的考虑。在可行性阶段，它受到成本分析和建筑规范，而有效的手段协调设计、工程和制造参数，决定其可行性。即使可行，它仍然可能被承包商的经验或后勤原因推翻。
假设我们的材料或技术到目前为止已经提供了足够的价值，它仍然必须根据其组成和发展的过程、操作和维护制度，以及最后的拆卸和重用(其生命周期)的潜力进行审查。
做一个案例
现在让我们将框架应用到一个案例研究材料-大量木材．作为混凝土或钢结构的替代品，大型木结构有许多潜在的好处。最常被引用的益处是生态或环境方面的:大量木材——标准化木基建筑产品的总称，包括CLT、DLT、NLT、胶合林和大量胶合板等——是一种可再生资源，具有减少木材消耗的潜力具体能源或碳足迹。与使用钢或混凝土的替代建筑相比，这一点可能尤其正确，但与使用轻木(木棍)框架的建筑相比，这些好处就会减少或不存在。大量木材繁重的结构需求是另一个问题，在远离可持续管理森林的地理区域(在那里，运输材料和/或不可持续的资源管理将抵消一些最初/所体现的利益)，这种需求的好处正在减少。
进入可行性阶段，大量木材面临着来自现有建筑法规的挑战。大多数美国司法管辖区的现行建筑法规只允许在有限的数量下进行大量的木材建筑。尽管这种情况正在迅速改变由于木材和木材行业人士的协同游说，在这些司法管辖区，在有限的建筑类型之外，获得大规模木材建筑的建筑许可仍然是一个重大障碍。
但是大量使用木材的额外好处可以在施工阶段发现，因为它可以在场外部分预制。同样，在某些情况下，这与某些建筑类型相比是有利的，而在其他情况下则是不利的。
在设计和操作阶段，外露木材的视觉和美学优势会逐渐增加，但所建议的建筑类型的监管规范并没有强制要求外露木材表面进行防火。这是特定建筑类型和尺寸的情况，否定了这些场景中大量木材的美学效益。
这种框架对大量木材的简短和简洁的应用立即产生了几个显著的结论:在一些项目中，某些生态雄心是存在的;当地的材料库存管理良好;有管辖权的建筑规章是许可的;替代的结构材料将是混凝土或钢，但不是轻型框架木材;有可用的供应商和安装人员，并且需要一定的美学，大量的木材可能是合适的。
因此，我们可以立即确定，在哪些情况下，大量的木材将是一个有意义的，可行的，有效的工具，以推进一定的野心。但我们也可以很快地了解到阻碍更广泛采用这项技术的障碍所在，以及如何解决它们。例如，大量木材的倡导者需要解决监管限制，在合适的地点开发供应商和承包商之间的资源，并主张优先考虑它所贡献的具体生态效益。
促进创新
这一分析框架可以应用于任何材料或技术，如上面所述，这两者经常在臀部连接，以获得对其适用性、潜力和在建筑和建造中的具体挑战点的见解。希望这将有助于产生一个更完整和复杂的讨论，建筑材料和技术，无论是新的和现有的。
例如，当大量的木材正在享受它的时刻在阳光下，其他材料，如塑料发现自己在相反的，向下的周期的末端。问题可能是将财产误用到适当的用途上。耐用性和抗环境退化性是许多类型塑料的特性，但在包装或杂货袋等一次性应用中可能非常不合适。但是，在正确的应用程序中，这种极端耐用的特性可能会改变游戏规则。例如，在桥梁和隧道等民用基础设施应用中，高级聚合物复合材料的耐用性和高强度应予以考虑，特别是与寿命较短和/或维护成本较高的材料相比。生命周期评估的扩展视角可能阐明某些非常规材料的好处。例如，复合材料的强度-重量特性可以提供新颖的建筑体验，就像苹果大楼所实现的那样，并可以使这些项目受益。
无论如何，本文提出的分析框架的目标是帮助促进建筑材料创新的发展。通过更完整和全面的分析，我们可以开始对新材料和新技术在我们多样化的建筑文化中的适用性进行更有意义的评估。
没有一个分析框架是完整的，我所提出的这个框架也不例外。每个建筑和项目团队都有雄心壮志或考虑超出这里概述的内容。然而，上述三个基础方法应该提供一个粗略的模式，以协调那些已经并希望为更创新的建筑未来做出贡献的人之间的发展。考虑到我们在未来将建造什么、如何建造以及为什么要建造这些不断变化的性质，这一点现在和以往一样重要。
张广(Quang Truong)是Polytechnica的主要创始人和联合创始人，著有《复合建筑:碳纤维和frp的建筑和设计(Birkhauser架构,2020)．在创立自己的业务之前，他曾在LEVER Architecture和Diller Scofidio + Renfro等公司工作。
