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结构的力量和废墟的重生:艺仓美术馆 / 大舍建筑设计事务所

原源、杨春(实习生) | 2018-03-07 17:46 | 分享  

大舍建筑设计事务所

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艺仓美术馆 ©大舍建筑设计事务所

 

工业文明是上海城市发展自身现代性的重要部分。随着后工业时代的城市功能的更新,在上海,有无数的工业建筑因为工厂的搬迁而成为临时的废墟,它们有的会保留,大多数则会被拆除,并在原址建设新楼,或者公共绿地。

 

老白渡煤仓改造早于2015年前即已开始,在2015年第一届上海城市空间艺术季时曾用作一个案例展的分展场,后被改造为美术馆,名之“艺仓”。艺仓美术馆的设计是一次冒险,它使一座美术馆出现在了本不可能出现的地方。

 

废墟的重生

 

项目旧址本是黄浦江边码头的储煤筒仓以及附属运煤廊道,初见时,基地是如废墟般的混凝土架构,旧结构颓然伫立,失去了功能,也失去了作为建筑的意义。改造后,新出现的钢结构夹住旧的混凝土柱子、支撑了上部结构,钢的桁架梁搭在旧的混凝土框架梁上,向下又吊挂出新的结构,旧的结构不能支撑新的所有结构,却因为仍然承载了大部分的重量,成为不可或缺的一部分,好似发挥余热,又好似焕发青春——总之,新的生命力重新出现,废墟又“活”了过来,展现更为醇厚的能量。

 

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改造前“废墟”状态的煤仓 ©大舍建筑设计事务所 

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运煤廊道改造前,“重新装载”展览影片《呼唤》截图

美术馆单体脚本

 

美术馆单体分析图  ©大舍建筑设计事务所

 

 

结构的力量

 

与那些“修旧如旧”式的严格保护不同,艺仓美术馆的设计冒险要求采用新结构与原结构相结合的设计思路;如何让两个结构并置、相对独立、结合清晰,是设计的关键。

 

本次设计在2016年初开始,而同年12月需要运营开展,意味着要在不到一年的时间里完成设计、招标、施工等全部工作。这使得结构设计在满足建筑需求的同时,必须将施工等因素一并考虑。而结合这些因素的展开也成就了意料之外、情理之中的结构。

 

煤仓改造

 

煤仓部分作为工业建筑,采用了典型的筒仓框架结构,顶层为大空间。外围护和屋面拆除后的结构骨架清晰可见。筒仓结构自身特有的底层薄弱问题也很明显。

 

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“重新装载”期间的煤仓结构 ©大舍建筑设计事务所 

改造后的美术馆需要扩大使用面积,但因为限高问题无法向上扩建,而是采用了在原结构外围扩建的建筑方案。

 

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错动排列在原结构外侧的新增体量 ©大舍建筑设计事务所 

 

外围扩建的常规结构处理方式是新增外部框架。新结构将原结构包围其中,并对原有结构进行必要的加固处理。这种方案简单有效,但放在本项目的具体环境中却发现一系列问题。其一,根据取得的相关资料,煤仓位于高桩码头平台上,平台下即江边岸滩。需要重新打桩设置承台来承托新增的外部框架。基础施工期间将大面积拆除码头平台影响场地通行,同时岸滩资料不全、不确定因素多、存在工期无法控制的风险。其二,新增的建筑空间错动排列,使得立柱影响到部分楼层的内部空间。其三,原基础具有足够的承载能力来承担新增体量的荷载,具有加以利用的潜力。

 

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方案一  新增基础承托立柱及楼面 ©大舍建筑设计事务所 

 

新增结构在原混凝土构件上直接悬挑可以解决前述问题,但是最大出挑近7米的距离需要可观的悬挑梁高,必然会影响设备安装及建筑净高。更为重要的是,在混凝土结构上通过后锚固措施实现大承载能力的悬挑构造实为下策。

 

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方案二 新增楼面直接悬挑 ©大舍建筑设计事务所 

 

如避免出现后锚固方式的悬挑构造,可通过斜向支撑将外部新增立柱的荷载直接转移至原周边基础上,但是对底层的建筑空间影响显著。

 

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方案三 底层斜柱承托新增楼面 ©大舍建筑设计事务所 

 

综上,基础方案、工期、新老结构连接构造、建筑空间需求汇总为结构设计的困境。此时在常规的结构类型中已很难寻获有效的出路。

 

这时团队产生了一个灵感:如果新结构能像斗笠一样“戴”在原结构上,则数个问题便能同时得到解决。

 

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斗笠与面纱正如新增的结构 网络图片

 

结合“斗笠”的思路,结构系统设计如下:扩建全部采用钢结构;屋面钢桁架四边外挑;楼下各层依次通过垂直钢拉杆吊挂于悬挑桁架下。这一体系回避了新增基础;同时各楼层外扩部分可与原结构铰接连接,免于刚接构造;而钢拉杆的截面尺寸小于50毫米,且仅位于外立面,可与幕墙立柱结合设计。

 

新结构“戴”在老结构上,更有效地利用了老结构,同时也具有新老分离的姿态。

 

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方案四 新增屋面桁架悬吊下部楼面 ©大舍建筑设计事务所 

 

改造后原结构的待处理问题为:部分原有构件承载力轻微不足;角柱承载力有较大欠缺;原本存在的底部薄弱层变得更加显著;原有筒仓偏置,扩建后产生了更加明显的偏心扭转效应。对于前三个问题,通过在底层新增钢支撑,以及对原构件进行必要的加固均可解决,但是最后一个问题则相对棘手。

 

同时,反倒是建筑师对于吊杆方案的安全性心存疑虑:“如果意外造成吊杆断裂,会不会引发整体垮塌?”虽然吊杆在受力层面已经留有必要的安全余量,但考虑到公众心理因素,这一问题仍需谨慎对待。

 

就心理感受而言,直接提高安全感的做法是设置可见的“冗余备份”。即同一位置由一根吊杆调整为并置的两根甚至多根。结合前文提到的偏心扭转问题,结构提出了一个新的方案:如果将拆分后的拉杆设计为网状“罩”在建筑外部,则扭转便得以有效解决,同时单拉杆破断后形成的受力分散模式具有更高的安全性。

 

建筑师接受了这一新的结构形式。该处理方式也为吊杆的后期维修更换提供了便利。最重要的是,建筑师认为这个斜拉交叉的网状拉杆系统既满足了结构扭转问题,又提供了垂直方向上的结构余量,而且这是能够被感知的,并且这个拉杆系统也和北侧直上顶层的大楼梯的钢桁架有着类似的形式语言。多重理由指向的同一个结果,通常是难以拒绝的。

 

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吊杆设计演进 ©AND

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煤仓结构构成  ©AND

混凝土楼板已隐去 红色为加固用钢支撑

 

 

廊道改造

 

煤仓并非孤立的构筑物,它原本和北侧不远处的长长的高架运煤通道是一个生产整体。作为浦江贯通中的老白渡绿地景观空间,煤仓和高架廊道的更新如何成为新的滨江绿地公园的一部分是一个更重要的话题和起点。针对新的使用功能,需要增设楼板并局部加建至两层。

 

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改造前“废墟”状态的廊道 ©大舍建筑设计事务所 

 

原有混凝土排架采用梁柱铰接的构造方式,年久失修已经损毁严重。确保安全的同时在设计中呈现出新老结构间的对话关系同样重要。为了清晰呈现原结构的历史遗迹,设计决定在改造后维持排架为主的结构体系。

 

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排架加固前的节点 ©大舍建筑设计事务所 

对于仅附加楼板的单层区域,通过在原有混凝土柱两侧增大截面来提高单榀排架的面外抗侧能力,同时梁柱节点加固后转换为刚接,增大排架面内的抗侧能力。

 

廊道原有柱距6米,结合3米的经济板跨,设计了一种特殊的张弦系统,整片钢梁替代了常规张弦梁中的撑杆,此片钢梁同时减小了新增楼板跨度。

 

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单层区域加固示意图  ©AND

张弦板“担”在原结构上

对于加建为两层的区域,二层扩建部分采用钢结构,并将分立的双钢柱通过缀板连接外包于加固后的一层混凝土柱。因此原有混凝土结构在观感上得以保留,新增结构“夹”住原结构,也进一步强化了加固作用。 

 

高架廊道也采用了悬吊钢结构系统,这个钢结构利用原有的混凝土框架支撑,既作为原有结构的加固和高处步行道的次级结构,又作为高架步道下点缀的玻璃服务空间顶盖的悬吊结构,使得这些玻璃体不再需要竖向支撑,在这种纤细轻巧的结构和原本饱经沧桑的粗粝混凝土结构间呈现时间张力的同时,也获得了极好的视觉通透性,极大地保证了景观层面的空间感。门窗洞口附近的钢板柱仅作为屋面的抗侧体系。

 

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二层区域及商业空间结构示意  ©AND

建筑师认为,相比美术馆的主体部分,廊道改造的结构动作在建筑的表面更为清晰可读。人们在沿江平台经过时,可以看到原状保留的煤仓漏斗,进入美术馆内部,除了期待在里面正在发生的精彩展览之外,不断进入人们视野的旧时煤仓结构也同时作为另一种永不落幕的展览,作为艺仓美术馆的空间内核,向人们讲述这个地点曾经的历史故事。最重要的,这些曾经的废墟是作为一种“活物”而不是“死物”被留存在新的生命体内——新的生命力重新出现,结构原来也是一个可以带来生命与情感的东西。

廊道单体脚本

廊道单体分析图  ©大舍建筑设计事务所

 

 

把建筑在时间中保持下去

作为老白渡景观绿地的一部分,整个煤仓和高架廊道在满足新的文化服务功能、构建新旧关系并置的同时,如何建立浦江贯通中一处重要的公共空间节点,是设计更为潜在的任务。高架的步道、步道下的玻璃体艺术与服务空间、上下的楼梯、从一方水池上蜿蜒而过的折形坡道、直上三层的钢桁架大楼梯、在大楼梯中途偏折的连接艺仓美术馆二层平台的天桥、美术馆在闭馆后仍能抵达并穿越的各层观景平台与咖啡吧、穿过美术馆后南侧的折返坡道与公共厕所,都在构建独特的属于老白渡这个工业煤炭渡口区域城市更新后的公共性与新的文化形象。它将公共的美术馆功能与原有的工业遗构有效结合,在满足美术馆内部功能的同时,又赋予公共空间以极大的自由度,这也为美术馆在新时期的运营带了新的可能性。

 

 

建造记录

 

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顶层桁架安装 ©大舍建筑设计事务所 

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楼层依次下挂安装 ©大舍建筑设计事务所 

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立面交叉吊杆网 ©大舍建筑设计事务所 

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底层新增钢支撑 ©大舍建筑设计事务所

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廊道柱加固 ©大舍建筑设计事务所

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廊道张弦梁 ©大舍建筑设计事务所

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廊道下部空间施工 ©大舍建筑设计事务所

 

建成效果

 

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

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©大舍建筑设计事务所

 

技术图纸

 

1层平面

一层平面  ©大舍建筑设计事务所

2层平面

二层平面  ©大舍建筑设计事务所

3层平面

三层平面  ©大舍建筑设计事务所

3层12.950夹层平面

三层夹层平面  ©大舍建筑设计事务所

4层平面

四层平面  ©大舍建筑设计事务所

5层平面

五层平面  ©大舍建筑设计事务所

顶层平面

顶层平面  ©大舍建筑设计事务所

Section01 100

Section02 300

剖面  ©大舍建筑设计事务所

 

 

项目名称:艺仓美术馆(原老白渡煤仓改造)

项目地点:上海浦东老白渡滨江,潍坊路和浦电路之间

设计单位:大舍建筑设计事务所、同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司

建筑设计团队:柳亦春、陈屹峰、王伟实、沈雯、陈昊、王龙海、陈晓艺、丁洁如、周梦蝶

结构顾问:和作结构建筑研究所/张准

建设单位:上海浦东滨江开发建设投资有限公司

施工单位:中国建筑第八工程局有限公司

设计时间:2016.2-2016.10

建成时间:2016.12

图片版权:除特别注明外,照片均由大舍建筑设计事务所提供并保留版权

摄影师:田方方(除特别注明外)

版权信息:本文版权归大舍建筑设计事务所+和作结构建筑研究所(AND)所有


版权声明:本文由大舍建筑设计事务所+和作结构建筑研究所授权有方发布,禁止以有方编辑后版本转载。

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