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柔物:感知的在场 / 直造建筑事务所

编辑: 原源 | 2018-04-09 17:00 | 分享  

直造建筑事务所

http://www.natural-build.com/

展亭入口

展亭“柔物” 摄影:陈颢

 

柔物位于上海临港港城广场展示中心,是直造建筑事务所应2017年上海城市空间艺术季邀请,设计并建造的构筑物,以此作为临港展场的室外拓展部分。

 

技术的发展让建造越来越有可能摆脱地质条件的束缚,临港新城就是最好的案例之一。站在这个人类有史以来最大规模吹沙填海而成的场地上,我们已经很难分辨它是流动的还是固化的,是原有自然的还是人工操控的。回顾这个超尺度的造地过程,我们着迷于其中物态的模糊性,及其超越人类经验的神秘和不可预测。它所呈现的一种意外的自然,也成为了我们思考展亭的起点。

 

我们选择了基本的建筑原型——覆盖与支撑。覆盖部分使用了发泡聚氨酯,一种在建筑中通常用作保温层的隐性材料。聚氨酯可在现场喷涂成形,并能在极短时间内由液态迅速膨胀硬化,并在表面自由发泡出褶皱。其中物态的模糊性,带给体验者不同尺度下的多样解读。

 

材料研究

材料研究 ©直造建筑事务所

初期概念模型

初期概念模型 ©直造建筑事务所

模型研究

模型研究 ©直造建筑事务所

覆盖下的尺度

覆盖下的尺度 摄影:陈颢

 

聚氨酯材料确定后,起初考虑过通过数字化力学找型来寻找最优曲面的思路,但由于力学最优解的形式过于单一而放弃。如实现建筑要求的样式,则需要解决壳体抗弯问题。因此我们与结构师对材料的力学性能进行了进一步的实验研究,提出了采用尼龙网对聚氨酯进行补强的构思,而后确立了一种新的建造模式:通过重力悬吊,张紧尼龙网后再喷注聚氨酯。

 

这一模式的重要意义在于,在建造阶段壳体即已经完成自重下变形,理论上如边界条件不变则重力不再产生附加二次变形;同时重物卸载后,将在聚氨酯内产生预压应力来降低开裂风险。由此展亭的覆盖部分便形成了一个轻质的预应力壳体结构。

 

聚氨酯喷涂作业

聚氨酯喷涂作业 摄影:直造建筑事务所

 

根据这个建造模式,在喷涂聚氨酯之前,我们在尼龙网上安置了若干充气球,并于每个球下挂配重,使得尼龙网被下拉而形成向下凹陷的造型。通过此举,我们希望在产生预应力的同时,获得覆盖部分的形态。因此在配重的过程中,我们不仅考虑了壳体的结构与性能的承受范围,还在确定充气球的大小、数量和安放位置时,充分考虑了使用者在其下方行走的体验,以此更积极地回应展亭与公众的互动。

 

充气球与开洞关系

充气球与开洞关系 摄影:直造建筑事务所

模型照片

模型 ©直造建筑事务所

 

与此同时,我们对展亭做了结构预测。在立柱数量及定位优化方面,在屋面挠度可接受范围内,经优化研究,设计确定了最大角部出挑5米、共6根直柱的方案。基于大变形理论的分析后,确定立柱采用50x50实心钢,柱顶由80x6方通与壳体过渡衔接。而为对抗钢框受到尼龙网侧向拉力时发生的弯曲,我们在钢框内引入弧形钢筋,将尼龙网紧绷在其上。这一做法将网的张力转移到弧形钢筋上,再转化为钢框的轴力,从而控制了钢框的变形。在聚氨酯覆盖部分,我们则放弃对特定形式的诉求,而由支撑的钢柱的尺寸和位置决定其跨度和厚度的极值。

 

钢结构

钢结构 ©直造建筑事务所

力学分析

力学分析 ©和作结构建筑研究所

 

得益于经验预判与计算相结合的方式,我们获得了此种柔物。其模糊的精确性,重现了被单纯工业化所取消的感知的在场。

 

展亭与景观

展亭与景观 摄影:陈颢

 

总平面

总平面 ©直造建筑事务所

顶平面

顶平面 ©直造建筑事务所

细部剖面

细部剖面 ©直造建筑事务所

 

项目名称:柔物

地点:上海浦东临港新城

建筑设计:直造建筑事务所

业主:上海港城开发(集团)有限公司

设计时间:2017.07—2017.09

建造时间:2017.09—2017.10

主持建筑师:水雁飞、苏亦奇、马圆融

设计团队:何海波、徐翰骅、柴西妮

景观设计:一宇景观设计 / 林逸峰

结构设计:和作结构建筑研究所 / 张准

摄影:陈颢

体量:15 x 9 x 2.4米


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