柔物：感知的在场 / 直造建筑事务所

原源 | 2018.04.09 17:00

直造建筑事务所

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。

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。

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。

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。