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  • 【AT】来自主创建筑师的深度揭秘—2015米兰世博中国馆设计建造全过程曝光!
  • 发布时间:2020-09-18 09:52:02

  • 2015米兰世博会中国馆是中国首次以独立自建馆的形式赴海外建馆参展的世博会场馆,其设计理念来源于对本次米兰世博会主题“滋养地球、为生命加油”及中国馆主题"希望的田野,生命的源泉"的理解和思考。建筑方案运用建筑的木屋顶、地面景观和展陈空间,向意大利观众展示中国博大精深的农业文明、餐饮文化与未来的美好蓝图。


    中国馆建筑由清华大学美术学院设计团队与包括了美国和意大利在内的各专业团队通力配合完成,作为中国建筑和设计实力在海外的一次集中展现,引起了国际社会的高度重视和关注。


    山水/城市

    历届以来,世博会中国馆由于其特殊的“身份”,注定了它的外观需要承载比一般公共建筑更多的意义和内涵。本方案建筑的"山水—城市"形式可以追溯到2008年的洛杉矶,建筑师工作之余与小团队一起设计的韩国丽水世博会主题馆的概念方案,当时的方案以"回声"为主题,以山、水的自然形态切析出了一系列海景剖面。同样的形式生成概念在这次的中国馆设计中被深化,建筑师在面对场地南侧主入口和北侧景观河的2个主立面分别拓扑了“山水天际线”和“城市天际线”的抽象形态,并以"loft"的方式生成了展览空间;最后在南向主立面上,推出3个进深不同的"Deep Facade",形成“群山”的效果,以此向中国传统的抬梁式木构架屋顶致敬。


    中国馆的理念来源于对本次米兰世博会主题和中国馆自己的主题"希望的田野,生命的源泉"的理解和剖析,建筑师力图在保留展会建筑所要求的“标志性”的同时,进一步探讨如何在建筑设计中把握技术的内在本质,并思考建筑形式承载传统社会文化价值的可能性。这次中国馆的"木构屋顶"形式,只是概念推衍后的自然结果。建筑师更想表达的是对在中国当下快速发展的背景下,如何在农村与城市共同繁荣基础上实现真正的“希望的田野”等一系列相关问题的思考。


    山水/城市概念图解


    流线和功能

    通过将主体建筑从地面景观上抬起的行为,中国馆为游客提供了对“希望的田野”的多重观察角度。中国馆场地是一块南北向纵深的基地,游客由场地南侧的田野景观缓缓拾阶而下,“浸”入一望无垠的“麦田”景观,由中国馆东南角不知不觉地进入到建筑内部,顶部雄伟的坡顶暗示着内部戏剧性的空间体验;人们徜徉在流动的麦田装置之间,伴随着展览内容的深入,观众由大坡道来到位于建筑二层核心部位的平台,回望楼下,映入眼中的将是由22,000根LED“麦秆”阵列出的变化的壮美山河;影音厅位于2层流线的尽端,空间形态体现着平面和剖面布局中的巨大张力;位于影音厅外、漂浮于大坡面上的廊桥使得室外的景、自然光和新鲜空气可以自由进入内部空间;观众随廊桥穿插回室内,将体会到整个建筑流线最高潮的部分—高耸的胶合木结构屋架构成的出口区,为观众提供了极具纪念性的空间体验。


    中国馆流线轴测分析

    首层平面图

    二层平面图

    剖面图


    出口区空间效果


    屋面的四种体系

    为了实现中国馆屋面轻盈和大跨度的内部展览要求,中国馆创造性地采用了以胶合木结构、PVC防水层和竹编遮阳板组成的三明治开放性建构体系--这即使在世界范围中也是创新的。接下去,我们将着重介绍每种建构材料的技术特点,以及如何有效地组织建构句法以表现材料的物性特征。


    中国馆屋面体系图解


    1 传统建筑文化的当代表达--钢木(胶合木)结构组成的结构屋面体系

    米兰世博会中国馆的结构体系是中国传统建筑文化的一个当代表达,其最大挑战就是如何采用胶合木与钢的混合结构来实现大跨度的展览空间。屋面主体结构由近40根东西向的结构檩条( Purlin)和37根南北向的异型木梁(Rafter)结合组成。为了维持屋面结构的整体强度,屋面上所设置的5组南北向的钢珩架和6根东西向的异形钢梁一起形成了屋面的钢结构基准结构体系,通过南北两侧两个核心筒受力,像挑扁担一样把整个建筑“挑”起来,保证了屋架下部的大跨度、无柱展览空间的功能需求。内部展览空间最大跨度做到了37米,而胶合木梁的深度被维持在46-55公分,体现了结构计算的精准与胶合木材料在结构上的高度适应性。


    结构体系图解


    此基础上的结构方案,在胶合木梁与钢梁之间形成了非常丰富的三维剖切关系,并由此形成了共1400个不同的三维屋梁节点,每个节点都需要通过梁与檩条间的内置结构钢板加固。1400个不同的内置结构钢板,意味着需要在胶合木梁、檩条的每个断面上用CNC切割机精准地“掏”出1400个不同的预制槽。而整个米兰中国馆建筑中,所有的钢、木梁架和结构节点都是暴露的,几乎没有吊顶和“装修”的成分,这对建筑师和意方钢、木结构分包的预制精确度、施工配合度和专业程度提出了很高的要求。

    钢、木标准节点


    在20世纪钢与玻璃代表的当代建筑语境下,木结构由于它对材料、建造复杂程度的要求,退出了作为主要建构材料的历史舞台。但随着21世纪的到来,环保的绿色观念和胶合木材料的技术日渐成熟、木材有别于钢材的物理特性使得建筑师与承包商开始重新思考木结构在当代建筑中的使用和地位,此次世博会中大量的国家馆使用了胶合木材料就是一个明显的趋势。有别于欧美和邻国日本极为成熟的胶合木建造工业,近代中国对钢木、胶合木结构的使用还处在一个刚起步的阶段。有别于西方结构设计中过于强调结构的自我表达,此次中国馆的胶合木结构实践更注重于如何将结构融入空间(甚至希望结构在视觉中“消失”),让空间“走出来”—这是与西方结构设计中过于强调自我表达所完全不同的东方思维。


    建筑东侧立面效果


    结构空间效果


    2 半透明的高科技“扇子”:PVC防水层体系

    本建筑最具有挑战的建构技术难点,并不仅限于钢木结构的屋面体系,在外部的竹板遮阳体系和下部的胶合木结构之间,存在着一层水平向的半透明PVC防水层体系。作为承上启下的层级,这层半透明的防水层担负着艰巨的的防水功能,同时在空间内部透过防水层遥望屋顶竹板的视觉可达性也有着极高的要求。可以这么说,中国馆的防水层其实是最不被看见,但最具技术含量的建构元素。


    把这层半透明的的PVC防水层展开后,会发现它不是一个矩形,而呈现出一面不规则的扇形;整体中国馆的屋面防水层将被裁成34条东、西向通长的PVC带,整体铺装在屋面的东、西向异形主梁上。在中国馆内部,光线透过竹编表皮漫射进室内空间,在PVC表皮上布下的斑驳投影,随着季节和时间的变换而变化—对于建筑师来说,这个造化自然的“空”,就是最最中国的空间。

    防水层展开示意图


    室内空间效果


    3 “隐藏轴线”上的支撑构件:遮阳竹板的支撑体系

    如何由主结构穿越防水层,对顶部的遮阳竹板形成多点衔接的支撑体系,是项目的另一大技术难题。由于中国馆时间和经费的限制,建筑师需要通过合理的参数化分析来建立一种在竹板支撑件长度的规范化和竹板预制尺寸的规范化之间的现实平衡。


    为了实现支撑点上的遮阳竹板可以平滑地在现有屋面上“流动”,并有效避免遮阳竹板间的叠合和冲突,中国馆每片竹板在三维空间里都进行了微妙的扭转—这导致每个竹板支撑构件长度都不相同,甚至出现了一个支撑点要应对3块遮阳竹板受力的情况。通过分析,建筑师在竹板的微妙变化间找到了其在南北向主梁轴线上的隐藏轴线;并通过参数化计算,把每条隐藏轴线上的支撑构件调整为大致同一长度,并最后确保每片竹板由4个支撑构件衔接,有效地解决了结构支撑、板隙错位、防水层与遮阳体系衔接等一系列技术难题。通过长达5个月的参数化分析,最后遮阳竹板和其支撑构件的的种类都被精简到适当的数量以配合造价与工期的要求。

    屋面防水构造标准节点



    屋面构造参数化分析


    建筑师为了确保竹板与支撑构件安装的精准度,需要在设计时建立一个清晰的数理体系,并最后为施工方通晓。为此,建筑师与中、美、意技术顾问一起在参数化模型、物理模型、建构节点模型、和平面数理分析上形成了一整套设计手段,想方设法地解决问题;甚至建筑师团队内部,制作了一本自制的施工手册提供给意方承建商,希望意方可以像安装宜家家具一样地把中国馆“安装”出来。


    中国馆剖面物理模型研究


    4 “写”出来的竹屋面:遮阳竹板体系

    位于中国馆屋面最上层,是由竹条拼接的板材所组成的遮阳表皮系统。中国馆屋面遮阳竹板体系是建立在南侧放样曲线(山水天际线)和北侧开放性直线(城市天际线)这两种不同参数化线型转换基础上的。这是一个完全不同于传统的通过审美判断“设计”出来的形式,因此我们把中国馆的竹屋面称之为参数化“写”出来的屋面。


    中国馆遮阳竹板参数化体系示意


    参数化精简后,中国馆屋面的表皮系统共由1080片遮阳竹板组成,每块约3米x1米大小,分为平、切、单折、双折四种形态。与屋面构造一样,遮阳竹板的构造也是一个小尺度的“三明治”体系--由交织排布的70mm宽的竹条(置于面层以适应建筑尺度)、平行排布的50mm宽的竹条(置于底层以适应室内尺度)、以及位于两者之间的铝方通框架(截面50x50)构成。


    屋面竹板的拼接工艺上,建筑师认为这个建筑的屋面更需要的是“肌理”而不是具象的“图案”--建筑师更关注的是控制表皮“穿孔率”和竹板重量等实际问题。通过研究,建筑师决定采用75%穿孔率的竹板,为中国馆减少太阳直射屋面和室内刺眼的反射强光,并在夏天为室内提供阴凉;同时,可以把每块竹板的重量减少到65公斤以下,便于现场安装(按照意大利规范,重量超过70公斤,就需要3个工人在屋面同时安装)。在建筑立面上又尽可能地取消了建筑幕墙(仅部分的VIP重点空间设置空调以节约成本),让充沛的自然空气进入室内空间,减少电能的消耗。

    遮阳竹板“三明治”体系&节能图解示意


    建筑遮阳竹板室外效果


    室内遮阳空间效果


    “最受期待的国家馆”

    中国馆建筑设计项目团队的组成非常地国际化,以清华美院为核心,建筑设计由纽约和北京共同完成;结构顾问来自纽约和意大利;参数化设计来自洛杉矶(是建筑师以前在摩弗西斯工作的同事);幕墙顾问来自上海和都灵;建筑机电的顾问由意大利和北京的顾问合作完成;意大利建筑施工总包是伦佐•皮亚诺和丹尼尔•里伯斯金的合作方;屋面PVC、支撑件、和竹板的安装团队来自德国,由专业的登山运动员组成。纷繁的多国合作,需要建筑师大量的沟通与判断,以保证复杂架构下团队高效的实施和推进。


    建筑始于有效的建造,考虑到中国馆项目造价平宜、工期短等特点,建筑师希望采用成熟的当地材料和建造工艺,辅以前沿的参数化技术,因地制宜地设计出最具中国气质的中国馆。即便还在建造中,所呈现的建筑效果已令包括米兰世博会组委会在内的中、意各界人士关注,认为中国馆是一个非常精彩且独特的建筑设计,是“目前为止最受期待的国家馆”。

    施工建造现场


    项目概况

    名称:2015年米兰世博会中国馆

    地点:意大利米兰

    项目功能:展览、餐饮、影厅、装置、纪念品销售、接待、会议、办公等

    基地面积:4590 m2

    建筑规模(面积):3500 平方米

    设计/建筑成时间:2013-2015年

    业主:中国国际贸易促进会

    组织者:2015米兰世博会组委会

    项目总负责:苏丹

    项目总监:张月、杜异

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    建筑设计部分

    建筑设计:清华大学美术学院 + Studio Link-Arc

    主持建筑师: 陆轶辰

    项目建筑师: 蔡沁文,Kenneth Namkung

    建筑设计团队:Alban Denic, 黄敬璁, 范抒宁, Hyunjoo Lee, Dongyul Kim, Mario Bastianelli, Ivi Diamantopoulou,Zach Grzybowski, Elvira Hoxha, Aymar Mariño-Maza,邓一泓

    执行建筑师(LDI):F&M Ingegneria

    结构工程师: Simpson Gumpertz & Heger + F&M Ingegneria

    幕墙顾问: Elite Facade Consultants + ATLV

    机电顾问: 北京清尚+ F&M Ingegneria

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    总体设计部分

    室内设计:汪建松

    景观设计:崔笑声

    展陈、装置设计:周艳阳,师丹青,冼枫

    灯光设计:杜异,刘晓希

    VI系统:管云嘉

    视觉传达:顾欣,王之纲


    作者简介


    陆轶辰,清华大学副教授,美国Link-Arc建筑师事务所主持建筑师。本科毕业于清华大学,并于耶鲁大学获得建筑学硕士学位。曾于洛杉矶摩弗西斯事务所、洛杉矶弗兰克•盖里及其合伙人事务所、纽约斯蒂文•霍尔建筑师事务所等世界知名建筑事务所任项目建筑师,并主持重要国际项目;曾获日本文部省平山郁夫奖一等奖、耶鲁大学罗伯特•艾伦•瓦德优秀设计奖、耶鲁大学弗兰克•盖里工作室弗莱德曼设计奖提名、2006年日本“新建筑国际住宅设计竞技大奖”一等奖第一名、2014德国设计协会该年度标志奖等。

    2013年,陆轶辰代表清华大学所设计的“意大利米兰世博会中国馆”获国际竞赛第一名,陆轶辰主持了其中的建筑设计部分。该馆将是中国第一次以独立自建馆的形式参加在海外的世博会,将于2015年5月在意大利米兰对外开放。


    注:本文刊登于《建筑技艺》2015年3期“技艺成就建筑之美”专题,转载请务必注明出处并不得更改水印,违者必究

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