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整合式折板结构与空间探索
——品谈西塘古镇市集上的美术馆

2021-02-17李兴钢,郭屹民,任庆英

建筑技艺 2021年10期
关键词:建筑师屋顶结构

西塘市集上的美术馆选取折板屋顶作为唤起人类集体记忆的意象来源,运用一种独立于人的主体性的抽象设计手法,找寻一种恰如该建筑社会地位及文化身份的设计方式。作为山水秀建筑设计事务所的新作,设计中频繁出现“形制”“秩序”“原型”等关键词,建筑师不但以现代手法来重释双坡屋顶的思维脉络,又独立地对钢木结构的空间整合设计进行了探索。

The Art Gallery on the Market in Xitang selects the folded plate roof as the source of images to evoke the collective memory of mankind,and uses an abstract design method independent of human subjectivity to find a design method that corresponds to the social status and cultural identity of the building.As the new work of Scenic Architecture Office,the key words "Form","Order" and "Prototype" frequently appear in the design.The architect not only reinterpreted the thinking vein of double slope roof with modern techniques,but also independently explored the spatial integration design of steel and wood structure.

李兴钢:中国建筑设计研究院有限公司总建筑师

郭屹民:东南大学建筑学院副教授

任庆英:中国建筑设计研究院有限公司总工程师

王骏阳:南京大学建筑与城市规划学院教授

曾 群:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司副总裁、总建筑师

宋晔皓:清华大学建筑学院教授

祝晓峰:山水秀建筑事务所主持建筑师

张 准:和作结构建筑研究所联合创始人、主持设计师

周金将:苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司技术副总裁

李勇强:嘉善县西塘镇智林文化发展有限公司项目总经理

李兴钢:今天是《建筑技艺》杂志第10期项目品谈会——西塘古镇市集上的美术馆。首先,我们请祝晓峰老师就项目的设计和建造情况进行整体介绍。

1 折板和钢木结构的整合

祝晓峰:感谢《建筑技艺》的邀请,非常荣幸今天能够和大家分享市集上的美术馆的设计心得和体会。希望借这次品谈会与大家共同探讨在工程建筑学理念下的工程基础、结构基础和建筑技艺的关系。

市集上的美术馆在山水秀建筑事务所的实践中并不是一个孤立的项目,它是我们折板系列项目中的第七个。在介绍之前,我想先介绍折板系列的其他项目,大家可以从中发现山水秀建筑事务所这些年建筑设计的演变。

云锦路活动之家是我们最早设计的折板项目,由社区之家、咖啡小屋、法南餐厅三部分组成。建筑的开间根据折板结构的跨度和空间的需要划分,混凝土墙自由分布,支撑起双坡屋顶集群,屋面交错嵌套,生成了高低起伏、鳞次栉比的形态。双坡屋面间波谷的平段在同一个高度,波峰的高度根据进深的不同而各不相同。折板屋面采用钢桁架,纵向跨度为20m,屋顶结构厚度为120mm。钢桁架由方钢管焊接而成,并与预埋在混凝土墙上的支座铰接。东西方向的混凝土墙采用高度为2.65m的水平片墙,在坡屋顶和混凝土墙之间形成大小不一的三角形高侧窗,烘托室内的明暗氛围。

东原千浔社区中心在云锦路活动之家之后设计,但在所有的折板项目里是最早建成的,位于苏州市相城区。我们根据社区中心各项功能的需求,采用了7.2m的跨度模数,将东西长约60m、南北宽约43m的2层建筑纳入到六组7.2m宽的结构中,再运用交叠墙组织并生成了整座建筑的内外空间。交叠墙一共有2层,一层墙是东西方向,二层墙是南北方向,墙的上面再做壳体。交叠墙采用了钢筋混凝土现浇结构+内保温的方法,带有固定垂直间隙的碳化木模板使外露的混凝土山墙呈现出垂直方向的粗糙质感。屋顶采用的是反壳,严格意义上不能算折板,但也利用了相同的原理。反壳使用了铁灰色的铝镁锰板,柔软的材料特性使之能够充分贴合筒壳结构的曲面。

最后这个项目是在上海世纪公园内建造的小型青少年赛艇俱乐部,由码头、艇库、更衣室、活动室四个独立部分组成。因为赛艇是背对前进方向划桨的运动,出于对安全和弯道变速的考虑,我们将码头设在河道弯折处的一个小港湾里,便于双向出发和抵达。赛艇分单人、双人、四人和八人四种,长度在8~18m左右,宽度为30~60cm。艇库的进深以容纳一条赛艇为限,上下共4层,长度按四种艇的长度模数组合而成。为了减少现场施工对公园的影响,艇库的结构基础由预制的点状混凝土块构成,用两片角钢栓接起来,柱子如小树干一般,在上部形成Y形“枝杈”,支撑顶部的人字形钢板雨棚,在下部则单侧悬挑出4层“枝干”,用来放置赛艇。更衣室建在原有码头的位置上,四周用木板墙围护,屋顶是由山形梁支撑的钢折板金属屋面,通过顶部天窗给更衣和浴室空间带来自然光。活动室的建筑底面是一个类似驳船的长方形钢格板,由打入河床的管桩支撑,双坡屋盖长20m,由位于活动室两端的H形组合钢柱支撑,H形双柱之间是通往亲水平台的门洞,跨度约14m,两边悬挑,中间可以采光。

现在回到市集上的美术馆,作为折板系列项目,这是我们从传统的坡屋顶结构中延伸出来的现代结构建筑。首先给大家介绍一下项目所在的区域,这里属于西塘东区的二期工程,东边也是业主的土地,未来将打造有机农业、酒店等旅游产业。业主希望将二期工程和有机农业联动开发,运用销售、租售等方式形成良性互动,从而提升区域的经济效益。

所以,该项目的设计灵感基于业主对区域的定位。在这里,一层应该是一个比较热闹的场所,能容纳各种活动,比如集市、书店、餐厅、酒吧等。二层是一个干净、纯粹的空间,里面的活动可以经常转换,因为业主收藏了很多艺术品,所以我们最初的设想是做一个美术馆。但是业主又不希望只做一个美术馆,因为美术馆还需要很多别的功能空间,比如后勤、办公等,他希望将空间功能简化,共享周边资源,不仅能做展览,还能办讲座、婚宴、车展,成为一个多功能的空间。

赛艇俱乐部 © 苏圣亮

鸟瞰 © 梁山

基于这个概念我们联想到江南的河水,其实最早的想法是把河水引到建筑中,但是最后作罢了。后来我们想到了西塘当地的灯笼工艺,希望把建筑打造成一个尺度不对等的标志物。由于西塘规划局对古镇的风貌非常重视,这个房子能获得批准非常不容易,因为我们使用了一些现代材料,玻璃幕墙的面积也比较大。

建筑的一层入口是一个8.4m宽的柱网,对应了地下车库的模数,设计采用线性的处理方式,整个车库都是连通的。一层内部最大柱距约25m,最小约8.4m,楼梯和半室外空间分布在周边,外围既有抗侧作用的剪力墙,也有非结构的砌块墙。我们希望柱的分布能容纳各种尺度的活动,而不是限制空间的使用。室内家具可以组织成小的“聚落”,“聚落”和“聚落”之间是开放的,没有任何隔墙,人们行走其中可以感受到不同的空间尺度。未来,这里可以布置一个替代台,前场有一些货架放置有机农业产品,旁边是书店,南边是酒吧,西边是餐厅和后厨,后面有公共洗手间。

我们花了很多工夫把二层的服务空间(洗手间、化妆间、电梯、物流梯等)压缩在一个扁长的空间里,获得了一个相对完整的多功能空间。我们为二层空间设想了几种布置方法,一种是将展墙和上面的梁对应,梁的交叉点对应的圆环可以吊挂展板;另一种是笛卡尔式布置,展墙横平竖直,随着平面走。当然,把展墙全部拿掉之后也可以实现空间的整体通透。

在刚才参观时大家应该注意到了,二层的交叉柱实际上是一个一体交叉,具有厚度和深度且具备抗侧力性能。二层幕墙高约5.5m,我们从中间将其分成两个部分,所以交叉柱不仅承担了二层的结构功能,还解决了幕墙的侧推力。另外,考虑到人会在交叉柱和幕墙之间走动,幕墙的倾斜角度是69°,如果做到70°人不容易行走,且幕墙的玻璃必须做防坠落处理。

另外一个问题是空调的走线,一层的空调机被放在三角形的折板空间里。二层的空调被放置在服务空间上部的夹层内,前部送风,后部回风,同时借用屋顶的起拱,在两个比较小的三角形空间里放吸风机,将设备空间跟结构高度整合在一起。

从现场安装的照片中可以看到钢结构和木结构的混合状态,在木柱交叉点需要先安装钢连接件,再安装上部的木桩。屋顶的铺设比较花时间,基层板采用普通木板,天窗采用印花玻璃。但是我犯了一个错误,二层的倾斜玻璃幕墙不应该用柔和渐变的处理,应该用印花,现在看上去雾蒙蒙的,有没洗干净的感觉。

二层空间布置图 ©山水秀建筑事务所

二层平面图 ©山水秀建筑事务所

张准:刚才祝老师也提到了,这个项目是折板系列项目的延伸,在折板基础上将楼面与折板结合起来,因此出现了三角桁架区域。具体做法是,楼面的位置对应三角形的中空桁架,每一个桁架正好承托在若干Y形柱上,桁架具有良好的竖向承载能力,可以实现较大的跨度,而且具有良好的刚度。二层楼板能够协调若干桁架的变形,进而形成整体受力。Y形柱之所以能够看似没有规则地错开布置,恰好是因为三角桁架的良好受力能力及楼板提供的整体性。为了让Y形柱的外形看起来更轻巧,所有的柱脚都是铰接,在形态上做了上大下小的收分。因为采用了铰接柱脚,结构更接近排架系统。为了和规范对应,我们加了双向的支撑体系,大多藏在墙里,只暴露出一个。一层看到的木构是外包的,最开始也考虑过纯木结构,但因为消防的原因最终放弃了。

二层最初也考虑做一个纯木结构,并希望所有的立柱都采用木柱,但木结构的承重柱需满足1h的防火要求,如果按满足要求的烧余断面进行结构设计,木立柱的尺寸会过大,建筑效果不理想。最终我们优先保证立柱尺寸,将部分木柱替换为钢柱。所以,二层的木结构防火思路跟一般的全木结构通过烧余截面抵抗的做法不同。在正常使用时,木柱跟钢柱混合受力,但火灾工况下有一个受力系统的转换,认为全部木柱退出工作,仅靠遗留的少量钢柱承重。由于火灾时需要应对的荷载相对较小,所以只靠钢柱恰好可以满足屋顶承重。这个火灾时的受力系统转换是二层结构比较特别的地方。

二层屋顶的木梁做了一个起拱,但因为起拱的高度不大没有达到完全的拱作用,以梁受力为主,稍微带一点推力,推力通过外圈的水平钢桁架就能消解,桁架内部的中空区域又是设备空间。木柱虽然有倾斜,但是重力荷载下不需要抵抗屋面木梁产生的推力。同时,屋面外圈钢桁架的刚度比较大,便于让二层所有的木柱跟钢柱协调变形,相对均匀地承担荷载。刚才参观的时候看到,屋顶有很多白色的纵向系杆,从受力的角度来说,这些系杆也可以不要,但是为了项目的快速审批推进,还是做了妥协,建筑顺便将灯光设计结合在系杆上,提供间接照明。

木柱全部节点设计均为铰接,上下连接主要采用插板加销钉的方式,比较特别的是中间位置的连接节点有一个很重要的水平钢系杆,能把所有的交叉木柱串起来。因为木柱中间交错打断以后依旧是铰接的,水平系杆串联后才可以维持整体稳定。串起来的交叉柱强度不但能承托屋顶,还能承担抗风作用,减少了幕墙龙骨。

为了让这个木柱看起来更纤细,我们将其旋转了45°,最终呈现一个棱对棱的状态。旋转后,节点的连接加工是比较困难的,为了降低施工难度,我们使用了厚钢板切割并焊接的节点设计,避免了相对麻烦的铸造节点,节点的深化设计要感谢昆仑绿建的协助与支持。

屋面梁采用一通一段的交叉互承方式,交叉位置的连接件采用向下安装的U形钢卡扣抱住贯通方向的木梁,同时在U形侧板上伸出几个连接板,与另外方向的木梁及系杆连接。如果没有横向的系杆,这个交叉互承节点还可以更为简化。

暴露在外的双向支撑结构 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

棱对堎X 形交叉柱节点 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

节点设计是木结构设计非常重要的环节,大体上可分为外露五金件和隐藏五金件做法。隐藏五金件做法需要考虑现场安装孔和槽的实际需要,由于这些孔和槽需要在主体结构安装完成后进行封堵,必须提前设计好现场操作的工艺要求,才能浑然一体。

木柱铰接大样 ©山水秀建筑事务所

木结构三维节点 ©山水秀建筑事务所

周金将:X形木柱节点处加工非常复杂,当前用的CNC加工还有局限性,昆仑绿建在12月份新落成全机械臂的柔性加工生产线,能够更好地应对复杂非标构件的量产。

在这个项目里吊装方案由于场地的限制也做了妥协,由于屋盖采用互承式体系,高空散拼会带来脚手架工程量大,拼接质量难控制等弊端,一开始设计的时候就考虑了地面拼装,整体分区块吊装的方案。由于场地限制,没有操作面,最终放弃了这个方案,留了一些遗憾。

李勇强:感谢各位专家来到西塘东区。这个项目已经基本完工,效果是大家有目共睹的,我们非常满意。从项目方案阶段开始,我们遇到了一些困难。因为就项目结构形式来说,嘉兴地区从来没有在钢结构上面再做木结构的先例。很感谢祝晓峰老师,从方案初期就每天跟我们研究讨论,反复修改。方案经过了专家的评审,项目才得以顺利开展下去。还有我们的合作单位昆仑绿建,确实是一个非常棒的木结构团队,从设计到施工非常全面,包括现场的施工深化,他们做得很细致。我们在西塘东区打造了一个有机生活、美轮美奂的美术馆,希望今后我们继续做出更好的作品,谢谢大家。

2 “建筑表现技术”VS“技术表现建筑”

曾群:我跟祝老师彼此非常熟悉,对他的设计也很了解,从最早的上海华鑫中心到后来的折板系列,再到西塘这个项目,能看到祝老师的设计又有了突破。首先,折板结构体系结合了结构和形式,这里不仅指建筑表面的形式,还有传统建筑的形式。我们的传统结构建造逻辑中包含了很多文化性、社会性的内涵,比如坡屋顶就和中国文化息息相关。祝老师所采用的这种折板设计实际是有选择的,并不是放在任何一个地方都适合。这个项目位于江南地区,它的屋顶是非常契合地域的,如果把项目放在山东,那就不合适了。所以在这个建筑中隐含着一种对文化的表达,带有一种细致的性格或者气质。

第二,对这个建筑来说,祝老师采用了两种结构体系,一层有点类似于康的做法,大的结构框架中融合了小的“聚落”,刚才祝老师提到一层的结构布置实际上对应了建筑旁边的泊岸,做成进进出出的样子,这是跟康不一样的地方,康的设计更加注重次序化。二层实际上是一个独立的结构,建立了一个融合现代感和未来感的状态。这两个结构体系被有意并置,并没有强调两者的整体化或一体化。这种并置也是一种新的表现手法,与刘家琨老师的二郎镇天宝洞区域改造项目中两种结构体系、材料的并置类似,在两个不同的地域环境中表达了不同的混合状态,可以是功能的混合、材料的混合,甚至是结构的混合。

第三,我们最近在与祝老师合作上海浦东青少年活动中心项目,尽管建筑的规模较大,但设计体系却是一脉相承的,也有很多Y形结构。在建筑设计中,祝老师会把结构、设备或辅助空间全都整合在一起,而不是单独做另外一套体系。这就与我们今天参观的项目很像,可以看出设计手法的互相交织,不是完全独立的。另外,因为我们同上海建筑师交流比较多,每一个建筑师都有不一样的设计语言,很明显祝老师有着一种建立在精密的技术基础上的比较严谨的内在设计体系。比如,在我们跟祝老师配合的项目中,如果吊顶是60cm,那么他会要求将所有吊顶都统一做平,并用简单的技术把柱、梁、板结构表达清晰。但是项目落成后,现场又呈现一种轻松、自由的状态,空间逻辑也比较丰富。

二层钢柱施工现场 ©山水秀建筑事务所

屋面施工现场 ©山水秀建筑事务所

郭屹民:刚才提到上海华鑫中心,我记得以前跟祝老师有过一个对谈。在祝老师的很多项目中,结构是先锋,这种以结构作为设计线索来展开的手法给我留下了很深的印象。对于建筑而言,结构的存在方式可以有三种,第一个是结构的性能化,第二个是结构的表现化,第三个是结构的知觉化或者说感觉化。在我看来,结构工程师和建筑师的目标并不一致,建筑师一般都会偏向主观一些,很多时候会从感觉出发,性能化应该是建筑师工作的起点;而对结构工程师来说,结构的性能化是他们的终极目标。工程学与建筑学的非一致性导致了两者之间的碰撞,这既可以说是问题,也可以说是机遇。

王骏阳老师在我的《结构制造:日本当代建筑形态研究》那本书的序言中曾讲到,“芝加哥学派”(Chicago School)发展的框架结构形式的技术含金量很高,但是由于那个时期建筑学的无力而只能停滞在技术层面,未能使框架结构带来在建筑学上的革命。换言之,那时的建筑学显然还没有准备好吸收这种结构技术,并将其转化为建筑学层面上的形式。直到后来现代主义的出现,框架结构才被柯布、密斯、包豪斯的建筑师们作为全新的元素开创出新的建筑形式语言。

这让我想到一个问题,早期古希腊建筑中的“柱式”(Order),它也是从最早的砌体结构中发展起来的建筑形式语言。在那个时期,古希腊人对于形式的关注,使得他们迫切地需要一套能够主导建筑形式的语言体系。而梁柱体系中的比例与韵律关系,使得结构从受力逻辑转变为受美学主导的形式逻辑。同时,在转化的过程中,结构成功地成为了建筑的元素。当然,在古希腊的建筑中,不仅是结构,包括绘画、雕塑等这些艺术元素也都隶属于建筑,可以说建筑是技术与艺术的综合之物。从本质上来说,古希腊神殿外的柱子就是一个大号的装饰,它们并不是建筑物主体结构的承重构件。后来,古罗马时期建筑物的开口距离变大,为了确保柱子的经典比例,于是创造出壁柱这种形式。它们更加明确地宣示了柱子非承重的意义,从结构而来的柱子最终成为了建筑的装饰符号。对这段历史的回溯,启示了我们怎样将结构转变成建筑语言,也就是说当结构变成为建筑的构图语言之后,支配其形式的主导逻辑将不再是受力,而是来自于建筑学内部的某种关系。

那么,结构的形式对建筑而言,到底意味着什么呢?对于建筑师来说,我们当然希望把结构纳入到空间语言的体系中进行考虑,但是怎样才能把结构变成建筑呢?与古代那些朴素的结构技术相比,当代的结构已是完全不同的概念,其复杂性与精密性,使自身不可避免地背负了更多力学之外的社会性、资本与消费的内容。若想将这种技术通过某种设计手段表现出来,要么是通过建筑的媒介来表现技术,要么是通过将技术转化来表现建筑。对这两者的目的与手段的置换,会呈现出完全不同的表现和意义。我想对于结构与建筑的手段与目的的选择,也象征着我们对结构形式在建筑中是何种定位的一种态度或者选择吧!简单地说,就是建筑成就结构,还是结构成就建筑的选择。很多时候,我们会说“结构成就建筑之美”,这种说法会笼统地将结构的形式美等同于建筑的外在美。对于这里的“美”,它到底是一种外在的表象之美,还是一种内在的心灵、意义之美,在我看来也是值得商榷的,因为它们之间的不同取向,会导致结构操作上的巨大差异。

刚才祝老师还提到了建筑的节点,比如制作很精细的X形交叉柱,它们都由昆仑绿建的智能化机械臂车间加工生产。我上次也有机会去参观了昆仑绿建最新的机器人制造车间,的确是非常的先进,几乎可以加工任意性能形状的木构型材。在技术武装到牙齿,使得我们拥有了更为强大的乐观情绪的同时,对于无所不能我们也应该有所警惕。技术在增强建筑学的同时,也有可能干涉建筑学,这就是我刚才所说的途径与目的的选择问题。因此,怎样把智能设备的先进的生产力转化成建筑学的问题,而不是满足于机器带给我们的肆意形态或成熟体系,就需要建筑师站在一个更高的层面去看待问题了。我并不认为现在的技术是影响建筑本体的主要原因,很多难以被建筑学消化的问题都是由当代技术背后所附带的社会性内容造成的。比如,在这个项目中,建筑师本想在一层采用木结构,但是因为规范限制而无法实现。规范在这里阻碍了建筑师纯粹建筑意愿的发展。此外,还有诸如防火问题等,这些看得见的和看不见的社会性壁垒,从某种程度上是在削弱建筑学。这也就意味着建筑师需要在设计过程中将这些似乎无解的硬性壁垒加以利用,将它们转化成建筑学问题,这需要高超的技巧与机智。

干净的空间形式 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

局部立面 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

智能化机械臂车间 ©山水秀建筑事务所

从这个角度来说,我能在这个建筑中感受到祝老师的某种挣扎,动用了很多手法在与形形色色的条框进行着博弈,以维持着概念的落地实现。比如建筑中的节点,大多数都被隐藏了,假设它们全都暴露的话,那将会是另一番景象。技术的性能对于建筑而言,可以说是必要条件,但不是充分条件,否则,建筑学的表现将会毫无机会。我之前跟王骏阳老师也说过,“建构”(Tectonic)的出发点是基于人类学的,它不是一种唯技术论的观点。因此,将建构等同于技术显然是一种误读,如何将人的因素注入到包括结构在内的技术中去,透过技术的物质性来呈现与人的沟通,这可能是将技术转化为建筑的关键所在吧。建筑的结构也好,技术也好,应该能够拉近人与空间、人与人、人与场地等的关系,而非疏远。我想从祝老师的这个建筑中,我们能够反省不少关于结构与技术的问题。

再回到这个建筑的结构形式上来。一般来说,让结构成为建筑中的装饰并不难表现,因为其本质上是数学问题的具象化,微积分的形式化。我们能够看到这个建筑中结构所具有的装饰性,因为木结构比其他材料更容易获得结构的表现性。结构具有覆盖和支撑两个作用,很多设计都是从一个屋面的覆盖作为构思出发的,其表现的重点会集中于覆盖部位,而将建筑表现的重心上移。由此,为了实现屋盖的表现性,支撑构件的表现性就被削弱了,从而与期望表现的重点相契合。不过,祝老师在这个建筑中并没有放弃对支撑结构的表现,可以看出他希望实现的是覆盖与支撑一体化的连续性表现,通过支撑与地面或楼板之间的拉结,避免那种以浮游感为意向的轻薄感觉。其实,在祝老师的很多作品中,我都发现了这种既表现覆盖的形式感,又不会刻意将覆盖浮游化处理的手法。我感觉祝老师似乎在结构的轻与重之间在保持了某种平衡性。

但是,我感觉奇怪的地方是这个建筑的一层与二层运用了完全不同的结构材料和体系,在它们之间也没有任何建筑语言上的暗示与关联。如果要强调二层的木构件或者是空间,那不妨将二层的体系延续下来,或者将支撑体系延续下来,只不过材料不同而已。与其在一层也采用富有表现力的Y形结构构件,不如把一层的结构做得更为朴实一些,来衬托二层的木结构表现。这种做法,会使结构表现的意图更为清晰,而不是像现在这样有种一层与二层的结构相互争风的感觉。并且,目前的一层和二层,祝老师都很用心,发力都比较多,不过对于整体而言还是要有重点,给人更为明确的意图。现在一层与二层之间有种上下分离的感觉,一层的结构与空间是一体化的,二层的结构是装饰化的,呈现出两种不一样的结构表达体系,一个是结构的空间化,另一个是结构的装饰化。

最后,借着这个项目我想再说一句。随着结构突飞猛进地发展,我不知道建筑师是否已经准备好了将这些技术融合到建筑设计之中。当代的建筑学是否有足够的形式包容性来吸收这些结构与技术的表现呢?如果吸收不了,那建筑或将成为结构或者是技术表现的载体。

祝晓峰:这里我要坦白一下,在我们最初的方案中,一、二层是同样的体系,只是二层旋转了90°。折板是起拱的,山墙朝着河,在室内看不见外面的景色,就像一个多功能厅。山墙外有一个4m宽的檐廊,可以看到河水。但是业主觉得二层不够开放,希望更通透,外面的人可以看到里面的活动,于是要求我们重新考虑。所以我就把二层单独拿出来重新思考,设计成一个灯笼的形象。后来我们这样理解,因为一层的折板体系屋顶可以与整个区域三层的传统坡屋顶呼应,二层相当于一个灯笼状的雕塑,让它不融于整体,但内部也是可以使用的。

立面图 ©山水秀建筑事务所

另外,关于屋顶的形式,其实起拱到400mm的效果会更好,但是会产生一个新的问题——从远处看建筑屋顶的拱度太大就不是微微隆起的感觉,同时屋顶的分量也会压迫到木构件。所以我们最终确定了现在的屋顶状态。

刚才郭老师讲到如何将结构的形式都吸收到建筑里,其实在日常的工作中我并没有感受到结构体系的突飞猛进,我想郭老师表达的是技术的飞速发展,比如二层的X形柱,我们在钢柱外包了木板,使其尺寸一致,这样做是非常极致的,这是在技术层面,还不是体系层面。

任庆英:刚刚听了几位建筑师对项目的论述,我感觉到建筑师和结构师的沟通还是不够的。首先,现在结构的技术也好、体系也好,是突飞猛进还是没有变化?我个人认为,结构所显露出来的进步,主要体现在计算能力的提高。在以前依靠手算的年代,一个复杂的建筑一定要切分出几榀,从平面上算框架,从立面上算承重,要很费劲地求解很多方程,这就在很大程度上制约了结构的发展。今天,随着计算机技术的发展,结构的计算、分析能力大大提高,比如我跟兴钢总做的天津大学新校区体育馆的壳体,只用手算是不可能完成的。记得有一次在天津开会,浙江大学的董石麟院士听完我的报告后对体育馆非常感兴趣,他说曾经在俄罗斯留学的时候计算过一个壳,与天大体育馆的屋顶类似,但跨度没有这个大,他回国之后一直想实现,却没有机会。那个时候他就是手算,所以当看到天大体育馆实现了那样大的跨度,他一定要去看一看。这说明了什么呢?实际上是计算分析技术制约了结构的进步。

我们现在说建筑的推陈出新,用结构的话说是“为所欲为”,这是建立在结构分析能力提高的基础上的。因为不管建筑师设计成什么样,只要模型能够被建出来,结构工程师就可以分析、计算清楚,而以前算不清楚不敢做。现在,不管是体系上的变化,还是各种体系的杂交,如果我们概念清楚,软件能够计算,结构就敢做出来。所以我认为,计算机技术成就了整个建筑行业的发展。

回到这个项目,我看到很多亮点。其一,我走进这个空间前没有想到是这样的结构体系,因为看到Y形柱后自然会想到三角拱,Y形柱中间最上面的点应该是铰接的,但从室外连续的Y形柱看,好像不是铰接是刚接。我当时觉得这是不是一个败笔,按道理讲这种情况最适合做铰接,因为下部已经是铰接,而且刚度非常好,没必要做得那么“刚”。但走到室内一看就有点不对了,因为空间中每一个Y形柱都是错开的,也就是只有半边,铰接并没起到作用,所以要尽量提供更大的刚度,刚接自然就是最合理的。

在外面参观时我没有看到屋顶,以为屋顶也是折板。如果屋顶也是折板,是不是可以将内部灯光的桥架做成一个拉索,因为22m的跨度下,如果只做一根梁断面尺度会比较大,而利用底下的桥架做成张悬梁,上部梁的断面就不会特别大了。后来了解到屋顶是平顶,我就理解了,这里的结构相当于一个倒三角桁架,尽量减少内部杆件,自然形成了三角形空间,便于布置管线。从建筑的布置来讲,这个体系是对的,而且可以做得比较轻巧,这是建筑中的一个亮点。当然,这个亮点也是因为建筑的布置使得它采用了这样的方式,否则可能就不是这样的体系了。

初版方案轴测图 ©山水秀建筑事务所

天津大学体育馆屋顶 © 孙海霆

内部灯光桥架 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

屋顶横向拉杆 ©《建筑技艺》杂志社(AT)

其二,关于二层“灯笼”的结构。从远处看我感觉柱子是不是太密了,到二层才发现两个柱是错开的,原本柱距不到3m,错开后就变成1m多。因为每一个柱是插上去的,相当于在斜面上进行交叉,所以看起来非常密集。当然这也许是有意的,使建筑形成灯笼一般的形象,但是,这就带来了一个问题——既然这么密集,是否可以减小杆件的尺寸。在二层,我特别观察了X形组合柱,杆件尺寸比较大,也很密,如果不交叉,布置在5m多高的建筑外围还可以接受,如果在中间交叉,是不是可以再优化。因为我没有计算,所以对此保留疑问。

另外,我对一些节点处理有一点失望。从现场看,二层的交叉柱节点其实不够精致,如果我来做,或许会做成完全插接的纯木节点,可以做得非常漂亮,当然在其中替换部分钢柱就比较困难了。室外的木柱需要满足最多1h的耐火极限,如果计算下来杆件并不需要多粗,实际上用纯木是可以实现的。因为木结构最擅长受压或者顺纹的受拉,恰恰符合此处交叉柱的受力状况,没有受弯,杆件可以做到非常精致。所以,如果可以解决消防问题,我觉得纯木构件的效果会更理想。

还有关于二层的屋盖,我的想法跟张准老师是一致的,如果我审查这个项目,就长约30m、宽20m的屋盖来说是绝对不需要做拉杆的,因为有互承式的菱形梁格,屋盖的刚度是足够的,变形的可能性极小。另外,四周的柱子并不是一个框架,它的抗侧能力非常强。从这一点看,完全可以去掉屋顶的拉杆,加上拉杆后杆件非常密,感觉很厚重。

刚才祝老师还提到了屋顶的起拱问题,他不希望屋顶的拱度过大,因为从远处看会显得比较厚重。其实,只要提高一点拱度就可以了。在采用木结构的时候,建筑师一定要考虑它的适应性,要将材料用到最适合的地方,而不要因为木结构很时髦就去做,只有适合的才是好的。我们都知道木结构最适合受压,所以千万不要以受弯为主,那样就不合适了。在这个房子里,如果旁边有刚度比较大的约束环,拱度稍微大一些,木构件的受压就会更合理,可以大大减小梁的截面,也会显得比较纤细。

总的来说,项目中有来自技术上与制度上的制约,近距离看还有待完善,但整体看这是一个不错的建筑。

密集的X 形柱 © 梁山

3 结构形式的设计推敲

王骏阳:市集上的美术馆这个项目给我两个很强烈的感觉,一个是干净的形式,主要来自于条状空间组合;另一个是干净的结构,但这并非结构本身的干净,而是通过结构的包裹来实现的。

在祝老师刚才的介绍中有很多非常重要的结构构件,比如四根大脚柱,但它们在最后的建筑结果中似乎与其他柱子相差无几。另外,结构性的墙体和非结构性的墙体在最后结果中被同等对待,且都被包裹起来。我的问题是,如果祝老师刚才介绍方案时的重点和差异在最后的建筑表达中都消失不见,那么祝老师为什么要在介绍方案时强调它们?

值得推敲的还有一层结构跟二层结构之间的关系。从逻辑上讲,二层所谓“灯笼”的木结构被放在一组折形钢结构之上,鉴于折形钢结构无法形成楼板,于是钢结构上面又增加了一层混凝土楼板。当然,这些复杂的混合关系最后也被隐藏起来。此外,从刚才祝老师的介绍看,二层木构的支撑斜柱在结构上并不是均质的,现在看到的均质柱廊是建筑师要求的结果。柱廊吊顶也有类似情况,最后的结果是一个干净的挑檐,完全遮蔽了吊顶与交叉杆件之间的关系。从外面看起来,我最初以为二层的交叉木柱只是支撑着屋顶的挑檐,进到内部才发现它们支撑了整个屋顶,这在结构上其实还是蛮厉害的。

由此看来,这个建筑的结构很是复杂,甚至可以说是混杂,并非建筑师最后呈现的那种纯净。我并不认为建筑必须“忠实”表达结构。在表达与结构的关系方面,建筑师理应有自己的诉求。我的疑问是,现在这个经过建筑师处心积虑的包裹呈现的均质形式真的是一个足够有意思和表现力的空间和建筑形式吗?在结构体系原本十分复杂的情况下,建筑表达是否有另一种可能——比如库哈斯与结构工程师巴尔蒙德合作的鹿特丹美术馆呈现的异质性表达。个人认为,也可以说是我的一个希望,这种异质性表达可以为祝老师今后的建筑突破带来某种转机。

宋晔皓:我对祝老师的作品不像曾总那么熟悉,可能因为曾总也在上海的缘故吧。参观完这个建筑后,让我回想起一些跟木建筑相关的经历。记得我在德国访学进修期间,读到慕尼黑工业大学的托马斯·赫佐格(Thomas Herzog)教授编著的《Holzbau Atlas》这本书,大体是木建筑的手册,教授自己也进行了一些木建筑实践。不论是这本书,还是他的实践,对我影响都很大。大家都知道,德国、瑞士、奥地利等国家有着自己木建筑的传统,技术精湛,当时非常荣幸也调研了很多这样的房子,也调研了一些规模不大,但是工种、工艺齐备的木建筑构件加工厂。

一层折板与二层楼板大样图 ©山水秀建筑事务所

2004年回国以后,我与加拿大木业有一些学术上的交流,接触到了另一种不同的木材工法体系,一种业内俗称“2英寸工法”的木建筑体系,一种起始主要是利用密肋板形成方便便捷加工体系的、批量进行小住宅建设的工法体系。当然,很多用这种工法建造完成的住宅,看上去并不一定是木头的,围护结构外表皮可以是各种面层做法。就像今天美国和日本的很多小住宅,看上去可能觉得它们是石头房子、混凝土房子甚至是砖房子,但实际上是木建筑。

正像刚刚任总提到的,材料应该用在最适合的地方。回到这个项目里,我最大的困惑就是金属构件作为木建筑连接件的表达,我认为并没有体现出金属材料的优势。虽然机器人设备切割木头更有优势,如果有充足的时间,用最传统的工艺也能把木头切割得非常好,机器人只是提高了效率,有产业价值,但不代表建筑品质。金属连接件的设计可能是体现木建筑特色的特别重要的抓手,这个也是我自己的结合两种工法体系的一个思考。

木建筑还有一个特殊性就是结构和建筑的一体化。如果真的要做好木建筑,第一步恐怕就是需要把建筑和结构一起考虑。刚刚祝老师也充分说明了,建筑设计与结构工作密切相关。正如曾总提到的,在上一期刘家琨老师设计的二郎镇天宝洞区域改造项目品鉴会上,我们也争论过结构的效率问题,即结构的意义是什么,它的效率体现在哪里。对于一个方案,结构工程师觉得最有效率,但建筑师可能觉得不美,反过来建筑师觉得很美,结构工程师却可能觉得很浪费,这就需要在美和效率之间把握一个“度”。先不说钢结构或者木结构,二层屋顶所采用的互承式交叉木结构,在我的印象里,德国建筑师Friedrich Zollinger大概在100多年前曾经用今天被称为Zollinger屋顶的体系进行木建筑建设,其最大特点是起拱呈异形,利用菱形互插的方式承受荷载。所以,我在参观二层时感觉外面的灯笼造型虽然有很多木柱,但给我的震撼反而没有室内屋顶那么强烈,而且引得我思考整个体系的受力逻辑:侧推力如何更合理消解呢?另外,如果如祝老师介绍的想要实现相对扁平的屋面形态,那么实际上会不会有更合理的替代体系,例如扁平梁体系。当然这肯定就会落入之前预设的美与效率的逻辑关系中,而美的逻辑归根是建筑师关注的重点。对于昆仑木业来说,我强烈建议大力推进金属连接件的深层研发。

还有一个我觉得非常有意思的地方,屋顶有很多电动开启的天窗,可能是为了消防机械排烟,侧墙好像只有门可以开启。设想一下,如果侧窗和天窗都有一些方便开启的窗扇,最大化实现自然通风,虽然这样做可能需要多花一些钱,但在春秋过渡季、初夏季或者晚夏季,建筑可以用自然通风调节室内的气候,不需要空调,也是一种绿色低碳的使用方式。

木柱铰接节点 ©山水秀建筑事务所

二层天窗及玻璃幕墙 © 梁山

李兴钢:最后我谈一些体会。就祝老师的这个作品,我觉得有几个亮点。首先,这个建筑是某种设计体系下的成果,除此之外还有一系列其他作品,建筑师带有体系性的思考是非常可贵的。

另外,这个作品呈现出一种类型化的倾向,这个类型就像楼阁一样在房子上叠加房子。比如,观音阁和应县木塔,它们都是在垂直方向上叠加房子,而不是将矩形结构分层。观音阁有3层,但它其实是2层楼的叠加;应县木塔实际是9层的叠加,它的上下结构是错位的。所以,我认为这个作品更像是一种“阁”的类型的体现,对应了祝老师想要追求的空间意象——一层是城市市集的延续,二层是整个古镇区域内一个可以登高望远、统帅全局的空间。在这样的意象下,就有了结构的叠加和混合,应该说是一种创新。

当然,作品本身还有一些不够完美的地方。第一,由于这个作品是在体系性的思考下完成的,当体系过于强大或过于局限时,就需要一些柔韧的平衡才能弥补这个体系所带来的问题。比如,就折板体系来说,折板是一种线性空间,会出现垂直的墙体支撑,当折板体系过于强大时,可能就会损失设计的生动性和偶然性。因此,或许需要增加一、二层空间的连通性,虽然一、二层的结构是错位的,但仍然可以产生对话。我看到二层的空间是长方形的,而且有服务空间,也就是说这里不可能是一个完整的、不被打扰的区域,那是不是也有可能做一个类似吹拔的空间,或者利用楼梯、交通等让上、下楼层的人的视线和行为有所关联。而且这样的吹拔空间也可以应对祝老师所说的聚落意象——就像聚落中的庭院或天井,虽然这个建筑里开口通向室内空间,但对营造聚落的意象是有好处的。

第二,类型的探索,比如阁的建构意象方面似乎存在一定损失。刚刚大家一直在探讨上、下层是否可以叠加,一、二层结构是否可以不连续,其实这里需要一个过渡处理。一般来讲,传统的楼阁会有一个斗栱层的转换,相当于转换层或者说暗层。比如观音阁就有一个暗层,既过渡和连接了结构之间的上下叠摞,又带来了形式上的变化,使上层建筑更具漂浮感。现在的设计有点“没有脖子”的感觉,二层就像被直接放在楼板上一样,刚才任总说觉得不舒服,其实是因为二层楼板没有交代清楚,所以我觉得这方面是值得考虑的。

第三,从阁的体验意象上讲,还有一点遗憾的地方,主要是二层外廊的那一圈木柱。如果一层是一个线性空间的延续,那么二层的方向感应该是均匀的、四面八方的。这就需要设置一个檐廊,人们可以在其间自由活动。可是现在的檐廊,虽然从剖面图上看考虑了人的行走状态,但当我特意走在其中的时候,却发现这个三角形区域的穿行体验感并不太舒服,好像被箍在里面。同时,二层的玻璃幕墙是异形的,从中间鼓出的形状更压缩了人在檐廊里活动的可能性。我感觉这个房子看似是外向性的,实际上却是非常内向的,人基本上只能在内部活动。刚才祝老师还说到,玻璃有视线的遮挡等处理,所以我觉得作品目前呈现出的效果跟人的活动有些不匹配。如果要强调人在檐廊中行走,那么X形木柱可能不是在中间交叉,而是在2/3的高度上交叉,这个时候再来探讨建筑对结构产生的要求和影响,或许会比现在更好。过多地考虑结构,人的活动就被克制了。

第四,关于混合结构。我在想一层的结构能否不外包木头。因为建筑师的初心是木结构,但因为规范的原因没有实现,这时再做成木结构的样子就显得有些拧巴,毕竟木结构很难撑起这样大的空间。其实在这个作品里保留钢结构又能怎样呢?

当然关于结构的表达,我同意王老师的看法,侧墙在这里是一个非结构的构件,现在把它直接顶到了折板脊线的坡面上,如果墙体与吊顶脱开一条缝隙,就能表达它是一个非结构构件,节点的处理会更干净。

观音阁 © 网络

檐廊三角形区域 ©山水秀建筑事务所

祝晓峰:非常感谢,听到许多真知灼见,对我的启发很大。实际上,建筑师在工作中会面临很多挑战,跟现在的状态是不太一样的。关于这个房子,大家都比较关注一、二层结构。正像我之前所说的,最初的设计中一、二层之间是有联系的,而且还有一个吹拔。现在回顾起来,设计中确实存在一种懒惰性,是二层被颠覆后我的思考上的懒惰性,更准确地说,它体现在保留一层非常完整的空间,将二层独立出来。在方案中,我还想过将二层整体抬高1m或1.5m,但是效果不是很好。可能问题就在于上、下两层是完全不同的体系,分开设计使得二层变得像一个基座上的雕塑。刚刚李总提到的古建筑中的转换层是我们之前一直没有想到的,这一点确实没有做好。

从整体概念来说,一、二层是完全不一样的结构,不同的体验正是我想要表达的。关于上下体系的叠合,在此回应王骏阳老师提出的结构表达的问题,我并没有刻意想要强调重要的柱子,而是希望隐藏不必要的节点,以此来更好地呈现空间的气质和氛围。比如折板吊顶,实际上是一种抽象的表达,我只需要用它的形态去定义坡顶和反坡顶这两个空间,柱子的支撑只要是Y形就足够了,其他的都是次要的。当然,我同意李总说的可以用别的材质,但是在色彩上我更倾向于用温暖的颜色,所以还是选用了木头。当然,空间表达可能还不够高明,未来我可能会尝试改进。

初版方案效果图 ©山水秀建筑事务所

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