业主:杨浦滨江投资开发有限公司

建设地点:上海市杨浦滨江

建筑设计:同济大学建筑设计 (集团) 有限公司/原作设计工作室

合作单位:济木建筑科技工程 (上海) 有限公司

设计团队:章明、张姿、秦曙、张琦

总建筑面积:72m²

设计时间:2018.02～2018.06

建成时间:2018.07

摄影:章勇

人人屋是杨浦滨江南段公共空间的一处滨水驿站, 是向每一位市民提供休憩驻留、日常服务、医疗救助的小屋, 故取名为“人人屋”。

杨浦滨江从19世纪末开始逐步成为工厂聚集地, 到20世纪30年代发展成为远东重要的工业区, 在上海乃至中国的近代历程中发挥过重要的作用, 被誉为中国近代工业的发祥地。

时至今日, 百年的工业历程塑造了整个区域的历史文脉, 成为城市更新过程中不能回避的重要因素。在杨浦滨江, 每一段江岸都能追溯到一个历史悠久的工业厂址。人人屋的所在场地也不例外, 这里曾是祥泰木行 (始于1902年) 的旧址。据周边老产业工人回忆, 直到20世纪90年代, 还有大量直径1m以上的木材在这段沿江区域运输、加工、分解。

我们希望这些关于场地近百年的历程能被人们记住, 成为周边居民津津乐道的故事, 因此从一开始便确定了采用钢木结构的策略, 希望温润的木质能够唤起人们对这段滨江历史的回顾与感知。

原先上海公共水岸资源十分有限, 尤其是长期作为工业用地的杨浦滨江地区, 对于滨江亲水空间的期待产生了巨大的客流量。仅在2016年国庆三天假期, 杨浦滨江示范段的参观人数就达到10万人次。这也使得人们对滨水空间在观景休闲之余有了更多的需求——更加丰富完备的活动内容。

人人屋所在的滨水区段为塔吊演艺区。以塔吊为背景、以码头为舞台、以绿地条椅为看台, 夜晚时常有露天电影的放映和各种民间文艺演出。人人屋作为滨水驿站, 提供了直饮水、医疗急救、全息沙盘、微型图书室等服务, 完善了日常性的功能。当该区域举行文艺表演时, 驿站也能作为舞台的辅助用房, 完善整个区段的功能设定。

从设计一开始, 人人屋就被想象成为掩映在树林之中的小驿站。首先我们希望人们置身其中的感受是同周边环境相融合的, 不做截然的分离, 当然也不会是毫无遮掩的暴露。在我们的想象中, 从道路或码头步入树林, 再由树林步入小屋, 会是一个逐步由开放走向静谧的过程, 所以我们希望建筑的外界面能够成为树林的一种延续, 使得内部与外部之间保持连续, 产生独特的空间体验。这就需要采用一个有厚度的朦胧界面作为建筑内外之间的过渡。

然而这样的一个界面, 我们并不希望它是一个完全装饰性的构件, 而是希望用结构体系本身来形成一层朦胧界面, 从而更好地强化这种延续性。在混凝土结构和钢结构主导行业的今天, 大多数情况下大家对木结构的各项性能并不熟悉, 所以木材在很多时候仅被作为装饰构件来使用。但如果能将木材作为结构构件呈现的话, 常能收获令人惊喜的建构美感, 空间和结构会更加统一, 建筑本身也会呈现出更强的可读性。

木结构发展到今天, 也已经历了工业化的洗礼, 出现了多种成熟的现代木结构体系, 其中以胶合结构材为主导、以钢节点为主要衔接方式的钢木结构是现代木结构独具特色和代表性的类型。滨水岸线不仅要包含过去更需要映射当下与未来, 这也引导我们采用具有现代木结构特色的钢木结构来搭建“人人屋”。

在结构体系的选择上, 我们摒弃了构件粗大的梁柱结构, 取而代之的是用相互连接的细密构件形成共同作用的结构系统。外置的木构架成为滨水景观中的重要元素, 使人人屋在密林草丛中折射出木构建筑的温润之光。

木结构设计以人字形落地杆件为基本单元, 不断重复并相互支撑形成整体空间结构;在这样一个基本网格的空间体系中, 再反向掏出一个小屋形态的内部空间, 这也是取名人人屋的另一层含义。

空间结构以800mm作为基本模数, 高4.6m、长13.6m、宽6.4m。从短轴方向看来, 木构体系由八榀木斜杆形成的空间结构组成, 四榀直接落地, 四榀悬空。在木空间结构的内侧为玻璃幕墙体系, 幕墙的分割方式同木结构空间网架相对位, 形成空间钢框架结构。整体形成有充分刚度的钢木组合的空间网架体系, 即将四榀悬空的木斜杆结构通过钢节点连接件与内侧空间钢框架结构有效连接, 从而形成钢木整体受力的空间结构体系。

外围木斜杆空间结构体系的受力规律如下:在竖向荷载作用和风荷载作用下, 落地区域的斜杆主要受轴力作用, 弯矩值相对较小;非落地区域的斜杆主要受弯矩作用, 轴力值相对较小。由此可见, 该结构体系空间受力特点明显, 受力分工也很明确。经复核, 采用观感与受力性能均较好的欧洲云杉胶合木材, 斜杆截面为60mm×60mm;另外考虑到水平支撑杆作为纯轴向受力构件用以提高结构横向抗侧刚度, 构件截面为40mm×40mm。

内部空间钢框架结构体系的横向抗侧刚度为受力薄弱点, 设计中巧妙利用两侧端部门头形成空间桁架, 同时在近端跨处增设一小桁架。受力分析结果表明, 增设该空间桁架后, 结构的侧向变形由20mm减小到10mm, 效果显著。此外, 为了使得建筑更加轻巧, 钢框架构件采用50mm宽的方钢管, 截面尺寸也做到了极致。

钢木整体受力空间结构体系中, 在竖向荷载作用下, 内部钢框架结构给予外围木空间结构未落地部分以竖向支撑;风荷载作用下, 轻巧的铝合金屋面受到向上的风吸作用, 与其直接连接的木结构将该拔力传动到内部钢框架并同步向上, 从而减小其变形量。

我们在2018年2月上旬春节前夕接到设计任务, 直到4月底方案才得以最终确认, 同时要求项目于7月1日完成建设并投入使用。两个月从方案到施工图再到完成建设, 时间极其紧张。得益于采用了构件标准化、工厂预制、现场拼装的现代钢木结构体系, 使得我们在这样的工期下依然能够保证较高的完成度。

钢木结构作为装配化建筑, 在完全实现工厂预制、现场拼装的过程中, 最关键的环节便是对连接节点的精巧设计, 而节点设计需综合考虑受力要求、建筑效果美观、拼装便利可实施等因素。

(1) 木交叉斜杆柱脚节点

木交叉斜杆在柱脚处设计为铰接节点, 为便于与基础混凝土连接, 先将带有锚筋的钢埋板埋置于混凝土基础内, 之后通过对穿螺栓将交叉斜杆固定于半弧形钢板上, 并设双螺母放松。

(2) 木交叉斜杆与水平支撑杆连接处的T形钢连接件

项目典型的连接节点为木交叉斜杆与水平支撑杆的连接, 这里巧妙地采用T形钢连接件。首先, 一个大头螺钉从外侧钉入交叉斜杆节点中心;然后, 交叉斜杆节点内侧通过4个自攻螺钉将T形钢节点板翼缘与交叉斜杆连接;最后, 将T形钢节点板腹板插入开槽的水平支撑杆, 并通过4个螺钉进行固定连接。该T形钢连接件节点做法结合了整个木结构体系的拼装过程, 不仅满足受力要求, 而且便于现场安装、效果简洁美观, 同时增强了连接节点刚度, 做到了“强节点、弱构件”的设计理念。

(3) 屋顶设纵向连接杆的木交叉斜杆与水平支撑杆连接处的加长版T形钢连接件

屋顶处木交叉斜杆与水平支撑杆连接处因设有纵向连接杆, 在钢连接节点设计时, 将T形钢连接件的两侧翼缘进行加长, 通过6个螺钉将纵向连接杆固定于加长的T形钢连接件翼缘。

对于钢木组合结构, 合理地组织建造装配过程非常重要。项目在极其紧张的工期压力下, 反复优化装配过程, 部分工种施工不可避免地出现交叉施工, 因此一个充分优化、合理组织的装配过程尤为关键:由内而外, 由下而上, 先安装内部空间钢框架结构, 再逐个对称安装外围各榀木斜杆组成的空间结构, 之后固定木水平支撑杆, 同时将中间四榀木架连接于钢框架之上, 最后安装铝合金屋面与内挂玻璃幕墙。

木材本身具有特殊的人文和艺术属性, 现代木结构体系为我们使用木材创造了更多的可能性。钢木复合、构件互联、整体作用、胶合改性、预制拼装, 这都为我们今天木结构的使用开拓了更加广阔的天地。