业主:扬州瘦西湖旅游发展集团有限公司

建设地点:江苏省南京市

建筑设计:上海交通大学设计学院上海交通大学规划建筑设计有限公司

联合设计:扬州园林设计院有限公司

项目负责人:刘杰

设计团队:刘杰、曹晨、张雷明、乐为、石建权、张文华、章晓丹、郭晓燕、罗述慧、乔雷亮、柴洋洋、刘小荷、赵宏伟

总建筑面积:242.00m²

设计时间:2017.09～2017.10

建成时间:2018.01

图片版权:苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司六分公司

近年来, 国家先后出台了若干有关发展木结构建筑的政策、意见等, 提出“发展木结构建筑, 促进城镇木结构建筑应用, 推动木结构建筑在政府投资的学校、幼托、敬老院、园林景观等低层新建公共建筑, 以及城镇平改坡中使用……” (工业和信息化部、住房和城乡建设部《促进绿色建材生产和应用行动方案》, 2015年) , “在具备条件的地方, 倡导发展现代木结构建筑” (《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》, 2016年) 。2017年, 江苏省政府也提出“在大力发展装配式混凝土建筑的同时, 积极推广装配式钢结构建筑和装配式木结构建筑” (《省政府关于促进建筑业改革发展的意见》, 2017年) 。在此背景下, 设计方紧扣新时代建筑业发展的主题, 并结合项目特点, 因地制宜、汲古扬今, 确定了景观园林建筑部分采用传统木结构, 会议厅部分采用现代木结构的基本思路, 意图达到建筑与景观的相得益彰。

本项目位于江苏省南京市某机关院内, 是作为北山景观提升项目中的新建工程之一。北山是院内一座规模不大的小土山, 南高北低, 四面有道路环绕, 土山最高处距南、北侧道路高差分别约5m和10m, 北侧、东北角、西南角均有建筑物。整个北山景观以扬州古典园林风格为主题, 在山坡上新建游步道、折山廊以及富有扬州地方特色的“四面八方亭”等, 并掇山叠石、辟径筑路, 营造建筑与山水之景, 形成富有特色的景观园林空间。

北山西南角是会议厅的建设场地, 原有一座两层的砖混结构办公楼, 拆除后将在原址上建设新会议厅。设计之初, 业主希望新会议厅能够充分利用周边的景观环境条件, 并具备一定特色 (图1, 2) 。建成后的会议厅为单层, 建筑平面呈矩形, 东西长20.10m, 南北宽12.20m, 建筑面积约242.00m²。建筑为悬山顶, 西侧山面带披檐, 建筑高度约6.68m, 屋脊至室外地面高度为约9.60m。建筑定位为小型会议厅, 设定人数为110人, 配套控制室、休息室、卫生间等服务用房。

建筑设计延续北山景观营造的思路, 结合会议活动的功能需求, 适应整个北山的景观与人文环境, 意图建设一座既有中国传统建筑风貌又有时代精神的现代建筑。所以设计考虑从造型、材料、结构等方面进行创新, 设计团队基于多年来对中国传统木结构的研究以及现代木结构建筑设计实践的经验积累, 从中国传统营造思想与智慧中获取设计灵感, 并加以凝练、转译, 用现代建筑设计语言来表达新时代的建筑。

中国传统营造思想的特征之一是“小材大用”, 即以小尺寸的构件组合成稳定的结构体系。如传统官式建筑常见的斗栱作为建筑中重要支承与连接构件, 就是通过一系列标准构件组合而成。又如北宋名画《清明上河图》中的“汴水虹桥” (图3) , 就是通过小断面圆木构件之间的纵横叠压而形成长达近20m的大跨结构。直到20世纪80年代, “虹桥”结构才被中国科技史学界所认知, 并逐步揭示了“虹桥”结构的科学性, 2005年, 本研究团队将其命名为“编木拱”结构^[1], 并逐步得到海内外学者的共识。

简单来看, “虹桥”结构是由两套系统横向并排交替组合而成, 系统一是由三长杆构成, 系统二是由两长杆、两短杆构成, 各杆件之间通过榫卯或绑扎与横向的木方连接, 两系统构件之间相互穿插别压形成一个稳定的结构系统^[2] (图4, 5) 。“虹桥”结构的构造特征非常类似于民间的编织工艺, 所以笔者将“虹桥”结构命名为“编木拱”结构。从这个角度来看, “虹桥”结构具有天然的可编织属性, 所以我们甚至可以通过此“编木成环”形成一个环形结构或者空间结构 (图6) 。

另外, 中国传统建筑的另一大特征就是坡屋顶, 且类型众多。不管是民间建筑, 还是官式建筑, 基本都是带有柔和内凹曲线的坡屋顶, 而檩—椽承重结构是屋面举折生成的内在原因 (图7) 。

而本项目设计结合两者特点, 对会议厅的屋顶进行了创新设计。通过对传统木拱桥结构的分解、反转、组合方式, 创造性地将外凸的拱曲线翻转成内凹的屋面曲线, 展现出独特的结构体系与设计理念 (图8) , 并运用小断面的工程木材与金属件连接的方式, 实现了大跨无柱空间 (图9) , 达到结构与造型的完美统一。

整个会议厅功能空间划分为前厅、正厅、后台三个部分:前厅左右两边设置休息室与卫生、茶水间, 中间是过厅;正厅是110人的座席与7人的讲席;后台位于讲席两侧, 是整个会议厅的强弱电间控制室。建筑南北两侧均设置大玻璃窗, 南侧可方便地观赏到室外的景观绿化 (图10～12) 。

中国传统木结构建筑营造中, 没有建筑、结构等专业细分, 主墨工匠是集设计、建造等技艺于一身, 关于建筑的造型、尺度、构造、装饰等方面均由其把握。某种意义上讲, 中国传统建筑之美在于建筑与结构的和谐之美, 我们很难区分哪里是建筑、哪里是结构, 抑或讲建筑即结构, 结构即建筑。传统建筑术语中“彻上 (露) 明造”就是描述建筑内不用天花 (平棋) 、屋架直接露明的做法。由此在本设计中, 我们也继承了“彻上 (露) 明造”的营造做法, 直接露明屋架, 展现结构与木材之美 (图13) 。

在本设计中, 为突出木构架的外观连续性, 除必要的裸露螺栓头用不锈钢螺帽装饰外, 所有钢连接节点均进行隐蔽设计。

整个会议厅的结构用材均采用优质的花旗松胶合木, 并在设计中尽可能减少构件的规格尺寸类型, 单榀屋架均是由截面尺寸为100mm×250mm的多段小构件组合而成, 柱也是由截面尺寸为100mm×350mm、100mm×250mm的构件拼合成“工”字形截面的拼合柱, 除局部梁尺寸稍增大外, 多数梁的截面尺寸为200mm×350mm, 达到“少规格、多组合”的设计要求。

屋架的结构设计是本项目的难点也是亮点之一, 灵感取自“虹桥”结构, 将原先的拱结构翻转成斜梁结构, 似是一种“颠覆”。原先分析“编木拱”结构的思路在此应予转换, “编木拱”结构构件之间采用的传统的榫卯或绑扎连接方式被替换成现代的螺栓连接方式, 原本穿插于两系统之间的横木被弱化, 取而代之的是预制金属连接件 (图14) 。同时考虑双坡屋架结构承载后会对下部结构造成较大的侧推力, 通常的方式是在两根斜梁间增设水平或交叉斜向的拉杆, 但本着突出构架特征、减少视觉遮挡的原则, 设计摒弃常规的处理方式, 通过增设一些特殊构造来达到相同的目的, 如增强斜梁与正脊、斜梁与柱的连接, 在檐口屋架上沿增设X形钢支架等措施, 让每榀屋架彼此联系形成类似的桁架结构, 来增强屋架的刚度, 以此消减屋架承载之后的侧向推力 (图15) 。

会议厅的下部结构还是采用梁、柱框架结构, 但考虑会议厅两侧大面积开窗造成结构抗侧力不足的情况, 设计中尽可能地将有限的建筑要素转换为结构构件, 如将大玻璃窗的窗下墙设置为木骨架剪力墙, 以提供必要的抗侧力支撑。

会议厅入口也是本设计的亮点之一, 不同于传统建筑的长向入口, 结合地块与建筑内部空间的特征将主入口设置在建筑西山墙面, 考虑减少太阳西晒对出入人员视线干扰及室内装修的影响, 山面挑檐长达2.5m, 设置类似披檐的构造, 并采用凹入口的形式。如何在此条件下实现屋架结构的外挑, 是又一个技术问题。在此我们借鉴了传统建筑的构造智慧, 将江南地区古代建筑中普遍应用的“穿斗”构架形式以及悬挑构造进行了转化设计。具体措施是上下两根梁的变截面穿柱出头, 尾端金属连接件与柱固定, 从而形成两层出挑, 共同承托出挑的屋架 (图16) 。

本项目的所有木构件均在工厂内加工制作、开槽钻孔, 且每根构件均在出厂前进行编码及贴示二维码, 方便出厂检验与进场验证。由于设计的特殊性, 单根构件的尺寸均不大, 对于能够满足运输要求的组件, 先行在工厂里组装好, 待运至现场与其他构件组合后直接吊装, 有效地提高了施工效率, 确保了工程能够在短短的两个月内按时竣工并通过验收。

本项目的设计是基于传统营造思想的现代木结构建筑创新设计, 将传统“虹桥”构造进行了转译, 继承了传统建筑“小材大用”的营造智慧, 实现了大跨度空间, 同时也是基于项目所在地的自然、人文环境的建筑适应性表达。设计团队十余年来一直致力于传统与现代木结构建筑的研究与实践, 试图用现代技术方法来传承并发扬中国数千年来的木构营造传统, 创新设计了如杭州香积寺^[3]、柳州开元寺、襄阳怀晋庄园等多项传统与现代结合的木结构建筑工程项目, 并主动对接世界范围内木结构建筑发展前沿, 期待能够呈现出更多、更好的现代木结构建筑作品, 为中国的现代木结构建筑的发展贡献一份智慧与力量。