基于快速建造的临时建筑实践——2019上海城市空间艺术季主展场主入口安检设施设计札记

作者:苏婷 章明
单位:同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司原作设计工作室 同济大学建筑与城市规划学院
摘要:通过回顾与梳理2019上海城市空间艺术季主入口安检设施的设计过程,从形式语言、设计演进、结构体系、围护设施四个方面记述了安检棚如何回应“快速建造”,重点论述了成品脚手架作为结构体系的力学运用和艺术表达,以期对认识和操作快速建造需求下的临时建筑提供参考。
关键词:临时建筑 快速建造 脚手架
作者简介:苏婷,同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司原作设计工作室建筑师,国家一级注册建筑师。; 章明,同济大学建筑与城市规划学院教授、博士生导师,同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司原作设计工作室主持建筑师,国家一级注册建筑师。;
基金: 十三五国家重点研发计划课题(2018YFC0704902); 国家自然科学基金(51778420)资助;

 

1对话过去与未来的形式语言

2019年上海城市空间艺术季主展场选址于拥有150余年历史的杨浦滨江上海船厂旧址,主展场设计拟对其中两座船坞及毛麻仓库进行改造,使之适应新的艺术展陈功能,并配建一座承担展场主入口服务配套功能的临时建筑——安检棚。

两座长度超200m、深度逾10m的巨型深坑——大小船坞——低调而震撼地诉说着这里曾经繁荣忙碌的船舶修造业。伴随艺术季的契机,通过置入大台阶与多功能的半室外集会空间,大小船坞被改造成为文化艺术展示的场所。告别船舶修造的电光火石,取而代之的是以船坞坞壁为近处布景、黄浦江水岸及对岸楼宇星光为舞台远景的当代艺术展示。江面上时而驶过的轮船进一步强化着场所感,形成了大小船坞绝无仅有的空间体验。市民的文化休闲需求与工业遗迹悄然融合,船坞焕发出全新的活力。

作为艺术季主入口提示建筑的安检棚,锚固于船坞西侧的空地上,以其独特的形式语言彰显着当代性的同时,也回应着船厂的场所记忆。

一片长约49m、宽逾20m的金属屋面一角翻折、倾斜落地,支撑在鳞次栉比的脚手架上。坡屋面檐口高昂起翘、迎向集散广场,另一侧简洁有力地落向地面。西南角屋面轻盈翻起,增添了形态动感,明确指引着观展游客由此进入艺术季主展场。横纵交错的脚手架构成了钢管“密林”般的景观,杆件在空间上的交叠呈现出视觉上的朦胧与模糊,传达出不确定与多样化的空间感受。隐约可见4个反射着脚手架银色光泽的功能盒体穿插其间。游客在一片银色与朦胧中穿行,短暂停留又离开,进入关于城市与空间的艺术叙述中去。

在城市建设中,大多数时候脚手架是为建筑施工服务的平台。在每一座崭新的建筑落成之前,它都先行生长、拆落,短暂的存在仿佛是一件新生事物的序曲。在安检棚的设计中,脚手架作为第一视觉元素呈现在观展游客眼前,从文化语义上暗合了2019年上海城市空间艺术季之聚焦所在——“滨水空间为人类带来美好生活”。比起一座业已完成的建筑,它似乎蕴藏着更多对未知的好奇、对美好的憧憬,预设着更多可能性,充满着向上生长的力量。脚手架短时内搭建与拆除的属性符合安检棚作为临时建筑的诉求,也隐喻着城市更新中活动的快闪与转变。

铝板屋面呈块状相互交叠,远看仿佛鳞片起伏。屋面内外两侧采用了不同颜色的氟碳喷涂,以中灰色面向天空,以暗红色面向集散广场。从入口广场看去,向下收缩的倒梯形暗红色体量象征着船舶底部。镀锌钢管银色的锌花与铝板屋面暗红的底色形成强烈的视觉冲击,远远看去,仿佛船坞里船舶修造的场景再现。由此,安检棚不仅是当代性的体现,更在形式上与人们对船厂船坞的历史记忆产生了链接。

夜晚,安检棚在灯光的烘托下呈现出另一种性格,红色的“船底”超越脚手架成为视觉焦点。线性照明灯被固定在最上层的脚手架横杆上,朝向屋面投射,意图在亮红的屋面与暗黑的夜空之间画出一条明暗交界线。红色的屋面呈现出由上至下、由亮变暗的渐变效果,仿佛一艘靠港的巨轮静待启航。

2 安检棚与船坞

2 安检棚与船坞

 

3 2019上海城市空间艺术季主展场夜景

3 2019上海城市空间艺术季主展场夜景

 

1 安检棚银色的脚手架与翻折的金属屋面夜景

1 安检棚银色的脚手架与翻折的金属屋面夜景

 

4 由毛麻仓库望安检棚

4 由毛麻仓库望安检棚

 

2工期压力促发的设计演进

受制于紧迫的工期,设计伊始就思考着采取装配式的建造方式,并以建构逻辑和性能驱动作为建筑表达的出发点。在保证结构体系适应使用功能并且自身安全可靠的前提下,最大限度地节省设计和施工时间、节约建造成本,并利于快速拆除和再利用。然而,伴随设计的推进,工期仍在持续不断压缩,导致方案不得不进行一次又一次“迭代”以匹配工期。最终落成的安检棚,实现了20天内完成现场施工作业的目标。

安检棚的设计与大小船坞里加建的构筑物同步考虑,以营造场所的整体性。一代方案中,以一条圆弧为线索串联起安检棚所处的入口广场以及大小船坞。微弧的线条与船厂既有的刚硬轮廓形成对比,柔化了场所的工业感。安检棚采取钢柱木梁的结构体系支撑起一座非对称的钢制双坡屋面,下方容纳各项服务配套功能。在迎客方向坡屋面檐口压低至3m,营造近人尺度,而在面向展场内部一侧落地,形成可上人的屋面休息等候区。屋面西南角翻起,引导进入展场的路径。屋面突破传统形制、生长于场地,它是展区的入口提示、安检等候区的遮蔽天棚,也是展场区的休息场地。一代方案基本确立了屋面形态与功能的匹配关系,但上人屋面给结构设计和屋面的施工增加了难度,进而影响工期。因此二代方案在一代方案的基础上缩小了上人区域的范围,并简化了非上人区域的屋面构造。

然而,钢木组合的结构体系尽管在一定程度上实现了工厂预制加工、现场装配建造的模式,但工厂加工周期较长,且弧线造型也形成了一些非标构件,增加了预制生产和现场安装的复杂性,不能满足进一步压缩的工期需求。因此,在三代方案中设计取消了钢木组合结构,仅采用统一直径的钢管组合成受力单元,以单元形成空间网架的受力体系。形态上也取消了弧线,平面微弧的双坡屋面转变为钝角折线形的单坡屋面。

钢管空间网架的结构体系较之钢木组合结构大大节省了工期,但一方面较复杂的受力体系增加了结构计算的难度,另一方面也产生了大量钢管连接节点,极大增加了现场施工的工作量。如何在钢管空间网架结构的基础上简化受力体系和节点?此时,模块化的建构方式、装配式的施工模式及可回收再利用的材料属性,将发展趋于成熟的“脚手架”从辅助施工的幕后推向了幕前。四代方案采取成品脚手架作为结构支撑和空间表达的主体,并将钝角平面修改为直角的L形平面以便直接利用模数化成品。遗憾的是,屋面可上人的休息等候区因为“减少屋面板块单元”的要求而被取消。在最终落成的五代方案里,L形进一步被迫削减为一字形平面,设计失去了“人字形”屋面覆盖的大跨度灰空间,但施工面积大幅减少从而缩短了工期、节约了建造成本。

5 设计演进

5 设计演进

 

6 轴测拆解图及主要受力结构示意

6 轴测拆解图及主要受力结构示意

 

7 脚手架承插型盘扣式节点

7 脚手架承插型盘扣式节点

 

尽管不断压缩的工期迫使设计放弃了上人屋面和大跨度灰空间的营造,但促使设计获得了一个速度和表达兼顾、结构与空间统一、建构逻辑完整而有力的极简结果。

3“脚手架”体系从辅助措施到主体结构演变

为实现快速建造的目标,设计应在选址、选材、建筑结构体系、构造处理等方面遵循合宜的准则[1]。除第一项为既定项之外,脚手架是植根于建构逻辑的选择:选材为成品构件,易得易加工,更重要的是构件标准化、模块化,利于以简单的规则整合较复杂的空间形体;结构体系清晰合理、受力计算简洁明了;连接节点的构造处理方式成熟且易于施工。

作为重要的施工工具,脚手架在我国经历了近60年的发展历程。从竹木脚手架到钢管脚手架,脚手架的承载力、耐火性均大大提高,也更加节约资源、环境友好。除少数偏远地区外,竹木脚手架已基本退出施工现场。脚手架的连接方式包括最早开始使用的扣件式、后来的碗扣式及新的承插型。项目选择了新型承插型中的盘扣式脚手架,较之扣件式、碗扣式,它具备受力更优、搭拆快、易管理、适应性强等优势。咬合加插销的连接方式,既保证了轴心传力特性、较好的抗风拔效果,也利于快速安装和拆除。每个盘扣上设有8个连接插孔,除水平、竖直构件外,还可便捷地连接斜撑,适合本项目需要通过脚手架实现一定跨度的无柱空间的需求。现场工人只需敲击加局部点焊,即可完成节点的连接。

8 安检棚交通动线“一横”

8 安检棚交通动线“一横”

 

承插型盘扣式脚手架的杆件长度多以0.3m为模数,考虑到功能空间面积均较小,将其结构高度定为2.4m是适宜的,同时为尽量减少连接节点,设计选取1.2m边长的脚手架立方体为结构基本模块单元。以此单元构筑“格构柱”加桁架的框架支撑体系,“格构柱”以12m的轴线距离沿纵向排布,共设九榀,底部通过与地面预埋件焊接固定。由此,标高2.6~3.8m的桁架实现了竖向结构平面外的抗侧能力。这些可以被理解为“主体结构”的部分满做斜撑,保证侧向稳定性,此外在0.2、2.6、5m标高加设了水平斜撑,以对抗上海8、9月份的台风天气和其他未知风险。设计通过脚手架单元化的建构方式实现了高度2.6m、跨度4.8m的“无柱”空间,在楔形体里形成“一横八纵”的游走通廊。“八纵”分别对应安检通道、取票、寄存、志愿者休息等功能空间,“一横”则作为交通动线将各个功能串联起来。

4同快速建造相匹配的围护体系设计

脚手架搭建的结构体系构建出了基本的空间形态,尚需与围护结构协作,为观展游客提供一个遮阳避雨的等候空间,承载取票、寄存及志愿者休息等功能。

安检棚选择铝板作为屋面材料,因之同样具备加工快速、施工方便的特点。3mm厚铝单板屋面板跟随主体结构的系统模数,每个板块支撑在1.2mX1.2m的脚手架钢管柱柱头上。顺应屋面形态,屋面板块控制在6种:常规板块、天沟处板块、天沟两侧板块以及3种檐口收边板块。常规板块四边翻折,作为加强肋提高了板块的刚度,减小了板块自身的形变。同时,对边异向翻折的部分左右、上下相互搭接,使雨水顺坡而下流淌至地面,有效避免了雨水因两块平接屋面板之间的缝隙而发生渗漏,从而规避打胶。天沟处的板块类似“簸箕”的形态,收集两侧汇入的雨水,通过“水嘴”将雨水层层传递至地面。

1 0 平面图

1 0 平面图

 

9 安检棚夜景通透轻盈

9 安检棚夜景通透轻盈

 

1 1 安检棚鳞片状铝板屋面

1 1 安检棚鳞片状铝板屋面

 

1 2 铝板屋面构造节点示意图

1 2 铝板屋面构造节点示意图

 

1 4 功能盒体拆解图

1 4 功能盒体拆解图

 

1 3 安检棚入口夜景

1 3 安检棚入口夜景

 

不同于常规建筑物有较高的保温防水要求,安检棚作为临时构筑物,其屋面被构想为“漏光不漏雨”的开放形式。通过上下板块之间预留缝隙的方式,让光线得以渗透进来,层层的线性自然光在原本稍显冰冷的金属界面上洒下一抹明媚,消解了实顶屋面的沉闷、模糊了建筑与环境的边界。夜晚,灯光从屋面板的缝隙中逃逸至室外,夜空下鳞片状的屋面仿佛泛着波光。

同样出于快速建造的考虑,设计将不同使用功能整合在4个同样大小的4.8m×4.8m×2.4m的功能盒体里。标准化的功能盒体在其围护设施的选择上也以施工快速为优先考虑,最终选用钢骨聚碳酸酯板作为墙体材料,具有轻便、易安装、阻燃且一定保温隔热的特点。透光不透视的聚碳酸酯板为室内空间提供了充足的自然光线,同时也遮蔽了室内不受控的陈设。从室外看,聚碳酸酯板微微反射着脚手架杆件的银灰色,藏匿在钢管森林中,强化了空间的透明性。聚碳酸酯板与木地板、钢板屋面共同围合成盒子的六个面,钢龙骨通过钢抱箍与脚手架杆件进行栓接。“轻接触”的龙骨连接体系有效避免了现场湿作业,也使得建筑体量更加轻盈。

5结语

2019上海城市空间艺术季主展场安检棚的设计,成功地将“脚手架”这一建构体系进行了结构化改造和建筑化运用。如何面对建筑的“临时性”或者说如何在这样一个多变的城市环境中展开过去与未来的对话,也是设计中试图回应的部分。面对日新月异的时代背景和敏感多变的城市环境,我们将会面对越来越多的快速搭建问题,相信临时建筑和建筑的“临时性”将会越来越多地进入建筑学的视野引发探讨和思考。

 

参考文献[1] 彭泽.临时性建筑快速建造设计原则初探[J].城市建筑,2015(14):51-52

[2]肖毅强.“临时性建筑”概念的发展分析[J].建筑学报,2002(7):57-58.

[3]陈翔,方婷.快速建造[J].建筑与文化,2010(2).

[4]章明,张姿,张洁,等.涤岸之兴——上海杨浦滨江南段滨水公共空间的复兴[J].建筑学报,2019(8):16-26.
Temporary Architecture Design Practice Based on Rapid Construction:Notes on the Design of Security Inspection Facilities at the Main Entrance of 2019 Shanghai Urban Space Art Season Main Venue
SU Ting ZHANG Ming
Abstract: By reviewing and sorting out the design process of the main entrance security facilities of the 2019 Shanghai Urban Space Art Season, this paper describes how the security inspection shed responds to "rapid construction" from four aspects: formal language, design evolution, structural system, and enclosure facilities. The paper puts emphasis on the mechanical application and art expression of the scaffold as the structural system, with the aim at providing a reference for the temporary architecture practice under the need of understanding and implementing rapid construction.
Keywords: temporary architecture; rapid construction; scaffold;
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