柔物

上海
展亭与景观
照片 © 陈颢
展亭入口
照片 © 陈颢
材料研究
初期概念模型
模型研究
覆盖下的尺度
照片 © 陈颢
聚氨酯喷涂作业
充气球与开洞关系
模型照片
覆盖下的站立
照片 © 陈颢
阳光里的嬉戏
照片 © 陈颢
屋顶上的孩童
照片 © 陈颢
建筑师
直造建筑事务所
地址
Lin Gang New City, Pudong, 上海
年份
2017
客户
Shanghai Harbour City Development (Group) Co. Ltd
团队
Yanfei Shui, Yichi Su, Yuanrong Ma, Haibo He, Hanhua Xu, Xini Chai

柔物位于上海临港港城广场展示中心,是直造建筑事务所应2017年上海城市空间艺术季的邀请,设计并建造的构筑物,以作为临港展场的室外拓展部分。

技术的发展让建造越来越有可能改变地质条件的束缚,临港新城就是最好的案例之一。站在这个人类有史以来最大规模吹沙填海的场地上,我们已经很难分辨它是流动的还是固化的,是原有自然的还是人工操控的。当回顾这个超尺度的造地过程,我们着迷于其中物态的模糊性,以及超越人类经验所面临的神秘和不可预测。它所呈现的一种意外的自然,也成为了我们思考展亭的起点。

我们选择了基本的建筑原型——覆盖与支撑。覆盖部分使用了发泡聚氨酯,一种通常在建筑中用作保温层的隐性材料。聚氨酯可在现场喷涂成形,并能在极短时间内由液态迅速膨胀硬化,并在表面自由发泡出褶皱。其中物态的模糊性带给体验者不同尺度下的多样解读。

聚氨酯材料确定后,起初考虑过通过数字化力学找型来寻找最优曲面的思路,但由于力学最优解的形式过于单一而放弃。如实现建筑要求的样式,则需要解决壳体抗弯问题。因此我们与结构师对材料的力学性能进行了进一步的实验研究,提出了采用尼龙网对聚氨酯进行补强的构思,而后确立了一种新的建造模式:通过重力悬吊,张紧尼龙网后再在其双面喷注聚氨酯。

这一模式的重要意义在于,在建造阶段壳体即已经完成自重下变形,理论上如边界条件不变则重力不再产生附加二次变形;同时重物卸载后,将在聚氨酯内产生预压应力来降低开裂风险。由此展亭的覆盖部分便形成了一个轻质的预应力壳体结构。

根据这个建造模式,在喷涂聚氨酯之前,我们在尼龙网上安置了若干充气球,并于每个球下挂配重,使得尼龙网被下拉而形成向下凹陷的造型。我们企图通过此举在产生预应力的同时,获得覆盖部分的形态。因此在配重的过程中,我们不仅考虑了壳体的结构与性能的承受范围,还在安排充气球的大小、数量和安放位置时,充分考虑了使用者在其下方行走的体验,更积极地回应展亭与公众的互动。

与此同时,我们对展亭做了结构预测。在立柱数量及定位方面,经优化研究,在屋面挠度可接受范围内,确定了最大角部出挑5m,共6根直柱的方案。基于大变形理论的分析后,确定立柱采用50x50实心钢,柱顶由80x6方通与壳体过渡衔接。

而为对抗钢框受到尼龙网侧向拉力时发生的弯曲,我们在钢框内引入弧形钢筋,将尼龙网紧绷在其上。这一做法将网的张力转移到弧形钢筋上,再转化为钢框的轴力,从而控制了钢框的变形。在聚氨酯覆盖部分,我们则放弃对特定形式的诉求,而由支撑的钢柱的尺寸和位置决定其跨度和厚度的极值。

得益于经验预判与计算相结合的方式,我们获得了此种柔物。其模糊的精确性,重现了被单纯工业化所取消的感知的在场。

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