空间设计与建筑结构——抗震需求上的博弈

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熊本熊的故乡九州岛熊本县在这个月的 14 日和 16 日分别经历了 6.5 级和 7.3 级的两场强震。除了你在题图上看到的当地著名景点熊本城天守阁遭到损毁,还有至少 19 栋房屋在地震中倒塌。

在这样的时刻,谈论建筑如何抗震再次显得很有必要,事实上也的确有人这么做了。从九州岛福冈县出发,沿着关门跨海大桥一路向北行驶 1.068 公里,就能到达小松精炼(Komatsu Seiren)总部办公大楼所在的本州岛。

小松精炼是一家专门研究混合纤维和纳米纤维的纺织品上市公司,除了做建材也做男装。就在地震发生一周前,这家公司委托隈研吾建筑都市设计事务所利用旗下产品“热塑碳素纤维绳”所设计的抗震改造项目刚刚竣工。

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这是世界上第一个用碳素纤维绳抗震的建筑。覆盖主体的那些白色纤维绳叫做“Cabkoma”,是小松精炼刚刚研制出的抗震强化材料,构造和制作过程完全由 PC 计算和控制。内芯是碳素纤维,外面包裹着合成纤维和无机纤维,最外层则涂了一层热塑树脂。这条柔软的绳子直径仅 6 毫米,虽然重量只有同样粗细的钢丝的五分之一,强度却达到后者的 7 倍,颜值也不错。

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公司团队在研发出 Cabkoma 后可能十分兴奋,所以打算直接把总部大楼本身变成实验演示对象,用纤维绳将大楼改造成半办公半展示的抗震建筑,改名“Fa-bo”(纤维实验的英文简称)。

接到这个请求的隈研吾建筑都市设计事务所也的确成功做到了——外部从顶板拉丝,用侧向力锚将建筑主体加固到地面,内部围墙则局部挖空,把纤维绳斜拉、交叠、绷紧,制成兼具通透性和承重能力的“绳墙”。不过用的不是标配 6 毫米,而是特别定制的 9 毫米版。

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自然状态下的纤维绳是很美的室内装饰。此外,碳素纤维生产过程中的副产品 Greenbiz(一种超细纤维多孔陶瓷板)也被拿来在屋顶建了个小花园

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不过,当我们找到四位建筑设计师询问他们对这栋建筑的看法时,大部分人的第一反应都是,“这太不‘隈研吾’了”。

RSAA 中国办公室合伙人庄子玉觉得这个建筑虽然挺巧妙,但和 Christian Kerez 为郑州龙湖 CBD 区办公楼做的设计有点像。“你看,都是(从侧面)加配重,把顶板用侧向力锚固定住。”

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Christian Kerez,郑州龙湖CBD区办公

“隈研吾一贯以来喜欢研究的是各种软质界面的建筑体验。”度态建筑合伙人朵宁和北京建筑研究院设计师赵楠介绍说。软质界面是指由木材、绿化、水体、镜面等组成的外观设计,多给人自然通透的感觉。隈研吾一直追求的美学理念是让建筑的体量感渐渐消失、越来越轻柔,因此他的外观设计中“软质界面”是惯例。

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玻璃木屋,隈研吾建筑都市设计事务所(图片来自designrulz.com)

相对的,硬质界面则是由砖、石、混凝土等组成的更有庄严感的硬质空间,比如小松精炼办公楼被绳索包裹下的样子。

也就是说,小松精炼独特的抗震需求可能让设计师选择了居中的做法,不是像往常一样彻底改造硬质界面,而是利用纤维绳保留了一部分轻柔的空间感。

这显然不是个例。纯粹为了抗震而设计的建筑少之又少。无论对使用者还是对建筑师自身而言,美都是必不可少的表达。在这种情况下,设计师要面对的,就是空间设计与建筑结构、抗震需求上的博弈。

庄子玉和他公司的大多数项目都在中国东部沿海的地震带上,所以抗震考虑是很重要的一部分,也是设计的难点。由于中国目前的大部分项目都涉及框架剪力墙体系,建筑师在空间设计上的最大敌人反而常常是用于抗震的剪力墙。“剪力墙是很厚的横向墙体,因此能很好地阻挡同样也是横向袭来的地震波。但这也意味着它阻隔了空间,对于空间设计和创造而言是不小的阻碍。”

以 RSAA 最近的天津四中新校区项目为例。“你看这个突出部分的下方,看上去是玻璃的,其实是一层表皮,里面是用来抗震的剪力墙。从设计上讲,这部分原本应该是向户外场地开放的流线,但是为了考虑抗震,我们还是用了剪力墙,通过开小洞和玻璃表皮平衡空间上的通透。”

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天津四中新校区,图片来自 RSAA

除了在剪力墙上下功夫以外,另一种可能的方式是通过空间桁架体系平衡抗震性和设计感。桁架其实就是由直杆连接而成的平面或空间结构,不容易断裂、变形,同时还能很好地抗震、抗风。RSAA 正在进行中的南京雨花金陵项目用的就是这种方法。

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金陵雨花,图片来自 RSAA

尽管困难重重,不少经典设计还是可以通过“以柔克刚”的方式取得博弈的胜利。建筑师们向我们推荐了几个好例子。
比如台湾 101 大楼,建筑内的钟摆设计制造了一道景观,同时又通过钟摆的来回摆动,缓解了地震波可能给建筑物造成的来回晃动的幅度。

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台北 101 大楼

比如日本设计师坂茂(Shigeru Ban)。日本神户大地震时,他仅用一天时间,为失去家园的灾民盖起了一座纸筒教堂。

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纸筒教堂

比较好的历史案例是天津的辽代古刹独乐寺。它是中国现存最古老的木结构建筑之一,历经多次大地震而安然无恙。“以前的木质结构古建筑很抗震。因为榫卯交接的这种结构是可以自动调节的,就像竹子,能屈能伸。”

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独乐寺

再回头反观隈研吾建筑都市设计事务所设计的这个“Fa-bo”抗震楼,也许你能更深切地感受到设计师与抗震需求之间一直在进行的美学博弈。不过还有一个可能性,就是这家材料公司本身想为自己的材料做个宣传,而现有的建筑方案恰好满足了这一点——毕竟,没有比一幢大楼存在感更强的广告了。

这可能也才是设计的魅力所在。“好的设计应该是解决困难和问题的途径,一来一回的较量也是提升设计进程的一个重要因素,所以我觉得其实挺有意思的,从不会把它当成一件痛苦的事。”庄子玉在采访结束时说。

图片:designrulz.com,谷德设计网,文字:好奇心日报,仅供学习参考,版权归原作者所有。​

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