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不被结构师疼爱的建筑宝宝,要更坚强啊~

来源:非标准建筑工作室 时间:2020-06-19 作者:拆房部队 浏览量:

作者: 拆房部队 (公众号:非标准建筑工作室) 

时候假装也是一种坚强的表现,
原来自己比想象中还要强大很多很多。
《一禅小和尚》

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拆房:曾佳璇  文案:林雅楠  拆房指导:林雅楠  总指导:赵劲松

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每个展翅高飞的建筑师

都有对隐形的翅膀。

翅膀上的每根羽毛都写满了来自亲生结构大神的疼爱。

就像库哈斯有巴尔蒙德,

石上纯也有佐藤淳。

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然而,结构师常有,结构师的疼爱不常有——特别是疼爱咱们这种小透明的结构师更是绝无仅有。
也不知道是不是母胎solo的基因已经影响到了专业技术领域,撩不到漂亮可爱的小姐姐也就算了,怎么想和朴实憨厚的结构小哥哥聊聊人生理想也这么难呢?

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没有人有义务为你的理想买单。
甲方爸爸没有,结构小哥哥也没有。
说句不负责任的废话就是
——万事还得靠自己。
但能靠自己谁想靠别人?80%的建筑师都是结构渣,卡拉特拉瓦只有一个。真以为结构师不要面子的吗?
所以,负责任一点儿的废话应该是
——有些事儿是可以靠自己那点少的可怜的结构知识解决的。
比如,下面这位来自伊朗的建筑师
Alireza Taghaboni。
我们就叫他小A吧,反正大家都不熟。

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小A的结构知识真的有限,最熟悉的就是伊朗本土建筑文化中常见的
“查塔奇”(Chahartaq)
多被用于宗教和宫殿建筑。
说白了就是一种组合拱券的结构形式。

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“拱”应该算是入门级的基础结构知识点了。基础到都不用你的结构老师废话,你的建筑史老师都能顺手给你掰扯明白了。
下面简单复习一下,学霸请自动忽略。

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①承载力:拱自身具有很好的抗压性能,对于水平力的抵抗能力较弱,而要提高水平力的承载能力则需要将其沿着受力方向加厚,例如从拱变成筒拱。

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②侧推力:拱的两侧往往具有向外的侧推力,这也是为什么一般拱都需要接地或者加拉索构件的原因。一般说来,其矢跨比越大,则侧推力越小,例如高耸的抛物线拱就比低矮的正圆拱的侧推力小。 
小A虽然结构技能一般,但却很爱思考。
他盯着这个“查塔奇”看了半天,恍然大明白了一件事儿:
拱是可以组合的啊~
不仅可以生成圆形平面,还可以生成方形平面,三角形平面。如果以之为单元,还可以无限组装和拼装。

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更重要的是,拱的尺度是可变的啊~换个有bigger的说法就叫“无尺度构件”。

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明白了这两件事儿,小A挽起袖子就开始自力更生了。 

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初阶自力更生

目标锁定了位于伊朗的一个私人住宅。
甲方业主可能是密斯大神的真爱粉,尽管当地气候炎热干燥,依然强烈要求一个类似于范斯沃斯住宅那种的大面积落地玻璃房子。当然同时要避免范斯沃斯住宅在私密性设计上的缺陷。

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▲范斯沃斯住宅
 
首先小A根据面积需求确定了建筑体块,将建筑分为三层。

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考虑到当地炎热干旱的沙漠气候,因此将底层下沉,作为半地下空间,让土地为建筑增强保温隔热的能力。

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然后把-1F作为储藏与活动室使用,1F设置入口玄关、客厅、餐厨和卫生间,2F作为卧室,实现动静分区。

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考虑到当地实在是太晒了,小A决定使用拱结构营造曲面屋顶,降低屋顶被暴晒的硬伤。毕竟,相比普通的平屋顶,球状的屋顶在一天中能有更长的时间让一部分区域不被晒到,从而为室内营造热循环和自然风效应。

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小A选择了筒拱与半球穹顶,来组合形成的新单体,作为设计的主要元素。

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这个组合的好处很明显:
首先,比起双圆心尖券或者抛物线拱等等,正圆拱的矢跨比更加接近住宅的空间尺度。根据正圆拱的理想矢跨比,如果高度设为5米,则空间宽度可达10米。
其次,如果宽度仍然不够,可以通过延长筒拱来增大房间大小。
再次,此种单体空间只留出一个豁口供人进出,依靠垂直玻璃面来封面即可。

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一切就绪,下面就开始排结构了,
其实也是在排空间。
首先是地下室,除了四边都设有剪力墙来承力之外,小A将组合单体置于建筑中部来支撑上层建筑。

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而为了抵掉筒拱的巨大侧推力,建筑师在其外侧各设了一圈方向相反的斜撑,从而将上部传来的压力通过斜撑传给筒拱。

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这样,就在结构两侧形成了无柱的大空间,可以供业主进行娱乐活动和大型聚会。

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接着是首层。
先根据功能是否需要封闭来分类,选择把客房、厨房、卫生间这三大区域作为封闭空间。

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然后采用组合好的单体将这三个空间包裹起来,并且确定与各个房间相符合的结构尺度。

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由于首层的功能需求主要在于观景,所以三个单体统一开口朝外放置。

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布置室内分隔

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给首层罩上玻璃壳子。
为了降低温室效应,将玻璃壳内退一圈,留出外廊。

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接着放置二层。
第二层为卧室,出于对私密性与抗晒性的考虑,将其开口统一朝内,通过三个结构单体的围合,还顺便得到一个内院。

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为了让楼板起到类似地面的作用,帮助拱消解侧推力,在楼板内埋设结实的梁网结构。

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然后将外壳柔化处理,进一步起到消解侧推力的作用。

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最后布置内墙,就可以收工了。

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这就是小A领衔的
伊朗NEXT OFFICE事务所
设计的
Guyim Vault House。
也是2019世界建筑节“房屋-未来项目”类别入围的八个全球项目之一。

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让我们再回顾一下整个设计过程:

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小A搞的这个住宅,不但有文化有内涵,还极好的适应了当地的特殊气候,长得fashion又不贵,一经推出就成了爆款。

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不是上上杂志那种爆款,是叫好又叫座的那种爆款。
伊朗人民对这个方案相当买账,再接再厉让小A成片成片地整了一大堆出来类似的房子。

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作为建筑师,你必须要明白你的优势在哪里。
黑板:
我们永远都不可能在结构上算过结构师,但我们可以将结构系统转化成空间设计。

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进阶版自力更生

上面这个住宅说白了就是每组房间撑起一个“蒙古包”。
如果,建筑功能再复杂一点呢?
小A表示,我还会把直筒拱给掰成弯的。
我们都知道,传统的拱门传力非常简单,主要依靠砖砌路径传递压力,是种二维的传力方式。

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那么,如果把无数拱门以渐变的方式叠合在一起,结构上是不是依旧成立呢?

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的,你没猜错!
就是依旧成立。
而这样的筒拱在造型上就已经成功被我们掰弯了。
掌握了这个规律, 小A就继续开始自力更生了。

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这次的目标是伊朗马什哈德建筑工程组织总部。基地面积2400㎡,建筑面积14200㎡,主要功能就是办公。
这个项目个头不大,但来头不小。誓成为这条gai最靓的仔。
库哈斯说了,XL号自然具有标志性;那现在这个XS号怎么才能具有标志性呢?
答案嘛,你的设计原理老师肯定也讲过:就是通过雕塑感来营造标志性。
但雕塑感有个最大的问题就是中看不中用,想想各种广场雕塑就明白了。
至此,小A的企图也就呼之欲出了:
他打算通过掰弯筒拱来塑造具有雕塑美感的结构体系并以此设计空间。

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首先根据任务书来确定建筑体量以及层数。

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由于建筑基地非常紧张,两侧的绿地又不能动,前后还都是大马路。于是小A打通了整个建筑以解决两边马路都存在的人流量。

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那么,问题来了。
你开个过道就开吧,为什么要开个20多米这么大的过道?
还能为什么,当然是为了炫结构了。
小A把方筒空间变为筒拱。

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然后置入功能,并根据面积要求进行体量增减。

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添加外挂坡道,使得报告厅有单独的对外流线,便于疏散和管理;而外挂坡道也为建筑带来了强烈的雕塑感。

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前面说过,筒拱结构容易有侧推力问题。传统解决方法有加厚侧墙、在墙外侧另加斜撑等等。这里小A选择前一种思路。

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但!是!
过于厚实的侧墙所散发的土味审美,让艺术家小A表示决不能忍。
所以这次的处理微微有些不同。
建筑师先将带有剪力墙的交通核,作为核心筒结构,置入筒拱的侧边,用于抵抗侧推力,然后长端缩短,再把厚墙两端做收分。

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这样路人看起来,抛物线拱的侧边缘就会显得很纤薄。

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由于核心筒导致筒拱有两处发生突变,因此在突变处又添加两个拱骨架。

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并且为了让室内使用区域不被室外过道空间过度侵占,把突变处的拱的大小进行压缩,同时也就起到了强化空间透视的效果。因此这个看起来气派而巨大的拱形过道空间,就这么给室内省出了地儿。

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除此之外,还要通过调整立面上的拱,来对两处马路的人流量在入口立面上分出主次层级,即人流量大的一侧,拱形也就更宽。

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接着更骚气的操作来了。
由于大厅盒子的存在,给了第三组小拱往第四组大拱在连接时形成二连跳的机会。小A顺手就将第四组拱按照类似双圆心尖券的处理方式分为两个部分,与二连跳的拱分别相接。

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至此,一个极具雕塑感的拱券结构就形成了。

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但严格来说,最后只有前三组符合拱的定义,能起到支撑作用。而第四组更接近刚架结构,主要起到的是悬挑作用。

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由于建筑进深较大,在中部添加室外采光井引入阳光。并根据当地阳光角度,让采光井斜向南偏。

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就像筒型过道空间可以引导穿堂风一样,该采光井也起到重要的拔风作用,两者相连通,共同发挥给建筑降温的效果。

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为了拔风,采光井是作为室外空间存在的。所以小A又额外设计了一个中庭:让采光井向室内退让一圈,就形成了中庭。
嗯,这个中庭也是斜向的。

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最后,再给整个外立面与采光井筒都套上竖格栅状的表皮,就大功告成了。

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这就是NEXT OFFICE
另一个拱结构在建项目
伊朗马什哈德建筑工程组织总部大楼。

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我们再把整个过程看一遍:

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中标后,小A还很闷骚的表示:这个拱造型不是瞎搞的哦,是参考了波斯时期的建筑遗迹呢~

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“建筑的本质是空间”这句话其实挺虚的,但有个自我约束的简单方法就是:无论结构还是材料还是造型还是其他什么别的设计元素,都尽量让它们成为空间之中的构成,而不是空间之外的附属。
说白了就是,你费劲心机搞的这些东西不能被装修糊死。
当然,如果人家非要糊,
咱们也没办法。

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