▲扎哈展覽現(xiàn)場 來源：網(wǎng)絡(luò)
8月29號是扎哈·哈迪德事務(wù)所在國內(nèi)首個大型專題展的最后一天，無數(shù)建筑從業(yè)者和愛好者都慕名前往上海浦東新區(qū) 藝倉美術(shù)館看展。除了展覽本身，展覽館本身也是一個值得探討的建筑。
01
懸掛結(jié)構(gòu)
從帕特農(nóng)神廟的柱距到蓬皮杜藝術(shù)中心的無柱大空間，建筑師在增加空間跨度上不斷自我超越。在這過程中，除了材料強(qiáng)度的改變，結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新也起到了關(guān)鍵作用。
▲帕特農(nóng)神廟 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲蓬皮杜藝術(shù)中心結(jié)構(gòu) 來源：網(wǎng)絡(luò)
今天給大家介紹一個實現(xiàn)少材料大空間的法寶——懸掛結(jié)構(gòu)。
假設(shè)用一個最基礎(chǔ)的梁柱結(jié)構(gòu)形成一個空間單元，如何在這個空間單元基礎(chǔ)上擴(kuò)大使用面積呢？
最簡單的方法就是直接懸挑，但是懸挑長度一般不能超過錨固長度的80%，因此擴(kuò)大的面積有限。
▲直接懸挑
另一個方法就是增加柱間距，但是梁的長度自然要受到材料的限制。那么如何通過結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)梁的強(qiáng)度。從而進(jìn)一步擴(kuò)大跨度呢？
這時候，懸掛結(jié)構(gòu)就派上用場了，它將一部分的力通過繩索成功地傳到柱子上，在不改變材料的前提下進(jìn)一步擴(kuò)大柱間距，增加了空間跨度。
▲改變結(jié)構(gòu)增加跨度
綜合以上兩個手段，最基礎(chǔ)的大跨度空間單元就形成了： 懸挑+最大柱間距+懸掛結(jié)構(gòu)=大跨度空間單元
▲大跨度空間單元
中國60年代初建造的南昌拖拉機(jī)齒輪廠齒輪車間就是用了這樣的結(jié)構(gòu)原理，將柱網(wǎng)間距擴(kuò)大到12*12米，最大程度為生產(chǎn)提供了室內(nèi)大空間。
▲南昌拖拉機(jī)齒輪廠齒輪車間
水平跨度通過植入懸掛結(jié)構(gòu)似乎已經(jīng)達(dá)到了極致，接著建筑師就想到了在垂直空間上做文章。如果多層高層建筑也能解放室內(nèi)空間，那么空間的使用效率就會大大提高。怎樣進(jìn)一步變形懸掛結(jié)構(gòu)來達(dá)到這個目的呢？
01-1 等比放大空間單元（高雄市圖書館）
▲高雄市圖書館懸掛結(jié)構(gòu) 來源：網(wǎng)絡(luò)
從一層變?yōu)槎鄬樱灰獙⒔Y(jié)構(gòu)單元進(jìn)行等比放大，這樣每一層的樓板都由懸索懸掛在巨型梁上，就實現(xiàn)了內(nèi)部的無柱大空間。巨柱不僅將梁上的力傳導(dǎo)到地面上，還成為了建筑垂直方向的交通核，再加上一些形態(tài)的變化，就形成了高雄市立圖書館。
▲高雄市圖書館 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲高雄市圖書館結(jié)構(gòu)受力 來源：網(wǎng)絡(luò)
等比放大懸掛空間單元后，空間從一層擴(kuò)大到多層，由于巨型梁的受力有最大限度，所以建筑的高度就會有結(jié)構(gòu)上的限制。如何進(jìn)一步擴(kuò)大面積呢？
01-2 堆積 空間單元（香港匯豐總行）
香港匯豐總行大廈以一組懸掛結(jié)構(gòu)空間為一個單元，向上壘積。這樣不光解決了受力問題，還極大地縮短了工期，因為主體支撐結(jié)構(gòu)完成后，不同懸掛單元可以同時從上往下施工。
▲香港匯豐總行大廈結(jié)構(gòu)受力 右圖來源：網(wǎng)絡(luò)
02
藝倉美術(shù)館
既然懸掛結(jié)構(gòu)這么好用，不妨通過一個項目來檢驗一下。
▲藝倉美術(shù)館 來源：網(wǎng)絡(luò)
項目場地位于上海浦東新區(qū)的濱江大道，在80年代是老白渡煤運碼頭，后為了配合濱江綠地的整體規(guī)劃，拆除了工業(yè)建筑的維護(hù)部分，只保留原有結(jié)構(gòu)。2015年，上海城市空間藝術(shù)季的聯(lián)合展覽“重新裝載”為這片工業(yè)結(jié)構(gòu)廢墟提供了更新為藝術(shù)中心的可能性。
▲展覽“重新裝載” 攝影：陳顥
更新的首要需求就是在原有結(jié)構(gòu)上擴(kuò)大使用面積，一看到擴(kuò)大面積，就想到了殺手锏—— 懸掛結(jié)構(gòu) ，但在這個項目中適不適用以及必不必要還要結(jié)合具體情況分析。
首先，由于限高的原因，該項目無法向上擴(kuò)建，所以只能在原結(jié)構(gòu)外圍進(jìn)行擴(kuò)建，這就打消了通過增加層數(shù)來擴(kuò)大面積的念頭。
▲無法向上擴(kuò)大面積
既然垂直方向行不通，那只有水平方向向四周延展空間了。建筑師想到的第一個簡單粗暴的方法就是： 直接懸挑。
▲方法一：直接懸挑 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲直接懸挑
通過計算需要增加的面積，發(fā)現(xiàn)懸挑長度需要達(dá)到將近7米，這個距離在理論上可以通過加固原結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，但加固的方式是增加梁的厚度。這樣，本就不寬裕的層高就更局促了，幾乎沒有給設(shè)備留足夠的空間。更何況這還是一個美術(shù)館，樓層的高度直接關(guān)系到游客的游覽體驗，這個方法果斷放棄。
▲增加梁厚
既然增加梁厚行不通，那就需要在擴(kuò)建部分 新加一個受力系統(tǒng) ，通過落一組柱子來分擔(dān)擴(kuò)建部分的重量。雖然不是很巧妙，還要犧牲掉底層空間的開放程度，但也算是一個行得通的笨辦法。然而新的問題又出現(xiàn)了，落新的柱子需要重新打樁，這需要大面積拆除碼頭平臺，影響現(xiàn)有的交通。所以第二個方法也被否決了。
▲方法二：加柱子 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲方法二：新加受力系統(tǒng)
接著，建筑師在方法二的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)：將新增立柱的受力 通過斜向支撐傳導(dǎo) 到原有的地面基礎(chǔ)上。這樣地面基礎(chǔ)就可以保留，但是極大地影響了一層開放區(qū)域的空間體驗，三角形的空間幾乎淪為了沒有用的灰空間。
▲方法三：加斜向支撐 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲斜向支撐
有沒有什么辦法能既不影響層高又保證底層空間的開放性呢？
如果在方法一的基礎(chǔ)上把每一層需要增加的梁高都移到頂層形成巨型梁，把方法二和方法三中新增柱子受的力傳導(dǎo)到巨型梁上，所有的問題就迎刃而解了。這也就是最后所呈現(xiàn)的懸掛結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
▲方法四：懸掛結(jié)構(gòu) 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲懸掛結(jié)構(gòu)
新增的結(jié)構(gòu)體系像一個斗笠一樣掛在原結(jié)構(gòu)之上，除了頂層桁架與老結(jié)構(gòu)之間有垂直方向的受力關(guān)系，每一層的水平方向都沒有明顯的受力關(guān)系，新老結(jié)構(gòu)形成了一個相對分離的狀態(tài)，更真實地體現(xiàn)出了新與舊之間的對比。
最后根據(jù)建筑周圍的環(huán)境和需要傳達(dá)的意向，調(diào)整一下呈現(xiàn)的形式語言。
由于濱江的地理區(qū)位，藝倉美術(shù)館結(jié)合原有運煤的長廊打造了連續(xù)的水岸景觀體驗，因此水平向的暗示顯得尤為重要。在空間體塊上，水平向形成整體，而垂直向相互錯落。
▲水平趨勢強(qiáng)調(diào)
在結(jié)構(gòu)體系上，將垂直受力的拉索變成網(wǎng)狀的形式，不僅削弱了垂直方向的連續(xù)感，和桁架的形式形成呼應(yīng)，還為結(jié)構(gòu)本身提供了余量。
▲懸索形態(tài)演變 來源：網(wǎng)絡(luò)
最后加上原有的煤倉以及新置入的交通空間，改造就完成了。
▲整體形態(tài)生成 來源：Archdaily
02-1 廊道改造
除了建筑主體，本來與他相連的高架運煤廊道也需要進(jìn)行改造再利用，作為美術(shù)館配套服務(wù)空間，它也需要擴(kuò)大使用面積。
▲運煤廊道 來源：有方
在維護(hù)部分拆除后，這條廊道只留下了混凝土排架的結(jié)構(gòu)，并且由于年久失修，在新增樓板之前還需要對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。
▲廊道原結(jié)構(gòu) 來源：有方
將現(xiàn)有廊道空間進(jìn)行圍護(hù)處理之后，發(fā)現(xiàn)空間還是不太夠用。同樣為了不打新的柱樁，建筑師決定向上擴(kuò)大面積，部分的廊道需要加建2層。
如何保留原有結(jié)構(gòu)還能承受現(xiàn)在兩層空間的受力呢？懸掛結(jié)構(gòu)又派上用場了。 首先將主要受力的柱子用鋼進(jìn)行加固，在原混凝土柱子兩側(cè)分別加上鋼柱，增加柱子的橫截面，接著用懸索將中間樓板的重量盡可能地傳到柱子上。
▲新增鋼結(jié)構(gòu)
如果按原來的方式在樓板以上增加懸索似乎會影響二層空間的使用，其他只有一層的空間也會影響原有的美觀，因此建筑師向下增加一個受力點。
▲新增受力點
最后的解決方法就是在排梁中間新增一個梁，用來承接樓板的重量，最后再將這些重量通過懸索傳遞到柱子上。
▲新增懸索結(jié)構(gòu)
除此之外，這個受力點還可以用來懸掛底層天花，一舉多得。這樣，廊道空間的加建也完成了。
▲懸掛天花板
▲廊道形態(tài)生成 來源：Archdaily
在上海的濱江地帶有很多由工業(yè)遺址改造而成的新建筑，能夠保留原有工業(yè)質(zhì)感，體現(xiàn)出新舊對比的案例有很多，但真正再利用了原有結(jié)構(gòu)，使其重新活過來的卻很少。懸掛結(jié)構(gòu)似乎為這樣的再利用提供了一個很好的選擇。
最后來看一下項目圖紙：
▲立面實景圖 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲廊道實景圖 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲新舊對比實景圖 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲交通空間實景圖 來源：網(wǎng)絡(luò)
▲一層平面圖 來源：Archdaily
▲立面圖 來源：Archdaily
▲立面圖 來源：Archdaily