交通建筑中大跨度結(jié)構(gòu)形式與使用者體驗研究

許靖芳

(上海閔航投資建設(shè)有限公司，上海 201199)

建筑結(jié)構(gòu)形式與功能體驗的關(guān)系并不十分引人注意。交通建筑，尤其以火車站、機場等建筑為代表，由于大量人流的集散功能，以及站臺、航站樓等建筑的特殊功能需求，往往大量使用大跨度的結(jié)構(gòu)形式。這種從功能與技術(shù)角度產(chǎn)生的建筑形式經(jīng)歷了很長的發(fā)展周期。本文試圖通過對交通建筑中大跨度結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用歷史的追溯以及當前國內(nèi)一些案例的分析，尋找其發(fā)展的脈絡(luò)以及對于使用者的心理影響。

1 大跨度結(jié)構(gòu)形式與交通建筑的早期結(jié)合

18世紀下半葉蒸汽機技術(shù)及鑄鐵技術(shù)的逐漸成熟，推動了鑄鐵在橋梁等工程建筑中的應(yīng)用。在車站建筑方面，建筑師開始在車站站臺部分，使用大跨度的頂棚。位于倫敦的圣潘克拉斯火車站就是這一時期車站建筑的典型代表。車站大廳及候車室與站臺風格迥異，站廳空間與站臺截然脫開，僅有空間上的銜接關(guān)系。

2 混凝土大跨度建筑以及國內(nèi)實際案例

20世紀30年代以后，由于混凝土和鋼筋強度的增加以及新材料的應(yīng)用，大跨度建筑有了進一步的發(fā)展，比如意大利建筑師及結(jié)構(gòu)設(shè)計師奈爾維于1957年使用鋼筋混凝土薄殼頂設(shè)計的羅馬小體育館等。在展示館、體育場等混凝土大跨度建筑中，結(jié)構(gòu)形式可以是顯露和外化的，基本上直觀的體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式與空間形式的統(tǒng)一。國內(nèi)也有類似的案例，比如設(shè)計建設(shè)于20世紀60年代的同濟大學大禮堂。但是在交通建筑中，雖然同樣是由混凝土大跨度結(jié)構(gòu)完成，但是結(jié)構(gòu)體系被較為復(fù)雜的空間流線和分割隱藏，較少使用薄殼體大跨度結(jié)構(gòu)，而以使用梁柱結(jié)構(gòu)為主。隨著逐步的改擴建，結(jié)構(gòu)體系被隱藏在吊頂?shù)妊b飾件內(nèi)。比較典型的案例是北京火車站和虹橋機場一號航站樓。

3 鋼結(jié)構(gòu)大跨度交通建筑以及國內(nèi)實際案例

自20世紀80年代以來，新建大型交通建筑更多的使用了鋼桁架結(jié)構(gòu)的大跨度結(jié)構(gòu)形式。典型的例子是1988年開始建設(shè)的日本關(guān)西國際機場、1992年開始建設(shè)的我國香港新國際機場等。

關(guān)西國際機場是意大利建筑師皮亞諾設(shè)計的。主體建筑采用了跨度達80 m的輕鋼桁架，候機樓建筑長度更是達到了1.5 km，候機樓和登機口與大跨度結(jié)構(gòu)平行延展布置。在這些類建筑中，結(jié)構(gòu)體系不僅是實現(xiàn)空間布局的一種方式，也成為空間表現(xiàn)力的一大來源，甚至成為了建筑設(shè)計的最重要主題之一。國內(nèi)的典型代表是上海南站及浦東機場。

4 國內(nèi)大跨度交通建筑的初步分類與空間體驗比較框架

上文提到的北京站、虹橋機場(老航站樓)、上海南站及浦東機場，基本情況見表1。

表1 大跨度交通建筑國內(nèi)案例基本情況表

以上案例按照設(shè)計建設(shè)時期、建筑的結(jié)構(gòu)形式及空間特點，很明顯可以分為兩類，可參見表2。

表2 大跨度交通建筑國內(nèi)案例分類表

5 兩型大跨度交通建筑對于旅客情緒的影響分析

在這里，將旅客的情緒用兩個指標來反映，即為:旅行者對自己的交通流程的掌控程度;交通建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適度。

5.1 旅行者對自己的交通流程的掌控——視野的通透性

在A型交通建筑中，完成乘坐交通工具的流程是在遞進的空間中進行的。這樣的布置產(chǎn)生的結(jié)果是:旅客只能看到當前流程的室內(nèi)場景，而無法對自己身處流程中的哪一階段(或者說，已完成的流程的比例)做出預(yù)期。因為遞進的空間無法顯示其相互關(guān)系。這種情形造成了使用者的焦慮。

B型建筑將整個流程都覆蓋在同一個大跨結(jié)構(gòu)下。雖然這種設(shè)計思路中，旅客的基本流線仍然是被限定的，但是由于大跨度結(jié)構(gòu)形成了“室外化”的空間感，使用者在掌控流程和環(huán)境感受方面都體會到了進步。

以上的區(qū)別來自于結(jié)構(gòu)尺度與平面布局形式的巨大差異。在A型建筑中，功能的布局與功能流線高度契合，“房間”是基本空間單元，構(gòu)成單元的最重要空間構(gòu)件是墻體;而在B型建筑內(nèi)，功能空間之間的界限被模糊。在體驗上，B型建筑的透明性與視野廣度，要遠遠好于A型建筑。

5.2 旅行者對自己的交通流程的掌控——結(jié)構(gòu)與交通流程的統(tǒng)一性

巨大的結(jié)構(gòu)自身的條理性，與其覆蓋的空間有著直接關(guān)系。比如上海南站站屋屋蓋采用了輻射式的承重結(jié)構(gòu)，由18個主梁單元構(gòu)成(陳雷，2010)。這種結(jié)構(gòu)同樣確立了具有導(dǎo)向性的空間系統(tǒng)。這個圓形的屋蓋結(jié)構(gòu)喻示著整個流程沿著鋼結(jié)構(gòu)的主梁方向展開，各個扇區(qū)的功能單元一致。這一點從站廳層平面布置中得到了證實。也就是說，像上海南站這樣圓形的建筑，仍然可以用結(jié)構(gòu)來表現(xiàn)出功能的并列與遞進。

相對而言，A型大跨度建筑也有著與交通流程相對應(yīng)的屋蓋形式。例如很多A型機場的辦票大廳采用大跨度鋼結(jié)構(gòu)，而安檢部分則采用了開間較小的梁柱結(jié)構(gòu)，候機廳又采用開間較大的梁柱結(jié)構(gòu)。但是，由于旅客無法在同一地點同時看到這些結(jié)構(gòu)，使得它們僅僅具有提示使用者當前所在功能區(qū)域的作用，而使他們失去了對整個流程的把握。再者，如前文所提到A型大跨度建筑中廣泛采用的室內(nèi)二次裝修使得外部形象、結(jié)構(gòu)與內(nèi)部空間之間形成了斷裂，削弱了結(jié)構(gòu)體系對使用者的引導(dǎo)作用。

5.3 交通建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適度——室內(nèi)外空間的互動

在人流快速行進的大型公共交通建筑中，運用了與玻璃頂購物廊道相似的原理。從A型發(fā)展到B型，其結(jié)構(gòu)下覆蓋了更高大更寬敞的空間，也造成了這一部分“室外化”“自然化”的結(jié)果。

其手段主要有:

1)自然采光，B型大跨度結(jié)構(gòu)使得建筑引入更多的自然光。相比于其他建筑因洞口大小和方位而只能在特定的時間接受日光，巨型大跨度結(jié)構(gòu)的建筑引入的自然光線幾乎可以反映全天的日光變化。

2)小型建筑的尺度的提示。絕大部分功能區(qū)域被大跨度結(jié)構(gòu)覆蓋后，一些具有較多私密性要求的功能區(qū)域就以小建筑的形式出現(xiàn)在大空間中。例如，售票處、辦公室、衛(wèi)生間、食品店、電梯等。這些小建筑的尺度和構(gòu)造方式是近人的。它們與整個大跨度結(jié)構(gòu)的超人尺度對比，增強了交通建筑內(nèi)部的室外感。

3)室外材料的使用。在室內(nèi)使用室外建筑材料及裝修方式，是產(chǎn)生“室外感”的常用手段。很多商場中庭也會采用這種方法。在上海南站和浦東機場，我們可以看到石材貼面、磚材貼面等材料。這些材料在突出“室外感”的同時，也增強了空間的公共性。

4)植栽。植物對于環(huán)境的優(yōu)化作用是顯而易見的。但是在火車站候車室中使用大型喬木作為裝飾，并不多見。在上海南站，我們可以看到這樣的情景。當然，大型喬木與大跨度空間結(jié)合起來，表達了自然化的傾向。如果將大型喬木放置在只有人工照明的擁擠的候車廳，則會顯得格格不入。

6 結(jié)語

從以上的分析中可以發(fā)現(xiàn)B型交通建筑在使用體驗上對于較為傳統(tǒng)的A型的巨大優(yōu)勢。這也是隨著使用者對于建筑體驗的要求不斷提高的結(jié)果。但是需要強調(diào)的是，這并不意味著A型建筑就沒有可取之處。恰恰相反，B型建筑的優(yōu)越空間體驗，也帶來了占地、造價、能耗等多方面的負面問題與代價。建筑師在進行結(jié)構(gòu)形式選擇的時候，不僅需要考慮空間體驗，而要根據(jù)具體的使用需求與建設(shè)預(yù)算，選擇最恰當、得體的結(jié)構(gòu)形式。并且即使是使用A型結(jié)構(gòu)，也可以通過相應(yīng)的空間手法，獲得B型建筑相類似的空間體驗。

［1］ 肯尼斯·弗蘭普頓.現(xiàn)代建筑:一部批判的歷史［M］.張欽楠，譯.北京:生活·讀書·新知三聯(lián)書店，2004:22-33.

［2］ 羅小未.外國近現(xiàn)代建筑史［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004:215.

［3］ 赫曼·赫茨伯格.建筑學教程:設(shè)計原理［M］.天津:天津大學出版社，2010:33-35.

［4］ 揚·蓋爾.交往與空間［M］.何人可，譯.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002:13-15.

［5］ 格朗特·希爾德布蘭德.建筑愉悅的起源［M］.馬 琴，萬志斌，譯.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007:45-47.

［6］ 陳 雷.從上海南站談建筑的結(jié)構(gòu)與空間表現(xiàn)力［J］.建筑技藝，2010(12):231-233.