燕幾離合，巧于構(gòu)型
——建筑師與結(jié)構(gòu)師對(duì)燕幾之翼的多維解讀

通過建筑師章明、秦曙，與結(jié)構(gòu)工程師張準(zhǔn)、王瑞關(guān)于深圳茅洲河燕幾之翼兒童樂園的對(duì)談，試圖呈現(xiàn)和探究一種充分互動(dòng)的工作模式——建筑與結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。同時(shí)，也希望通過這樣的方式呈現(xiàn)出常常被忽視的結(jié)構(gòu)的場(chǎng)所性，以及其對(duì)環(huán)境、空間和人體感受造成的影響。

Through a dialogue between the architects Zhang Ming,Qin Shu,and structure engineers Zhang Zhun,Wang Rui of the Wing of Swallow,a fully interactive working mode is presented and explored,that is,the integrated design of architecture and structure.The placeness of structures which is oたen overlooked is also presented with its impact on environment,space and human perception in this way.

1 張開翅膀的大地

章明&秦曙：

燕幾之翼位于深圳市茅洲河畔。茅洲河是深圳最長(zhǎng)的河流，也被稱作深圳的母親河。自20世紀(jì)90年代以來，由于社會(huì)高速發(fā)展，大量工廠企業(yè)的入駐使水環(huán)境逐年惡化，以致水體黑臭問題嚴(yán)重。隨著環(huán)保意識(shí)的覺醒，在不懈努力下，茅洲河終于擺脫了黑臭，迎來了水清岸綠之景。而城市的建設(shè)理念也從曾經(jīng)的效率至上，步入了為美好生活而建設(shè)的時(shí)代。

作為茅洲河碧道工程中獨(dú)具特色的兒童游樂主題驛站，我們希望它成為環(huán)境修復(fù)后連接自然與城市生活的窗口，所以從一開始就希望建筑是從場(chǎng)地上生長(zhǎng)出來的，成為環(huán)境的一部分。我們沒有受限于在平面場(chǎng)地之上放置游樂器械的傳統(tǒng)兒童樂園模式，而是重塑地形，賦予其與活動(dòng)及功能相融合的“厚度”，并為陪同的家長(zhǎng)及游玩的市民提供休憩和餐飲空間。同時(shí)為適應(yīng)深圳炎熱且日照充沛的自然氣候，設(shè)置全方位遮蔭空間。我們將建筑想象成張開翅膀的大地，遮擋孩子們頭頂強(qiáng)烈的陽光，使他們?cè)诒M情游玩的同時(shí)，不受日曬的困擾，形成一座集玩樂、餐飲、休憩、觀景于一體的復(fù)合型濱水驛站。

2 燕幾之解——結(jié)構(gòu)與建構(gòu)

章明&秦曙：

燕幾代指七巧板。作為幾千年來中國孩子人手一份的傳統(tǒng)兒童智力玩具，其歷史可追溯至宋朝的拼裝家具，后演變?yōu)椤把鄮讏D”。我們希望兒童游樂主題驛站能成為深受人們喜愛的“大玩具”，便從七巧板中汲取靈感，采用互相拼合的多邊形作為基本構(gòu)型。

項(xiàng)目所在場(chǎng)地由河堤到河岸有2.6m高差，“七巧板”基本構(gòu)型的操作實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)地的再造，在解決高差銜接問題的同時(shí)，鼓勵(lì)兒童去擁抱、探索大地，塑造鼓勵(lì)攀爬、觸摸、玩耍的立體活動(dòng)場(chǎng)所。同時(shí)“七巧板”的形態(tài)也形成了清晰的、面向裝配式需求的結(jié)構(gòu)形式，有效實(shí)現(xiàn)了建筑的原初構(gòu)想，形成了由場(chǎng)地生長(zhǎng)而來，又輕盈地在樹林中蔓延翻飛的形象。

張準(zhǔn)&王瑞：

建筑設(shè)計(jì)以七巧板為靈感對(duì)樓板進(jìn)行了劃分，一來希望實(shí)現(xiàn)類似的分塊拼接，并以木結(jié)構(gòu)的觀感進(jìn)行表達(dá)，二來基于三角形的梁布置可以使樓面具有更好的平面內(nèi)剛度。這一構(gòu)思為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)。

由于三角形布置的主梁網(wǎng)格已經(jīng)具有足夠的剛度，面板的剛度變得相對(duì)次要，可將上述主次關(guān)系在受力與材料上區(qū)別對(duì)待，因此構(gòu)建了一種帶有分塊裝配概念的鋼木組合樓板系統(tǒng)。

每塊三角形樓板的周邊為異形槽鋼，內(nèi)部填充膠合木梁并采用CLT板封閉上下表面。組合樓板以400mm厚度實(shí)現(xiàn)最大約11m的跨越能力。該樓面系統(tǒng)自重較輕，也為纖細(xì)的搖擺柱創(chuàng)造了便利條件。

這一系統(tǒng)中僅在通往屋面的兩個(gè)樓梯區(qū)域，因其抗側(cè)重要性而采用了鋼樓板。

樓板系統(tǒng)規(guī)劃完成后便迎來了最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。三角形樓板使部分柱頂出現(xiàn)十根鋼梁匯集的情況，如處理不當(dāng)則之前的若干巧思都將因笨拙的節(jié)點(diǎn)外觀而付之一炬。

章明&秦曙：

為確保原初“七巧板”形態(tài)喻意的可讀，同時(shí)也考慮到形態(tài)轉(zhuǎn)折和施工容差的需要，設(shè)計(jì)在一開始就將每塊多邊形板的下邊緣較上邊緣縮進(jìn)300mm，從而使各板塊的邊緣形成一個(gè)斜面。這樣的形態(tài)處理形成了角部柱點(diǎn)處的斜向空間，為柱頂節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)既帶來了挑戰(zhàn)，也帶來了創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

張準(zhǔn)&王瑞：

從結(jié)構(gòu)受力而言，搖擺柱的柱頂鉸接，理論上不傳遞彎矩，對(duì)于減小節(jié)點(diǎn)尺寸大為有益。樓面梁各區(qū)塊樓板也可在角部采用鉸接，但是豎向剪力及各區(qū)塊間的水平傳力至關(guān)重要。兼顧上述力學(xué)特點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和整體安裝便利性，設(shè)計(jì)了蘑菇帽節(jié)點(diǎn)。

該節(jié)點(diǎn)的核心構(gòu)件為一個(gè)機(jī)加工錐形蘑菇頭，搖擺柱頂嵌入蘑菇頭底部的沉槽，限制了水平位移，頂部向下旋入螺栓避免豎向拉脫。樓面梁采用端部鉸接構(gòu)型，因此三角樓板的邊梁在角部合并為單豎板，并在縮減高度后與蘑菇頭焊接（彎矩釋放）；單豎板頂部在節(jié)點(diǎn)周邊附加水平板補(bǔ)強(qiáng)，提高整體水平傳力能力，避免豎板屈曲（軸力傳遞）；而錐形節(jié)點(diǎn)使得豎板與其連接的焊縫具有更可靠的抗剪能力（剪力傳遞）。

章明&秦曙：

經(jīng)過反復(fù)溝通交流，我們實(shí)現(xiàn)了“梭形柱＋柱帽”的創(chuàng)新性想法：錐形柱帽可化解由不同角度延伸過來的鋼節(jié)點(diǎn)板的角度問題，為控制節(jié)點(diǎn)美觀程度，最終將柱帽定為230mm? 250mm尺度的橢圓錐形。之后在同照明專業(yè)的合作中，又強(qiáng)化了節(jié)點(diǎn)的功能，錐形柱帽既形成了天然的“燈罩”，又成為了最能展現(xiàn)空間特色的部位。夜晚在燈光照射下，柱帽內(nèi)嵌的燈光將纖細(xì)的梭形柱洗亮，形成極富表征力的建構(gòu)效果。

屋面俯視圖 ? 章魚見筑

燕幾之翼與茅洲河 ? 章魚見筑

張準(zhǔn)&王瑞：

蘑菇頭節(jié)點(diǎn)清晰交代了構(gòu)件與板塊的交接關(guān)系，加強(qiáng)整體的輕盈感。最終采用統(tǒng)一的160mm梭形柱（長(zhǎng)度1.6～6.6m）支撐起屋面。梭形柱與三角形屋面的組合“漂浮”在濱水樹林中，使人群在亭架下有一種反重力的錯(cuò)覺，而屋頂兩側(cè)翹起的角，仿佛鳥兒掀起的翅膀，實(shí)現(xiàn)文化（燕幾圖）、建構(gòu)（搖擺柱）與造型的統(tǒng)一。

起伏的地形 ? 章魚見筑

剖面圖 ?原作設(shè)計(jì)工作室

剖面樓板構(gòu)造 ?原作設(shè)計(jì)工作室

3 搖擺柱的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

章明&秦曙：

輕盈的漂浮感是從一開始便充分關(guān)注的空間效果，也最具挑戰(zhàn)。在方案中預(yù)設(shè)了160mm柱徑的梭型柱，結(jié)合之前很多項(xiàng)目積累下來的經(jīng)驗(yàn)，僅受軸向力的鋼柱有希望實(shí)現(xiàn)這樣的尺度，因此如何使柱子僅受軸向力便成為問題的關(guān)鍵。

張準(zhǔn)&王瑞：

全搖擺柱框架或極端細(xì)長(zhǎng)柱的柔性框架，自身并沒有足夠的抗側(cè)能力，是一種需要謹(jǐn)慎對(duì)待其穩(wěn)定性的力學(xué)構(gòu)型。因此作為建筑系統(tǒng)使用時(shí)，一般都需要附加抗側(cè)單元避免結(jié)構(gòu)傾覆，可采用尺寸較大的懸壁柱、拉索、斜撐等線性構(gòu)件或者附加剪力墻。

燕幾之翼的設(shè)計(jì)希望對(duì)于搖擺柱的表達(dá)更徹底，弱化抗側(cè)構(gòu)件的存在。由于在這類結(jié)構(gòu)中完全去除抗側(cè)構(gòu)件并不適宜，因此如何以建筑與結(jié)構(gòu)的結(jié)合來消解抗側(cè)系統(tǒng)的存在感，成為一個(gè)可從兩方面展開的設(shè)計(jì)議題：對(duì)結(jié)構(gòu)而言是結(jié)構(gòu)構(gòu)型如何拓?fù)渥兓m應(yīng)建筑，對(duì)建筑而言是變化后的構(gòu)型帶來了何種機(jī)會(huì)。

常與搖擺柱系統(tǒng)搭配的抗側(cè)單元，將上述基本構(gòu)型結(jié)合場(chǎng)地及建筑功能錯(cuò)位拼接，可形成完整的二維抗側(cè)體系，本項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)一步結(jié)合建筑功能將其發(fā)展到三維空間，大量立柱并不與抗側(cè)單元直接連接，需要通過樓面成為整體。樓面的牢固是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要一環(huán)。

樓板與立柱的三角形對(duì)位關(guān)系 ? 章魚見筑

懸壁柱、剪力墻、交叉柔性支撐及剛性支撐 ?張準(zhǔn)

抗側(cè)體系的二維圖示 ?張準(zhǔn)

夜間被燈光洗亮的梭形柱 ? 章魚見筑

結(jié)構(gòu)的三維布置 ?原作設(shè)計(jì)工作室

搖擺柱施工過程 ?原作設(shè)計(jì)工作室

施工中的柱與屋面 ?原作設(shè)計(jì)工作室

多功能遮蔽式庭院 ? 章魚見筑

遮蔽式跑道與屋面開洞 ? 章魚見筑

章明&秦曙：

之前完成的幾個(gè)鋼木復(fù)合建筑項(xiàng)目，使我們深知對(duì)受力體系進(jìn)行構(gòu)件職責(zé)分配的重要性。因此在形態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)就將豎向力與水平力進(jìn)行“主動(dòng)拆解”：我們有意識(shí)地設(shè)置了兩塊居中對(duì)稱的斜向多邊形板，來平衡水平方向的力（兼做上屋面樓梯），東北角公共衛(wèi)生間的設(shè)置和平面布局也提前考慮了作為主要抗側(cè)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)職責(zé)。此外，為更好地控制建筑的水平穩(wěn)定性，媽咪咖啡廳等區(qū)域還局部預(yù)留了拉索的可能。

4 結(jié)構(gòu)的場(chǎng)所性

章明&秦曙：

在傳統(tǒng)的流程化建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常被認(rèn)為是配合性的，也常在項(xiàng)目的中后期才參與設(shè)計(jì)工作。其實(shí)我們有必要意識(shí)到，結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著空間的生成和使用者的身體感受。結(jié)構(gòu)并非孤立于建筑之外，而是與建筑所在的場(chǎng)地、景觀、使用人群相融合，形成豐富而互相作用的整體。

我們把燕幾之翼的屋面設(shè)想為漂浮在樹干之間的懸浮場(chǎng)地，并于屋頂上通過取消或斜置構(gòu)型多邊形而形成6個(gè)“洞口”，供場(chǎng)地樹木在原位上繼續(xù)生長(zhǎng)，最終形成了與樹林同構(gòu)生長(zhǎng)的架構(gòu)。孩子們沿著兩處由屋面向下斜置的多邊形面形成的樓梯，可爬至屋面景觀平臺(tái)，向江面眺望水清岸綠的碧道之景。在燕幾之翼的屋頂之下，輕盈豐富的結(jié)構(gòu)與地形、景觀、游樂設(shè)施生長(zhǎng)在一起，仿佛充滿童趣的洞穴，置身其中的孩子們就像多了一雙好奇的眼睛，在每一個(gè)轉(zhuǎn)彎和角落都能觸碰到新的世界。結(jié)構(gòu)似乎也完全消融在了場(chǎng)地之中，成為了大地的一部分。

爆炸圖 ?原作設(shè)計(jì)工作室

業(yè)主：深圳市水務(wù)局

建設(shè)地點(diǎn)：廣東省深圳市寶安區(qū)洋涌路26 號(hào)附近

建筑設(shè)計(jì)：同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司原作設(shè)計(jì)工作室

主創(chuàng)建筑師：章明、張姿、秦曙

建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：余點(diǎn)（實(shí)習(xí)生）、武筠松、李雪峰、靖振奇（實(shí)習(xí)生）

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：張準(zhǔn)、王瑞、王金花

設(shè)備設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：邵喆、孫嘉賓、馬杏宇、趙時(shí)光

代建單位：華潤置地有限公司

總建筑面積：940m

建成時(shí)間：2020.09

攝影：章魚見筑