|
在前两周的推送中，我们先后介绍了结构大牛Christoph Gengnagel完成的作品——“世界上最大的悬挑结构建筑”釜山影视中心和“欧洲最瘦的楼”维也纳DC塔，今天则以他最为赞赏的劳力士学习中心作为本系列的结尾，这也是一个他认为最完美体现建筑师与结构工程师成功合作的典范作品。 结构专业毕业的Christoph Gengnagel在做了8年工程师后，因为工作中缺乏设计，回到校园攻读建筑。毕业后重归结构工程师身份的他，进入德国最有实力的结构事务所Bollinger+Grohmann工作，同时还担任了柏林艺术大学建筑学院院长一职。 洛桑劳力士学习中心 整体受力
劳力士学习中心的方案本身很有特色，同时在整个项目过程中，建筑师和结构工程师也始终保持了紧密的互动，对设计进行各种深层次的交流，因此最终设计构思得到了非常好的体现。
妹岛和世最初设计时，就充分考虑了洛桑当地的气候条件和外部景观。通过建筑形体直接起拱，将室外景观引入了建筑内部，建筑本身也因此成为景观的一部分。人们走在建筑之中，随着建筑体量的起伏，就好像自己身处自然之中。
看到建筑方案这种大跨度的起伏，我们就明白它对结构的要求很高。在方案阶段，SANNA的结构合作伙伴是日本著名的SASAKI公司，他们认同这是一个非常出色的设计，尽管还存在很多问题，那都是可以在以后解决的——于是我们就成了以后解决这些问题的人。
底板 在最初的方案中，屋顶和楼板都是非常薄的壳体。这种大跨度的起拱，让我们很自然地想到用壳结构去解决问题，同时瑞士也有着悠久的壳结构应用历史。 现代主义黄金时期瑞士的壳体结构探索 但壳结构是不能在其上开洞的，而方案中的双向曲面体系上有大量的开洞，同时起拱的曲率也非常小。这样的形式很难用壳结构来实现。 因此我们很快就放弃了壳结构，工作重点因而转向尽可能地优化建筑的曲面，以达到合理的范畴。在这个过程中，我们与建筑师进行了反复的互动，因为弧度的改变会对建筑体量、形象都产生很大的影响。
对于建筑师来说，他们希望实现的是匀质的薄板在洛桑美丽的草地上起伏。
而结构工程师看到的是另一幅图景：我们把薄板划分成很多不同的区域，通过对模型的抽象简化，最终形成了5道大拱，作为主要的承重系统，大拱再被细分为许多小拱，拱和拱之间张拉形成壳结构。
通过参数化建模，我们把楼板细分出许多小的研究点，每个点都需要独立计算其受力情况，每个点的计算时间都在20小时以上。
结构表现为大体量的混凝土板，为降低板的自重，我们一度考虑采用三明治构造，上下层为致密混凝土，中部为轻质混凝土，但由于实施难度过大而放弃了。
右为最终采用的单一的致密混凝土 目前全部采用的是致密混凝土。混凝土板的平均厚度为800mm，在受力较大的位置进行增强加厚，不是主要受力位置则可以降低到600mm。由于顶板在造型中起着关键作用，需要尽可能轻薄，我们就在底板中对受力要求不高的部位藏入了各种管道。
由于建筑设计中，所有曲面的曲率都非常和缓，这在结构上造成了非常大的水平方向侧推力。拱脚与地下室结构相交处就需要承受巨大的压力，这意味着需要在混凝土中加入更多的钢筋，并增加受拉构件，平衡压力。
经过计算机模拟，考我们发现必须在浇筑之前施加预应力来平衡混凝土施工完成后可能产生的形变。在拆除模板后，我们发现产生的形变比预期的要小得多，可以说是很理想的结果。同时，地下室的剪力墙、柱子的排布也需要结合地面的曲面楼板来考虑。
如何制作模板，也是一个非常大的挑战。由于建筑还有地下室，我们不能采取常见的堆土方式浇筑混凝土曲面。
一层底板800mm的板自重其实相当大，在钢筋混凝土还没有成型之前，其受力必须由其他构件来承担。模板被分为若干2×2m的单元，其下部由合板制成若干的肋增加承重能力。
由于每块模板的形状、曲率和受力都有所不同，我们为此专门编写了一个程序，来计算其尺寸、弧度以及肋的设置情况，程序输出带有编码的模型，在工地现场用数控切割机进行切割生产。
可能只有像钟表一样精确的瑞士人，才能做到在整个施工过程中没有出现一处错误地搭接到一起，并浇筑出完美的楼板的状况。 顶板 虽然在建筑方案中，屋面顶板看上去和底板是一样的，但实际上顶板必须非常轻盈，不可能采用和底板同样的做法，因为它的重量要落在底板上，而底板光是解决自身重力就已经是极大的挑战了。同时，SANAA设计的柱子非常纤细，这些柱子也不可能承受过厚的楼板。这就需要顶板采用完全不同于底板的结构来实现。
首先用经过弯曲的钢梁确定基本框架，在钢梁之间以均匀排布的经过数控切割的木肋，精确地呈现顶板曲面的弧度。在梁和肋之上设置保温层和屋面防水层，就完成了顶板的构造。
施工中的顶板和底板的对比 施工 下面这张照片同时呈现了三种楼板的建造。图左为地下室混凝土楼板的配筋，可以看到为满足支撑首层底板的作用，平面规则的地下室顶板在钢筋排布上呈现出不规则的形式；图中上部为首层的混凝土底板，正在进行浇筑；而图右则是轻盈的顶板的建造状况。
三种不同楼板的施工状态 而施工状态也清晰地显示了，底板并不是匀质的壳体，而是由若干拱承载起来的结构。
拱结构清晰地呈现于浇筑完成的底板上 这个项目，对于参与其中的每一方的要求都非常高，不仅要求具备创新能力，高超的解决问题能力，也需要对材料有独到的运用。混凝土模板上涂有特殊涂料，使得浇筑后的混凝土可以呈现出丝一般的光滑表面。我们也采用了在瑞士并不常见的非常粗的钢筋。
工地上吊装一根粗钢筋的场景
楼板内密布的粗壮的钢筋 由于混凝土板有一定的坡度，需要混凝土具有较高的粘性，因此在钢筋中加入了很多纤维来粘结混凝土。
不仅工程师和建筑师进行了密切的合作，施工方、产品供应商也都做出了非常积极而有建设性的工作。工程师绘制钢筋布置图时，与施工方紧密配合，确保设计是能够在施工中实际操作的。在地下室顶板和首层地板交接位置拱的复杂情况，如果没有双方的配合，很难得到妥善的解决。
密集的钢筋
浇筑完成的底板 同时，项目对于物流控制和项目管理也提出很高的要求，比如在混凝土浇筑阶段，附近几十公里内的混凝土工厂都在日夜赶工生产项目所需的混凝土。这些积极而成功的合作，如此巨大的工程建设中是非常难得的。
项目谈到最后，Christoph Gengnagel像讲述釜山电影中心时一样，谈到对于劳力士学习中心建造过程的心得：
－ 全文完 － DR |
|
|
