竹与钢的三维立体编织——用数字技术打造花博会竹藤馆

      
  
    

   
     
 
      
 
       
 
        
     
       
 
       
 
        从空中鸟瞰     
       
 
       
 
        竹藤馆       
        没有墙面、屋顶、门窗等建筑要素     
       
 
       
 
        并不像一个常规的展馆建筑     
       
 
       
 
        而更像是一个       
        巨大的编织竹器     
       
 
       

 
       
 
      
 
     
  
    

 

 

竹藤馆为本次花博会永久场馆中

体量最小的展馆

位于花博园主轴西侧的竹藤园中

如同其建筑形态的“非常规”设计

竹藤馆在材料运用、建造工艺上

经由建筑师、结构师和工艺师等的通力合作

 研发出一系列具有独创性的

“非常规”建造方案

突破了现有园艺展览建筑的设计范式

  01.   

“竹茧”造型

园区总体设计为建筑面积

仅350㎡的场馆规划了

近10000㎡的“竹园”用地

“馆”与“园”的组合 成为本次设计的显著特征

因此，设计团队希望将 建筑景观雕塑化

消解墙体、屋顶、结构等建筑要素

以一种连续的、均质表达的界面

围合出形态与空间

使建筑器物化、雕塑化

以获得类似 竹藤手工艺品的艺术表现力

设计从 竹器 中找形

结合花博主题，选取“茧”为原型

取“破茧为蝶”之意，拟编织层叠之形

彰显编织竹器自然流畅的形态

与细腻丰富的肌理质感

让场馆本身成为竹园景观中的

一件工艺展品

  02.   

编织曲面限定的漫游空间

类似于竹器通过 编织工艺

生成作为容器的空间和形态

本次设计希望

通过建筑尺度、建构性的编织

统一构建出场馆的形态和功能空间

由此实现形态逻辑和空间逻辑上与竹器的同构

编织曲面整体西高东低

悬挑面与垂直面环绕、围合形成一个游廊空间

扭转的顶面覆盖形成

一个具有椭圆形开口的、空间形态

随编织顶面起伏变化的庭院

▲空间构成分析图? 华建集团科创中心创作研究中心

设计将庭院地面下沉一层

环形的坡道顺应编织曲面由西向东缓缓下沉

强化了空间随编织面蜿蜒流转的动势

并将参观路径与编织界面的流动结合起来

形成在编织面中漫游穿梭的独特体验

▲西侧坡道游廊? 时差影像

▲东侧坡道游廊? 杜进（上）；时差影像（下）

▲曲桥 ? 林松

▲曲桥夜间效果 ? 时差影像

 

  03.   

竹与钢的三维立体编织

利用参数化设计

尝试了一种交叉编织单元

从平面沿曲面法向逐渐扭转的三维编织方式

形成具有空间深度变化与强烈光影效果

的空间性编织曲面

而从方寸之间的工艺竹器

到一个跨度30米的永久建筑

设计师以建构层次为依据

区分了作为主要受力单元的钢结构形态骨架

与作为附加受力单元的竹材填充构件

由此实现器物——建筑的尺度转换

并对钢材与竹材

进行了符合各自材料特性的建构表达

▲编织面建构逻辑示意图? 华建集团科创中心创作研究中心

▲竹藤类材料编织试验? 华建集团科创中心创作研究中心

▲以钢材与竹材为主体的建构表达? 时差影像

经过 多种竹藤类材料的编织试验

竹材的选择最终采用新型环保的

可再生复合竹材——高强度竹基纤维复合材料

（俗称“竹钢”）

建造方式上

选取30mm 宽、5mm厚，2.5m长的 竹钢片单元

竖向上在双层索网之间垒叠填充成面

曲面展开方向则沿钢索

拼接成与之等长的“经纬线”

▲编织的空间光影和肌理（动图）? 华建集团科创中心创作研究中心

同时，每根“经纬线”

采用平行排列的双层竹钢片

间隔设置加固条

并在交叉节点处开企口固定

完成两个方向 竹钢片与索网

连接节点的咬合固定

形成一体化的建构表皮

既展现了张拉索网的结构美感

又显示出新型绿色竹材在当代建筑中的创新应用

▲建造工艺示意（动图）? 华建集团科创中心创作研究中心

▲编织面细部? 华建集团

▲编织面光影效果? 时差影像

▲编织面细部? 时差影像

▲编织面照明效果? 时差影像

 

  04.   

单层3D打印模板

无配筋超高延性混凝土喷射

建造工艺

位于下沉庭院一侧的独立展厅

为曲率极大的异形拱壳结构

为实现拱壳的精准施工

设计选用精度高、重量轻、可快速高效搭建的

3D打印模板 替代传统的拼接木模板

并配合采用新材料与新工艺

无配筋UHDC（超高延性混凝土）喷射混凝土

▲独立展厅为曲率极大的异形拱壳结构? 时差影像

3D打印模版可以实现

传统拼接木模版难以完成的高精度曲面塑形

配合喷射混凝土工艺

只需单侧模板搭建，施工快速，绿色节材

模板在结构喷射完成后

经过防火处理继续保留下来作为室内装饰层

绿色节材的同时实现主体结构

施工与装饰一体化

▲展厅内部效果? 时差影像

UHDC 抗压强度与普通混凝土相当

而添加的纤维材料

大大增加了混凝土的抗拉强度高

且呈现高延性的特征

运用于本项目实现无配筋

且厚度仅75mm的混凝土薄壳结构

无配筋 ，完全避免了钢筋锈蚀的问题

并简化施工工艺

UHDC的超高延性避免了

大面积混凝土薄壳结构可能发生的开裂风险

▲展厅样板段试验? 华建集团科创中心创作研究中心

该技术方案是国内首个

将 喷射型无配筋UHDC混凝土

应用于建筑新建结构中的工程案例

因此设计团队需要

在缺乏规范和标准支撑的情况下

通过全过程建造模拟、1:1样板段建造

和性能测试等一系列

试验、检测证明技术可行性

最后通过组织专家评审，通过审图认证

并对现场施工提供了

充分的计划内容和指导要求

快速、精准地实施落成

完成了一次新技术和新材料的探索

【项目图纸】

▲竹钢节点? 华建集团科创中心创作研究中心

▲竹钢加固节点? 华建集团科创中心创作研究中心

▲竹钢收边节点及钢结构撑杆节点? 华建集团科创中心创作研究中心

设计单位：

华建集团上海建筑科创中心 创作研究中心

华建集团华东建筑设计研究总院（结构、机电）

华建集团上海建筑设计研究院（BIM）

华建集团上海现代建筑装饰环境设计研究院（室内深化）

设计总负责人：沈迪

建筑及室内设计：杜进，田晓晓，李瑞，蔡怡靖

结构设计：黄永强，张洛，杨成栋

给排水设计：蔡春辉，刘积成

暖动设计：杨志刚，袁浩波

电气设计：韦国龄，多亚帅

弱电设计：余杰

泛光照明设计：缪海琳 徐天择

BIM深化设计：薛元，陈冬梅

室内深化设计：吴涛

节能设计：张俊

绿建设计：上海建筑科学研究院有限公司

景观设计：国际竹藤中心

竹钢编织深化与建造：上海市装饰集团有限公司

展厅深化与数字建造：上海一造建筑智能工程有限公司