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【AT】环境催生、结构塑形与场所精神——南京江北新区青龙绿带、宝应高铁站人行桥设计

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2024-09-08
【AT导读】《建筑技艺》杂志2022年12期“建筑师说技艺”栏目通过南京江北新区青龙绿带、宝应高铁站三座人行桥的设计实践,展现环境催生与结构塑形的设计方法和策略,并从人对结构感知的角度出发,结合地域、文化以及环境等因素,塑造优雅的人行桥结构形态,营造城市空间场所精神,从而提升城市节点价值,激发城市活力。

▲如意桥鸟瞰 ©时差影像

环境催生、结构塑形与场所精神

——南京江北新区青龙绿带、宝应高铁站人行桥设计

文/ 张冰、戴航、王兴鸿


NO.1

总体设计理念和策略


人行桥的连接和通行功能,以及其作为空间要素对城市场所精神的贡献,日益成为城市建设者与设计师的关注重点。需要指出的是,人行桥的形态塑造既可以生动纯粹、不加掩饰地表现结构,也可以外部吊挂伪饰、忽略结构。然而第二种设计方法实际上是主动放弃了结构的形态塑造能力,如同建筑设计中忽略结构对建筑形态和空间的价值,非常可惜。
道法自然,世间万物皆由自然环境孕育催生。人行桥虽为人工结构,其顺应于自然环境,又反馈于自然环境的属性不应改变,这就要强化人行桥“观与被观”的设计要点:“观”主要面向自然环境,由于人行桥的开敞和通透性,与环境的融和互动非常重要;“被观”是指人行桥自身的结构形态,设计可以建立结构与自然环境的映射和反衬关系,并借助其中的互动和感知,塑造强烈的环境场所精神。
结构的工程惯性及思维范式有效地解决了工程安全性问题,但在很大程度上阻碍着结构形态的开发和表达。与公路桥和跨海大桥相比,人行桥一般跨度较小,其结构系统的构成,包括材料选择、支撑与断面形状以及结构整体姿态等,都有充足的酝酿空间和多种可能,在表达材料性能及结构建造方式、达成清晰高效的传力逻辑的同时,与自然环境、空间及场所因素有机关联,形成独特优雅的形态。
若将环境看作外部催化,则结构塑形可以成为内生动力。与建筑相比,人行桥的造型与空间更依赖于结构,不需要过多的装饰与围护,结构理应成为最重要的设计语言。同时,结构的魅力在于其独一无二的属性,人行桥不同的基址条件、建造方式、材料选择、荷载方式、内力分布等内在结构要素如同设计密码,一旦恰当地转译成造型语言,所呈现的效果将是其他装饰要素无法企及的。
结构塑形的能力源于其内在逻辑,并通过特有的材料及组织秩序进行表达,通常具有下列特征:结构受力状态清晰;结构传力逻辑简洁高效;结构及节点受力精确;隐喻文化或自然环境法则;结构形态符合视觉几何法则。简单地裸露结构并不能实现塑形结果,因此以人行桥空间界面或整体造型为目标重构结构系统,并进行构件形态及组织方式的转译操作,是非常重要的,能使结构成为人行桥中可被深刻感知并广泛阅读的部分。结构塑形是结构系统重构与形态整体重塑的综合,是力组织与形拟合的统一。
自然环境与人行桥结构通过人发生关联,因此“以人为本”是设计一以贯之的原则,除了满足设计规范、通行便捷等要求,更重要的是能触动人的视知觉感受,通过行进中的体验获得关联的想象和深刻印象。人行桥设计可以借助建筑设计的总体策略,以人为中心,融入环境,综合考虑形态及空间,利用材料建造以及结构建构,达到系统性最优目标。
基于自然环境及以人为本的原则,跳出传统桥梁结构范式,充分挖掘结构塑形能力,表达场所精神,是以下三座人行桥的总体设计理念和策略。

NO.2

环境催生


对环境形态的关联思考,不仅是与自然的和谐共生,也是人行桥设计对自然风貌、地形肌理,甚至是地域文化的尊重,同时决定着桥梁整体形态定位。
2.1  彩虹桥:自然的生长彩虹桥(南京江北新区青龙绿带南桥)位于南京市江北新区青龙绿带最南端,跨越横江大道。青龙绿带南起长江岸边,北达老山脚下,是江北新区特有的自然和环境空间资源。桥体从地面向空中缓缓升起,并向远方跨越,如同自然生长的蔓藤攀爬植物。桥身流畅的曲线比照匍匐于大地的河流,空中的交织则比拟飘动的丝带、绚丽的彩虹。整体形态设计利用道路、绿地与河流的线形空间,形成连续慢行空间及湿地系统。设计主动回应基地周围的长江山水意境,与环境特征高度关联,表达了对自然的崇尚。步入双层桥面,既可远观苍翠山峦与浩渺长江,亦可俯察游人如织的绿带。彩虹桥成为新区的眺望平台,并融入了城市生活。
▲彩虹桥鸟瞰 ©时差影像▲彩虹桥总平面图 ©土木方建筑工作室

2.2  如意桥:缝合与修补

如意桥(南京江北新区青龙绿带北桥)位于南京市江北新区青龙绿带核心地段。基地跨越了三个相对独立的地块,且处于绿带的转折段,中段是相对开阔的水景与略微起伏的堆土景山,为平淡的地貌增添了明显的景观元素。设计在实现绿带空间连续性的同时,采用“如意形”的桥面曲线和相对低矮的桥身,巧妙地借景用景、无景布景,串联并修补了地形景观序列。玻璃桥面及环状的步道与楼梯,形成了滨水观景平台和趣味中心。
▲如意桥局部鸟瞰 ©时差影像▲如意桥总平面图 ©土木方建筑工作室
2.3  荷叶桥:延续的记忆

荷叶桥(扬州市宝应高铁站人行桥)位于扬州市宝应高铁站站前广场入口处,跨越站前河。作为城市门户,高铁站对于城市印象和记忆非常重要。而人行桥是站前广场空间的延续,因此将其打造为过目不忘且与城市文化关联的形态,是设计的主要思考。


宝应是中国的莲藕之乡,设计提取“荷叶”的寓意,桥面整体形态为并置的两片漂浮荷叶的变形,旨在表达与城市文脉的关联和对城市文化的认同。为了拓展外部空间的公共属性,设计运用桥面的宽窄及漏空处理,提供了休闲活动平台,强化了空间尺度,增加了空间序列。以通行功能为主的人行桥成为表达城市历史和文化精神的符号,并成为延续城市记忆的场所。


▲荷叶桥及站房整体鸟瞰 ©时差影像

▲荷叶桥总平面图 ©土木方建筑工作室


NO.3

结构塑形


3.1  活化的断面

箱型断面是桥梁设计常用的结构形式,具有良好的强度与刚度,但由于其刻板的箱体形式、箱梁构造及腔体建造要求,形成了视觉上模板化的印记及固有的厚重体量,通常缺乏舒适亲切的尺度。

彩虹桥及如意桥的桥面箱梁均采用“断面切削、几何活化”的方法,将箱型变为五边形,并依照结构受力逻辑,由内向外对箱梁截面高度进行两次切削递减,明显弱化桥梁的体量感,桥身变得更加灵动,立面的观感尺度也变得亲切宜人。无论在如意桥的桥下空间还是在彩虹桥的双层桥面空间中,都可以看到干净的几何切削造型,削弱桥对环境的压迫感。

▲彩虹桥立、平、断面图 ©土木方建筑工作室

▲彩虹桥活化断面塑造灵巧的桥面空间 ©时差影像

▲如意桥立、平、断面图 ©土木方建筑工作室
▲如意桥亲水玻璃桥段活化断面 ©时差影像
▲如意桥玻璃桥段断面详图 ©土木方建筑工作室

其中,如意桥跨越水面的部分采用了半五边形断面加一侧悬挑的形式,并覆以玻璃桥面,清晰表达建构逻辑,营造出空灵的视觉效果。楼梯也是人行桥设计的重要元素,为了减少其体量感,如意桥的端部楼梯被布置于桥面中央,形成小型趣味空间,两侧的桥面悬挑成为极好的观景平台。

▲如意桥端部的楼梯口趣味空间 ©时差影像

3.2  分形的支撑
支撑结构是人行桥与场地建立联系的媒介。竖直厚重的桥墩不仅在自然环境中突兀,还破坏了底部的景观空间感受,势必影响桥体灵动轻盈的形态。彩虹桥及如意桥的支撑结构采用分形形态语言,模拟树木,如同从绿地里生长出来,自然、生动。其中,彩虹桥中段支撑分形顺应了双层桥面的高度变化,如意桥的支撑则协调了桥下局促的空间,增加桥面的流动感。所有支撑上部桥面的切削几何断面造型协调统一,增加了桥身形态的整体视觉表达。

▲彩虹桥的分形支撑塑造生长态势 ©时差影像

▲如意桥的支撑倾斜与偏置塑造动态平衡 ©时差影像

3.3  动态的平衡

结构的非对称性及偏置会引起视觉上的拟动性,反过来会强化结构传力逻辑,体现结构的在场价值。彩虹桥和如意桥的分形支撑形态均基于自然的非对称性,其中如意桥支撑的倾斜和刻意的桥体偏置,打破了刻板结构形式,同时凸显传力路径(力流)。结构倾斜、非对称和偏置设计带来的视觉感知,为周边场地注入吸引力,结构对重力的抵抗转换成为最重要的塑形语言。

▲如意桥的支撑倾斜与偏置塑造动态平衡 ©时差影像

3.4  超薄的实现
结构的显隐均为设计的表达方式,其中“隐”不是指隐藏结构或结构伪饰,而是顺应结构逻辑,通过设计操作实现视觉上的结构消隐。荷叶桥的结构必须足够轻薄,才能达到漂浮的视觉效果。其中桥面最大宽度达23m,最窄17m,按照基本结构逻辑及建造需求,采用标准的双连体箱型断面,并将几何轮廓转换为双三角形,桥体厚度由中到边渐变,在中段边缘达成极致的轻薄。

▲荷叶桥超薄的结构 ©时差影像

为了弥补结构尺度减小带来的强度弱化,设计在荷叶桥底部设置了交叉拉索及W形撑杆进行补强。交叉拉索采取空间X状布局,为了比照荷叶的自然支撑形态,取消了水平底索,与上部纤薄的桥面形成结构整体,如同荷叶轻浮在水面之上,纯洁宁静,让人心旷神怡。

▲荷叶桥的桥底拉索与W形撑杆 ©时差影像
▲荷叶桥立、平、断面图 ©土木方建筑工作室
▲荷叶桥中央断面详图 ©土木方建筑工作室

NO.4

场所精神建构


人行桥和建筑一样,需要根植于环境。如果认为结构塑形是人行桥设计的一种更高层次,是技术性、时代性的表达,那么人行桥所激发出的行人对环境的场所感知、对多元文化属性的体验,则又递进了一个层次。环境,不仅是基地周边环境,也涉及社会、文化、人文等要素的大环境,它决定着项目的文脉及具体定位。从大环境角度进行设计,能够呈现出独特的人文关怀,也决定着桥梁设计的最本质特征。


客观上,场所感的激发依赖于结构形态表达的在地性或文化性,通过与造型、空间的整合设计,使结构与周围环境气质相融,成为环境的有机部分,隐喻文脉特征。主观上,空间设计提供不同的层次与序列,在穿行过程中能够实现步移景异的趣味性,并通过身体、视觉、思维,感知结构的隐现,从而实现人、环境、结构的共生,产生强烈的场所感受。


环境催生、结构塑形的终极目的是建构和表达场所精神,让人行桥成为栖居的场所,建立人、桥、环境的和谐统一。人行桥中的感知体验始于场地空间边界和场景行为叙事,然后逐渐升华为有情感共鸣的场所感。为强化人行桥的场所感知,设计一方面积极布设动线,使其公共性与开放性空间最大化,鼓励行人参与,调动身心的兴奋度,实现人桥互动;另一方面是营造情景化氛围,增加场景的立体感,促进场景的交叉渗透,运用不同造景借景手法,使桥景交融。结构塑形成为空间感知的边界及场景叙事的内容,由此完成人行桥场所精神的表达。


彩虹桥双层桥面形成了双层“8字形”交叉动线,高低起伏,与路径平缓结合,极大丰富了行进体验,为步行者提供了观景与休憩的理想场所,可观山瞰江,亦可游目骋怀,不同场景的交替变换营造出独特氛围,如同无限循环的游廊,无需走下桥面即可多角度欣赏绿带美景,令人流连忘返。


▲彩虹桥无限循环的游廊空间 ©时差影像

如意桥采用“如意形”动线,充分表达桥面的曲线变化,成为绿带空间转折处的延续,并为欣赏不同地块的场景变化设置不同的下桥方式——穿越桥面的楼梯、曲线的坡道、中段介于水面及景山中间的双楼梯,如同山中的步道,时而紧张时而舒缓,将城市中不同的场景衔接起来。穿越桥面的过程也是场景的放映过程,大大减弱了城市道路给绿带带来的隔离感。

▲如意桥山中步道式空间 ©时差影像

荷叶桥具有快速通行的需求,采用了“双宝瓶形”的交叉动线,可以保证多股人流同时通行,尽管结构形态极其简洁,但桥面的虚实处理与明暗变化极大地丰富了穿行体验,同时折射出轻重、缓急、动静、显隐等哲学思考,让荷叶桥具有情感变化,与城市的莲藕文化产生关联。

▲荷叶桥漂浮式的桥面空间 ©时差影像




项目信息

项目名称:南京江北新区青龙绿带一期人行景观桥(彩虹桥、如意桥)
业主:南京市江北新区公建中心建设地点:江苏省南京市江北新区设计单位:江苏纬信工程咨询有限公司、土木方建筑工作室项目负责人:蓝慧敏设计团队:张冰、戴航、王兴鸿、王凤林(建筑);袁爱民(结构);蓝慧敏、庞云、王彬、卢琦、王彦君、 叶绿、嵇海龙(景观)跨度(长度):36m多跨,全长298m(彩虹桥);35m多跨,全长363m(如意桥)宽度:4m(彩虹桥);5.3m(如意桥)结构形式:钢箱梁设计时间:2019建成时间:2021

摄影:时差影像

项目名称:扬州市宝应高铁站人行桥(荷叶桥)
业主:扬州市宝应县交通运输局建设地点:江苏省扬州市宝应县设计单位:华设设计集团股份有限公司、土木方建筑工作室设计团队:张冰、戴航、王兴鸿(建筑);袁爱民、孙鹏程、吴利军、赵牧冉、朱科伟(结构)跨度(长度):23m+40m+23m(全长86m)宽度:最大23m,最小17m结构形式:钢箱梁设计时间:2019建成时间:2021

摄影:时差影像


作者介绍

张冰

南京大学建筑规划设计研究院有限公司副总建筑师,土木方建筑工作室主持人,国家一级注册建筑师。

戴航

东南大学建筑学院教授、博士生导师。

王兴鸿

南京大学建筑规划设计研究院有限公司土木方建筑工作室建筑师。



本文刊登于《建筑技艺》杂志

2022年12月刊

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编辑:付丽娜  排版:王娜    校核:王文慧

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