穹顶之下 | 破解世界最大露天航站楼的结构密码
图片版权 © Jay Langlois | Owens-Corning
疫情在全球各地造成的冲击颠覆了日常生活的所有节奏，其中也包括宗教仪式——无论大事小事，神圣或是世俗，谁都无法置身事外。
一年一度的麦加朝觐——是世界各地的穆斯林信徒们涌向麦加和麦地那的神圣日子，同时也是穆斯林信仰中的“五功”之一。
麦加朝觐是经济或健康状况允许的人终其一生都要经历一次的神圣旅途——也许旁观者不会因为今年朝觐的取消而感到惊讶，却一定会让世界各地数百万穆斯林和相关人士感到失望。
1981年开始，全球穆斯林通往圣城的门户就一直开启在沙特阿拉伯吉达的“阿卜杜勒·阿齐兹国际机场”（Hajj Terminal at Abdul Aziz International Airport）的“麦加朝觐航站楼”（Hajj Terminal）。
可以想象，疫情肆虐下，这个巨大无比且露天开放的航站楼其实就已经显示了朝觐航站楼的设计在公共卫生方面“与生俱来”的巨大优势。
事实上，这只是一系列创新设计中的一项，其它创新还有机场运营、灵活性规划、结构工程、机械工程和通风等；当然还包括项目所融入的文化共鸣——这个为麦加朝觐准备的航站楼也形成了第一个具有纪念意义的建筑形态。
也许是因为它的独特用途——在每年为期六周的时间里密集使用——也可能归因于它完全露天的建筑形态。
朝觐航站楼在很大程度上并没有被业界视为在这个时代建成的，具有重要地位的机场航站楼。现在对这个了不起的项目进行重新评估正当其时。
对同类建筑来说，可能没有什么比朝觐航站楼更举足轻重了，遗憾的是，它时至今日却鲜有人知。这个建筑既能让使用者产生共鸣，又始终让人耳目一新。
首先要更新一下最新情况。在最初报道的朝觐活动被完全取消之后，沙特政府的“麦加朝觐部”（Saudi Ministry of Hajj and Umrah）宣布今年7月28日到8月2日举行的麦加朝觐活动将限制参与人数：仅限于已在该国的1000名信徒（相比去年参与朝觐的人数达到了250万人）。
在这些极少数幸运者中，不仅有沙特阿拉伯的公民，还有许多来自其它国家的代表，但所有人的年龄必须在65岁以下，且健康状况良好，没有慢性病。
此外，朝觐者必须在抵达时接受病毒检测，还必须戴上口罩，并在伊斯兰圣地“克尔白”（Kaaba）举行的各种朝觐仪式中与其他朝觐者保持至少1.5米的社交距离。
《建筑实录》杂志1980年5月刊封面报道 © Architectural Record
让我颇感好奇的是，除战争时期外，历史上是否对朝觐有过如此严格的限制？今年是伊斯兰历法的1441年，从默罕默德第一次从更早的多神教仪式中梳理形成朝觐仪式，并在他逝世几年后的公元632年被正式编入伊斯兰法典以来，仅有少数几次朝觐被取消或缩小规模。
健康和卫生当然是在一开始就受到关注的问题，但第一次流行病传播至朝觐活动现场，并由此引发的公共卫生事件则要追溯到19世纪的1831年：感染霍乱的朝觐者从东方抵达麦加，把疾病传播给其他朝觐者，再由这些朝觐者带回自己的家园。
1865年和1893年爆发的疫情导致数以万计的朝觐者病亡——约有占参与总人数15%到30%的朝觐者死亡。在巴黎（1851年）和威尼斯（1892年）举行的国际会议试图建立卫生规范，尝试通过建立隔离营的方式来防止病毒通过埃及传播到欧洲。
随着1932年沙特王国的成立，朝觐者的健康和安全责任自此正式移交给了沙特人。
朝觐航站楼的原始场地图 © SOM
在空中航路打通之前，通往麦加之路是一段艰苦、昂贵和耗时的旅程。在开罗、大马士革和巴格达集结的商队要花35天才能抵达麦加。
如果走海路，从东南亚的穆斯林聚集地航行到红海的吉达港口可能需要相等或更长的时间，而且沿途会遭遇更多危险。
跋山涉水的古老交通方式在19世纪和20世纪初被蒸汽机船（令人惊讶的是，当时的蒸汽机船大部分都由大英帝国垄断）和奥斯曼帝国修建的从大马士革到麦地那的“汉杰兹铁路”（Hejaz Railway）短暂地补充了一下。
这条铁路于1908年通车，1920年奥斯曼帝国垮台时关闭——关闭的原因是战争期间这条铁路屡次遭到由“阿拉伯的劳伦斯”（T. E. Lawrence）领导的武装以及阿拉伯军队的袭击。
穆斯林信徒搭乘大巴驶往麦加，约1977年 © SOM
上世纪70年代，沙特政府决定在吉达的阿卜杜勒·阿齐兹国王国际机场建造一座现代化的机场航站楼，这一决策的出台包含了很多因素——包括了他们作为圣城、石油财富和信仰威严守护者的责任。
载客量巨大的波音747飞机的发明和普及也起到了一定作用，大型商业航班带来了不计其数的朝觐者，其增长速度之快是此前始料未及的。
穆斯林信徒搭乘大巴驶往麦加，约1977年 © SOM
沙特在1975年委托 SOM 设计该航站楼。当时，远程工作方式既缓慢又不便。SOM 委派高级职员进驻吉达的一个项目办公室，而这个现场办公室则更像是一个现场营地。
由于项目设施用途的特殊性，SOM 团队从最初的设计原则着手：旅客数量的预估、运营流程和物流及交通方式，还分析了往返麦加的飞机和地面巴士交通。SOM 位于纽约、芝加哥和吉达三地的多学科团队为项目开发了多个方案。
从空中俯瞰朝觐航站楼 © Owens-Corning
设计的转折点是实现一个足够大的航站楼来容纳六周时间内到达和离开机场的大量朝觐者——由于朝觐日期取决于农历，因此在一年内的任何时间内都有可能发生——这就无法以符合成本效益的原则来设置空调（即使采用能想像得到的、以石油发电的能源也是如此）。
建造一个露天航站楼的最终决策——仅包含了最基本的航站楼控制和登机口功能，并为起飞和飞抵后的候机、中转和地面运输区域提供庇荫；而不采用封闭的建筑形式——激发了一系列引人瞩目的创新设计。
SOM 的建筑师以“全明星阵容”出场，不仅荟萃了一群野心勃勃的规划师、项目经理和设计师——Gordon Wildermuth、John Winkler、Raúl de Armas、Roy Allen等人——还包括 SOM 的高级设计合伙人Gordon Bunshaft和有史以来最伟大的结构工程师之一Fazlur Khan。
SOM 用电脑绘制的航站楼帐篷效果图 （约1978-1979年）© SOM
这一惊人的设计想法发展成型的过程已经难以还原。见证这个由巨大织物制成、延伸在“桅杆”之间的锥形帐篷概念的横空出世并不断完善的当事人，现在已寥寥无几。
Khan和SOM的结构工程师们运用了早期的电脑辅助设计技术，并最终与康宁公司（Owens-Corning）密切协作实现了这一设计。这家公司生产了创新的“特氟龙”（聚四氟乙烯）玻璃纤维织物，这种织物从未在如此巨大的尺度上运用过。
即使以今天的标准来衡量，这个航站楼的庞大规模也令人惊叹。它占地面积112英亩，约合45公顷。
停泊在朝觐航站楼的波音-747飞机 © Owens-Corning
我们普遍认为，现代航站楼的设计风格是在上世纪90年代形成的，但其中的几个关键元素则是在1981年启用的朝觐航站楼的设计中形成的：
①支撑大跨度屋顶的双向方形网格蜂窝结构的空间场地；
② 楼层下方由“空气塔”辅助的通风系统；
③ 从边缘到运营区直到大楼外的清晰视线；
④ 单一的共享空间和为团队旅客准备的半私人、半封闭区域之间的平衡；
⑤ 响应当地气候和环境的巧妙设计。
模型：组成朝觐航站楼的五大模块之一 © SOM
就朝觐航站楼而言，首先它是一座“建筑”，完全由结构空间模块组成，布置在一个45米的正方形网格上。
这些结构单元也有45米高，除了空管塔楼之外，这是机场所能允许的最大高度。
从首层开始，航站楼包含了规则的单元，每个单元采用逐渐变细的钢柱支撑圆锥形帐篷的四个边。航站楼边缘采用双柱，角部则采用四根柱子。
但基本想法（现在已司空见惯）——是一个由规则柱网支承的区域，允许在下方实现灵活的功能。在合理范围内，这些功能可以被当做“家具”，在需求发生变化时重新排列组合。
确实，从启用至今，在规则柱网支承的区域内已进行过数次功能重组——引入了一座小型酒店，帐篷下开放了更多餐厅等设施。
采用钢缆和钢柱固定的帐篷顶部 © SOM
现任政府正在实施一项更全面的计划，为今天的朝觐者更新配套设施。航站楼的基本空间结构框架可在保留基本品质的前提下实现这一计划。
为应付红海地区的酷热和湿度，设计师们在锥形帐篷的顶部创造了一个开口，将更热的空气吸入并向上排出航站楼。
简单空气流动在地面上为朝觐者创造了一个更舒适的环境，而织物屋顶则阻挡了眩光和大约76%的阳光辐射，避免了白天吸热、夜晚放热的现象。
红外图像显示帐篷屋顶下地面（30℃）和顶部（55℃）之间的巨大温差 © SOM
这种构思巧妙、规模庞大和史无前例的机场建筑解决方案无法被其它封闭的航站楼设计复制，但它遵循了置换通风的原则，并通过在地面层设置的“空气塔”进行辅助。
观看朝觐航站楼运营的早期照片，关注的焦点要么是穿着独特民族服装的朝觐者，要么就是头顶上伸展的帐篷结构。然而，如果仔细观察，你就会发现周围围绕着一排排喷嘴的一组组八角形塔架。
这些“空气塔”在主要使用楼层上提供新鲜空气，辅助帐篷的烟囱效果，并为朝觐者提供额外的降温途径。
空气塔冷却广阔的地面区域，热空气则从帐篷的顶部逸出 © Jay Langlois | Owens-Corning
从上世纪90年代开始，作为一种从下方高顶大厅向上输送空调的手段，这种空气塔在现代机场航站楼的设计中已得到了广泛应用。朝觐航站楼是这一技术的首次大规模使用。
当朝觐者到达航站楼，陆续通过海关和移民局审查口时，他们可能要花12小时等待分批驶往麦加和麦地那的交通工具。航站楼的大部分面积都由上述等候区域组成。开放区域被划分为面积为长宽为300和135米的大型模块。
这些模块提供了一个从海关到入境，以及离境时返回登机口的清晰路径。每个模块都有基本的服务和单独的团体等候区，有些地方还配有烹饪设施。这样的安排也在麦加朝觐的国际人士中产生了一种国家认同感。
今天，许多设计师都为新的航站楼设计规划了户外区域。而这种设计的“开山之作”则屹立于吉达。
撇开宗教因素不表，当代机场航站楼的设计试图将建筑的巨大规模分解为更易理解和更具吸引力的区域，同时又不失总体的方向性和寻路能力，这些都是上述空间设计中不可或缺的设计方式。
这个朝觐航站楼的“旅客体验”方式并未得到公众的充分赏识。
出于必要的考虑，事实证明，在当前的疾病大流行期间，朝觐航站楼的露天形态提供了更健康的条件，允许阳光、自然湿度和空气流通，创造了一个比拥挤室内空间更安全的环境。
图片版权 © SOM
时至今日，许多设计师都在为新的航站楼规划户外区域，一些处于温和气候条件下的小型航站楼也是开放式的，这种建筑形态再次受到了各国的关注。但这个想法的“开山之作”其实都源自吉达。
这些设计趋势都与超级结构的形态、功能和技术关系密切，但也可转用于更传统的，全封闭和有空调的航站楼。
如上所述，这些策略在今天已被普遍认作理所当然，但在当年朝觐航站楼的设计时却颇为大胆，也极为罕见。
为朝觐者建造朝觐航站楼的目的独特且单一，但也意味着这座航站楼的影响力在很大程度上并没有得到应有的承认。航站楼仅仅因为帐篷而为世人所知，但其它创新却因为人们对帐篷下方东西的肤浅理解而受到忽略。
朝觐期间随处可见的的帐篷 © SOM
最后，我们看一下帐篷的问题——这是朝觐航站楼呈现的最主要视觉特征。随着逐渐变细的钢柱和钢缆系统，它们形成了视觉上可能是最完美的系统。
极具远见的建筑、先进的结构工程、新材料的巧妙运用—— 汇成了独特的建筑形态，既代表了建筑功能，又与其所在地产生高度共鸣。
已经有大大小小的航站楼对朝觐航站楼有过肤浅的模仿，但此后从未有过一座航站楼拥有如此优雅、且能扮演多重功能的织物屋顶结构。
朝觐航站楼的锥形单元除了轻巧地覆盖广阔区域、从容应对吉达高温气候环境——几乎不用考虑每年的麦加朝觐发生在哪个季节——之外，还以最为精确的方式象征了几世纪以来聚集在麦加和麦地那的不计其数的帐篷。
图片版权 © SOM
虽然酒店和旅馆如雨后春笋般地出现在圣城，但每年仍有约45,000顶帐篷竖立在当地，拱朝觐者居住。
在我看来，要欣赏朝觐航站楼取得成就，很关键的就是要知道，设计师首先想到的是设计一个封闭和采用机械降温的航站楼。他们并不是从对朝觐者帐篷进行肤浅的模仿而开始设计的。
战后的许多建筑师都梦想能够实现上世纪20和30年代流行的轻质展览馆结构概念的永久建筑形态，比如著名的勒·柯布西耶（Le Corbusier）的设计作品。
即使把上世纪六七十年代弗雷·奥托（Frei Otto）为体育场设计的大型张拉结构考虑进去，吉达在使用相对新的材料和把多种创新系统扩大到巨大规模方面所取得的技术威力，也同样令人叹为观止。
航站楼结构的基本逻辑根植于方块网格的功能性和灵活性，随着高科技织物的抗拉伸性能而得到升华，最终成就了建筑设计与朝觐者帐篷的遥相呼应。
图片版权 © SOM
这种设计并不会淹没在一波波涌入的朝觐者中，其中的现实意义不言而喻，它集建筑、功能、结构、环境和文化之大成，成为代表一个时代的文化符号。
这仍然是当今航站楼设计师们的终极理想。对这类建筑来说，可能没有什么比朝觐航站楼更具开创性了，即使至今仍知者寥寥。但它所呈现的建筑结果却依旧引起广泛共鸣、令人始终耳目一新。
未完成的朝觐航站楼西侧画面 © Jay Langlois | Owens-Corning
几年前我有幸亲自来到朝觐航站楼开始我自己的朝觐之旅，它没有让我失望。
航站楼巨大无比的体量是给人留下的第一印象，即使周围没有可被当做参照物的其它建筑。而航站楼看起来就像悬浮在沙漠的上方一样。
的确如此，在服役数十年后，犹如“家具”的功能分区和首层平面上的旅客服务区域都需要考虑运营、商业零售和气候等因素而升级。但这个巨大、辉煌和令人敬畏的建筑框架仍旧屹然而立。
最令我惊讶的是建筑的西半侧——所有23万平米的庇荫区域——与地面层的旅客设施一样一直没有完工。
形似帐篷的超级结构在粗糙的地面上若隐若现——看上去不是一座被时间侵蚀的废墟，而像是等待下一代朝觐者入驻的、熠熠生辉的庇护所。这难道不是一块为新世纪设计的，能在上面描绘一座抵御传染病的模范航站楼的理想画布？正如阿拉伯语所说， “真主保佑”。
作者简介
Derek A. R. Moore 博士是 SOM 纽约办公室总监，他也是美国建筑师协会的会员。他在事务所领导机场和交通行业的项目，并在北美、欧洲、印度和亚洲的大型机场和铁路项目的规划和设计中扮演了领导者的角色。
Derek 拥有艺术史和建筑学的高级学位，并在多个领域做过演讲和出版书籍。他是罗马美国学会的会员，也在哥伦比亚大学教授历史和建筑理论。
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