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结构大师—Ove Arup 阿鲁普

鼓手 iStructure 2022-09-16

Ove Nyquist Arup 奥韦·阿鲁普(1895-1988) ,出生于英国的丹麦裔人,是20世纪最具影响力的工程师之一。他一生荣誉无数,爵士头衔、帝国勋章、IStructE金奖、RIBA金奖。此外,更知名的成就莫过于,创立了ARUP奥雅纳公司,时至今日,已经是工程咨询领域的巨头。

 

Ove Nyquist Arup 奥韦·阿鲁普,1895-1988

本文小i主要介绍阿鲁普早期的几个作品,从这些他参与度最高的案例中,我们可以看到阿鲁普的设计理念和才能,乃至对ARUP公司理念的影响。回顾阿鲁普创业的过程,似乎能找到公司之所以成功的一些端倪。


杰出的工程师

Labworth 咖啡馆

在哥本哈根大学获得哲学与数学学位后,阿鲁普想学习建筑学。但他对自己的艺术天分不够自信,于是到丹麦工业大学攻读工程学,主攻钢筋混凝土方向。这期间(1918-1922),他深受柯布西耶《走向新建筑》和格罗皮乌斯的包豪斯学校等现代建筑思潮的影响。

在1922-1932十年间,阿鲁普在一家丹麦设计公司C&N工作,几乎默默无闻,对他这段时间经历的记载很少。直到1932年,他身兼建筑师和工程师的角色,独立完成了Labworth咖啡馆的设计。

Labworth咖啡馆    正立面, 1934

Labworth咖啡馆    侧立面, 1934

Labworth咖啡馆是现代主义建筑早期的代表作之一。一层入口处,纤细的铸铁圆柱,支承着厚重的白色混凝土屋面。

首层和二层平面图

二层圆形咖啡厅屋面,由6根直径280mm的钢筋混凝土柱支承,柱内预埋空心圆管,兼用做厨房的烟道、通风和雨水管。环绕一周的玻璃幕墙则没有结构遮挡,人们能尽情享受Labworth公园和河边的景色。


从剖面图中我们看到,雨水沿屋面的结构坡度流向柱子中心的落水管。圆环形的主梁截面是倒T形,使得设备线管能够隐藏在梁的凹槽内,室内不必再做吊顶。由于河岸边的地基软弱,阿鲁普选用了混凝土预制桩基础(19根)。

这些现在看来普通的手法,在80年前是具有创意的。身兼建筑师和工程师的角色,阿鲁普根据建筑的需要,在结构方面做了一定的让步和创新,完成了这样一件“不普通”的作品。

 

企鹅池 螺旋坡道

1934,阿鲁普加入了 JL Kier建筑公司,担任设计主管。工作之余,他参加现代建筑师研究小组(MARS),有机会结识了许多著名的建筑师,其中合作最多的是Berthold Lubetkin (1901-1990),项目包括企鹅池Penguinspool、Highpoint 公寓、Finsbury健康中心等。

伦敦动物园企鹅池有两条交叉的螺旋坡道,引人注目。成群憨态可爱的企鹅在坡道上嬉戏。Arup应用了刚刚兴起的预应力技术,设计出非常轻薄、轻盈的混凝土坡道,展现了从设计到结构一脉相承的美感。


企鹅池 Penguins pool, 1935年

建筑设计:Berthold Lubetkin. 工程设计:Ove Arup.

结构计算由阿鲁普的助手Felix Samuely完成

螺旋坡道的根部上下错开,产生了类似桁架悬挑的受力效果。从当时施工的照片看,沿着曲线方向铺设主筋,又在斜向铺设了分布钢筋,以承受螺旋板带上的轴向和斜向应力。

建造过程:钢筋与模板

参加竣工验收的阿鲁普

Highpoint 公寓

1935年,阿鲁普与建筑师Lubetkin再次合作了伦敦Highpoint公寓项目,是两栋7层的钢筋混凝土公寓,被认为是英国现代主义建筑运动的代表作品之一,混凝土表现出的良好装饰效果。

Highpoint公寓一期, 1935

建筑设计:Berthold Lubetkin. 工程设计:Ove Arup

当时,框架是混凝土结构体系的主流,人们认为凝土墙体对整体结构作用贡献很少,且墙的受力没法准确计算,大多数情况仅作为安全储备考虑。

 

钢筋混凝土剪力墙体系

阿鲁普在Highpoint公寓中率先采用了剪力墙结构体系,承受荷载的剪力墙主要布置在建筑外围和分隔墙内,使得公寓的作为空间布置更加灵活。现在,剪力墙结构仍然是中、高层住宅最常用的结构体系。

在建造Highpoint公寓时,阿鲁普引进了海港工程中的滑模工法,大大减少了混凝土模板工程,这一施工方法也延用至今。

Highpoint公寓是阿鲁普设计生涯中最重要的项目之一。他把对现代建筑的理解、对钢筋混凝土结构的创新应用其中。剪力墙体系和滑模工法的新颖方案,让阿鲁普和Lubetkin在一次“工薪住宅”设计竞赛中胜出,从此名声大噪。

 

Kingsgate 步行桥

1963年,杜伦大学校园打算建造一座步行桥,连接被河流隔开的两个校区。Kingsgate步行桥是ARUP公司设计的第一座桥梁。已年近古稀、功成名就的Ove Arup一时技痒,重出江湖,亲自操刀。

Durham's Kingsgate Bridge,1963

河的一边是著名的罗马建筑——杜伦大教堂(始建于1093年),另一边是新落成的学生会馆。Arup提出的总体布置方案是,将桥的轴线从大教堂和学生会馆的连线偏转15度。

Kingsgate Bridge 设计方案

整个桥由2个独立的单元拼合组成,一个单元是由分叉的混凝土杆撑起一跨梁式桥身,单跨梁桥的两端悬挑了一段长度,得到更优化的弯矩分布。梁桥截面呈槽形,翻起的混凝土兼做栏杆扶手。

Kingsgate Bridge 模型

Arup构思了不在水中脚手架的建造方法:考虑到两侧河岸的面宽是河流宽度的两倍以上,在桥墩脚部加上了旋转装置。先在两侧河岸上分别建造半个桥梁结构,再旋转90度合成一座完整的步行桥。桥的施工甚至都没有打扰到赛艇队每天的训练。[英国工程师似乎有一种传统,建造了许多可以移动、旋转、提升的桥梁,比如皇家阿尔伯特桥、伦敦塔桥等]。

Kingsgate步行桥  旋转建造的过程

阿鲁普本人非常喜欢Kingsgate步行桥,他去世后,家人按照他的愿望在这里撒下了他的骨灰。今天的桥旁边安放着一座阿鲁普的半身铜像,以纪念这位杰出的工程师。


ARUP公司

成立之初

自从1935年担任Kier 的设计主管,阿鲁普的工作重心,逐渐转向了项目管理、设计顾问、经营与建筑师及业主的关系,很少直接参与项目设计。1938年,Ove Arup和他的堂兄Arne Arup成立了Arup &Arup工程设计公司。

随后战争爆发,公司的业务停摆。但战争并没能埋没阿鲁普的设计才能。二战期间,阿鲁普协助盟军设计了一些防空掩体和临时港口,包括用于诺曼底登陆的Mulberry临时港口等。

二战遗迹: 波特兰港湾的一处军用港口

Mulberry的两个混凝土预制港口,被拆分成零部件跟随盟军登陆部队来到诺曼底,随后在海滩组装起来作为后续盟军登陆的临时港口。

1946年,阿鲁普爵士集合小伙伴重新成立了一个工程咨询公司--Arup & Partners,并借着战后重建的机会快速发展壮大。

1963年,ARUP公司加入新的建筑师合伙人Francis Pym和Philip Dowson,强调建筑和工程相结合的理念。时至今日,ARUP已经发展为工程咨询设计领域的巨头之一。

阿鲁普关于经营的想法

公司的作品

ARUP(奥雅纳)公司发展至今,成为国际著名的综合型工程设计咨询公司,业务遍布全球。公司参与的经典项目众多,包括悉尼歌剧院、蓬皮杜艺术文化中心、日本关西机场航站楼等。

悉尼歌剧院: 建筑师Jørn Utzon

悉尼歌剧院的设计建造从1957年开始,当时的ARUP公司初具规模。整个工程的难度和纠葛超乎寻常, OveArup、Perter Rice、Jack Zunz等工程师成就了这一伟大的建筑。到1973年悉尼歌剧院完工时,ARUP公司已是声名鹊起。

悉尼歌剧院  建造现场

蓬皮杜艺术文化中心,1977

建筑师: 伦佐·皮亚诺, 理查德·罗杰斯等

奥雅纳是最早进入中国建筑设计市场的国际公司,参与的项目有北京国家体育馆(鸟巢)、中央电视台新台址(CCTV)、深圳证券交易所等。

公司成就的工程师

ARUP(奥雅纳)公司中人才辈出,结构工程领域有Jack Zunz、Perter Rice(彼得.莱斯)、Cecil Balmond (塞西尔.巴尔蒙德)等。许多杰出的工程师成就了那些经典项目,也可以说经典的项目成就了工程大师。


阿鲁普通常会用直觉来找出结构问题的解决方案,然后用数学方法来验证它。他会挥舞着他的铅笔,寻找灵感,他通过草图表达着他有如泉涌的奇思妙想。他一成不变的丹麦口音也为大家所熟知。

与他共事多年的Jack Zunz爵士这样写道,“回首他的一生,他对品质的热情和他对完美的追求贯穿始终,无论是对于生活还是事业。”

延伸阅读: 与Arup有关的工程师

结构大师—Peter Rice

结构大师—Cecil Balmond 


参考资料

1. en.wikipedia.org/wiki/Ove_Arup

2. A Cafe at Canvey Island:The Architect and Building News 1934. 

3. 建筑结构创新工学.日本建筑学会

4. Ove Arup奥韦.阿鲁普:zhuxiaobao.blog.163.com

5. 本文图片均来源于网络,版权属于原作者或网站.

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