iStructure |看得见的结构和看不见的结构
作者：张耀康
四个结构，有简单的有复杂的，有现代的也有上世纪三五十年代的，有的结构能让你看到并欣赏，而有的结构不太容易看到，通过近距离的接触和思考，深切感受到"有比较的目标才会更清楚自己的坐标"。
朴素的人行桥
两座人行桥在离会场很近的位置，连接密斯设计的德国馆和矶崎新设计的巴塞罗那CaixaForum文化中心入口项目。从会场出来远远看到这个朴素而平直的人行桥，就被轻巧的外形和跨高比吸引了，心里猜想是一块厚板，但这个厚度好像我们做不到啊，忍不住前去一探究竟。
近看天桥
一走到桥上，才发现自己被“忽悠”了，原来桥面中间是一根很壮的混凝土梁，就是我们常说的“上翻梁”，还有外露的预应力锚具。
这么直截了当的简单处理问题，当时给我的感觉是挺过瘾的。因为中间的上翻梁不影响从道路上看人行桥的效果，远看只有混凝土桥板和玻璃栏板，而且玻璃栏板突出了混凝土板的轻薄。对人行桥来说，中间的梁也不影响通行，如果走累了还能坐下休息。
上翻的预应力梁
从会场往德国馆方向看，桥面板厚度相对还是大的，从两座桥相对的方向看过来桥面板做了台阶状的变化，视觉效果更轻薄。
如此普通的人行桥，用简单的结构手法和设计细节处理达到的轻盈，比起用高技派手法，个人觉得简单的更舒服。
台阶状变化的桥板
轻盈的赛马场挑篷
马德里Zarzuela赛马场是混凝土壳体先驱托罗哈的作品，磁力很强，直接把我们从机场吸引过去。向在当地的朋友询问前往赛马场的交通方式时，朋友很好奇，你们要去赛马场干啥呢？大概很少有人会专门去看这个80年前的结构，网上介绍的图片总是那几张，去的时候心里也没底，不知道这个古老结构的现状会是怎样，会不会有围墙围着不让进去，总不能翻墙吧。
到赛马场的时候，周围停着很多很多车，靠近门口发现正好有赛马活动，真是上天眷顾。门票7欧元一人，进入马场后首先看到的是背面的结构，似曾相识但觉得体量不大，于是进到赛场内部，寻找那优雅的悬挑。
背面看赛马场
置身于混凝土薄壳的挑篷下，连续渐变的大悬挑曲面给人的第一感觉是壮观，混凝土表面扁长型模板的凹凸痕迹，胜过任何装饰。类似水磨石饰面的看台台阶非常整洁，可以坐着看赛马或远眺马德里市中心的高楼。
看台上看挑篷
看台上抬头并远眺
公众号里介绍过这个项目，像是一位芭蕾舞者，上演平衡的艺术，柱顶柱底均铰接。还真是看到了混凝土柱顶的铰接的做法，在柱顶切了两道缝，简单实用。
结构剖面
柱顶铰接节点
从看台转到室内，各种流畅的曲面、变截面梁柱；又从室内转到室外，从一个看台到另一个看台，律动的悬挑、连续的拱门、纯净的色调、美妙的阳台，让人流连忘返。不得不赞叹托罗哈和建造者的技艺和审美，可能是我们无法逾越的高点。
室内大厅的结构
看台下的结构
变截面的梁柱
室外看挑篷
辅楼的阳台
但此行最大的感受还是来自于人。欢乐的人群或随意散落在看台，或轻快奔跑于草坪，或三五成桌边喝边聊，伴着这样一组混凝土的诗篇，合奏出生活的赞歌。
露台休息区和挑篷侧面
看台下的拱廊
从正面看挑篷
这个赛马场离西班牙内战的主场很近，在战争中它数度遭到炮击，屋盖被炮弹命中多次，壳面由于受到强烈振动而开裂。即使遭受这种损伤，屋盖结构仍安然矗立至今。这样一个建筑，在这么长的时间里，不知不觉中给人带来的轻松、欢乐和美的享受，其价值是无法估量的。
Caixa Forum神秘的悬浮
在去马德里Caixa Forum文化艺术中心之前，看过外形的图片，大概了解过一点资料，是赫尔佐格和德梅隆事务所做的废弃发电厂改造，仅完整保留了19世纪的砖墙。资料上说，“整个建筑最大胆之处在于它的悬挑设计，令人叹为观止”。
从倾斜的广场上看，保留的砖墙和上面锈色的铸铁墙似乎是悬浮的，进入悬挑的厚重体块下，夸张的造型营造出一种天外巨石落在地球形成山洞的感觉，不知道有哪些点是着地的，转了一圈好像周围都是悬挑。山洞一样的半开放空间，是艺术中心的入口，也是街道的一部分，有人骑车穿过。
从广场看CaixaForum
倾斜的广场和悬浮的建筑
在“山洞”里转的时候，脑海里浮现的是形如央视新大楼这样数层高的钢桁架悬挑，大概是这样的结构不可避免的。我们也设计过这样的项目，穿越腹杆开门洞，影响使用功能，也很麻烦。
从首层看室外广场
二层室内窗户
直到看见大跨度的钢梁连接在混凝土墙上，才发现自己把周边的混凝土墙都忽略了，因为对“保留砖墙”的印象太深了。这才恍然大悟，原来是靠平面中部的几个类似于核心筒一样的混凝土墙体悬挑，周围混凝土墙体围合形成的悬浮结构，上部再盖一个相对轻的结构。
没有时间去参观艺术展览，未能进一步了解具体结构，只从一个核心筒的楼梯转到顶部楼层填饱肚子，印证了这样一种猜测。
三层钢梁连接在混凝土墙上
混凝土筒内的楼梯
顶部楼层的休闲餐厅
回来后翻阅照片，好奇依然存在，驱使我搜索平面图、查询结构设计细节，虽然很少有人提到建筑背后的结构，还是顺藤摸瓜找到了些线索。以下图片均源自本项目结构设计公司NB35 Ingeniería发表的论文，三组墙上挑墙再四周搭墙。受功能制约，挑墙的标高还不一样。
结构概念示意图 ©NB35 Ingeniería
墙体应力分析云图 ©NB35 Ingeniería
结构工程师在墙体应力大的部位结合开洞的影响，布置了直线和曲线预应力筋，外墙开洞位置可能也是根据分析结果选择的。因为研究生阶段是预应力方向的，看到预应力技术使这个神秘结构得以悬浮，让我对这个结构多了一份好感。
不同外墙的预应力索布置
保留外墙的临时固定和施工照片
赫尔佐格和德梅隆事务所很擅长采用悬挑方案，应该是在设计初期建筑师决定让建筑悬浮的时候，就已经和结构工程师一起规划好了墙体悬挑的方案，平面功能布置时结合这一大的悬挑方案再做细化，局部悬挑又根据平面要求微调，细节处理技术实现。
平衡的都灵五号展馆
公众号里多次提到过奈尔维（Nervi）的都灵展览馆，是著名的二号展览馆B厅，屋顶采用波形薄壳拱的优美形式。
意大利都灵展览馆B厅(Torino Esposizioni)
本次iass会议上，意大利研究者Erica Lenticchia &Rosario Ceravolo介绍了都灵五号展览馆的地下结构，引起了笔者的兴趣。这个结构相对不出名，默默无闻的埋在地下8米以下，也没有奈尔维的展览馆那么精致，没有列入保护名录，在汽车展览不再大量需要时慢慢失去地位，平常可能都看不见，似乎反映了很多结构的命运。
但是这个结构本身很有特点，在承受地面重荷载的同时，内部形式仍能具有一定的艺术性，这与奈尔维的二号展厅有所不同。先说明一下，此结构能找到的资料很少，更没有漂亮的图片，部分图片是会议过程拍的照片，仅供学习讨论用。
建成后的室内照片
现状的室内情况
©Erica Lenticchia &Rosario Ceravolo
设计者是里卡多·莫兰迪(Riccardo Morandi，1902-1989)。这位莫兰迪大咖是2018年坍塌的意大利高架桥Polcevera Viaduct的设计者，创造了以他名字著称的莫兰迪桥梁体系，当然坍塌的原因主要不是设计和体系问题，而是抗腐蚀的维护不足。
坍塌的高架桥
©http://www.tulliaiori.com/SIXXI/avviopolcevera.php
都灵展览馆1-5号各展厅平面位置
©http://www.ilnuovocantiere.it/files/2015/11/71.jpg
五号展馆距离二号展馆不远，位于一座公园内，为了不影响周围环境被设计成一座地下大厅作为汽车展馆，平面尺寸约69米X150米，顶部是厚厚的覆土和绿化，设计者采用带“平衡梁”的大跨度预应力混凝土结构承载体系。
平衡梁的组成如下：中间一跨由内排两端铰接斜柱支撑的预应力大梁，两侧的短跨梁在梁端带有预应力拉杆。宽度仅为16cm的双梁斜向相交布置，梁高随受力需求变化，使得结构具有较高的整体刚度和横向稳定性，同时造就了独特的室内造型。
结构立面和平面布置
©Erica Lenticchia & Rosario Ceravolo
有几个细节挺有意思的。内排斜柱两端铰接的做法也是非常简单，插了小小的钢芯。柱顶附近的双梁之间底部设置连接板，以避免薄型梁的局部稳定性问题。作为背索的预应力拉杆伸入挡土墙内，可以通过挡土结构的压土重量来平衡，但从资料图上看不出来。
结构设计细节
©Erica Lenticchia & Rosario Ceravolo
建成时的结构
@Poretti Sergio，www.tulliaiori.com/SIXXI/
项目在1958年汽车展览会前竣工，施工时间仅为6个月，这得益于合理的施工方式，类似于如今的逆作法。两端的平衡跨和柱子范围先开挖正常支模，中间的大跨在地面上支模，整体形成刚度后在开挖剩余的土方。
施工照片之一
©www.atlanteditorino.it/Gall/P5.html
施工照片之二
©www.atlanteditorino.it/Gall/P5.html
土方开挖施工
©www.atlanteditorino.it/Gall/P5.html
覆土完成后的照片
©Erica Lenticchia &Rosario Ceravolo
地下展厅的敞开入口
©www.torinotoday.it/cronaca
值得庆幸的是，经历60年的起落后，这一建筑在未来可能仍将发挥作用，当地一所大学拟对此地下空间进行改造，保留原结构、开设天窗、局部挖深，作为校园功能使用。
由此感慨
但愿五十年后
当我们老去时
我们生产的建筑结构空间仍能服务社会
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