基于儿童乐园的膜结构分析与制作

潘越　蔡超琳　程云杉

【摘要】：现如今儿童乐园的建造已经越来越受广大家长的重视，儿童乐园在启蒙儿童、激发灵感方面起着重要作用。而儿童乐园的游乐设施因为儿童群体的特殊性显然有别于其他设施，我们就膜结构对儿童乐园的景观功能小品作详细分析。

【关键词】：儿童乐园；多结构；膜结构；建造研究

1、儿童乐园简析

1.1什么是儿童乐园？

儿童乐园不应该是设计师以成人的眼光在图纸上设计的精致的公园，也不应是儿童器械堆积的游乐场所，而是一个有趣的场所灵魂，能够让孩子主动地在空间里玩耍，想象并创造属于他们自己的故事。

1.2基于木构的思考

当代社会，资源逐渐匮乏。节能、环保、可再生成为热词，也成为我们追求的一个境界。我们通过研究木构与儿童之间的联系，使儿童在娱乐中不仅能强健身体，而且能培养社会认知能力，产生对自然的尊重与保护意识。

1.3创新充气膜结构的应用思考

现代膜结构起源于德国，帐篷作为膜结构的雏形，是最古老的应用方式。系统来说，膜结构是由一个仅承受拉应力织物面层和一个支撑体系组成，从结构上分为大致三类：骨架式、张拉式、充气式。

2、膜结构与木结构的简析

2.1膜结构

膜结构在现今儿童乐园中的使用普遍，优点很突出：一造价便宜；二灵活多变；三易与环境相融合。膜结构的缺点也很明显：一是年限短；二是气候反应敏感，为风雪敏感型材料；三是不可降解造成环境污染。

2.2木结构

木结构相较于其他材料以其来源广，易获得，可重复使用等优点被人们偏爱，让孩子们更多地接触自然，感受自然的魅力。

2.3木结构与膜结构的结合

木膜结构的结合就是木结构支撑形成骨架，膜结构展开形成上层覆盖物，既保有了木结构的自然亲和力，又秉承了膜结构的灵动、飘逸。这两种材料的固有属性在现有的环境中能够发挥其特殊作用，潜力巨大。

3、 木膜结构与儿童乐园的契合点

经过上述的一番调查研究，我们总结出了木、膜结构与儿童乐园的几点契合点。这也是木、膜结构有巨大潜力的原因：

（1）膜结构灵活多变：膜结构活泼灵动、色彩鲜艳，可以吸引儿童。

（2）膜结构轻盈、平展：它能够与场地很好地融合，不显得突兀。

（3）木头材质温和，冬暖夏凉，有亲和力：与钢铁不同，木制品有独特的纹理、气味，能够激发孩童的思考与想象，儿童有着亲近自然的天性，木制品也更加有吸引力。

（4）木、膜结合的功能保障：既保证家长的休息，也能让儿童有游乐之地，一举两得。

（5）经济因素：膜结构造价仅为同等体量其他材料的十分之一左右。在建造、维护的过程中经费使用也会较少。

4、 膜结构的制作尝试

4.1研究背景

本项目立足于“南京林业大学大学生创新训练计划项目”，以及程老师指导的儿童乐园项目，旨在研究以膜结构、木结构等多结构组合为基础的，具有灵活性、适应性的小型儿童乐园体系。我们的初衷在于尝试着运用非传统的方式，采用并不繁复的方法构筑出一个微妙的活动空间。

此次恰逢金坛一号农场需在场地内规划一处儿童乐园，我们便借助其推进了实践。农场的划定区域两面临水两面通路，整体的场地肌理为一个巨大的“漩涡”。漩涡具有极强的发散性，我们想借此思路，做一个集观赏、休憩、游乐为一体的构筑物。

4.2方案设计与制作

首先，我们在沙盘中复刻了此处场地的肌理呈旋涡状上升地形。为了与场地契合，我们认为构筑物也应是一个“螺旋”的姿态。

我们认为螺旋大致分为四种：一，平面螺旋。但這显然无法运用在立体的构筑物上。二，立面螺旋，如水车。但是水车的样式过于呆板，也难以做出创新。三，双螺旋，形如DNA。一些极具未来感的建筑就是双螺旋上升的，它的构型也符合儿童猎奇的心理。但是难度过大，造价过高，不符合实际。最后一种便是单螺旋，即上升或下沉的螺旋，形如龙卷风。此法是最切合实际的，顺着这种思维我们先做了一个微型的草模，如图2所示。整体结构由3-3-1七根木棍撑起三张膜，最上面一根木根挑起膜顶，上升中展现了螺旋。这个构筑物造型简单，却形象生动。但是经过资料的查阅，现实中的曲面必须一一对应某一受力点，并不能像草模一样做出任意的弧度。而且功能方面，该构筑物缺少所谓的休憩和游乐功能，不符合儿童乐园构筑的需要，改造势在必行。

改造后的构筑依然由七根木棍撑起主要的结构。在不找形过程中，我们发现一种类似山形的螺旋上升模式，这恰好与场地对面的茅山相呼应。整个构筑只用了一张膜，就可行性而言强于之前的草模。这一张膜从最高点一直蜿蜒到地面，并分割了构筑物内的空间。足够结实的膜连通地面的部分，并能让儿童向上攀爬形成互动。而最顶端的膜由一根近似直立的木棍牢牢顶住，成为了整个山形螺旋的顶峰。在制作过程中，我们尽量模拟现实状况，固定一般使用挂钩（铝丝弯成）和钢索（铝丝），接口不使用粘合剂，而是通过棍子的支撑应力。这个构筑达到了我们之前预想的游乐、观赏、休憩结合的目的，也很好地契合了环境。

在多番尝试下我们发现整个膜结构在灯光下显现出梦幻的姿态，充满了动感，如图3所示，可见夜间膜结构与灯光的配合也是必不可少的一环，这也可以成为未来深入研究的一项命题。

5、展望

我们在木质材料和膜材料的致命缺陷得不到“根治”之前，还不能大范围地推广膜结构，或者是木、膜结合的构筑。但鉴于他们自身的优点，便值得我们去发掘、研究。

膜结构的使用较木结构的使用尚不成熟，总体来说有以下几点发展方向：

（1）在材料特性、皱褶模拟等方面开展更加精确深入的研究

（2）加大膜结构模拟软件的开发应用

（3）开发新的材料以用于膜结构

木结构在与膜结构的结合方面要注意构筑物的稳定性、特别是考虑风荷载、雪荷载等自然荷载，在此基础上再做出吸引儿童、适合儿童乐园的造型，都是以后可以考察的方向。

第一作者：潘越（1996-），男，本科；就读于南京林业大学风景园林学院园林专业。

通讯作者：程云杉，博士，讲师。

项目来源：南京林业大学大学生创新训练计划项目资助《充气结构在现代城市园林景观中的搭建与应用》（2016NFUSPITP145）endprint