钟鹏 卢义修 吴则鸣
2020年6月,正值大运村主要建筑的设计工作完成之际,《建筑技艺》公众号上一则关于绿色建筑的竞赛公告吸引了我们:“建筑是生活的容器,也是环境的调节器。朝辞暮归,秋往春回,风无定势,水无常形。建筑只有随境遇而生发,因时序而应变,才能保持健康的机体与活力,从而成就可持续的美好宜居场所。”在大运村的设计中,以方便参与为先导的规划布局策略、以减少生态破坏为目标的地形利用策略、以适应赛后转化为先念的空间设计策略等一连串的所思所想似乎被公告上的这段话一语道破。于是,便有了以“风之谷”命名的参赛作品。幸运的是,这组建筑没有停留在竞赛图纸上,将作为第31届世界大学生运动会生活服务中心供各国代表团使用,建筑师对环境与发展、气候与碳排、永恒与临时的诸多思考和实践,将接受来自世界各国代表团的检验和评价。
大运村的设计并不是空白宗地上的由零开始,基于众多既有建筑在赛事期间的改造利用,生活服务中心落位于成都大学校园中轴线上。24m高的图书馆作为南二门进校后中轴线上最重要的建筑,统领着场地周边,是大运会期间重要的公共服务设施。经过地形和景观修整,建筑前的绿化广场被进一步强化,成为各国代表团举行升旗仪式的欢迎广场。20年前的校园规划并未在意成都大学校园内的浅丘陵特征,先期建设的校园中轴线以及周边路网,以满足规范对道路放坡的最低要求为原则,被刻意地建设得横平竖直,只有道路之间的预留用地还保持着原始地貌4~5m的地形高差。
新校园规划以维护欢迎广场的中心地位和适应丘陵地貌以形成坡地公园这两个重要诉求为前提。根据大运执委会的需求,中轴线东翼的生活服务中心建筑面积为1.4万m2,西翼的行政保障中心建筑面积为2.3万m2。如何均衡礼仪广场的轴线?坡地公园帮助了我们。孤立地看待建筑本身,1万多m2的空间无论怎么“撑”都不容易形成广场两边的对仗关系,而当我们把建筑直接置于山坡上,衔接建筑二层北侧与坡地公园后,建筑的高度在竖向得以抬升,建筑的空间和使用者的行为活动也在交互中与北侧公园向外延伸。土方节约是这一决定的直接受益,而重新定义建筑与环境的关系则成为建筑师额外的收获。
1 内街南向景观
广场与浅丘由建筑关联,室内外空间也因此相互渗透。透过跨越公园入口的天桥和穿过西立面的楼梯口,建筑内部的活动场景在广场上若隐若现,成为内外空间互动的切口。我们将建筑看作是广场空间的布景,同时建筑也将是公园景致的室内延展。晨跑的运动员可以沿着草坪上的小径来到会议中心的二层露台,再穿越步行街的服务空间,最后回到公园绿地。室内外的边界被淡忘,留下的是服务场景的切换。同样的设计策略在900座的会议厅中也得以实现,打开24m宽、7m高的舞台后门,朝向坡地公园的后台可以立即转化为前场,前场与后台、室内与室外被戏剧性地调转。
从建筑热工意义上讲,室内外界面是保障建筑气密性的关键,然而这并不意味着空间设计界面止步于建筑的外围护结构。如果说建筑行为的本质是调和人与自然环境的关系,那么建筑设计工作就应该包括建筑外围护结构之内和之外的两部分。同样,我们也不能将“生活服务”这一功能目标仅仅理解为室内生活服务,相较于其他赛事的服务建筑,生活服务中心的空间属性具有一定的模糊性。模糊就是不确定,也就意味着自由和更多的可能性。从这层意义上讲,生活服务中心的设计一定不能“形式追随功能”,这个建筑的搭建更像是营造一个氛围背景,包括室内、室外和介于两者之间的边界。改变至上而下的情景设想,将功能设计转换为“功能孵化”,用更具兼容、开放、可适应的设计思维,促发更广泛的使用功能,从而赋予建筑更长久的生命力,这便是模糊边界的意义。
建筑朝向山坡的一面,草坪顺着下斜的屋面一直延伸到二层露台,交错的门窗和架空区的花径淡化了建筑的室内外界面,这是外立面边界的模糊和“去立面化”。而在步行街的设计中,我们将会议厅、赛事服务、超市、纪念品商店、邮局、理发店、电玩、咖啡、文化展示等功能空间串联起来,室内外的边界在建筑的内部也同样模糊起来。
模糊是有代价的,基于热工性能、防水耐候等建筑物理量化指标制定的设计规范体系不能简单地照搬到生活服务中心来,还需要各专业的工程师们更深入地理解建筑设计的初衷。根据不同空间的负荷特性、使用时间的差异等情况,暖通工程师选择了多种冷热源空调方式,除900人会议大厅采用空气源热泵集中式空调外,其他公共空间均使用分散的风冷直接膨胀式空调机组和多联机空调系统,实现主要功能房间70%以上分时分段调控、独立启停,极大降低空调能耗和碳排放。同样的问题在内外墙面的区分上也发生了争论,外幕墙和内装饰幕墙在规范执行标准上有很大差异,最终我们采纳了室内规范,并结合模拟风压系数对幕墙力学强度进行了验算。
串联会议大厅与各种服务空间的步行街其实也是一条风的通道。成都平原地处四川盆地西部边缘龙泉山与青城山之间,具有夏热冬暖、多云少阳、风速不高的气候特征。大运会期间,成都夏季平均静风频率是42%,而相对湿度高达85%,因此在不利用空调或少利用空调的情况下,通风、除湿对于成都闷热的夏天尤为重要。步行街一端朝向北偏东的夏季主导风方向,另一端朝向南面,场地的浅丘地形又使街道两端衔接校园道路的大台阶天然地形成南北两个喇叭口,一条可以引导自然气流穿越建筑从而调节室内微气候的热工装置——冷巷——得以形成,这就是我们在申报全国绿色建筑竞赛时打动评委的被动式节能策略“风之谷”。冷巷的流体力学原理在自然科学中被称作文丘里效应,由意大利物理学家文丘里(Giovanni Battista Venturi)发现并命名,指的是受限流体通过缩小过流断面时出现流速增大的现象。自然界中常见的文丘里现象如滩涂中的水流汇集一线形成喷涌、穿过峡谷的疾风等,建筑工匠们将这一科学原理与设计巧妙结合,比如我国岭南地区传统建筑中的冷巷,就是引导自然通风降低建筑温度的典范。大运村生活服务中心串联服务空间的内街两头宽中间窄,有效利用文丘里效应实现气流加速,从而增强建筑内部新风换气,提高室内环境舒适度。使用Phoenics软件模拟可以清晰看到,夏季工况中来自主导风向的气流进入街道形成管路后,在中部收束作用下加速并产生局部负压,实现了很好的气流组织。
2 鸟瞰
3 南向喇叭口
4 南向喇叭口
5 二层平面图
6 内街剖面图
风之谷没有玻璃门,直接与大气连通并形成半室外的“亚安全区”,这也是步行街上空不需要机械排烟装置和复杂机电系统的原因。不再被一个巨型尺度的玻璃盒子罩住,不再依赖空调维持高大空间的舒适性,我们希望自然风能够像穿梭的人流一样为生活服务中心注入健康和活力。大运会结束后,生活服务中心将供校园师生日常生活提供服务,节约能源、避免空调依赖对于学校运营实际非常重要,半开敞的交往场所也将更健康更低碳。
7 三层活动平台
8 顶部光影
9 内街与会议大厅
除了地形利用、空间延伸等规划策略外,以建构代替装饰的策略能够从建造上实现建筑的美观与节约。构成风之谷两端喇叭口的顶板采用了倒置式清水混凝土梁板体系,结构柱和顶板均以清水混凝土的质感直接呈现,顶板上方的二层屋面再以架空地板的方式敷设,形成半室外文化展示区,大运会期间这里将成为城市的商业与文化秀场。我们曾经在沱牌舍得文化中心和成都天府新机场停车楼项目中使用过清水混凝土梁板技术,与前两次不同,生活服务中心的结构梁并没有完全隐藏起来,其混凝土结构逻辑被顶棚钢结构和二层楼面铺装图案投射和展示。而为了改善因西侧柱网在靠近图书馆区域向东偏转45°带来的违和感,我们设定了正交与斜交叠加的柱网体系,将建构逻辑加以修饰地表达出来。这一设计在阳光充足的时候被清晰验证,泻入内街的光影成为大自然对空间最好的装饰品。
10 天窗区域采光系数图
11 天窗区域反光系数图
12 夏季风压平面图
13 夏季风速平面图
14 夏季风压剖面图
15 夏季风速剖面图
建筑外墙的主要面材采用挤出水泥板(ECP),我们特意设计出了内弧波纹肌理,波纹圆弧的半径参照成都平原最常见植物慈竹的杆径,希望阳光透过菱形天窗投射在波纹板面的斑驳能够重现川西林盘的竹影婆娑。
作为世界大学生运动会的重要公共服务设施,大运村的建设具有举足轻重甚至是历史性的意义,而相对于为期十几天的大运会而言,生命周期长达数十年甚至百年的建筑物有着与生俱来的“永恒”属性。柯布将现代建筑梁柱板承重系统与划分空间的围护结构系统剥离开,提出新建筑五点,其中自由平面和自由立面与建筑的“临时性”有关,这使得多米诺体系下的建筑可以在空间组合与立面表达上获得自由,从而实现象征着进步、时代和变革的建构美。
生活服务中心外观上抽屉式的功能模块暗示着楼板和楼板之间的空间是自由、可变的,我们很喜欢遮阳铝合金拉网板与清水混凝土楼板轮廓之间的强烈反差,它准确地描述了建筑重力逻辑下的永恒性与功能需求灵活可变的临时性的意义。立面上的遮阳百叶采用了ECP挂板,特殊的节点设计使这些原本每块重达180kg的预制水泥制品获得视觉上的轻盈,从而回避由于混凝土材料认知惯性对建筑受力逻辑造成的误解。同样,外窗上的竖向ECP板也可以被理解为临时性的表达。
大运村生活服务中心是运动会期间为各国运动员和代表团成员提供文化娱乐、商业服务、赛事会议等功能需求的公共建筑,赛后这些使用功能将全部转化,供成都大学师生日常使用。基于对地形利用、空间组织、被动式节能方面的技术运用,以及建筑功能转化和可持续发展的思考,我们为“绿色大运、生态大运、节约大运”作出了建筑师的回答。
16 北入口天桥
17 建筑外墙
18 清水混凝土顶板
19 节点详图
图片来源
1-4,7,8,17,18虚服摄影拍摄
9,16作者自摄
5,6,10-15,19作者自绘
项目信息
项目名称:第31届世界大学生运动会生活服务中心
业主:成都城投教育投资管理集团有限公司
建设地点:四川省成都市
建筑设计:中国建筑西南设计研究院有限公司
项目负责人:钟鹏、徐飞、郑婷婷
设计团队:钟鹏、卢义修、徐飞、郑婷婷、吴则鸣、卫峙洁、陈蓉、张国庆、蒋永才、周利、程锦、张传龙、张令、郑俊、聂琨、何敏等
景观设计:景度设计
总建筑面积:1.38万m2
设计时间:2019
建成时间:2021
摄影:虚服摄影、卢义修、郑婷婷