[资料]住宅中异样的结构

发表于2018-11-19     738人浏览     1人跟帖     总热度:41  

住宅中异样的结构

住宅是我们日常生活的空间,我们习惯于居住空间中结构要素的消隐。但在本文的住宅案例中,异样结构的出现,让日常有了非日常的表达。


上原通住宅(House in Uehara)

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建筑设计:篠原一男
结构设计:木村俊彦
上原通住宅1976年建造于东京,当时日本处于经济高速发展后的瓶颈期。
“当时构成街道的建筑多重多样,装饰其表面的色彩与形式又毫无秩序,每个房子、每个广告牌都相信自己是最时髦最美的,并因此浑身充满了想要引人注目的欲望——篠原一男自述”
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▲ 夜晚的“WALL-E”

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▲ 顶层半圆形儿童房
从外立面看上去,你会觉得这个房子从周边的环境中脱颖而出,给人异样的感觉。建筑总共二层,顶层为加建的儿童房。左侧出挑约2.8m来覆盖停车位,悬挑部分的斜撑为压杆,符合混凝土材料的受力性能。
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▲ 施工过程
从施工过程图可以看出,立柱二层通高(约5m),仅外圈拉结框架梁,屋面为了保证二层净高采用了无梁楼盖。为提高抗侧刚度,柱上端两个方向设置了两种方式的斜撑,所有混凝土构件一次浇筑完成,二层楼面除悬挑区域外均采用木板铺置。
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▲ 轴侧图解
这时大家可能和我有一样的疑问,为何要在普通的住宅中选择这些“碍事的斜撑”?篠原在这个外部特异而又对外界封闭的住宅中,通过粗暴引入结构构件,凸显了这个住宅的主题,即住宅空间内部依然表达了和混沌的东京一样“混乱的美”。
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▲ 二层流线
从二层流线分析可以看到这些45度戳出的混凝土斜撑对户主行为的影响,动线被斜撑打断而变得迂回。
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▲ 室内
“巨大的混凝土斜撑给人的行动带来的不安,可以通过在斜撑所在垂面内加上屏风、或者更简单的放置一些器物来消除。业主笑着说,孩子们会在斜撑上睡午觉吧。”

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▲ 室内
强烈的结构构件就这样在日常居住空间中与居者互动,它既表达了抽象的几何构成,同时又被赋予了生活的细节。


银色小屋(Silver Hut)

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建筑设计:伊东丰雄
结构设计:Gengo Matsui+O.R.S.
银色小屋建造于1984年,是伊东丰雄早期经典之作,相比于上原通对于城市封闭的姿态,这是一个通透、开放、轻质的空间。
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▲ 中庭
作为对当时“所谓的建筑就是要又重又沉稳,要具有相当存在感 ” 观念的反抗,伊东设计了这样一个“风的建筑”作为自宅。
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▲ 室内
他戏称为这是城市里架的一张金属制成的“蚊帐”,这个在当时非常前卫的住宅让伊东获得了日本建筑学会奖。
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▲ 平面图
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▲ 基本结构单元
银色小屋以3.6m柱跨展开,屋面基本单元为预制的菱形构件,四边均为角钢形式,节点附近相互之间用螺栓连接,拼接好后再用圆钢管串联,形成稳定的三角形。屋面铺置轻薄的铝板,局部镂空。柱头处预埋的槽钢上焊接短Y形节点板与屋架栓接。
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▲ 柱顶构造
当被问及为何设计了一个钢结构的住宅,伊东说:
“首先我想住在一个能呼吸的建筑里,通往基地只有一条楼梯,在不能用起重汽车的前提下,选择在工厂预制好菱形的方格,大点的60kg,小点的只有15kg,所有的钢构件都可以手持到现场,十分方便。”


一墙宅(House with One Wall)

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建筑设计:Christian Kerez
结构设计:Joseph Schwartz
一墙宅位于苏黎世湖的一个山坡上,生活着两户人家,为分享近旁的湖景,平面被中间的折线墙体沿纵向一分为二。
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▲ 顶层
底层半嵌入山坡中,外圈混凝土墙抵挡土压力,一层为客厅及厨房,所以采用近似“一字型”的墙体来尽可能获得通透的观景空间;顶层弯折较多的墙体将平面划分多个区格,保持私密性的同时为不同活动创造可能。

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▲ 平面墙体叠合及模型
初次看到一墙宅,十分疑惑,作为唯一的竖向支撑,上下错落的墙体似乎有违我们常规概念中“剪力墙应上下贯通且落地”的原则。
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▲ 分层图解
但通过分层图解,可以直观看到一墙宅竖向成立的结构逻辑。一层近似为“一字墙”,其支座(图中红色线段及点)为底层墙体中部的小段墙肢及北侧一个支点,一字墙南北两侧悬挑端可以看成深梁支撑顶层楼面荷载。同样,顶层墙体与一层墙体的交接如图中红线所示,折线墙分别往两侧悬挑相互平衡,南侧的墙体也可看成深梁支撑屋面荷载,同时较厚的楼板也增加了墙的侧向稳定。
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▲ 室内竖向通道
结构师Schwartz在设计一墙宅时采用图解静力学的方法,确定了剪力墙的弯折形态,保证了力流的高效传递。但由于瑞士对抗震需求不大,所以作为唯一防线的剪力墙才可以达到力与形的完美结合。


dall’Ava 别墅

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建筑设计:0MA
结构设计:Marc Mimram
dall’Ava 别墅坐落于巴黎的Saint-Cloud富人区,可以欣赏到埃菲尔铁塔的远景,业主对自宅的需求是“玻璃房、有游泳池、艺术品”,其旁边就是柯布著名的萨伏伊别墅。
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▲萨伏伊别墅通过大量细柱支撑一个盒子体现漂浮感

库哈斯在dall’Ava 中使用了斜柱、圆柱、L型柱、墙作为竖向构件。
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▲竖向构件示意
东侧为女儿房,通过大量被喷成不同颜色的斜柱弱化了支撑的概念,并且让人很容易忽略了北侧的剪力墙。
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▲女儿房斜柱
基本没有保护措施的女儿房的爬梯可以说非常狂野了。
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▲女儿房爬梯
中部为公共活动空间以及顶部的泳池,用隐藏在壁橱后的圆柱和两端的L型柱支撑(L型柱中排布设备管道)
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▲中部竖向构件
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▲顶层泳池
西侧为主卧,悬挑最大,中部受力较大柱子被藏在玻璃盒中,再通过加腋梁横向出挑,远端受力较小的细柱暴露在室外,这是为营造悬浮感对结构构件布置的操作。
 
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▲主卧立柱
据说库哈斯花了2年的时间思考如何让建筑漂浮在空中,业主花了3年的时间和邻居打官司,再加上设计细化和建造总共花了9年,对比当下国内的设计周期,只能默默擦干眼角的泪水。


Hemeroscopium House

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建筑设计:Ensamble Studio
结构设计:Javier Cuesta
Hemeroscopium house坐落于马德里,住宅建筑面积400平,于2008年完工,工期仅有7天,主要构件均工厂预制现场组装。
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▲工厂制作组合型钢V形柱
作为住宅,Hemeroscopium House构件尺度相当大(高度约2.5m~3m),从而将层高消化在梁高范围内,除V型柱和部分桁架为钢结构外,其余均为预制混凝土构件。
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▲构件示意
竖向支撑为钢骨混凝土墙柱、焊接组合型钢V形柱及一个工字墙,固定好竖向构件后,开始在周边逐层架设单边悬挑梁。
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▲V形柱吊装
首先将槽型混凝土梁端部切角,从而方便与工字墙搭接,其上再架设泳池槽型梁及工字梁,工字梁远端连接空腹桁架,在工字梁的下翼缘及周边桁架下弦杆之间铺置预制空心板,形成二层楼面。
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▲建造过程示意
整个建筑最精彩的莫过于顶层的悬挑梁,支点为V型柱及末端工字梁,由于悬挑较大,结构师放置了一个20吨重的花岗岩作为配重,艺高人胆大,但小i脑补了一下这个花岗岩掉下来的场景。
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▲顶部花岗岩
除了泳池槽型梁直接架在V型柱上外,其余所有的梁相互之间的搭接均采用预留孔洞的锚栓连接或者对穿翼缘的拉杆连接,可认为是铰接,仅起限位作用。为防止吊装预制混凝土梁时受力点局部破坏,翼缘内预埋纵向钢管与吊钩连接。
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▲节点搭接


平衡谷仓(Balancing Barn)

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建筑设计:MVRDV
结构设计:ane Wernick Associates
之前不知大家有没有看过朋友圈的荷兰艺术装置竞赛方案介绍,获奖的正是MVRDV的一个跷跷板方案,创建了大海与城市之间的平衡。
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▲跷跷板会依据两侧配重绕中轴转动
他们在英国萨福克野生动物自然保护区附近也做了一个长悬挑住宅,总长30m,悬挑15m。
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Balancing Barn
结构形式很简单,采用两榀主桁架出挑,上下弦之间拉结钢梁提供侧向支撑。内装完成后,被木材包裹的杆件和底部露出的撑杆也暗示着结构的逻辑。
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▲施工过程
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▲内装
端部下挂的秋千为这个住宅平添一点童趣。
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▲荡秋千

还有一些有趣的住宅,限于篇幅无法一一介绍,仅罗列出来供大家欣赏。
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▲House in a Plum Grove
外墙及内墙为16mm的钢板
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▲Picture Window House
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Y-Shaped House with Rooftop Pool in Taiwan by mvrdv

结语:
“世界流转在小小的住宅中”,家或大或小,相较于别的大体量结构表现更容易的建筑,小i深感小房子中有出彩的结构还是挺难的。结构的解决方案固然很多,但是贴合甚至激发建筑师的想法的结构形式还是有很多可能性,不乏特殊结构形式的出现。在上述有着异样结构的住宅中,空间中突兀的结构不再是累赘,而成为建筑个性表达的一部分。
参考资料
1)《建筑:篠原一男》东南大学出版社
2)感谢游航、林婧、胖胖提供的上原通住宅流线分析及轴侧图解
3)《伊东丰雄》北京美术摄影出版社
4)Steel Structure Houses in Detail,The Japan Architect
5)孟宪川. 形与力的融合 对建筑师克雷兹和结构师席沃扎三个建筑的介绍与图解静力学分析[J]. 时代建筑, 2013(5):56-61.
6)https://www.archdaily.com
7)本文图片均来源于网络,版权属于原作者或网站


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 发表于2018-11-19   |  只看该作者      

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