鄧一泓 陸軼辰

清華大學副教授，紐約Link- Arc建筑師事務所主持建筑師。清華大學建筑學學士，耶魯大學建筑學碩士。曾在紐約漸近線事務所、弗蘭克·蓋里及其合伙人事務所、紐約斯蒂文·霍爾建筑師事務所等世界知名建筑事務所任職工作。曾獲得日本文部省平山郁夫獎一等獎、耶魯大學羅伯特·艾倫·瓦德優(yōu)秀設計獎、耶魯大學弗蘭克·蓋里工作室弗萊德曼設計獎提名、2014德國設計協會該年度標志獎等。主要設計作品及負責項目：阿布·達比古根海姆博物館、2015年意大利米蘭世博會中國館等。

米蘭世博會中國館（以下簡稱“中國館”）的屋面結構設計是建筑概念與屋面參數化體系之間呈上啟下的一個層次。建筑師希望結構不僅是屋頂形態(tài)受力情況的合理反應，更能緊貼建筑概念，烘托空間氛圍。從設計初期的材料選擇到后期結構施工中方方面面的細節(jié)，建筑師運用項目中全球化的技術支持和開放、批判性的工作方法，使得中國館項目的結構表達成為了建筑設計概念的一個延伸。

膠合木材料作為結構材料和建筑材料的意義

用膠合木材料作為主要的結構材料是從一開始就十分明確的。從技術方面來看，世博場館需要被快速建造、拆解，膠合木材料完全能夠勝任這種時效性的需求。在比較了能用數控機床（CNC）進行加工的膠合木（Glulam）和層積膠合板（Laminated Veneer Lumber）之后，選用了在米蘭周圍地區(qū)使用更廣泛、更成熟的膠合木。

另一方面，建筑師尋求的不僅是木材作為結構材料的優(yōu)勢，還有其作為建筑材料不需修飾的表現力。木材與鋼材的冰冷不同，有著自然的色澤，給人以溫暖、包容的感受，并使人自然聯想到東方文化。

結構概念作為建筑概念的延伸

一方面建筑師希望能避免以具象的形式來表達中國文化，一方面也希望能創(chuàng)造出與周圍環(huán)境有關的場所，而不僅僅是孤立的“物”。從北京天際線提取出的城市天際線和從自然提取出的山水天際線放樣（loft）形成的屋面，不僅讓參觀者聯想到中國古典建筑中屋面的包容姿態(tài)，也與起伏的地面一起構建了空間的場，同時以開放、模糊的邊界使建筑與周圍場地融合在了一起。

在這樣的建筑概念影響下，其結構概念也逐步清晰起來。由紐約的結構顧問SGH提出的如殼體、懸索結構等參考方案被排除，建筑團隊采用了更為直接的由東西向異形梁和南北向檁條構成的結構網格。東西向的異形梁直接從放樣得出的屋面形體中截取，成為了從南到北過渡變化中的“幀”，如此突出了動態(tài)。當參觀者從內部觀察屋面，這些直接截取出未經修飾的異形梁時而平緩時而緊張，使人們切實感受到這個不規(guī)則變化的屋面的張力。

復雜三維屋面結構體系深化、預制和裝配過程中的設計問題

光是靠簡單的二維結構網格還不能滿足中國館內部展覽對空間大跨無柱的需求。在屋面結構的五個垂直面處，由于每一處都有結構檁條出現在另一根檁條上方，建筑師和SGH看到了設置桁架的機會，從而得出了“五桁架”的結構策略。五桁架和南北的三個核心筒將屋面像扁擔一樣抬起來。從設計角度看，這樣的桁架體系并無對角線方向的構件，只在桁架處加入了直徑為33mm的圓桿斜撐，使結構更為簡潔清晰，因而也成為了結構設計貫穿始終的一個策略，建筑師將這個體系稱為“斜撐構架的演進”。

在“梁檁網格-五桁架結構體系”基本確立之后，建筑師與結構顧問一起就具體構件形式與節(jié)點進行了新一輪的探討。紐約的結構顧問SGH的計算指出需要在6根主要受力的異形梁內用鋼梁進行加固，另外還建議所有木結構用貫通鋼筋加固，這給原本緊迫的施工進程帶來了巨大的難度。意大利技術代表公司F&M經過基于意大利當地設計法規(guī)的重新計算，建議將6根主要受力的異形梁改為全鋼梁，加之另外6根貫通南北的全鋼檁條，并用內置鋼板加固木構件節(jié)點，構成一個基礎的鋼結構框架，最終實現了37m的大跨度。

設計過程中也經歷了這樣的討論——是否應該將鋼結構漆成木色。但建筑師認為，鋼是鋼、木是木，正是因為兩者作為建筑材料的不同表現力才沒有選用全鋼結構，應該忠于材料本身的表現力。事實證明，這樣的鋼結構基準體系在施工過程中非常有優(yōu)勢。在現場，鋼梁與鋼檁條被首先豎立起來，屋面在木結構施工過程中一直都能自承重，取消了下方腳手架，從而也減少了施工交叉帶來的問題。

而且，建筑師還在探討中坦然接受了F&M取消貫通鋼筋、將木結構截面擴大的建議。這也與木材的表現力有關。建筑師認為，木結構不應太過纖細，應當有自然的厚重、拙樸。最終當參觀者進入到中國館內部，與高大寬敞的內部空間相比，異形木梁表現出應有的力度，并不笨重。

為擬合屋面從直到曲的形態(tài)變化，所有的檁條都在扭轉，這使得所有木構件兩端的內嵌鋼板節(jié)點各不相同。建筑師曾試圖以階梯變化的檁條代替扭轉的檁條來簡化節(jié)點，但這對屋面形態(tài)產生了較大的影響。最終木結構分包預制方Stratex對結構性能計算的復雜程度和加工制造的復雜程度進行了綜合考量，從技術上對檁條扭轉方案的可行性進行了應證，得以將城市天際線到自然天際線的平滑過渡不加妥協地實現出來。Stratex在技術方面的自信來源于他們強大的數控加工能力，用以結構深化和加工的計算機輔助繪圖及制造CAD/CAM軟件與建筑團隊建模的Rhnio軟件兼容，避免了重復建模、二維制造圖審核等工序，縮短了設計周期。所有的膠合木梁、木檁條在用模具進行膠合后先用數控機床CNC切割成型，而后刻出兩端預制槽。而意大利總包方Bodino進行深化設計，并加工了所有的內嵌鋼板。盡管這些鋼板節(jié)點多達1 400個，最大重量達95kg，但因為他們復雜項目的管理經驗，最后在現場只需按卸車順序將木構件一一吊裝即可，結構施工得以順利按時完成。

建筑師對結構的關注和控制還不僅僅于此，所有有關膠合木結構表現力的細節(jié)全都是經過了深思熟慮的。僅僅關于膠合木的表面油漆處理，就經過了幾個月的反復試驗，最后才通過1：1的大樣確定。由于異形木梁的尺寸巨大、形態(tài)復雜，在一些地方需要預留工廠加工或現場的拼縫。這些拼縫的位置先由技術團隊給予建議，再由建筑團隊進行審核、提出新的建議，最后再反饋給技術方做最后確認。

在整個項目過程中，建筑師一直保持著這種快速梳理問題癥結、提出幾種不同解決方案進行比對的工作方式。在這種氛圍下，建筑團隊的成員在技術團隊的幫助下刨根究底地將各個技術細節(jié)的內容和原因都研究透了，一方面能有效進行各技術工作的統籌，另一方面則保證設計判斷不完全被技術細節(jié)左右，保證了設計的完整性。

總結

米蘭世博會開幕以來，中國館吸引了來自世界范圍內的關注，并為國家爭取到了榮譽。作為第一次以獨立自建館的形式參與在海外的世博會的中國館，該館獲得了國際世博局頒發(fā)的2015年米蘭世博會大模塊建筑設計類銅獎——這也是自1851年以來中國所參與的歷屆世博會中第一次獲得的建筑類獎項；由于中國館在節(jié)能環(huán)保和低碳材料使用上所作出的突出貢獻，還獲得了“世博展館遺產大獎”循環(huán)利用杰出獎一等獎。

中國館除了設計理念與手法的創(chuàng)新外，作為一個具有實驗性和前瞻性的膠合木結構工程項目，其結構完成度也受到了工程行業(yè)內的關注，獲得了國際木結構協會頒發(fā)的2016木結構設計獎金獎、美國工程協會馬薩諸塞州分會杰出工程獎金獎、全美建筑工程協會頒發(fā)的結構系統設計獎優(yōu)秀獎、全美工程師協會頒發(fā)的國家認可獎的優(yōu)秀獎。

中國館的屋面結構設計并不是只有技術上的突破，對我們來說重要的是建筑師如何針對棘手的技術問題做出設計的回應。建筑師作為統籌各個專業(yè)、各個項目階段的協調人，其作用絕不僅僅是在所有時候做出最合理的判斷，而是在技術合理性與設計表現力之間尋求恰當的平衡。從這個角度看，中國館因為其屋面結構的復雜性和實驗性，使整個建筑團隊獲得了寶貴的經驗。

業(yè)主：中國國際貿易促進會

地點：意大利米蘭

組織者：2015米蘭世博會組委會

建筑設計：清華大學美術學院 + Studio Link-Arc

主持建筑師：陸軼辰

項目建筑師：蔡沁文、Kenneth Namkung

設計團隊：Alban Denic，黃敬璁，范抒寧，Hyunjoo Lee，Dongyul Kim，Mario Bastianelli，

Ivi Diamantopoulou，Zach Grzybowski，Elvira Hoxha，Aymar Mari?o-Maza，鄧一泓

結構工程師：Simpson Gumpertz & Heger（SGH）+ F&M Ingegneria

幕墻顧問：Elite Facade Consultants + ATLV

機電顧問：北京清尚+ F&M Ingegneria

項目總負責：蘇丹

項目總監(jiān)：張月、杜異

展陳設計：周艷陽、師丹青、冼楓

景觀設計：崔笑聲

室內設計：汪建松

燈光設計：杜異、劉曉希

視覺傳達：顧欣

基地面積：4 590m2

建筑面積：3 500m2

設計/建成時間：2013/2015