莫羚卉子 秦曙

MO Linghuizi,QIN Shu

同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司

原作設計工作室

1 室內(nèi)外空間聯(lián)通的2 號船塢

1 工業(yè)遺地的功能性重構

楊樹浦工業(yè)碼頭區(qū)工業(yè)遺跡群聚，作為上海最大的工業(yè)區(qū)，不僅是上海近代工業(yè)的一個縮影[1]，更以獨特的角度記錄著近代百年歷史的變遷。楊樹浦路上的1號、2號船塢最早由德商企業(yè)瑞镕船廠開挖修建于1903年，歷經(jīng)一戰(zhàn)、二戰(zhàn)，先后歸屬英聯(lián)船廠[2]、三菱株式會社江南造船所[3]、國民海軍，新中國成立后，由上海船廠收歸國營，直至2015年停產(chǎn)棄用。

面對過快的城市發(fā)展，歷史遺存往往出現(xiàn)既往功能與當下城市需求之間無法配適的問題。船塢又因其空間形式、工業(yè)功能、結構構造及規(guī)劃屬性的極端特殊性，在被棄用后的數(shù)年都未能以合適的方式完成功能轉性，一度成為被閑置的工業(yè)遺跡，與歷史記憶一同染上銹斑，離現(xiàn)代城市生活日漸遠去。然而，“時間是只屬于這個場所的，始終在這里隱匿地流動著，也只能在這個場所中追溯和體驗”[4]。浦江沿岸的船塢、工廠作為近現(xiàn)代造船工業(yè)的記憶載體，在剝離了原有工業(yè)效用后，仍是城市文脈中最獨特的場所[5]。

兩座船塢本是超常尺度的大“深坑”，1號小船塢長200m，寬30m，深36m；2號大船塢長260m，寬44m，深11m。在原作設計團隊介入前，曾有過多次改造方案的探索，但都由于不符合城市更新的需求或既有規(guī)則帶來的困境而未能實施。例如，八埭頭商業(yè)街計劃，意在大刀闊斧地改變既有城市面貌，形成“時髦”的商業(yè)綜合體，但拆除后的船塢將無法再生，城市工業(yè)記憶的斷點無法接續(xù)；又如，也曾計劃將船塢改造為游艇碼頭，但由于44m寬的船塢過小而無法實現(xiàn)；此外，遺留的船塢涉及規(guī)劃藍線，不僅調(diào)規(guī)困難，若形成內(nèi)港則需滿足7m海拔高的防汛墻建設要求，造成濱水空間的進一步阻塞。

2 船塢記憶

3 2 號船塢壁及鏡面水池

4 總平面圖

業(yè)主：楊浦濱江投資開發(fā)有限公司建設地點：上海市楊浦濱江

建筑設計：同濟大學建筑設計（集團）有限公司原作設計工作室

設計團隊：章明、張姿、秦曙、潘陳超、李雪峰、張崎（實習生）、余點（實習生）（建筑）；梁峰（結構）總建筑面積：18000m2

設計時間：2019.03—2019.09

建成時間：2019.09

2019年上海市城市空間藝術季（Shanghai Urban Space Art Season,SUSAS）成為了船塢改造的觸發(fā)點。上海船廠舊址上的兩座船塢連同毛麻倉庫，被選為藝術季的主展場[6]，船塢則是第一件展品?！按瑝]記憶”——不同于往屆，此次空間藝術季以楊浦濱江南段5.5km城市公共空間作為展場[7]，建筑和城市公共空間本身作為展品，以藝術的形式向所有市民開放。船廠段作為楊浦濱江貫通中“三帶九章”[8]的第一章“重返港灣船廠游”，借此契機實現(xiàn)了從城市工業(yè)遺地向藝術水岸公共空間的轉變[9]。

隨機會而來的還有挑戰(zhàn)：城市空間藝術季要求展場在極短時間內(nèi)完成改造并投入使用，工期一再壓縮，同時出于對結構安全性的考慮，新建部分要求以最低限度改變船塢原狀。快速啟動、保持原結構完整性與對歷史文脈存續(xù)的多重要求指向了快速建造、低介入和高可逆的改造設計理念。船塢改造項目成為了一場具有啟動性的“破冰”行動：快速建成的臨時性大型公共空間在短時間內(nèi)將場地的公共性打開，接連舉辦的城市公眾文化藝術活動使船塢成為了城市熱點，宣告冰冷的工業(yè)區(qū)向親民的公共空間轉變。同時，該輪建成物的建構邏輯要利于快速拆除，為后續(xù)實現(xiàn)逐級更新留有充分的空間。

5 舉辦論壇的船塢報告廳

6 從船塢空間看報告廳

7 雙船塢橫剖面

9 2 號大船塢縱剖面圖

原本不具親人尺度的船塢在經(jīng)歷改造后，成為了“自由的個體為了藝術、娛樂和休閑的目的而聚集的場所”[10]。1號船塢曾為市民提供了燈光、音樂、裝置等綜合性藝術品的沉浸式體驗空間，在市民游走其中、自在感受的同時，船塢本身就成為了一項與城市共生的公共藝術作品。2號船塢不僅舉辦了環(huán)同濟設計周等學術性會議論壇，也舉辦了時裝秀等時尚藝術活動。夜晚舞臺四射的燈光呼應著對岸的城市夜景，與歷史記憶中造船業(yè)興盛時的蒸汽火光疊映出上海這座城市的厚度與活力。

在1號船塢中，主要的新構筑物包括船塢北側的公眾看臺以及位于看臺南側的船形舞臺。為將船塢空間中的沉浸式體驗感最大限度地發(fā)揮出來，船形舞臺采用了與塢壁同構的鋼板樁，在重新演繹船體入塢的場景時，消除了新造物在老場所中的異質感。北側由模數(shù)化鋼板連續(xù)拼接形成的大片金屬面，自北向南逐級跌落形成看臺，其頂部橫貫船塢的水平通道連通了公共出入口。

在2號船塢中，整體長度更大，在北側設了一處花架的廊道溝通場地東西兩側的公共出入口。居中則是同樣以金屬板材鋪設而成的大臺階，頂部通道連通東西，也自北向南逐級跌落。公眾在此處面向南方，對景鏡水面和塢墩陣——以現(xiàn)代手法重譯的歷史符碼將歷史記憶與對未來的想象在場所中交織。大臺階下部則置入了一個獨特的半室外集會空間，既自成一個功能完備的報告廳，又因其半開放性且置于“深坑”之中而與船塢空間連通。

10 夜幕中的2 號船塢公眾看臺

2 桁架結構的自立性演進

為實現(xiàn)對船塢進行快速、可逆、低介入的改造，必須探索與之匹配的結構體系。1號小船塢的公眾看臺沿用了SUSAS安檢棚的腳手架結構，17000多根腳手架和3000多塊預制鋼踏板的預制拼裝、現(xiàn)場搭建，在26天內(nèi)完成了看臺搭設[5]，率先向公眾打開了塵封已久的工業(yè)遺地。2號大船塢的報告廳則采用了創(chuàng)新的自平衡空間鋼木復合結構，在兩周內(nèi)完成了五輪方案的迭代，38天內(nèi)完成現(xiàn)場搭建，由7組鋼木復合折板桁架形成了功能完備而空間獨特的半室外集會空間。

在這個項目中，結構與建筑空間是無法分割、互相表達的兩個系統(tǒng)，結構的選型直接決定建筑的空間形態(tài)，結構材料的選用直接影響建筑的空間質感。因此選用木材與鋼結構結合以削弱場地的冰冷氛圍成為了結構-建筑一體化設計的第一步，木材的選用不僅提升了空間的宜人性，更使原本斑駁剛硬的船塢空間“柔軟”了起來。爾后在對結構體方案的探索中，又進一步強化了結構與建筑之間的統(tǒng)一性，使結構“無論是在顯性的視覺層面，還是在隱性的意義層面……更加“透明”且真實”[11]。

桁架結構體的方案經(jīng)歷了多輪推敲演進。最早的方案1是鋼木混合的平面桁架結構，其中上弦桿和下弦桿為鋼材，腹桿為木材。但若采用普通的平面桁架，將導致受力構件數(shù)量較多、體量較大：橫截面方向需要11榀單調(diào)重復的桁架，縱向還需要雙側各10榀桁架與之交織，并在地下以鋼索拉結以對抗基底側推力，避免采用過大的基礎約束而對船塢改造過大，但空間中縱橫密布的結構構件無疑使下部原本有限的空間更為壓抑。

因此方案2中采用了單向張弦梁體系，將原方案中的下弦桿換為更輕巧的鋼索，以減弱對下部空間的壓抑感，而且預應力體系也極大地減少了對基地的側推力，進一步減小了對場地的介入。但張弦梁下部為純受拉構件，整體結構的穩(wěn)定性有所減弱，而且張弦梁下部需要采用魚腹型梁，使得下部空間依然較為逼仄。

面對愈發(fā)緊縮的工期，為進一步解決結構構件過大對下部空間的擠壓問題，研究向兩個方向同時推進：一是保留“人字形”內(nèi)部空間截面，進一步嘗試壓縮單榀結構高度，由此演化出方案3；二是轉換思路，通過將原本“人字形”空間截面一定程度上向“拱形”轉變，得以使部分側推力向垂直方向轉化，從而縮小結構上部的體量，在此結構邏輯的基礎上產(chǎn)生了方案4。

11 桁架演進圖

12 基座疊澀墊片

13 懸挑通道

14 大船塢折板結構爆炸圖

15 六桿節(jié)點分析圖

在方案3中，平行的桁架在垂直與水平兩個方向上交錯形成新的空間序列，使方案3.1體現(xiàn)出了類似折板的效果，但整體結構對基地的側推力較大。因此，在方案3.2中，直接在相鄰兩榀桁架之間加入了一組折面，使得結構整體受力更加均衡。但桁架之間的空間關系使得結構頂部不再平直，為了貼合結構體頂部金屬大臺階的斜度，需在折線處增設連接短縱桿，較為冗余，并且構筑物內(nèi)部空間斜度較大，空間利用率低。此外，這一轉折體系中的結構節(jié)點復雜，為快速建造帶來了困難。

從“人字形”向“拱形”的轉變中，直接采用了更易實現(xiàn)結構自平衡的折板體系。首先提出的方案4.1在桁架的二分之一象限處加設了拉桿，幾乎平衡掉了所有的側推力，且結構形態(tài)簡潔。但問題也隨之而來：一是橫在空中的拉桿依然給下部空間造成了消極影響；二是折板桁架中最大的三角面中的桿件長度達到8m，需要將木桿件進行拼接，但木桿件拼接后形成的鉸節(jié)點又削弱了結構的整體穩(wěn)定性。方案4.2則進一步強化了整體結構的受力平衡，增加了桁架中的腹桿，并在三個方向上采用了完全相同的單體構件。但由此產(chǎn)生了大量多面交疊的節(jié)點，通常這種情況更適合采用厚板CLT（Cross Laminated Timber）工法開榫卯企口去實現(xiàn)，可這需要大量的節(jié)點計算研究，面對極限壓縮的工期，無疑有巨大的實現(xiàn)難度。因此，在方案4.3中，對結構體進行了整體簡化，明確增加了垂直立桿，使結構邏輯更為清晰，也避免了大量的復雜節(jié)點。其中僅有一個六桿接頭，采用工廠預制、現(xiàn)場拼裝的方式施工。該節(jié)點若按原設計完全采用木結構則需要定做節(jié)點，且容差性較小，因此最終把一部分木構件換成了鋼構件，在其上插腹板與木構件相接。由于鋼節(jié)點可以進行焊接操作，施工現(xiàn)場的調(diào)整容差保證了最后落成的整體效果。

最后選用的方案4.3折板結構不僅實現(xiàn)了完全的結構自平衡，形成了自立性結構體——結構體即使脫離船塢空間依然成立，由此達到了最小限度觸碰船塢結構的設計要求，還為內(nèi)部空間使用提供了舒適的尺度，極大地提升了空間利用率。船骨式的結構體特征也呼應著船塢的工業(yè)記憶，喚起人們對城市文脈的感知。非對稱的結構剖面，在保留主體空間對稱性的同時，南側空間桁架下的灰空間也可作為配套服務功能所用?？臻g折板桁架中，折板部分既是結構構件，也成為室內(nèi)空間的重要界面，集會主空間的折板部分主要采用木材，彌補了工業(yè)遺跡缺失的“親和力”，為場所提供了溫暖的質感；而靠近結構體外沿，垂直折板構件則為半透明聚碳酸酯板，更大程度地提供了自然采光。

結構-建筑一體化的設計激發(fā)了結構創(chuàng)新，形成的自立性結構體不僅滿足了高品質公共空間的需求，還與其頂部的鋼踏板共同形成一個可預制拼裝、快速搭建的系統(tǒng)。

3 建構節(jié)點的美學細化

船塢底部并非一塊平地，而是從縱向軸線向兩側放坡的。因此沿船塢軸線放置的報告廳基座需要消化放坡產(chǎn)生的小高差，以使室內(nèi)地面找平。建構中，在兩側基座底部設計了疊澀墊片來消化高差，結合了美觀需求與結構的功能特性。

由于報告廳整體結構為自立性結構體，因此在場地中的錨固僅采用M24錨栓鋼筋向下打入約30cm將結構體定位放置，對場地原狀進行極小的介入，使結構體易于拆除，保證建造的高可逆性。

報告廳頂部的東西向通道與下部結構體同樣實現(xiàn)了結構自平衡，設計方案可以完全不與兩側船塢發(fā)生接觸，形成8m的懸挑，完全承載自重與人行活荷載。上弦桿采用鋼桿件，下弦桿采用木桿件，既符合上部受壓的受力特性，也使木桿件在視覺上與拱形桁架形成船“龍骨”的符碼，呼應場地中的城市記憶，豐富人們的沉浸式空間體驗。

結構上所需的橫向系桿的連接方式也經(jīng)過多輪推敲，產(chǎn)生了應對不同連接體的兩種典型節(jié)點，最終采用U形夾板與加勁板錨固的極簡節(jié)點。在結構體上部的交叉撐拉結處也設計了圓形或圓角長方形的開中孔拉環(huán)，使交叉相接的拉桿以簡潔優(yōu)美的方式連接。

對細部節(jié)點的美學細化，始于對建筑整體品質的高要求，而在這個承載著厚重的歷史并演繹著當下精彩的文化生活的工業(yè)遺跡，更為城市中的人們提供了一處可以自在漫游的舒適去處。

4 結語

16 報告廳頂部通道的鋼木桁架

17 拉環(huán)節(jié)點構造圖

18 報告廳頂部通道鋼木桁架分析圖

19 室內(nèi)龍骨狀結構

20 從黃浦江對岸看船塢

在對船骨式的空間折板桁架鋼木復合結構的應用中，整體結構的設計在結構邏輯、受力體系及建構形式三個層面上進行了創(chuàng)新。在結構邏輯上，方案的推進始于對側推力的平衡，該結構體不同于較為常見的三鉸拱，采用了兩組鉸節(jié)點，并將成組的受力鉸節(jié)點以折板桁架的形式擴大成受力面，更為有效地抵抗傾覆彎矩，極大降低了對基地錨固強度的要求，保證了結構的穩(wěn)定性，以此實現(xiàn)對場地的低介入。在受力體系上，折板形式將構件的受力進行分解，減小了構件中的彎矩量，形成了以軸向力為主的受力體系，大部分鋼構件的最大應力比均被控制在0.7以下。在建構形式上，桁架面代替木構厚板實現(xiàn)了對鋼木折板體系的轉換，鋼木桁架折板提升了厚板構件的受力效率，預制鋼節(jié)點和鋼木構件為施工引入了容差機制，較預制CLT工法厚板降低了整體施工難度。此次對于空間折板桁架鋼木復合結構的創(chuàng)新性實踐，將原本場地中的限制條件轉化為結構設計的創(chuàng)新機會，將結構邏輯、空間形態(tài)和建構細部統(tǒng)一起來，共同塑造出建筑的獨特性。

上海船廠舊址中1、2號船塢的改造設計，不僅以高可逆的方式對工業(yè)遺跡進行了現(xiàn)代化改造，續(xù)史承新，使具有獨特歷史記憶的空間承載當下的城市公共生活；更以結構創(chuàng)新實現(xiàn)了快速建造和結構-建筑一體化設計，形成獨有的自立性結構體系，既是對臨時性公共構筑物建造的探索，也使我們重新思考結構與建筑空間之間的關系。

＊注：本項目得到“十三五”國家重點研發(fā)計劃（2018YFC0704902）、國家自然基金項目（5177080689）資助。

圖片版權

圖4，7，9，11，14～18 由同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司原作設計工作室提供；圖10 由田方方拍攝；其余圖片由章魚見筑拍攝。