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如何评价北京新机场——大兴国际机场？( 二 )


如何评价北京新机场——大兴国际机场？
· 扩建部分与原有建筑的关系
在扩建部分，扎哈·哈迪德实践了她们研究了很长时间的「曲线结构表面」——为了和原有的历史建筑形成对比，扩建的部分采用了21世纪典型的轻盈通透、富有动感的、当代特征鲜明的玻璃纤维织物膜屋顶，与平和稳重的古典建筑形成互补。
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这个定制的玻璃纤维织物膜也是建筑承重结构的一个部分。同时，为了支撑屋顶中部的重量，提高建筑采光，在咖啡厅内部开创性的设计了五根C形柱。
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C形柱是一种单侧开放，顶部开口的倒锥形屋顶支撑形式，因截面呈C形而得名，其形体如同倾倒而下的牛奶，塑造流动性的同时，上方的开口为室内提供了充足的光源，解决了建筑的日间采光。
此外，C形柱外形丰富了建筑屋顶的空间层次，让人联想到细胞结构的造型。
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· C形柱结构示意
虽然塞克勒蛇形画廊只是一个不到一千平米的小项目，但这个项目验证了C形柱作为屋面支撑结构的可行性。
北京新机场的项目设计引入扎哈·哈迪德事务所之后，C形柱的设计也随之进入了新机场。
不过要了解C形柱在建筑设计中的原型，还需要再向前追溯，从另一位著名建筑师说起。
弗雷·奥托的肥皂泡首先开创了C形柱的，是德国建筑师弗雷·奥托。
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奥托1925年5月31日出生在德国的西格玛，在柏林长大。二战期间，弗雷·奥托在纳粹空军中担任飞行员，在纽伦堡附近被俘，在法国沙特尔度过了两年战犯生涯。
战俘营时期，弗雷·奥托担任建筑师，学会了使用手头极为简单的材料建造不同的建筑结构。
2015年，弗雷·奥托因其轻盈通透的帐篷式建筑结构，以及其他独树一帜的工程作品被授予普利兹克奖。
普奖评委评价弗雷·奥托时说：「他从大自然及其机制中发现灵感，寻求以使用最少物料和能量的方式来包围和覆盖空间。早在可持续发展被正式提出之前，他就已开始实践并推进这一理念。他的灵感来自于自然现象——无论是鸟类头骨、肥皂泡沫，还是蜘蛛网。」
比起建筑师，奥托本人更愿意将自己看作自然科学家，相较钢筋水泥，奥托近似偏执地从自然形态中寻找灵感。
在他的设计原型里，出现最多的是肥皂泡。在他看来，肥皂泡能自然延展以达到所谓的「最小曲面」，膜材料在所有方向的受力是均等的，它的形式遵从自己的规律，并不以设计者的意志为转移，形式和结构在此形成了一个不可分的整体，共存于不可变的形体中。
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https://www.zhihu.com/video/1170648520838225920· 弗雷·奥托的肥皂泡原型研究
1997年，弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven一同参与了德国斯图加特火车站翻新工程的设计竞赛，并最终获得了一等奖。
在这个方案中，奥托实践了自己基于肥皂泡的C形柱研究。
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· 斯图加特火车站翻新工程设计方案/弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven
斯图加特原有的火车站建于19世纪，随着德国高速铁路的建设，原有的车站已经不能满足使用需求。
为了不破坏原有城市肌理，弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven的方案是在原有的火车站底部12米建设一个新的高铁站。
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· 斯图加特火车站翻新工程设计方案/弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven
为了实现地下车站良好的通风和采光，在支撑站台屋顶的结构上，弗雷·奥托开创性的使用了C形柱的设计，从而保证车站能够实现「零能耗」，不需要加热，冷却或机械通风。
同时，开敞的屋顶结构也为市民创造了一个别样的广场空间。
当然，创新的结构设计也为施工带来了很大的难题，从1997年设计竞赛开始，车站经过了漫长的讨论和结构论证，目前，这座建筑仍未完工。
此外，火车站也和德国柏林的新机场（勃朗登堡机场）一样，遭遇到了严重的预算超支。
1997年，弗雷·奥托和ChristophIngenhoven拿下设计订单时，德铁、联邦、巴符州和斯图加特市政府所预计的工程造价仅约合25亿欧元；等到2004年的经济可行性测算中，德铁便已经发现，工程造价可能高出此前预计。
此后，预估造价一路飙升，到2009年已经翻了一倍，达到50亿欧元，而2016年德国联邦审计局给出的预计数字是100亿欧元。
由于地下岩层构成复杂以及对于铁轨建设的要求不断提升，斯图加特新火车站的造价仍有上升的可能。
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如何评价北京新机场——大兴国际机场？
· 正在施工的车站
更大的C形柱 【如何评价北京新机场——大兴国际机场？】 回到大兴机场航站楼项目里，为了塑造大跨度的无阻碍空间，中央大厅里6组共8根C形柱支撑起了核心区域180m直径的无柱空间，负重超过3万吨。
这些C形柱既是结构体，也是光源，同时也是内部和屋顶连接的核心空间要素。
由于更大的体量和规模，大兴机场的C形柱比斯图加特火车站和塞克勒蛇形画廊咖啡厅拥有更强的流动性，建筑内部与屋顶的联系也得以加强。
如何评价北京新机场——大兴国际机场？
? Hufton+Crow
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在结构类型上，由于体量的变化，航站楼的C形柱按位置和柱底标高的不同分为4 类：C1，C2，C3，C4，每类两根柱关于南北中轴线对称。
不同类型的C形柱尺度也不同，最高的C形柱为C3柱，支承在首层地面，柱高为38. 5m；最矮的C 形柱为C2 柱，支承在4 层地面，柱高为19.8m。
如何评价北京新机场——大兴国际机场？
· 大兴机场C形柱的四种类型（来自北京市建筑设计研究院有限公司机场项目结构工程师束伟农，朱忠义， 祁跃等撰写的《北京新机场航站楼结构设计研究》一文）
在北京市建筑设计研究院有限公司机场项目结构工程师束伟农， 朱忠义， 祁跃等撰写的《北京新机场航站楼结构设计研究》一文中，对C形柱的可靠性有过详细的分析。
经过他们的计算，C1柱竖向极限承载能力系数为3. 89，C2柱为3. 25，C3柱为3. 9，C4 柱为4. 19。由此可以看出C形柱可作为可靠的竖向支撑构件。
同时通过比较各C形柱的水平承载能力及其在罕遇地震作用下所承担的地震力，最小的倍数为3.71倍，满足大震弹性的性能目标，当C形柱达到竖向极限承载力时，C形柱的破坏位置均位于C形柱顶部与屋顶网架连接位置，因斜腹杆受压屈曲而达到极限承载力。C形柱顶部由于受到相邻支承筒、幕墙柱等竖向构件的约束，有效限制了C形柱的扭转变形，在水平荷载下，C形柱的破坏以理想的整体压弯破坏为主。
由此可见，C形柱可作为中央大厅屋顶钢结构有效的支承结构使用。
此外，在北京工业大学建筑工程学院教授张爱林等撰写的《北京新机场航站楼C3和C5型柱体系整体稳定分析》一文中，也认为C 型柱具有良好的整体稳定性和承载能力。
如何评价北京新机场——大兴国际机场？
· C形柱力学模型，来自北京工业大学建筑工程学院教授张爱林等撰写的《北京新机场航站楼C3和C5 型柱体系整体稳定分析》一文
不过，《北京新机场航站楼结构设计研究》一文也提到，由于本项目是C形柱第一次应用到如此大体量的建筑实践中，柱体的竖向和水平承载能力、抗连续倒塌能力和抗震能力较为特殊，现行规范、规程均未提及其设计方法。
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施工中，由于大兴机场的C形柱最重的超过500吨，最轻的也达到200吨，同时底部最窄处仅3米，顶部倾斜之后最大跨度超过23米，钢结构的施工便成为了一个难题。
最终，施工单位在施工过程中采用了散拼方式，最后组成单元模块，并将钢构将整体提升，构成了目前的机场航站楼的屋顶结构。
如何评价北京新机场——大兴国际机场？
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与德国人相比，中国的建设效率显然要高得多。从2014年11月，法国ADPI拿下北京新机场T1航站楼设计项目到2019年9月机场交付使用，这一巨型项目仅耗时不到五年。
遗憾的是，不论是塞克勒蛇形画廊，还是北京大兴机场，在所有参与设计的单位发布的媒体稿件和学术文章中，均未提及弗雷·奥托对C形柱的研究，也未提及斯图加特新火车站工程在这一结构原型上的开创性贡献。
而作为凝聚创造力的工作，建筑设计的历史脉络当然也应该得到厘清，让人们从中了解创造者的贡献和遗产。
首发于大象公会
参考资料：
北京新机场航站楼钢结构设计，《建筑结构学报》，束伟农，朱忠义，秦凯，张琳，梁宸宇，
周忠发，王哲，王毅（北京市建筑设计研究院有限公司）
北京新机场航站楼C3和C5型柱体系整体稳定分析，《建筑结构学报》。张爱林等（北京工业大学建筑工程学院）
央视网视频 ，探秘北京新机场“C型柱”
图片来源：
大兴机场1-11?Hufton+Crow
塞克勒蛇形画廊1-3 ?Luke Hayes
其他塞克勒蛇形画廊图片 ?ZHA
大兴机场C形柱结构示意1——来自 北京新机场航站楼 C3 和 C5 型柱体系整体稳定分析，《建筑结构学报》。张爱林等（北京工业大学建筑工程学院）
大兴机场C形柱结构示意2 ——来自 北京新机场航站楼钢结构设计，《建筑结构学报》，束伟农，朱忠义，秦凯，张琳，梁宸宇，周忠发，王哲，王毅（北京市建筑设计研究院有限公司）
斯图加特新火车站01-03 ?Achim Birnbaum
斯图加特新火车站方案 ?Ingenhoven Architects GmbH
弗雷·奥托 ?TECHNISCHE UNIVERSIT?T MüNCHEN
■来自的网友回复
蹭个热点，以下是自己的一些看法：
打破国内航司洲际航线“一线一企”的桎梏，加剧航司的直接竞争个人认为北京大兴机场最具有价值的一项成就便是开启洲际航线的新的竞争格局，因为这一点很可能改变各航司在全国的洲际航线发展格局。
一直以来，为保障资源的有效利用，一致对外参与国际航线的竞争，局方对国际航线，尤其是中美、中欧此类的重要洲际航线默认采用“一线一企”的规则。每个城市所对应的的洲际航线均只允许有一家国内承运人运营，以此来平衡需求，保障中方承运人的利益和维持航线发展。
这一颇符合家长关爱式理念的政策，对于尚在发展初期的中国航司来说，客观上也起到了在欧美航企直接竞争下不落下风的作用。但伴随着航线的成熟，尤其是商旅需求的增长，这一颇具有计划经济色彩的政策，自然带来的是资源的垄断与竞争不充分。占据北京、上海优势客源的本地航企在洲际市场坐享源源不断的客流，而base在没有良好客源的航司却无法染指一线洲际航线，只能另辟蹊径，依靠政府补贴去垦荒一些二三线城市的国际航线市场。洲际航线市场呈现一种奇怪的两极分化状态。如今的效果是一线洲际航线居高不下的价格和并不具有竞争性的航司服务。


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