大空间建筑发展的可行性

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作者：李玲玲 单位：哈尔滨工业大学建筑学院

综观当今世界，经济全球化进一步加速、现代科学技术飞速发展推动了社会的进步，同时也促进各个国家和地区在经济、文化、体育等方面的快速发展和交流，大型活动的举办次数日趋增多，活动规模和观众数量不断增加。作为上述活动的载体，大空间公共建筑在当今社会生活中承担着重要角色，已成为国际性城市的重要组成部分，深刻纳入世界城市生活中，因此大空间公共建筑必将得到较大规模的开发与发展。基于未来社会与生活发展的需求，大空间建筑将呈现如下几种发展模式。

一、通用型大空间

建筑的功能周期与全寿命使用周期之间存在矛盾，建筑的功能周期短，一般二三十年，而建筑的全寿命使用周期长，达到几十年甚至上百年，二者的不匹配是造成建筑短期老化和闲置等现象的主要原因。大空间建筑也存在上述问题，因此衍生出“通用型大空间”的设计概念，意在创造一个更加灵活、更具适用性的空间，以适应多种功能的需求，使大空间建筑在全寿命周期均得以充分利用。为了达到空间通用的目标，设计应具有前瞻性，注重挖掘大空间建筑的功能潜力，通过把握空间系统各要素和层次之间的结构关系，利用合理的结构形式及相关设备设施的支持，提高空间系统整体的适应能力。具体设计时要区分“主空间”与“服侍空间”，“主空间”是指主要的功能空间（此部分设计为通用空间），“服侍空间”主要指服务于主要功能空间的辅助空间、设备空间等，这两类空间按各自的功能、空间要求进行设计，区别对待，从而达到“主空间”的通用。这一设计理念在北京奥运场馆规划设计中有所体现，如奥运中心区除设置国家体育场、国家体育馆、国家游泳中心等建筑，还设有40万m2的会展博览设施.其中会展建筑设计成通用的大空间，平时作为展览馆赛时兼作比赛场馆。通用型大空间以其多用的特点，已成为一种空间发展模式。

二、伸缩型大空间

“伸缩型大空间”的构想是由奥运场馆赛后利用问题而引发的。大空间公共建筑为大型活动而设计建造，一般以最多使用人数的使用需求为设计依据，赛后往往会出现闲置或不能充分发挥空间作用的情况。学术界关于大空间多功能和复合功能的研究都是针对这个问题的探索，虽然这些研究成果对提高空间的利用率起到很大作用，但归根结底都是基于如何利用空间的考虑。如果从空间本身考虑，我们可以设想将大空间中的固定部分按照合理的使用规模设计，其他部分考虑伸缩设计。这一想法在2000年悉尼奥运会主体育场的设计中已经实现（图1），体育场南、北两端可在赛时增加容纳3万座席的临时看台，赛后即被拆除。广州国际会议展览中心的设计在此方面也作了精心考虑：一是展厅之间可灵活伸缩，既彼此独立又可连接成更大的展厅；二是通过打开室内展厅的外维护，与室外展场连接，实现展示空间的最大化伸缩。打破空间界限实现空间伸缩，是适应大空间使用容量变化的一条有效途径，但涉及的问题相对复杂。体育场的“伸缩”较容易实现，而体育馆等室内大空间的“伸缩”涉及屋盖结构等技术问题，有一定难度，但对此方面的探索已经开始，今后随着科技的发展，可自由伸缩的大空间公共建筑一定会出现。

三、活动型大空间

“活动型大空间”想法的提出，是受世博会外国馆会后拆卸的启发。大空间公共建筑并不一定都是百年建筑、固定不便。一种新型、可动的大空间建筑正受到越来越多的关注，它从更深层面应和了可持续发展观，表达了人类对于环境的爱护，体现了“轻柔触摸大地”的生态思想。2005年日本爱知县世博会就是一个很好的实例，世博会结束后，会场内几乎所有的新建造物都被撤除，恢复了基地的原状。这种建设策略对于像世博会、园艺博览会等大型博览活动具有很好的借鉴意义。活动型大空间建筑可采用装配式结构，1851年建成的位于英国伦敦海德公园的“水晶宫”展览馆，采用了装配花房技术，这座主要由钢与玻璃构成的建筑在9个月的时间内完成建设，展会结束后被移至锡德纳姆（1936年毁于一场大火）。美国最杰出的工程师和建筑师富勒对于装配式建筑的探索和实践起到了积极的促进作用。他在1967年设计的加拿大蒙特利尔世博览会美国馆球体的直径为76m，因为使用两种简单的、可以随时安装或者拆卸的金属构件，非常容易制造和安装（图略）。另外，借助可折叠展开的空间结构也可创建活动型大空间建筑（图略）。所示某自成型的游泳馆生成过程，其结构方案同样适用于临时性大空间。目前建筑界对于活动型大空间的探索刚刚开始，建筑实例大多仅是一次性拆迁，可重复拆迁的活动型大空间建筑将是未来极具发展前景的一种建筑类型。

四、巨构型大空间

巨构型大空间是随着科技进步而出现的，表现为空间绝对尺度的加大，运用巨型结构形成大空间，其应用范围可拓展到更加广阔的领域。1．城市大空间随着城市经济、文化的快速发展，人们不断追求覆盖范围更大的空间，大空间建筑打破了传统意义上的空间局限，逐步向着更大尺度发展，大型城市综合体的出现就已初显端倪。从功能上看，城市大空间是为多种功能服务，用巨型结构覆盖一个或几个街区，形成功能齐全、联系方便、可人工控制气候的环境，仿佛室内化的城市，其出现将有利于未来城市的更新与改造。在覆盖能力方面，目前跨度150m以上的超大型建筑已非个案，发达国家正在探索研究跨度达到300m以上的超大空间结构。英国伦敦千年穹顶即是一例，其穹顶面积10万m2，穹顶周长1km，直径达365m，中心高度50m（图4，图5），如果以前建造跨度超过1000m的超大穹顶被认为是一种不可实现的乌托邦式的幻想（图6），那么现在这些想法随着空间结构技术的发展已成为现实。2．空中大空间随着建筑高度的纪录被不断刷新，人们在探索空中城市的可能性，随着城市未来向空中发展，或许有朝一日会出现科幻电影中的空中巨厦。早在上世纪50年代后期，日本建筑师丹下健三就曾提出过空中巨型结构的设想，以缓解日本人口密度过高的社会问题。近期日本清水建设株式会社（ShimizuConstructionCo.）又提出了建造一栋在上班时间能容纳约100万人的金字塔“空中城市”的可行性设计方案（图7）。这座名为“挑战2004”的巨型建筑物的底面为2800m×2800m的方形平面，顶部升入空中，高达2004m的金字塔采用多层桁架式网格结构。在这个巨型空间结构中，仅空心球节点直径就高达50m，功能为内部空间交通运输的集散与转换。3．海洋大空间用于采掘能源的海上钻井平台及工作附属设施是海上巨型结构的代表。开发海上巨型结构，以扩大生存空间并形成海洋大空间也是人们的一种设想。日本建筑师菊竹清训曾提出“海上浮动城市”的设想。在浮动城市中，“居住细胞”将附着在漂浮于海面上的大圆筒的内外壁面上。

五、结语

上述四种大空间模式虽然有的只是设想，有的刚刚起步，而且实施将受技术和材料等条件的限制、环境的影响以及社会认同的制约，但却给我们很大启迪，预示出未来大空间广阔的应用前景。