罗德岛学院美术中心于2013年举办了一个当代公共艺术项目的竞赛,我们的胜出方案是一个更新了20世纪计算生产范式的结构实验。
学院是一个充满探索与实验的地方,「HYPARBOLE」坐落在此极为合适。该结构建立在多年的研究基础之上,并进一步发展了工作室将结构、形式和体验统一为连贯材料系统的研究。在一连串的绿色曲线中,HYPARBOLE成为开展创意实践的入口。在美术中心的入口处,这个展馆为工作室人员、教师和校园游客提供灵感。它的顶部开洞在22英寸的高度,3mm厚的铝板在底部仅与三个厚4-12厘米的混凝土基础连接。
为了在最小化制造成本和装配时间的条件下获得此高度,THEVERYMANY基于有效的几何参考设计了表面拓扑。 在Felix Candela巨大的抗重力混凝土外壳中,我们基于他的研究,即双曲线几何可以在结构、美学和经济上具有优势。我们的处理方法是将他的钢筋混凝土换成我们标志性的铝单面。通过探索,我们强化了这种建造设计将结构、形式与效率协同作用的能力。
马鞍面 HYPAR:
马鞍面是一个三维双直纹曲面,可以使用无限平面、线性元素来描述,这些元素可形成一个光滑连续的表面。
Felix Candela在他自己设计的结构混凝土外壳(厚达4厘米)中使用了双曲面几何学,证明了线性建筑模板的材料经济性。虽然有许多项目将马鞍面作为设计的前提,特别是在20世纪中期,但当时常用直构件用作模板和加固零件,很少在连续抛物面上留下一组铰接线。
我们对马鞍面的实验保留了这条不可见的线,并且重复它,让众多元素的集合可以被视为一个整体。尽管这些元件是独特的,但它们可以有效地嵌套在一片扁平材料上,以实现更经济的制造工艺。
超薄马鞍面原型化 PROTOTYPING THE HYPAR, HYPER-THIN
我们进行了三个单独的实验,测试扁平型铝构件在自支撑双曲抛物面中构成两个曲率方向的用途。每项测试也符合Candela的原则,即设计和建造要在材料和劳动力的效率与效果之间取得平衡。我们提出疑问,当材料厚度减少到几毫米时会发生什么?超薄双曲面有什么新特质?
我们的第一个原型反向排列了两层超薄铝条带,并使用铆钉将它们粘合在一起。该系统由一系列铝条组成,单个铝条刚度不是特别大,但在组合时可大大增加刚度。
虽然超薄自支撑结构的性能通常通过使用双曲率来实现,但我们发现双曲面表面上大多缺乏双曲率。鞍座处的刚度没有延伸到垂直侧面,并且破坏了这个原型的结构完整性。这些准平面区域不承受水平力,例如会影响壳体结构尺寸的风载荷。与以往的假设相反,几何形状对刚度无帮助。
关于表皮深度的实验 EXPERIMENTS IN SURFACE DEPTH
在我们的第二和第三阶段实验中,我们试图通过表皮深度增加刚度,在两个薄铝层之间增加更厚的构件和间隔元素。
结构深度:分为两层管道,并在其交叉处进行处理,以便固定到位。虽然可以快速完成装配,但是大量的应对细节会增加制造成本,不利于在严格的预算下进一步开发原型。
分层的结构深度:间隔的横截面模型需要从铆钉过渡到两件式螺钉,这不仅使制造和装配复杂化,而且将成本上升到总预算的三分之一。扭曲条带的两端导致极端扭转,产生难以对齐的问题,使原型无法组装。
在实现结构性能的同时,这些实验又失败了,因为经济性。
「HYPARBOLE 双曲抛物面」是通过将褶皱与马鞍面曲率相结合而计算出来的。这一系列的峰和谷引入了表面的结构深度,而不会增加厚度、增加硬件或使组装过程复杂化。褶皱也易于拆分为可展开的元素,由此进一步简化了生产和装配。
THEVERYMANY在许多项目中开发的结构褶皱是一种创造性的设计解决方案,使得双曲面可以变的超薄。将582个3mm的主体条带,6mm的锚条带和12mm的锚板从铝板上切下,并使用10082个铆钉固定到相邻部件上。在整体上实现了复合曲率。3037平方英尺的结构通过重叠的铝元件,作为统一的结构系统一起工作。
其孔隙度为结构增加了复杂性,带来清晰感和轻盈感。
在双曲面表面的图案遵循模拟的力流进行切分
过滤的光线不断改变内部的氛围:它会根据时间,位置,轨迹,高度和速度对你产生不同的影响。这种光的作用使表面出现动态变化,成为公共广场的聚焦点。
该项目有多个角色:艺术作品,标志性构筑和罗德岛学院的视觉形象。它异形的形式可进行不同的比喻:精灵的魔法灯,海洋生物,褶裙。
蛹形剧场 CHRYSALIS AMPHITHEATER (2017)
大约95%的时间里,位于马里兰州哥伦比亚梅里韦瑟公园的新圆形剧场都处于荒废状态。与其等待官方活动,不如通过提供全天候体验的设计来最大化挖掘剧场的潜力。
不仅只是提供一个目的地,还有考虑早晨跑步者、周日行走者、下午骑行者的体验,以及任何为了一个节目而来的人。它是一个蛹,是一个在公园的展亭、建筑构筑、树屋和公共艺术展亭,准备好在任何一个时刻参与并激活人们的活动。
每个拱都提供特定功能
该项目的主要设计目标在于,创造一个标志性和体验式设计,同时满足剧院功能的标准要求。策略是设置一系列的连续拱,这些拱在尺寸上、功能上都有所不同,并且还是一个结构系统。
最大的拱形舞台Stage Alpha,其尺寸和结构适合官方大型活动,包括音乐家表演(可以满足音箱设备和照明设备的要求)。
紧邻主舞台的是Stage Beta,这是一个举办小型社区活动的场所,它提供舞台、设备、照明和休息区,适合较少人使用。从地面上升过渡到舞台Beta的连续台地创造一个新的建筑地形,公园游客可以坐在那里,或者站立和玩耍,并且可以作为一个更随意的“演讲角”舞台来激活使用。
构筑物后部的拱门主要是卡车装卸口、大型楼梯入口和景观阳台,在演出期间作为艺术家的后台区域。
轻盈的支脚
为了获得轻盈和有机效果,以呼应拥有茂密树木的公园环境,该工作室采用了以结构为导向的设计方法,这建立在他们十多年对轻质结构壳的研究和开发基础上,将形式、结构和体验统一到一个整体系统中。
「圆形剧场」同样是通过将数字网格绘制成平面而生成的,并且所有部分都被转换为一系列差异化的弹簧系统,然后进行膨胀。将褶皱的约束参数添加到膨胀程序中,带来额外的结构深度。
在褶皱壳体层内,外骨骼用于支撑内部演出的重负荷,如灯光和其他悬索式设备。支撑骨骼由Arup设计成钢管,它拥有70点负载,每个负载可以承受2,000磅。
建造过程
ZAHNER的建造方法
在其铝合金片板和钢外骨骼之间,该项目采用ZEPPS - Zahner开发的专利界面,并且还用铝卷制造了7,700个片板。每个片板都涂有四种绿色中的一种,这个颜色是从大自然中提取出来并进行人为介入而得。它们共同构成了一种微妙的绿色渐变,使「圆形剧场」在成为一个标志性的信号同时,可以融入到自然环境中。
特别是,「圆形剧场」进一步发展了其“兄弟”( 即「PLEATED INFLATION」,2015年建造于法国Argeles)中的方法。
拱形柳树 VAULTED WILLOW (2014)
「拱形柳树」是位于加拿大埃德蒙顿博登公园的永久公共艺术馆。THEVERYMANY 通过开发结构找形和投影几何的自定义计算程序,探索轻量级、自支撑壳的架构。该项目的目标是将结构,表皮和装饰描绘成一个统一的系统。
将复杂的板片组装成条带结构,以此来形成表皮。板片是数字建造的条带,互相类似但其实各不相同,通过重叠延伸的板片以使材料厚度加倍。
该项目以工作室对自支撑结构的长期研究为基础,轻质单体壳由一系列薄的平面元素组成,通过切向连续性扩散。该方法使用找形程序来生成具有双曲率的结构,内在地通过几何形状产生刚度并且消除对次级结构的需要。
设计过程
这些研究通过用具有行为属性的计算导出的动态弹簧网格,详细阐述了悬链曲线的二维几何。弹簧有各种类型(张紧器,矫直器,......),与多个参数(静止长度,角度约束,强度......)相关联:悬链网络首先垂直于地平面充气,并且在向外膨胀的二次过程,垂直于表面以实现双曲率;随着力量的平衡,网格停止充气转变为优化结构。因此,在充气过程之前,必须将曲面细分的考虑因素嵌入系统拓扑中。
位于表面边缘的条带使片板重叠,便于通过叠片和增加的连接度传递额外的负载。随着对结构需求的减少,孔隙度随着高度的增加而增加,允许更多的光线渗入空间。运行粘合剂将条纹分开并缩短,以便通过更有效的嵌套来简化建造、组装和减少材料使用。铆钉密度也相应结构需求得到解决,在分叉点处,在沿着边缘和朝向结构的基部这两个方向上具有更高的密度和变化的构造。为项目开发的计算驱动的投影几何程序嵌入了每个条带的弯曲轴,角度测量,部件命名和颜色信息。
BlueWillow蓝色柳树起源于1780年的英格兰斯塔福德郡。当时仍是学徒的陶艺家托马斯·明顿(Thomas Minton)发明并雕刻了这个设计,大概是受到一个古老的中国传说影响。它描绘了一个富有的官吏,其年幼的女儿与他的秘书私奔。这对恋人被她的父亲在桥上抓获,并被神灵变成了鸟儿,然后飞走离去。
结构/形态:由于位于加拿大的户外,那里有很强的雪/风荷载。形态原理直接来自结构原理:悬链膨胀 - 原理借用高迪链模型(或Frei Otto的找形)和他的“自己动手”——跳脱于显而易见的模型,风格或趋势去发现原理。这里,形态学的计算程序完全是定制开发的,不使用任何现有的插件/组件/库。在任何情况下,这都不能被视为质量本身,但可视为发觉失败或其他低效率的必要步骤,以进一步发展并希望衍生出其他设计。
着色策略
Vaulted Willow-拱形柳树是博登公园内的标志性目的地,但条带颜色源自它周围的环境。绿色和蓝色混合成合成洋红色,重叠而成双向的混合柴郡着色方案。
颜色是主观的,追随时尚和潮流。许多建筑师选择并长期坚持白色,黑色,有时是原色。曲面细分的计算和程序方案开辟了一种新的颜色范式。正如THEVERYMANY所定义的那样,“着色”是在多组零件中应用多种颜色的程序艺术。色彩梯度结合条带系统的部件区分,让每个部件在受控环境中被涂成单一的纯色,并进行机械组装。该方法为在节奏,周期,对比度上精确展示带来可能性。
着色从场地开始 ,将周围环境作为调色板,通过颜色调节作品在场所里的突出与融合。
THEVERYMANY的着色词汇表包括:
无色,单色,并置,斑马纹,线性梯度,柴郡,混合柴郡,复杂
与「拱形柳树」相同,也运用「混合柴郡」着色法的作品还有「挑蓬」(2018年完成于埃尔帕索,德克萨斯州)。这个在El Paso西边游泳馆入口空间处的构筑,深蓝色和暖黄色双向柴郡渐变交替,创造出一个不仅是进出口,而且是可以徘徊停驻的地方。
我们的德克萨斯挑蓬对巴黎式原来的特色构造进行了反转:不再是雕刻的锻铁框架的玻璃面板,而是超薄铝板取代玻璃和框架成为统一的结构。光不是通过面板进入,而是在面板之间连接处射入,在顶篷内部带来活泼的图案。
又比如「脊路 SPINEWAY」运用的是「线性渐变」着色法。轻质、低维护成本和持久的材料涂上22种(各自独特但相似)颜色,带来一种新的颜色感知,并且会随着一天中的光线而变化。晚上,配合着LED光对路人进行邀请。
这座永久的艺术品为圣安东尼奥的伍德劳恩湖公园提供了一个标志性的入口,这里是100多年来游客的热门目的地。它与附近圣玛丽大学建立视觉联系,同时象征性地标志着辛辛那提大道走廊的终点和公园大学走廊的起始。
其他类型
THEVERYMANY的作品涉及类型众多,除了以上主要介绍的之外,还有许多有意思的类型,并且也将工作室的理念贯彻其中。
立面漫游墙 WONDERWALL FACADE (2018)
比如「停车场立面漫游墙」,对夏洛特住宅区的外部停车场墙进行了重新构想。
这个立体建筑表皮由5,768个独立部分组成,包括石墙站停车场的西南和东南立面。七层充满动感的铝制面板让该建筑成为此住宅区天际线中的灯塔,并创造了远远超出停车建筑本身的不同尺度的体验。
折叠的金属外立面描述了流动和网络的元素,具有迷宫般的孔隙度,允许光线通过车库内部。
树屋 TREE HOUSE (2011)
客户要求我们设计和建造一个“树屋”,就像站在大榕树树冠下的平台一样。
该项目正在研究一个复合顶篷,而不是大体量建筑,复合顶篷由模块集合组成,每个模块尺寸较小,因此更容易组装(使用更轻的升降设备),并且也将树的复杂性和不确定性。此产生的整体在更具结构强度,因此能够更好地抵抗强大的迈阿密风。
还有与Louis Vuitton、草间弥生合作的“大南瓜”临时展台。
写到这里,虽然THEVERYMANY还有很多优秀的作品可以拿来展示,但是受于篇幅限制,我们于此仅挑出具有代表性的作品和大家分享,如果大家对于THEVERYMANY还有浓厚的兴趣想更深入地探索研究,或者是加入他们团队无论实习还是工作,都可以登陆他们的官方网站 https://theverymany.com/继续膜拜大神啊!
目前在数字建造领域中,拱壳或者薄膜结构都是最受欢迎的实践项目类型之一,因为其中不仅仅只是造型探究,还牵扯到了结构找形、性能优化、网格切分、节点设计、材料组合等众多课题于其中。小编曾经参与了一些关于拱壳的工作营指导工作,对于国内外Studio拱壳研究套路较为熟悉了解,但是面对如此“骚气蓬勃”的玩法还是较为罕见,不仅仅是其造型的独特,在深化与建造过程中包含的专项技术、花式节点设计、特殊条状材料运用、色彩渲染拼合等也是独树一帜博大精深。Marc Fornes就像一位花式街球手,当我们都嚷嚷着会打篮球了四处找人1V1证明自己的实力,他却变着花样的秀着骚气的球技让旁人发现篮球居然还可以这样玩,那些自认为厉害的人看后自愧不如。
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整理&编辑:侯苗苗 王祥