北京新機場的靈感居然源自肥皂泡？

9月25日，海說神聊京大興國際機場迎來首航，標記著該機場正式投入運營。

_{·大興機場，全稱是海說神聊京大興國際機場（Beijing Daxing International Airport，IATA：PKX，ICAO：ZBAD），位于大興區和廊坊市廣陽區之間。2015年，機場航站樓工程開工扶植；2017年6月，航站樓鋼布局封頂；2018年12月，機場跑道道面周全貫通；2019年，本家兒體工程全數完工}

作為「扎哈遺作」，大興機場航站樓的曲線式設計表現了已故英國建筑師扎哈·哈迪德強烈的小我氣概，受到輿論的普遍存眷和會商。（拜見往期文章《海說神聊京新機場：宿世界首席女建筑師的遺產和背影｜大象公會》）

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此中最具識別度的「扎哈元素」，除了焦點區和五個手指形廊道構成的酷似「鳳凰展翅」航站樓外不雅，就是建筑內部的8根C形柱，支撐起了投影面積達18萬平方米、重量跨越3萬噸的屋頂。

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這些C形柱如同花朵一般，從屋頂天然延長到地面。白日，陽光從天窗中傾瀉而下，給人以開敞、通透、流動之感，令航站樓內根基可以做到不開燈。

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不外，大興機場并非扎哈的小我作品，C形柱也并非是這位偉大建筑師的獨創。

扎哈的遺產

2011年，海說神聊京新機場航站樓建筑方案設計招標項目啟動后，共有7家國際頂級建筑事務所及結合體的投標方案入圍。

最后落當作的新機場，是此中多方融合的產品：本家兒體布局和運營機制上以ADPi方案為根本、建筑藝術上吸收扎哈投標方案的諸多造型元素、融合海說神聊建院與平易近航院結合體所提出的「二元式」結構概念，并采用雙層出發車道邊，是一套「設計、運營一體化」的綜合建筑方案。

以下是來自分歧國度的七種項目方案：

_{· 英國福斯特及合股人建筑設計事務所（FOSTER + PARTERS LIMITED）}_{· 海說神聊京市建筑設計研究院（BIAD）及中國平易近航機場扶植集團公司（CACC）結合體· 法國巴黎機場工程公司（ADPi）}

_{· 英國扎哈哈迪德事務所（ZAHA HADID LIMITED）等5家結合體}_{· 上海華東建筑設計研究院有限公司與新加坡CPG咨詢有限公司結合體}_{· 美國HOK建筑事務所與荷蘭NACO機場咨詢公司結合體}

_{· 英國奧雅納工程參謀公司（OVE ARUP&Partners）與英國羅杰斯建筑事務所（RogersStirk Harbour&Partners）結合體}

此中8根C形柱的設計，即是新機場建當作方案接收的「扎哈投標方案的諸多造型元素」之一。

扎哈·哈迪德事務所對C形柱的利用，可以追溯到在2013年建當作的塞克勒蛇形畫廊咖啡廳。

塞克勒蛇形畫廊2013年9月28日揭幕于倫敦肯辛頓花圃。新開的蛇形畫廊與原有的畫廊相距僅7分鐘旅程，建筑前身是一座建于1805年的火藥庫，此刻當作了蛇形畫廊的第二藝術空間。

在這個項目里，扎哈·哈迪德的設計包羅對火藥庫的更新革新，同時在建筑一側加建一個現代氣概的咖啡廳。這也是扎哈·哈迪德繼羅馬MAXXI之后，在歐洲設計的第二個藝術空間建筑。

_{· 擴建部門與原有建筑的關系}

在擴建部門，扎哈·哈迪德實踐了她們研究了很長時候的「曲線布局概況」——為了和原有的汗青建筑形當作對比，擴建的部門采用了21宿世紀典型的輕巧通透、富有動感的、今世特征光鮮的玻璃纖維織物膜屋頂，與安然平靜穩重的古典建筑形當作互補。

這個心猿意馬制的玻璃纖維織物膜也是建筑承重布局的一個部門。同時，為了支撐屋頂中部的重量，提高建筑采光，在咖啡廳內部開創性的設計了五根C形柱。

C形柱是一種單側開放，頂部啟齒的倒錐形屋頂支撐形式，因截面呈C形而得名，其形體如同傾倒而下的牛奶，塑造流動性的同時，上方的啟齒為室內供給了充沛的光源，解決了建筑的日間采光。

此外，C形柱外形豐碩了建筑屋頂的空間條理，讓人聯想到細胞布局的造型。

_{· C形柱布局示意}

固然塞克勒蛇形畫廊只是一個不到一千平米的小項目，但這個項目驗證了C形柱作為屋面支撐布局的可行性。

海說神聊京新機場的項目設計引入扎哈·哈迪德事務所之后，C形柱的設計也隨之進入了新機場。

不外要領會C形柱在建筑設計中的原型，還需要再標的目的前追溯，從另一位聞名建筑師說起。

弗雷·奧托的番筧泡

起首開創了C形柱的，是德國建筑師弗雷·奧托。

奧托1925年5月31日出生在德國的西格瑪，在柏林長大。二戰時代，弗雷·奧托在納粹空軍中擔任飛翔員，在紐倫堡四周被俘，在法國沙特爾渡過了兩年戰犯生活生計。

戰俘營期間，弗雷·奧托擔任建筑師，學會了利用手頭極為簡單的材料建造分歧的建筑布局。

2015年，弗雷·奧托因其輕巧通透的帳篷式建筑布局，以及其他獨樹一幟的工程作品被授予普利茲克獎。

普獎評委評價弗雷·奧托時說：「他從大天然及其機制中發現靈感，追求以利用起碼物料和能量的體例來包抄和籠蓋空間。早在可持續成長被正式提出之前，他就已起頭實踐并推進這一理念。他的靈感來自于天然現象——無論是鳥類頭骨、番筧泡沫，仍是蜘蛛網。」

比起建筑師，奧托本人更愿意將本身看作天然科學家，相較鋼筋水泥，奧托近似偏執地從天然形態中尋找靈感。

在他的設計原型里，呈現最多的是番筧泡。在他看來，番筧泡能天然延展以達到所謂的「最小曲面」，膜材料在所有偏向的受力是均等的，它的形式順從本身的紀律，并不以設計者的意志為轉移，形式和布局在此形當作了一個不成分的整體，共存于不成變的形體中。

1997年，弗雷·奧托和Christoph Ingenhoven一同介入了德國斯圖加特火車站翻新工程的設計競賽，并最終獲得了一等獎。

在這個方案中，奧托實踐了本身基于番筧泡的C形柱研究。

_{· 斯圖加特火車站翻新工程設計方案/弗雷·奧托和Christoph Ingenhoven}

斯圖加特原有的火車站建于19宿世紀，跟著德國高速鐵路的扶植，原有的車站已經不克不及知足利用需求。

為了不粉碎原有城市肌理，弗雷·奧托和Christoph Ingenhoven的方案是在原有的火車站底部12米扶植一個新的高鐵站。

_{·斯圖加特火車站翻新工程設計方案/弗雷·奧托和ChristophIngenhoven}

為了實現地下車站杰出的通風和采光，在支撐站臺屋頂的布局上，弗雷·奧托開創性的利用了C形柱的設計，從而包管車站可以或許實現「零能耗」，不需要加熱，冷卻或機械通風。

同時，開敞的屋頂布局也為市平易近締造了一個體樣的廣場空間。

當然，立異的布局設計也為施工帶來了很大的難題，從1997年設計競賽起頭，車站顛末了漫長的會商和布局論證，今朝，這座建筑仍未落成。

此外，火車站也和德國柏林的新機場（勃朗登堡機場）一樣，遭碰到了嚴重的預算超支。

1997年，弗雷·奧托和ChristophIngenhoven拿下設計訂單時，德鐵、聯邦、巴符州和斯圖加特市當局所估計的工程造價僅約合25億歐元；比及2004年的經濟可行性測算中，德鐵便已經發現，工程造價可能超出跨越此前估計。

此后，預估造價一路飆升，到2009年已經翻了一倍，達到50億歐元，而2016年德國聯邦審計局給出的估計數字是100億歐元。

因為地下巖層組成復雜以及對于鐵軌扶植的要求不竭晉升，斯圖加特新火車站的造價仍有上升的可能。

_{· 正在施工的車站}

更大的C形柱

回到大興機場航站樓項目里，為了塑造大跨度的無阻礙空間，中心大廳里6組共8根C形柱支撐起了焦點區域180m直徑的無柱空間，負重跨越3萬噸。

這些C形柱既是布局體，也是光源，同時也是內部和屋頂毗連的焦點空間要素。

因為更大的體量和規模，大興機場的C形柱比斯圖加特火車站和塞克勒蛇形畫廊咖啡廳擁有更強的流動性，建筑內部與屋頂的聯系也得以增強。

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在布局類型上，因為體量的轉變，航站樓的C形柱按位置和柱底標高的分歧分為4 類：C1，C2，C3，C4，每類兩根柱關于南海說神聊中軸線對稱。

分歧類型的C形柱標準也分歧，最高的C形柱為C3柱，支承在首層地面，柱高為38. 5m；最矮的C 形柱為C2 柱，支承在4 層地面，柱高為19.8m。

_{· 大興機場C形柱的四種類型（來自海說神聊京市建筑設計研究院有限公司機場項目布局工程師束偉農，朱忠義，祁躍等撰寫的《海說神聊京新機場航站樓布局設計研究》一文）}

在海說神聊京市建筑設計研究院有限公司機場項目布局工程師束偉農，朱忠義，祁躍等撰寫的《海說神聊京新機場航站樓布局設計研究》一文中，對C形柱的靠得住性有過具體的闡發。

顛末他們的計較，C1柱豎標的目的極限承載能力系數為3. 89，C2柱為3. 25，C3柱為3. 9，C4 柱為4. 19。由此可以看出C形柱可作為靠得住的豎標的目的支撐構件。

同時經由過程比力各C形柱的程度承載能力及其在罕遇地動感化下所承擔的地動力，最小的倍數為3.71倍，知足大震彈性的機能方針，當C形柱達到豎標的目的極限承載力時，C形柱的粉碎位置均位于C形柱頂部與屋頂網架毗連位置，因斜腹桿受壓愚昧而達到極限承載力。C形柱頂部因為受到相鄰支承筒、幕墻柱等豎標的目的構件的約束，有用限制了C形柱的扭改變形，在程度荷載下，C形柱的粉碎以抱負的整體壓彎粉碎為本家兒。

由此可見，C形柱可作為中心大廳屋頂鋼布局有用的支承布局利用。

此外，在海說神聊京工業大學建筑工程學院傳授張愛林等撰寫的《海說神聊京新機場航站樓C3和C5型柱系統整體不變闡發》一文中，也認為C 型柱具有杰出的整體不變性和承載能力。

_{· C形柱力學模子，來自海說神聊京工業大學建筑工程學院傳授張愛林等撰寫的《海說神聊京新機場航站樓C3和C5 型柱系統整體不變闡發》一文}