杭州来福士:知识为本的设计和工程应用

面积共40万平方米的中国杭州来福士广场是UNStudio至今最大的独立建筑项目。为了设计这个结构,我们需要开发一个综合的设计方案,能够透过亚洲的制作方法,把项目规模和可持续发展目标纳入其中,同时克服复杂编程、社会制约和经济限制等因素。

“杭州来福士

从里到外设计出来”

当开展一个如来福士般复杂和有雄心的项目,建立我们对人类和社会的野心是非常重要的。建筑的参数不单代表著一个起伏的外观,它一开始先建立于人类和编程层面,并需要参数化设计元件有策略地从后支援。人类的因素最终能成功创造或破坏建筑功能,因此,每个设计元素都经过仔细思考其过程、策略和动机。从此,杭州来福士从里到外设计出来:从可达度、编程化的层次和交织、与城市环境的作用决定了外部几何。

 

“双层玻璃立面

使平台看起来就像浮立在景观之上”

每座塔楼都有三种主要外立面:城市立面、侧立面和景观立面。城市和侧立面通向平台庭院,由景观立面所连接,从园境开始攀升到两座塔楼侧面的四个主题庭院。除了这三种立面,双层玻璃平台立面包裹了建筑底部,在不同层面提供了入口,也使建筑看起来就像浮立在景观之上。

我们安排了专门的团队设计每一款立面,并有其独特一套策略及一连串的工具支援。沿着几何发展的过程,不论建筑内外,我们与大量精于编程和脚本的专员紧密合作。

 

“立面鳞片仅使用一半材料,却达到相同效果。”

由于有许多不同的立面元素,我们需要提防外观变得破碎。要克服这个问题,我们开发了立面组件图案,例如一个由水平和垂直线构成的连贯框架,用作包围金属鳞片和面板。这些元件控制了建筑立面,能改变其形状及体积,并让立面发挥特定功能。通过分析塔楼立面的辐射和热量,我们能优先处理建筑上因其坐向需要更多遮阳措施的部分。立面鳞片设计成折叠的三角形,使用一片金属物料制作成三维配件。我们就鳞片的遮阳深度和弯曲角度作出深入分析,使得所需的用料面积由八平方米减至四平方米,仅使用一半材料,却达到相同效果。为了配合不同参数,我们使用了数种不同的鳞片尺寸。有些鳞片底部较阔、有些较窄。鳞片跟城市立面的单元式幕墙系统相配合,为建筑带来有特色,亦可以保持其效能。

“参数透过自动实例化过程自动优化,不但简化了制造需求,亦降低了成本。”

为了确保不同的参数应用在物料上,我们运用了参数化系统和工具,例如Grasshopper®,Rhinoscript和Gehry Technologies Digital Project,深深植根了在项目的基因里。成果是嵌入一系列参数化工具,将更多的参数集成为一个综合集中的最终设计。参数透过自动实例化的过程自动优化,不但简化了制造需求,亦降低了成本。Digital Project 用作优化以组件为本的幕墙面板,分析了可持续性、制作及安装的参数,例如垂直倾斜度、水平角度、玻璃面板的几何形状和种类效能。Grasshopper和Rhinoscript则用作建立形状和优化立面,配合楼层面积和高度,创建几何和系统化数据表。这些几何和数据表成为建筑信息模型(BIM)的骨架系统,通过将建筑物的参数输入到已开发的脚本程序里,就可以找到最佳的单位接合和特定立面的尺寸。

“透过定制及融合不同工具的功能,空间设计可以更深入,并集中于重点领域”

为了运用以上工具设计结构,我们把幕墙分为表面、单位和面板,每个单元就像一格像素,拥有其独特特色及接合方法。

所有的计算结果都有系统地分类、组织和输入到几何框架里。简而言之,它使我们准确地了解我们需要的角度、长度、特别元素和了解所选物料,并为施工过程预备文件。例如,从双曲面可见,如要建立立面单位的垂直和水平倾斜度,只需四个不同的玻璃宽度、数个跟楼层高度有关的长度和八个特别的角度。

透过定制及融合不同工具的功能,空间设计可以更深入,并集中于重点领域。这些集成的非线性工作流程处理和吸收了更大数量的参数,达到一个简单有效且易于应用的设计方案。它建立了建筑的标志性外壳以及一系列立面系统的组件,用作构成建筑物扭曲几何形状,有助克服环境和经济上的限制。

随著科技发展越来越迅速,单单形状建构或控制已经不足够。不论定制软件或是单一的代码,计算的潜力都在于它在不同领域传译和传递设计数据的灵活性,以及能够可视化数据。这在控制建筑特征时变得特别有用,在需要时提供特定的知识。