看看宾大学姐的设计的漂浮科研所 | 高分课设

乐活 2024-10-31 10:34 上海

转自：小印帆的建筑笔记

Shenyi Zhang & Xiaojie Song

宾大建筑硕士

pratt 室内 / osu 建筑本科

小红书：克克是我

Cloud of Consciousness

宾大建筑研究生第二年第二学期的课程是围绕structure system展开的。导师是 Ben Krone 现在是gradient architecture 的design principal，曾经就职于shop architecture。

ps. 也是很心心念念想去的公司了

关于课程

/ 艺术与科学 /

我们班级做的是艺术与科学交叉领域的实验室。每个组两个人选一个艺术家与一个感兴趣的科学家他们可以毫无联系也可以有些共同的交集，通过研究他们作品和论文背后的逻辑和工作原理，并将把他们的研究领域转化为无尺度和无场所的物质构筑。这个过程中涉及到工艺技巧和如何通过重复产生复杂几何系统。这些成果蕴含着空间和几何创新的基因，可以应用于各种尺度，并用于测试各种程序功能。学期中间我们也分别和structural consultant和façade consultant见面，详细讨论项目的结构和细节。这是在宾大第一次会有consultant来仔细地讨论项目落地性以及结构细节。也突然认识到除了天花乱坠的设计外，细节也会很打动人。

背景研究

/ 神经科学 /

出于很早就对心理学神经学的执着，我们组首先选了脑神经学作为我们科学领域的探索。但由于脑神经学是一个大领域，想把他的逻辑和艺术结合，需要细分。我们读了两周有关各类脑神经的论文，情感，结构，分子链接，脑神经信号传递，等等。但由于脑神经是一个过于复杂的整体，现在科学界的实验基本都是通过计算机算法来模拟神经模型，并不能成为确定的逻辑，所以我们最后选择更偏向现象性实验的脑神经研究方向，记忆。

Ps: 当时觉得这个studio很有趣的一点是，可以去探索看似和建筑毫不相关的领域。学建筑在某种层面讲会让人视线局限，特别是当studio充斥生活每一秒的时候。这样深入探索别的学科有觉得开阔做设计的思路，比如我们在读论文时经常在探讨人对于空间，颜色，材质的感受是如何用脑神经学来解释的。可不可以反向思维，用这些研究来做设计。

Christopher W. Lynn

/ 科学家 /

选择科学家的很大原因是基于我们都对于神经学和记忆有着很强烈的兴趣，想通过神经学的一些逻辑探索能在建筑空间设计上运用。科学家Christopher W. Lynn和他的小组研究了大脑网络功能的模型，规定了神经活动如何沿着结构连接传播，他们发表了多篇关于记忆和大脑神经元系统之间关系的研究论文。它是人类认知的一个组成部分，因为它允许个人回忆和借鉴过去的事件，以确定他们对当前的理解和行为。记忆还为个人提供了一个框架，通过它来理解现在和未来。（在之后的初期会举一个具体的例子）因此，记忆起着至关重要的作用。

随后就是选择一个艺术家，能与记忆的神经模型产生一定联系。

Numen/For Use

/艺术家 /

当时被这个艺术家吸引也是源于很喜欢他们对于整个固定空间形态的挑战，他们很擅长用可拉伸的材料在实际的静止空间创造不一样的对比。Numen/For Use是一个在概念艺术、场景设计、工业和空间设计领域工作的集体。他们以不同的方式处理他们的设计，以相同的逻辑从单线包裹到表面。用户可以通过在整个空间中探索自己的旅程来与装置互动。多层透明胶带的筋首先在建筑之间被拉伸。最终我们提取的逻辑是艺术家如何通过点生成线，线生面，面生体。这一点也在我们后期做的analog model中体现。

设计初期

/ analogy model/

确定了主题，我们开始尝试把获取到的逻辑具象化并结合，变为实体模型。

对于记忆，我们从一个简单的实例出发。当你和你的朋友去餐厅吃饭，食物，和朋友聊天，环境颜色，气味，大脑会将这些信息通过感官，例如味觉，嗅觉，听觉等，分解成感觉，比如好吃，聊天舒服。最终变为一个情感，比如开心，然后储存在记忆中。下一次有刺激性的事发生，比如你又一次吃到了一样的食物，重新勾起这段回忆。有趣的是，如果这次你发现他没有那么好吃了。你会开始怀疑，是否只是你当时太饿了，所以觉得好吃。或者，当时和朋友聊天是否也不是那么愉快，只是因为你当天心情好。大脑会调取记忆并对它进行一定的修改。简单来说，记忆是一个有欺骗性的，因为它一直在进行 construction - deconstruction – reconstruction的过程。

在这个基础上，我们探索出了第一个系列的3D实体analog model。整个模型分成三个层次：第一层是讲述记忆如何构成，第二层是讲述记忆的分解以及再次重组存储在大脑里面，最后一层讲述的是记忆如果重组成新的然后被大脑导出。表现这一系列逻辑的手法，我们借用了艺术家numen，又点，线，面来表示。一系列的点连接成线，粗的线做为compression column支撑着上下的点，细的线通过改变density和重复形成了一个面，（图3每个木棍之间的线可以形成一个弧形的面）。这一些列的analogy model随后发展成了我们structure system：tension Vs compression。

随着我们analogy model的发展，他开始形成自己独特的structural system。整个结构是一个sandwich system。巨大的天花板和底下的foundation中间交错着很多倾斜的compression columns。细小的tension cable稳固中间看似悬浮的楼板。这是一个很简单的结构系统，但他有意思的点在于，从结构来说所有东西都是从天花板悬挂下来的，并且可以应用到任何form上。除此之外，斜着的compression columns和tension cable相互交错呼应，会让人一时间难以分清，所有东西都看起来很脆弱（实际上非常坚固）。

功能设计

/ neuron-lab & meditation /

有了structural system 的module，就可以开始思考如何应用到整座建筑山。首先我们考虑的是建筑功能和场地。由于本身的研究对象就是脑神经，以及在初期思考的过程中，我们思考了很多有关建筑，空间是如何影响人们的脑神经运作和情感，我们把主要的功能设置为脑神经实验室以及疗养冥想空间。想把两者结合的主要原因是，我们认为可以通过科学家们对大脑进行的研究来疗愈城市里人们绷紧的神经。而当人们前来冥想疗养时，他们可以为科学家们提供有力的实时数据以供更好的研究发展。

场地

/ hudson river /

我们的场地位于纽约上州，毗邻哈德逊河。整个场地左邻河，右邻公园，而场地距离最近的车道要步行30分钟。因为我们的功能有冥想，所以希望整个建筑给人的第一感觉也是清静的。所以我们最开始将整座建筑想象为置身与荒野中的一片漂浮的云，独自存在。希望它能给科学家们提供清净的科研空间，也给参观者提供一片逃离城市喧嚣的疗养空间。

Massing

/ 功能场地体块结合 /

定了大体的感觉，接下来就是发展massing和具体的功能。这两个可以说是同时进行的。首先大的功能我们分为三部分，实验室，冥想区和夜宿区。所以massing上我们有三个体块开始发展，然后用曲线让他们连接流畅，用圆消化掉角落。（之后会细说圆的选择）

功能上确定了三个大体，开始拆分实验室的功能，冥想治疗的具体方式，和他们的尺度。在这个问题上需要好好感谢一下chatgpt，用来research效率太高了。

接下来我们思考了这些功能之间的联系，以决定每个功能和site还有massing之间的关系。当实验室遇到冥想空间，他会成为观察性研究空间，当冥想遇到实验室，会转变为感知性空间，当夜宿遇到实验室，则成为咨询空间和睡眠实验室。在site上，我们可以将冥想疗养空间放在最靠近河的一边，而实验室则更接近车道入口，以便出入。于是在功能的点连接上，我们自然而然选择用过度的手法，从靠近车道的方向开始，是偏分子基因的微量研究，越来越偏向于感官脑神经研究领域，最终过渡到纯精神上的冥想空间，毗邻河畔。而分割出来的一小部分做为sleep。从研究所出来后，先过渡到睡眠实验室和咨询空间，最终过渡到夜宿空间，为科学家或一部分参观者提供小憩的地方。

空间形态设计

/ circle /

关于空间形态设计，最开始是从我们的analogy model出发，用了圆。在一次structural Review上有一个老师提出，圆的受力在各个点都是均匀而规律的。这非常符合我们structure的需求。而且圆是天空的象征，适合作为冥想的形态。

Midterm

/设计过程 /

在设计初始阶段，我们尝试了很多不同的对于功能和圆形空间如何相互合理地运用以及结合。考虑到场地本身处于一个向下的坡度和使用者本身的流线，我们将整个形态划分成三个不同的主要区域，分别是休息区，实验室和艺术治疗所。而中间汇集的区域则是一个开放的公共空间。设计过程中，我们将更多的思考放在内部空间的统一，连贯以及合理性上。圆形的楼板组成了一个个实验室，而镂空的圆形中庭将每一个楼层穿插在一起提供了视觉上的共通以及连贯性。但是考虑到整个空间对于结构上没有遵循一个更加系统的逻辑，我们在接下来的设计上也会更偏向将室内和室外的统一以及结构的合理性。

这个massing是期中的图，我们在这里并没有想解决所有的问题，而是想把所有处理方法都尝试一边。虽然他们分裂，但是得到了很多critic。尝试的内容有：1）紫色部分：把所有空间变成一个一个的圆，顶部处理强化了一个个圆，并最大化引进自然光。2）绿色部分：用楼板剪掉圆，空的圆变成了一个个冥想空间，引进自然光。3）蓝色部分：把两者结合，小的圆变为小尺度房间，大的楼板成为lobby。4）有关roof的形态，我们尝试了强化独立圆形的屋顶，也尝试了弱化下面的空间分割，而将一整片roof 拉起。

可以说期中是我们收获最多的时刻之一，因为没有想这要呈现一个完整的建筑，所以把没把握的，想实验的都做了。收获满满。以至于进入下一个阶段的时候头脑非常清晰。最后听从老师们的建议，把整个massing都变为由一个单一的形体，圆组成。毕竟不管从structure还是symbol都是最佳的。而因为理想的感觉是一片云漂浮在荒野中，所以屋顶的处理，选择和楼板融为一体，让他成为这一片云海中的一员。

¾ Review

/ 设计过程 /

设计中期我们确定了将圆形这个设计语言贯穿到所有的功能空间，从实验室到艺术冥想以及休息空间。通过楼板之间的重叠以及分布，决定着每个空间之间的互通性以及连贯性。摒弃了之前的形态也是考虑到结构上圆形的受力能够更加均匀，而形态上我们想创造一个更加包容的空间，它不会像以往大家熟知的科学实验室一样，而是用圆形的重叠将实验科学家和参与者结合起来，让使用空间的人为科学家提供灵感。但是设计上还有很多未解决的地方比如柱子的倾斜角度还有如何在结构上穿插不同面积的楼板。人群如何在空间自由的穿梭以及垂直空间如何避免太多面积的浪费。

Structure detail

/ 设计过程 /

massing基本确定后，我们迎来了structural consultant meeting。首先是我们自己先思考structure的细节，虽然我们大概知道是由compression column和tension cable，但具体的connection还是有很多疑问。在这里强推detail这个网站，上面寻找了很多案例，大体画出我们想象中的connection detail并圈出疑问以便和consultant meeting。

受structural consultant的建议，我们的天花板采用了space truss的结构系统。而在天花板内部，藏有两个结构环，compression ring和tension ring，分别连接了compression column和tension cable。tension cable7个为一组，通过平衡他们连接到楼板的边缘的数量来保证楼板结构上的稳定。因为我们的楼板需要悬挂在天花板上，所以需要它尽可能的轻。在建造上选用了复合木地板，一方面木头的质感很适合冥想及艺术质量，一方面它的重量可以满足被悬挂的结构。

最终设计

/ 设计过程 /

最终确定的版本在整体结构逻辑和空间形态，室内室外连贯性都投入了更多的思考。

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system application 最终设计

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在确定下来structure detail之后，我们完善了structure和program，massing之间的联系。通过融合compression和tension，我们想创造出一个云状环境，人们可以在其中感受悬挂和飘浮的感觉。通过调整钢缆和钢柱的密度、倾斜度和方向，结构系统可以无缝转化为空间隔断器，营造出为特定项目量身定制的独特环境。比如在实验室，需要尺度较大的闭合空间，tension cable会遵循楼板的形态，变成墙或玻璃的结构。而在开放的，尺度不一的冥想空间里，tension cable会为或疏或密的弯曲的隔断，在开放空间中营造出一种封闭感，同时又具备光影效果。而在夜宿和咨询空间里，这些cable会汇集成更小的圆，将开放空间分割成私密的小房间。

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空间的排布及流线最终设计

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有了这些不同尺度的概念，我们首先考虑流线。首先在功能上，大部分的楼板会有独立的垂直流线。除此之外，我们也设计了一些列坡道，连接着漂浮的楼板。有专门给科学家的实验室流线，有专门给参观者的疗养冥想流线，还有一条给以治疗为目的来的病人的流线。

根据这个流线和不同尺度structure system的运用，我们最先通过画plan来确定空间。平面可以说是重心，把之前所想的有关program如何过度的逻辑，program与site 的逻辑，structural system和空间的关系，尺度，流线全都搞清楚。平面画完，感觉这个project已经基本结束了。

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Cladding 最终设计

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本以为平面画完，差不多该收尾了。一切都非常顺利。没想到最后的最后，在cladding上大摔跤。由于我们内部结构比较复杂，并且在视觉效果上也已经很丰富，建筑外皮的选择成为纠结的点。选用最简单的处理方法，玻璃盒子，可以展现内部，但无法提供privacy并且有些单调。为此，尝试很多别的方法。

最开始为了配合云的想法，想在外面裹上一圈飘着的帘子，可是做出来整个建筑的语言就乱了。

于是我们开始简化方案，变成垂直的玻璃。但上一般方案中，我们很喜欢立面的连续的curve，时而升起露出室内的结构系统，时而垂露，提供私密性并遮阳。根据这个逻辑，我们把这个curve映射到垂直的玻璃上，用不同透明度的玻璃组成这样的curve。

而由于建筑周围的parameter全是curve，我们根据弯曲程度把curve分割成3，4，5feet的直玻璃，这样既可以简化曲线玻璃带来的复杂性。

做完这个方案后，因为玻璃宽度及中间的connection很难处理，又尝试了fluted glass，它的好处是可以完全follow我们建筑的parameter，并且能制造丰富的光影效果。

结果就是，这两种方法老师和我们个一票，请来了façade consultant决定最终选择及connection detail。而consultant不愧是专业人士，一下就点出了致命问题。首先任何玻璃，哪怕他是透明的，都会反光或折射，这都会干扰到室内空间的展示。如果在这基础上还选用fluted glass，不仅为空间增加了不必要的复杂性，structure上也会很难处理玻璃和roof，floor之间的connection。所以最终选择了最简单的cladding system。Glass fin structure。

玻璃肋点支承玻璃幕墙。视觉效果上，这样的结构使得玻璃幕墙简洁而通透，近乎消失。而从结构上，他的受力效果可以达到近乎30米，使得真整个室内，不论从横向还是纵向，都可以完美展示出来。

学到了什么

/ 元素运用 /

这个项目我认为很好的点就是怎么样把一个元素合理得运用到了每个不同的空间圆的设计语言的从一开始的analog model 就奠定了基础的基调而最终如何让圆这个形态满足很多形态上功能的需求和建筑空间的合理化是一个很大的挑战我们也参照了跟多曲线的设计空间并且巧妙地创造出了灵活的门和空间分割的隔板功能上从严谨的实验室自由又隐秘的冥想空间还有比较隐蔽的休息区域和开放的公共心里咨询区他们的形态通过结合cable的排布和疏密有着相似的形态却又各有各背后的逻辑圆之间的相互重叠也是考虑到了竖向上空间的互通性

还有就是在和consultant的meeting中学到的建造和结构上的细节。整个学期中，我们为cladding和structural detail做了很多版细节推敲，也尝试了很多不同的系统。比起以往的studio，这次的经历让我们更加明白建筑是一个如此复杂的整体。

关于模型

/ 治疗焦躁症 /

为什么说这个项目治好了我的焦躁症其实只是想表明很多细节上的模型制作过程远超乎了我对于之前做的模型的要求程度。超多几百个小时的3D打印模型之后还需要一一搭配粘合，以及用透明的鱼线和亚克力管穿插在白色的楼板中将其保持水平和合理。很多结构上需要受力的区域也是在模型过程中亲身经历一根一根的细线穿到半夜的时候真的意识到了整个空间的复杂程度。有些时候看着和电脑模型的偏差已经一次又一次的重做测试，真的会偶尔崩溃不过最后一切都被很好的化解了。只能说制作手工模型永远要预留更多的时间试错。

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