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钢结构之美 | 橙县艺术博物馆
2024-09-309

国家奖——造价在1500万~7500万美元的工程

橙县艺术博物馆,科斯塔梅萨,加利福尼亚州


“建筑师和结构工程师真正理解了结构钢的独特特性和材料性能并找到了能发挥其优势的设计方式。”

——Anders Lasater


橙县艺术博物馆OCMA(Orange County Museum of Art)是橙县艺术界的重要组成部分。聚焦于20世纪和21世纪和加州有关的艺术家的作品,该艺术博物馆的宗旨一直是教育大众和激发大众灵感。在21世纪中期,橙县艺术博物馆就一直在考虑在一个高端商厦里对其空间进行扩建,这里被认为是其一个合适的新家:作为科斯塔梅萨新兴的艺术园区——西格斯托姆艺术中心(Segerstrom Center for the Arts)的一部分,有着大片的场地可作为表演场地和公共空间。

2022年10月8日,由Morphosis建筑事务所设计的橙县艺术博物馆新馆正式开馆,开馆当日举办的24小时开幕庆典吸引了一万人左右来此欣赏艺术并参与博物馆举办的各类活动。橙县艺术博物馆创立于1962年,是美国加利福尼亚州知名的现当代艺术博物馆,旨在通过现当代艺术丰富多元发展的社区生活。其新馆坐落于科斯塔梅萨新兴的艺术园区——西格斯托姆艺术中心(Segerstrom Center for the Arts),作为该艺术中心文化版图的最后一块拼图。该馆以5个特别展览为这座新建筑揭幕,庆祝其60年的发展历程,进而展示其进一步推动公共使命的雄心。开幕展包括:2022年加利福尼亚双年展《Pacific Gold》,橙县艺术博物馆13位女性创始人群展《13 WOMEN》,艺术家Fred Eversley50周年回顾展《Reflecting Back(the World)》,艺术家Sanford Biggers为新馆定制的雕塑作品《Of many waters…》,以及景观设计师Peter Walker设计展《Peter Walker:Minimalist Landscape》。“橙县艺术博物馆的设计代表了一种新的博物馆模式,这种模式基于公众、城市与公共空间并构建了室内外的紧密连接。作为Morphosis完成的第一个艺术博物馆,它的启幕也将是我们的一项重大里程碑”,Morphosis建筑事务所创始人汤姆·梅恩Thom Mayne在博物馆开幕庆典上说道。

橙县艺术博物馆的新造型是一个流动的不规则结构,内设私密的小型画廊、一个可重构的主展示空间、一个可以布置大型雕塑作品的屋顶露台。毗邻3,000座的西格斯托姆厅,这个博物馆也被看作是该多学科艺术中心文化版图的最后一块拼图。博物馆拥有接近25,000ft.2(2,322.58㎡)的展厅——约比在新港海滩(Newport Beach)的旧馆多出50%的面积——52,000ft.2(4,830.96㎡)的新空间,使得橙县艺术博物馆既能够组织重要的特展,也能展出其收藏的大型艺术装置。博物馆新馆的设计是对相邻音乐厅波浪起伏立面的有益补充和响应,带来了一个由外而内以及由里及外的新体验,博物馆的主要特色还有一个包括教育、表演、公众集会、行政管理办公室、礼品店、咖啡厅等功能在内的10,000ft.2(929.03㎡)额外空间。

访客们可以通过一个在同一水平面上的广场到达博物馆新馆,广场上布置着由Richard Serra创作的大型雕塑,平台的远端是一座俯瞰入口通道和中央园区走道的宏大楼梯,构成一个休息和集会区域。在这个流动的不规则场馆内有三个需要无视线遮挡的主要展览空间,大跨空间内的布置都非常复杂。

后疫情时代的博物馆,必须要成为一个公共的文化空间。Morphosis建筑事务所为该橙县艺术博物馆新馆设计了灵活的展示空间、专用的教育空间以及室内外的公共空间,旨在扩大博物馆在科斯塔梅萨地区丰富的社区文化底蕴及城市影响力。建筑在优先考虑公共空间及教育空间的基础上,满足了馆方对空间灵活性和功能性的需求,打造了一处引人入胜且令人难忘的艺术地标。

设计师在橙县艺术博物馆的设计中充分利用了南加州的气候和自然环境,并强调了室内外空间之间的联系。作为西格斯托姆艺术中心最后一座建筑,设计师意识到他们要创造的这座建筑不仅要谨慎、周全地融入周边环境,也仍需树立其作为艺术博物馆的强大存在感。该设计有以下几大亮点:
● 屋顶露台
建筑最大的特点是巨大的屋顶露台,其面积达到了建筑占地面积的70%。它既是展厅的延伸,可以作为雕塑花园或陈列各种装置的户外展览空间;也是公共空间的延伸,可以作为露天影院,为更加多样化的文化活动提供场地。另外,它和博物馆的主动线融为一体,将成为一处日常的社交之地。

●  室外阶梯

室外巨大的公共阶梯以一定弧度朝向博物馆并延伸至其入口。该设计致敬了大都会艺术博物馆的阶梯,成为了重要的公众聚集地之一。通过它,橙县艺术博物馆与艺术中心的露天艺术广场(Julianne and George Argyros Plaza)以及邻近的表演艺术中心相互连接,共同创造出一处充满感染力的户外空间,进一步吸引人们在此聚集。

●  表演及教育大厅

表演及教育大厅是整座博物馆公共空间的焦点。它悬停于高耸、明亮的入口大厅中庭之上,营造出了一种鼓舞人心、充满活力的空间氛围。巨大的落地窗不仅为室内引入了自然光,也让人们可以望向室外,俯瞰屋顶露台和室外阶梯。

●  展示空间

主要的展示空间并非孤立和离散的,而是灵活设置且相互连通的。便捷易达的常设展示空间、开放式的临时展示空间、艺术商店及夹层展厅等多种形制的展示空间,为各种规模、各种媒介的展品及展览提供了支持。同时,沿着街道和入口立面设置的店面展厅,让人们可以从人行道或广场向内观看,邀请路人体验艺术。

● 立面设计

建筑起伏的浅色立面,由釉面陶板和玻璃构成,呼应着相邻其他建筑的形式与色调。带有凹槽的矩形白色陶板形成了连续的带状结构,流动的立面线条在室内外之间自由游走,形成了内外延续的形式。而玻璃幕墙成为连通室内外的媒介——人们可以从室外一窥室内的艺术展品及文化活动,也可从室内远望室外艺术中心的景观。此外,陶板立面还是一个定制的雨幕系统,它将工匠工艺与计算设计相结合,塑造出了建筑独特而复杂的曲线。

● 参观体验

整座博物馆精心编排了一系列丰富多样的参观体验。从靠近建筑、抵达入口,到参观展览、穿过展厅,再到在博物馆商店中闲逛,在阶梯或咖啡馆内休憩片刻——建筑邀请人们不断流转、不断探索。而在这一过程中,建筑形式感的强弱也在不断变化,从引人入胜的精巧的入口大堂,到线性、规整的简洁展厅,建筑的形式随功能变化而逐渐转变,营造出一种既正式也非正式的艺术环境。其室内外空间的紧密联系,让人们尽情享受此地的光线、空气与空间,沉浸在南加州这一艺术圣地的场所氛围之中。

在结构方面,非正交布置的建筑单元——从主结构向外悬挑了30ft.(9.14m)之多——在一个悬挑桁架的教室用房之下的显而易见的公共空间需要采用一种能满足设计中的美学和功能需求的结构材料且能经得起南加州的地震影响,提供一个可持续的、经济的解决方案。在跨越底层展馆的大型钢梁下方,要想减小支撑柱截面就必须要采用高强材料。因此,设计团队一开始就将可以满足设计主要需求的结构钢作为首选结构材料。当然,博物馆建筑中也采用了混凝土作为剪力墙结构,但是由于构件所需的纯粹尺寸,将混凝土用在楼面体系中就过分地笨重了,不符合展厅和公共空间部分想要的建筑单元的比例要求。

博物馆的设计提供了4层的灵活功能空间,包括1个夹层和1个机房设备层。主楼面专门用来布置60ft.(18.29m)长的开放式可重构内部及临街展厅,可以进行临时和永久性展览。要在保持建筑清晰架构的同时,又能支撑这些大跨空间,这是一个巨大的挑战,另外,建筑师还要求各处天花板都保持一个连续的标高,这就限制了钢梁的高度,使得挑战的难度进一步增加。采用的解决方案就是在底层展厅平台上约68ft.(20.73m)的位置增加了一根700lb/ft.(1,041.6kg/m)、自重约为24t的钢板梁。一个大小相当于70%建筑占地面积的宽敞屋顶露台作为展厅的延伸,可作为雕塑公园和任意布置的户外空间。为了在露台的室内外交界处保持一个无柱开敞空间,从混凝土电梯核心筒处悬挑出一个整层高的钢桁架结构。

进一步支撑不规则几何外形建筑的还有两个5ft.(1.52m)高的组合截面钢板梁,主要用作支撑位于露台东北侧的悬挑花架。这些钢梁的悬挑长度约为40ft.(12.19m),其中之一是由下方另外一个悬臂梁支撑。这些钢梁的梁端都进行了向上3.5in.(88.9mm)的起拱以满足项目的变形要求。

最后,博物馆教室单元非同寻常的几何造型带来了高度专业化的上部结构和次结构设计方面的挑战。这个公共单元是通过一个跨度约68ft.(20.73m)、高36in.(0.91m)的悬挑桁架来支承的,既要悬挑出去,又要倾斜向上一路跨过柱到达教室正前方。桁架结构支承在直径为20in.(0.51m)、成对布置的斜柱上,以抵抗由于倾斜的几何形状而产生的作用力。

总的来说,博物馆建筑有着独特的造型,倾斜的墙体,特殊中心支撑框架,整层高的桁架,东端的悬挑,在一些或者所有这些单元交界的地方都有多个节点。将这些单元和建筑、机电以及其他系统对齐,就需要几乎不停建三维模型并且集成了由钢结构详图商、安装商给出的详图设计,从而提高可施工性和促进高效加工。
该结构体系采用了可以在框架平面内发生屈曲的带螺栓连接的特殊中心支撑框架SCBF(Special Concentric Braced Frame),方便快速安装并可以减小SCBF的节点板尺寸。因为这些结构单元都采用螺栓连接而不是焊接连接,其节点板可以更小一些,也留出了更多自由的建筑空间。
尽管主结构体系是同时设计的,次级结构体系却是直到加工过程较晚阶段才得以确定和设计的。幕墙部分就是这样一个实例,一系列角度各异的平面,其径向弯曲平面连接到不同平面,全部覆有赤褐色的雨幕系统。在结构上,这需要一个几何复杂的次级钢结构体系来支承墙面以及大跨玻璃体系。该次级结构体系也需要完全的结构集成,即各结构体系间的荷载和变形要协调一致,免去了对彼此设置独立支承结构的必要。早在具体的荷载等级或者位置确定前,主结构就要承受来自玻璃幕墙次级钢框架带来的较大的偏心荷载。结构设计团队利用对这些结构体系所掌握的历史经验来设计次级钢框架结构,这也会对主结构的荷载假定带来影响。
在设计阶段一开始,项目团队就制定了BIM执行计划来锁定几何造型并共同建立指南来保证钢结构设计的高效性和降低细部构造的复杂性。这些结构“规则”为设计师提供了更多自由去修改几何造型来满足概念或者美学目标,但是也在结构体系中建立了合理的荷载路径来支承这些单元。

当问题出现时,这些指南也使得工程团队始终能把问题提炼成基本部分并保持对整体荷载路径的理解——这对于在以高地震烈度而闻名的区域内满足严格的抗震要求来说是非常必要的。当项目从设计阶段进入到施工阶段时该方面就进一步凸显出来,设计模型连同加工模型被集成在BIM环境中。在审查施工图时,结构设计团队既要在Tekla模型中审查三维图纸,又要审核二维图纸来确认状况。工程团队从建筑师的犀牛模型中提取工作要点后将其输入钢结构加工商的Tekla模型以确保其达到由于协调工作而几乎避免了成本开支的精度水平。


业主:橙县艺术博物馆,科斯塔梅萨,加利福尼亚州

总承包商:Clark建筑集团,尔湾,加利福尼亚州

建筑设计:Morphosis建筑事务所,卡尔弗城,加利福尼亚州

结构设计:John A. Martin合伙人事务所,洛杉矶,加利福尼亚州


来源 | 建筑钢结构进展微信公众号

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