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建筑/室內設計? 山水秀建筑事務所

合作設計院? 同濟大學建筑設計研究院

結構顧問? 和作結構建筑研究所

項目地點? 上海奉賢新城

項目狀態? 在建

建筑面積? 29700平方米

綠丘上的波方

文：祝曉峰

01

滟滟隨波千萬里，何處春江無月明

—— 張若虛《春江花月夜》

水是眼波橫，山是眉峰聚

—— 王觀《卜算子·送鮑浩然之浙東》

中國古代詩詞中常見“波”字。波的字源雖有形聲（水和皮的古音）、形意（水和坡）、會意（王安石“水之皮”）等不同說法，但波所代表的水之起伏，以及波在自然界中奇妙的動態傳導，則一直為文學家所賞識，并通過文學語言不斷描繪其更普遍的內涵、更廣闊的尺度，以及更抽象的傳播意義。張若虛詩中的波仿佛一種媒介，讓月之光華傳遍江河湖海；王觀詞中的水波與山峰同享起伏之態，聯通山水和眉眼，可以傳情。

在現代物理學的范疇里，波是連續介質最重要的運動形式。空氣中的聲波、水面的漣漪、地震波、光波、無線電波、引力波、細胞振動波等等，都是連續介質波動性的體現。描述波的基本物理量是振幅、相位、頻率。

無論在文學還是科學里，波都是既普遍又神秘的。地球的日常環境中，只有少數可見的連續介質產生波動時才能被觀察，比如水波。而身體尺度的體驗就更難得，例如只有沖浪者才有機會進入海浪內部。建筑作為一種人造構筑物，由靜力學結構形成固定空間，以滿足人在平坦空間內活動和休憩的需求，自然很難對波這樣的動態系統有所參照，只有類似滑板池這樣的固定場所才能讓人獲得動態的起伏體驗。

山水秀近年的作品持續聚焦在“庭院聚落”“家的延伸”“自由細胞”三個方向，其中的“自由細胞”嘗試通過技術和空間體驗的融合，探索新的建筑形制。延綿的山水、傳統建筑屋頂聚落、細胞的連續繁衍和信息傳導，都和波有著形態上的關聯。我們也一直在思考，波的形態對未來的建筑能否有更多可以借鑒的意義？金海湖畔的“在水一方”給我們提供了一次難得的探索機遇。

02

在上海五座新城的規劃中，奉賢的金海湖是新城的核心景觀。“在水一方”的基地近乎正方形，位于湖東的環形半島上，東西兩側臨水，是一座以科幻為主題的多功能文化地標。設計的走向源自選址和功能定位：建筑在景觀空間上與環湖綠帶取得協調的同時，也需要在內部體驗和外部形象上建立自身的獨特性。

上海多水少山，奉賢更是一片平川沃野，從地貌出發，而別具一格是最自然也最有力量的設計方向，因此人造山丘很早就成為構思的一部分。由此出發，我們希望起伏的形態不僅成為外部形象，更能為內部空間提供獨特的體驗，給科幻主題帶來更多突破性演繹的可能。

地景、標志性、空間體驗，在這三者的交匯處，我們構思出一種由波狀單元構成的聚落，可以在三維空間里無限延展，然后從中提取一個局部用于這座建筑。經過多種尺度比選，最終確定的提取范圍是大約80×80×20米，由三層波面構成三重上下疊加的起伏空間，通過三維九宮格定義波的振幅和相位，并給出波單元在上層大空間出現的頻率：兩個完整單元、四個1/2單元，以及兩個1/4單元，最后形成振幅約12米、跨度約54米、懸挑約27米的波狀巨構。可以說，這是山水秀“自由細胞”系列中最大的細胞聚落。

在運用正弦曲線得到這個波結構的初步三維模型后，我們邀請結構顧問張準團隊開展了結構可行性的研究，并期望波形能夠和拱殼的傳力原理耦合，推導出可行的結構形式。在討論中，我們認識到標準的正弦波殼與拱相比有完全不同的傳力模式，而傳統結構意義上的受壓拱殼要完成這樣尺寸的跨度和懸挑，又需要超出我們預想的矢高和殼體厚度。于是，一種介于殼和波之間、既能受壓又能受拉的空間結構形態，成為雙方共同探索的目標。

結構師用簡化的折面線找到了重力和側向力的主要傳導路徑，通過板內的縮脹受力巧妙地解決了重力、側向力傳導及懸挑受力的挑戰，將鋼筋混凝土結構中的受壓性能和預應力受拉性能運用到了極致。雙方籍由不斷的討論和相互找形，最終一起得到了這個復合結構空間：下部的“綠丘”、中部的“穹洞”，以及上部的“波方”。

03

下部的“綠丘”是從地面隆起的8座混凝土殼，內含展廳、咖啡、餐吧、文創商店、設備用房等。周圈的六座綠丘和兩個核心筒一起支撐著上部結構，傳導下來的力在丘頂被拆分，其中重力由蘑菇柱承擔，側向力則沿丘殼傳到地面和地下室頂板；在中間的兩座綠丘則與從波方下垂的反殼親吻在一起，疊合處形成的兩個圓洞分別為自動扶梯和升降舞臺提供上下貫通的空間。

在“綠丘”的表面，擋土種植格維護住山坡上的種植土，并通過局部的人工照明為暗處的耐陰地被植物補光。在“綠丘”的內部，兼具排煙和通風功能的圓形天窗將自然光引入洞穴般的空間，增添了柔和神秘的氣氛。

各自隆起的“綠丘”是分散的，“綠丘”之間的空間處于上部“波方”的覆蓋下，形成了中部連續的“穹洞”。在外圍，架空的半戶外場所為人群引入周邊的風景，并讓環湖步道在建筑下方穿過；在中央，落地玻璃幕墻圍合出首層門廳，在“綠丘”環抱中成為建筑內部動線的樞紐和集散地。其中的兩個核心筒上下貫穿了整座建筑，承擔結構支撐、上下動線和設備通道的功能。“穹洞”內連續起伏的天花，以及“綠丘”之間如溪水般流淌的鋪地淡化了室內外的差別，在地表形成了整體開放的公共空間。

架空在“綠丘”和“穹洞”之上的是巨大的“波方”。預應力混凝土澆筑的上殼和下殼構成了“波方”上下對稱的界面。順應波殼單元的起伏秩序，位于8個合攏點的兩個核心筒和周圈的六片剪力墻負責支撐和懸挑，營造出約6400平方米、凈空在4.5米和12.5米之間連續變化的波形流動場域，成為一座建筑內部的公園。

9.1米標高的平面是這座室內公園的水平漫游路徑，環繞著8個形態各異的下沉空間，它們按照提取出來的波單元形態分為整圓、1/2圓和1/4圓三種類型，各自與上空的穹窿對應。我們將空調系統布置在下殼和架空地板之間，并采用低區噴淋和高區水炮結合的方式，以更加清晰地呈現波空間的頂部結構。在兩個完整波空間的穹頂，分別安置了單孔大天窗和5孔小天窗，在滿足排煙通風的同時投下太陽的光輝。在“波方”的外圈，由外露桁架支撐的玻璃幕墻構成了面向城市的連續通透界面，并形成了一條起伏環繞的空中步道。

04

“在水一方”的施工同設計一樣充滿挑戰，整個過程凝聚了各方的智慧與協作。地下室、綠丘、下殼、上殼、幕墻、綠植、建筑施工從2021年12月開始，2023年9月結構封頂后，整座建筑已然初具雛形。

“綠丘”的幽微，“穹洞”的混沌，“波方”的空靈，在素混凝土未加修飾的包裹下，三重波空間構成的秩序散發出連續又各自具生命的場域感，感謝攝影師在彌散的光影中捕捉并記錄下這些場景。建筑預計2024年12月完成幕墻安裝，2025年1月完成室內工程。運營方風語筑正在與著名科幻IP聯合，在此打造一個原創的東方科幻世界，并預計于2025年5月對外開放。

在設計深化和建造的過程中，“波方”大空間的內容和運營模式經歷了多輪次的方案討論。經過與業主和運營方的協作，并基于展陳體驗對人工光環境的要求，整個“波方”目前被劃分為兩個區域，西側和南側的亮空間擁有面向金海湖的景觀，容納展會、論壇、科幻種子庫和咖啡廳；中部和東北區域為暗空間，容納科幻主題演繹和體驗展。在水平漫游路徑的環繞下，分布在亮區和暗區中的8個波空間，將參照高低起伏的空間性質和自身內容，進行各具特色的空間演繹。南側的部分波空間仍然留空，給未來的內容預留彈性。

除玻璃幕墻和草坡外，整座建筑在室內外均盡量呈現現澆混凝土結構的表面肌理，僅通過細節上的微差來表達不同空間的氛圍。“波方”的外立面、周圈剪力墻以及核心筒都采用了半透明的混凝土保護劑；上殼用深灰色保護涂料統一噴涂在殼底和設備管線表面，浮現出銀白色鋁管構成的流紋天花；在下殼底面，我們采用了一種需要多道工序完成的幻彩保護涂料，借用殼底連續曲面的反射，給偏暗的“穹洞”帶來光影的變化。

覆蓋在“波方”之上的草地隨上殼起伏，成為屋頂的“波上草原”。為了兼顧結構減重和觀景需要，我們設定了一條動線固定的環形步道。起伏的草坡給參觀者帶來了上下攀登和眺望湖景的體驗，也使“在水一方”化身為湖畔的一方綠色波浪。

“在水一方”的結構

文：張準

01

緣起

首次接觸這個項目時，建筑的空間布局與造型已經和最終完成的樣子非常接近。作為建筑師“自由細胞”系列作品的分支，我們可以感受到多個細胞單元融合拼接出近百米尺度的連續空間，而且角部有近30米的懸挑。

交流中，建筑師祝曉峰介紹了項目在后續使用功能上的總體愿景，以及具體運營方的不確定性。因此，一個連貫大空間成為具有機動性的設計選擇。建筑師期待能有一個與建筑空間緊密結合的結構實現方式，將空間的波動與結構合而為一。

結構師對這個建筑的第一反應是殼體結構，但也意識到這兩層疊置起伏的“殼”是建筑意義上的，成為結構意義的“殼”確有挑戰。雖然空間構成上與“細胞”關聯，但結構師的思緒卻隨同“殼”的起伏，向如何在空間翹曲中借“勢”傳力的方向延展。

02

板、殼、膜

結構理論中抽象的“板”“殼”“膜”，是三種差異分明的二維力學單元（僅有面外受力能力的“板”、僅有面內受力能力的“膜”、兼具面內外受力能力的“殼”），但在日常交流中，“膜”指那些張拉繃緊的柔性材料、“板”是平面結構構件、“殼”對應曲面結構構件。這些日常語言習慣促成了“殼”是受壓曲面、“膜”是受拉曲面、“板”是萬能平面的簡化理解。而這種簡化又影響著設計習慣。

雖然將“殼”與完美承壓面聯系起來是一種極致的力學追求，但結構的實際受力都在拉、壓、彎、剪、扭的此消彼長中平衡變化。接納這種力學復雜性，并在設計中加以調配，也別有一番趣味。

03

折疊與翹曲

直覺上，建筑預期的曲面造型可以分割為傳力模式相對直觀的若干區域，這些區域又可進一步拓撲變化到更為簡單的折面。簡化過程對闡明殼的受力概念與邏輯很有幫助。

基于折面的凹凸，可知折邊的拉壓分布趨勢。推演中發現，主空間的上下殼體為鏡像對稱時，恰好可實現殼的疊置傳力，進而成就“細胞”波動脹縮的連續大空間。

概念分析中的各層殼支座對應底層“山丘”、立面“X”墻及核心筒。其中，下殼角部“山丘”將水平推力傳遞到地下室頂板，是保持系統內力平衡的重要傳力路徑。至此，結構與建筑在殼的波動趨勢及空間布局上達成一致。

04

精細找形

結構概念梳理清晰后，需對曲面進行精細找形。找形過程為：以建筑邊界及概念上的受拉折邊為柔性邊界進行一次找形（索網力密度法）；然后結合支座反力值對殼體各區域的高低分布進行微調，以減小支座處的水平向不平衡力；最后結合殼體內力分布及配筋構造，進行局部順滑與厚度優化。

除了運用力學找形工具，我們也制作了不同精度的小比例物理模型，以更直觀的物理反饋對此結構的受力特點進行定性判斷，完成感受上的找形。

除了概念設計中的拉壓分區外，殼在支座附近還有應力水平較高的剪彎、沖切區。上下殼間的“X”造型墻體，以及一層“山丘”內的傘狀柱，都具有緩解局部應力集中的作用。

05

鋼砼之爭

二層的展覽空間對下殼面提出了承受重載的需求，混凝土殼因其良好的剛度和整體性而勝出，但屋面（上殼面）有采用鋼網殼的可能性。隨著設計推進，屋頂景觀覆土的出現使上殼面的材料逐漸向混凝土方案傾斜，并最終采用了全混凝土疊置空間殼體。

06

隱匿的平衡

因設計之初就未將“殼”局限為完美受壓面，故完成的殼面具有不同的受力特征區。為了回應混凝土的開裂與徐變特性，我們在拉應力帶布置了空間線形預應力束，受壓輪廓增設了內埋型鋼。經計算與總體權衡后，下殼面厚度設計為1100—400毫米，上殼面為900—250毫米。

07

結構與空間

落架后的空間神秘、空靈、疊嶂。結構在起伏中營造出各層不同的氛圍。二層連貫的波動空間為展陳帶來了創造性的機會與特色。“疊置預應力混凝土波形殼”——這個獨特的結構形式，也與建筑空間融為一體、成為唯一。

設計圖紙 ▽

完整項目信息

項目名稱：在水一方

項目地點：奉賢新城金海湖東岸

項目功能：科幻主題體驗館

建筑面積：29700平方米

建筑高度：19.8米

設計/建成時間：2020年/2025年

業主：上海奉賢新城建設發展有限公司

施工單位：上海建工集團股份有限公司

結構系統：疊置預應力混凝土殼+核心筒

主持建筑師：祝曉峰
主持結構師：張準
建筑/室內設計：山水秀建筑事務所
項目經理：李啟同
設計團隊：張璇（項目建筑師）、宋奕璇、陳宣湘、蘇凱強、孫嘉濃、朱小葉、耿瑀桐、胡思媛、沈紫微、張弛
實習生：胡成海、陳曦、徐友璐、孫弋涵、李晶
合作設計院：同濟大學建筑設計研究院
建筑：黃建明、聶非、高云 等；結構：張錦驍 等；暖通：李偉江 等；給排水：趙時光 等；電氣：徐超群 等；照明：楊秀 等
結構顧問：和作結構建筑研究所 蔡研明、潘俊
景觀設計：格吾景觀設計工程（上海）有限公司

主要材料：

墻面：鋼筋及鋼骨混凝土、中灰色和深灰色混凝土保護劑、夾膠中空超白玻璃（首層三玻一腔，二層四玻兩腔）、深灰色T型鋼幕墻框（首層）、淺青灰色桁架幕墻框（二層）、不銹鋼及夾膠超白玻璃欄桿系統

地面：分色混凝土硬化地坪、分色花崗石塊、分色PC磚（首層），分色PVC地坪（二層）

天花：幻彩保護涂料（首層）、深灰色保護涂料（二層）

版權聲明：本文由山水秀建筑事務所+和作結構建筑研究所授權發布。歡迎轉發，禁止以有方編輯版本轉載。
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