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清华大学:国家会展中心(上海)“四叶草”创作溯源

首届中国国际进口博览会将于2018年11月5日-10日在上海的国家会展中心举办。中国国际进口博览会是世界上第一个以进口为主题的大型国家级展会,包括国家贸易投资综合展(简称国家展)和企业商业展(简称企业展),以及虹桥国际经贸论坛。共有172个国家、地区和国际组织参会,3600多家企业参展,展览总面积达30万m2,超过40万名境内外采购商到会洽谈采购。

此次中国国际进口博览会的举办场馆国家会展中心(上海),因其形象取自“四叶草”而有着美好的喻义,项目总建筑面积147万m2,是世界最大的单体会展建筑,曾获得包括2017年中国土木工程领域的最高奖项詹天佑奖在内的多项大奖。2011年以清华大学建筑学院庄惟敏教授、单军教授等组成的清华大学设计团队与华东建筑设计研究院组建的联合体,在中国博览会会展综合体项目国际竞标中以全票第一名中标并获得设计总包权。清华大学建筑设计研究院全专业技术设计团队完成施工图设计。清华大学建筑学院多位教师参与该项目设计,其中刘念雄教授担任建筑专业负责人,朱颖心教授担任绿色建筑负责人,朱育帆教授担任景观设计负责人,张昕副教授担任照明设计负责人。

《世界建筑》对庄惟敏教授、单军教授进行了简短的访谈。

WA:庄惟敏老师,请您介绍一下国家会展中心(上海)是如何确定现在这个方案的?

庄惟敏:国家会展中心(上海)的委托方是商务部与上海世博局。设计之初,商务部提出了比较明确的要求:上海作为国际化的大都市本身应该拥有一个具有象征意义的对外窗口,建筑不单纯是满足功能要求更需要表达美好愿景。设计题目变成了“命题作文”,建筑既要满足当代的会展复杂的功能流线和展陈空间要求,同时需要有象征性,这对于大型会展建筑而言是很难的。

其次,建筑用地非常狭促有限,地块大约900m×1000m,位于虹桥枢纽对面的城市核心区,建筑面积147万m2,怎么样让如此巨大的建筑在人流高度汇集的情况下实现人货分流、管理顺畅?使用上,要能够用最短的时间以最高的效率完成拆装、布展。这对城市都是一个巨大的挑战,何况这栋建筑需要在有限的用地空间里实现,这对于建筑师是一个考验。

所以两道题合在一块,情况变得相当复杂了。所以清华在最初做设计的时候,采用了这样两个最重要的原则。第一是建筑布局采用集中式。只有集中,才能够解决用地紧张的问题,并让建筑有很强的视觉冲击。集中式的布局如何解决建筑形象的需求?大家做了好多种的研究,尝试了大跨建筑多种可能的结构形式——壳体、模结构、网架体系等。最终,我们将建筑确定为“四叶草”形式,中间有一个核心体。它从美好的角度,能够向世界展示中国和平崛起、世界范围的友好、对待环境的友好,强调人与自然的协调关系。三叶草很常见,但十几万株三叶草中可能只有一棵四叶草,这是一种幸运的象征,同时每瓣叶子都有美好的喻义。

2011年投标方案效果图(图片来源:清华大学设计团队)

为建筑赋予了这样的意义之后,集中式布局就变得顺理成章,但建筑的体量实在是太大了,我们最高的展厅超过40m高,是世界第一。每瓣叶子下面各有一分为二的两半,可分成两个展厅,展厅可以是单层的、可以是双层的,组合方式非常多,所以它的适应性非常好。它不仅高,而且长,从“四叶草”的一端到另一端的轴线1km。

2011年投标方案(图片来源:清华大学设计团队)

这么大的建筑尺度,在人为中心的城市里到底怎么展现?从飞机上一看它是一个标志性建筑,同时还要将它变成城市的一部分,要和人、街道之间有很好的互动关系。在外立面屋檐下方,我们设置了柱廊。最初设计模仿四叶草间距不等的叶茎,像自然丛生的四叶草一样疏密和谐而有曲线变化,甚至于考虑通过造型让柱廊具有风吹动的感觉。当时努力把建筑庞大的体量,通过这些手法适当地人性化、自然化,形成与环境友好的感觉。后来因为造价的原因,只在主出口的那两瓣“叶子”周围保留了我们原来设计的柱子密度,其他的几个面柱子都减少了。入口处24根柱子,上粗下细,柱身曲线微微变化,给人一种有弹性的感觉,柱头处有出挑超过40m的檐口,檐口下端和柱头相交的地方,设有四叶草形式的磨砂玻璃,白天就是阳光可以透下来,晚间可以有灯光,突出四叶草的寓意。进博会用这些柱子展示出色彩斑斓的图景,表达丰富的意义。24根柱子既和结构有关,又代表大自然的节气,是和自然的对话。24根柱子与旁边的柱子有过渡与呼应,走上入口大台阶,它们和旁边的景观融合形成了整体。这样的入口空间整体感非常强。

2011年投标方案说明及效果图(图片来源:清华大学设计团队)

与此同时,柱子形成了内与外的视觉屏障。柱子内侧有机动车道。这里要提到我们设计的第二个特点,高度集中化以后解决的第二个大命题——怎样在两层的会展中心顺畅地将货和人分开、外和内分开,并确保布展的进行。我们在16m标高处设置了一个环道,车能够开进去的,同时不影响外立面,通过柱廊的方式进行了视觉屏蔽使设计整体感更强。

“四叶草”集中式布局中间有一个直径108m的广场,所有的交通、商业、辅助都围绕它,广场地下是两条城市地铁线,出入口直通会展中心,并将城市公共空间引入到建筑里面来。

这些手法事实上都是在很有限的用地范围内,结合造型实现特殊需求,实现功能、流线、组织和建筑造型之间的完美结合。

其中也有遗憾。造价控制使我们很多设计的巧思最终没能完全体现出来。为了控制用钢量,“四瓣叶子”的挑檐受到了限制,柱子的疏密程度受到了一定的影响。

WA:单军老师,您是否可以介绍一下该项目的创作过程?

单军:国家会展中心(上海)项目源于2011年,其设计具有很强的挑战性,它最初叫中国博览会会展综合体,是以会展为主、同时包括酒店、博物馆、商业、休闲服务等功能为一体的综合性超大型建筑。目前也是世界上已建成最大的会展建筑,其功能的繁复度、工程技术上的创新性与难度都是巨大的。当时,我们也意识到,作为一个国家级的特大工程位于上海这样的世界性大都会,它必然会作为国家的形象,对外界展现出中国大国风采和以和谐姿态对外开放的态度。

通过创作组无数次反复多方案比较和推敲,最终四叶草(Clover)的构想应运而生,它不仅契合了会展中心集中式布局繁复的综合功能性需要,也具有很重要的象征意义。

2011年投标方案说明及效果图(图片来源:清华大学设计团队)

一方面四叶草是绿色的具有生命力的象征,其优美的曲线与江南地区海派文化的优雅唯美气质相应和,也表达了中国对未来经济持续发展、人民生活富裕的美好愿景。另一方面,四叶草作为世界通用的吉祥图形,四瓣叶子分别寓意着至爱(love)、健康(health)、荣誉(glory)、富裕(riches),整体带有吉祥、和谐的喻义。在近日召开的首届进博会上习总书记说道:“中国经济是一片大海,而不是一个小池塘”,“一花独放不是春,百花齐放春满园”,展示了中国对我国经济前景的自信,以及中国这样一个经济大国对世界经济开放、谋求共同发展的姿态。四叶草也以吉祥和谐的姿态,表达了中国对世界的美好祝愿。

在创作过程中,经过了反复的推敲比对,使得整体的构想与功能相契合。除了展厅设计之外,其他的局部设计每一项也都经过了多方案比较。比如,中心108m直径的广场设计,需要综合诸多元素;对24根具有周而复始的生命喻义的主入口“节气柱”进行反复的比例推敲。后期由于总造价的控制和缩减,我们对立面上竖向的密柱设计经过了方案比较,最终相对完整地保留了主入口的立柱密度、在另外3个方向做了消减。我们对每一个细节都反复斟酌,比如酒店竖向窗开启扇的推敲,仅这一项我们大概讨论了两个星期,最后形成了目前内凹式的极简方案。

2011年投标方案效果图(图片来源:清华大学设计团队)

在整个设计过程中,我有两点感受比较深。

第一是协同合作。如此重要的超大型建筑工程,如果没有各方的精诚合作,是无法达到现在这样的完成度的。工程中,包含了业主方、设计方、施工方、管理方的多方合作;清华设计团队中,建筑专业与相关工种的团队、绿色设计团队、照明设计团队、景观设计团队之间的密切配合;还有清华院与上海华东院的密切合作。大型项目的远程合作不容易,清华团队常驻上海现场前后加起来超过一年、接近两年的时间,几乎每周都会到上海现场进行协同工作。

第二是团队中年轻人所发挥的重要作用。从方案设计的初期,到贯穿整个工程优化、建造过程,他们都以最饱满的热情和旺盛的创造力参与到这样一个国家级的重大工程中,并且成为设计创作的主要力量。

国家会展中心(上海)部分设计团队成员合影(图片来源:清华大学设计团队)

项目建筑专业负责人刘念雄教授撰写了一段记述。

刘念雄:作为核心构思的“四叶草”,在近期新华社发布的《东方风来》中得到了最新的诠释。国家会展中心(上海)撷幸运草之意,结交四海,饱含对中国未来经济蓬勃发展的期待。

最初,清华团队提出的“四叶草”概念方案在方案萃选中脱颖而出,获得一致推崇。

投标过程中,清华大学派出部分设计人员——包括我——到上海与华东院协调工作,鏖战数周,完成部分技术图纸和动画表现。现在还能回想起当时窗外浦东陆家嘴东方明珠之后的城市天际线,耳边回荡海关大楼报时的钟声,“四叶草”的诞生历历在目。

2012年春节刚过,清华派出设计团队在上海安亭迅速开展方案深化调整、初步设计和施工图设计工作;2013年,设计团队移师项目现场。项目历时4年,作为设计人员,我一次次一大早从北京赶赴上海,上午参加周例会,下午到工地,晚上返回北京。寒暑易节,从一次一次飞机起飞的舷窗中,见证了“四叶草”造型的国家会展中心在一片农田中成长为世界最大的会展中心的全过程,也见识了超大型综合体建筑的复杂性和所面对的技术难题与挑战。

在施工现场选择和确定材料(摄影:杨路)

作为一座超大型公共建筑,设计始终建立在理性依托的基础之上,关注功能性、城市性、公共性和技术性。复杂的会议、展览、办公、酒店的建筑功能和交通交织在一起,如同一座高效运行的巨型机器,特别是其中3个无柱会展大厅面积接近30,000m2,净高达到35m,高大空间面对的各种难题技术前所未有。

最终,国家会展中心在城市设计、交通组织、地铁上盖建设、高大空间展厅大跨度钢结构、物理环境控制、防火疏散、超大面积金属屋面防水和排雨水绿色设计等方面,均取得了技术突破,充分体现了合作双方的精诚协作和清华多学科专业团队协同的优势。作为建筑专业负责人,期间经历的大大小小的事情数不清,其中,超过300,000m2大悬挑巨大锰镁合金直立锁边金属屋面施工过程、200多根40m立柱的吊装过程令人震撼,堪称奇迹,彻底颠覆了我对建筑尺度的理解,回想起来,我依然心潮澎湃。

大展厅108m大跨度钢结构桁架吊装和焊接(摄影:刘念雄)

屋顶施工过程(摄影:刘念雄)

南入口花柱挑檐建设过程(摄影:刘念雄)

2017上海国际汽车展展场(摄影:刘念雄)

项目建成以后,我多次回到会展中心参观,拍摄视频资料,感受理性之美,向伟大祖国的高速发展和成就致敬。

项目信息

清华大学设计团队

联合工程主持人:庄惟敏、单军

建筑团队:

刘念雄、杨路、罗晶、铁雷、韦诗誉、王鑫、黄华青 、赵一舟、任萌、 朱天禹、卢倩、陈茸、刘芸、王飞、张笑彧、张博(清华大学建筑学院)

张维、姚红梅、胡珀、盛文革、莫俢权、刘丽丽、郝彬杉、李常春、李炎、李丹、高珊、龚佳振、王威、屈张、沈锋、陈瞰(清华大学建筑设计研究院)

结构团队:李果、经杰、刘培祥、刘彦生、陈宏、任晓勇、 任宝双、刘俊、祝天瑞、唐忠华、王学军、江枣、蔡为新、陈宇军、李青翔 

给排水团队:徐青、刘玖玲、刘福利、尹婷、吉兴亮

暖通团队:贾昭凯、刘建华、于丽华、韩佳宝

电气团队:崔晓刚、王磊、徐华、张松、朱春雷

绿色团队:朱颖心、林波荣、李晓锋、肖伟、刘加根、李晋秋、赵洋、白洋、葛鑫、冯莹莹

照明团队:张昕、韩晓伟、赵晓波、崔璐璐、周轩宇、王丹、杨国梁、赵秀芳、韩天辞

景观团队:朱育帆、龚沁春、田莹、王宇峰、王双、郭湧、姚玉君、丛鑫、孙姗、朱玲毅、刘静、郭畅、常钰琳、李金晨、姚红梅、翟薇薇、李文玺、李扬、任爱新、张雪雷、刘翠

合作单位:华东建筑设计研究院

施工图设计:清华大学建筑设计研究院、华东建筑设计院

设计时间:2011-2012,国际竞赛第一名中标并实施

建造时间:2012-2015

国家会展中心(上海)

国家会展中心(上海),原名为中国博览会会展综合体项目(北块),位于上海市西部,北至崧泽高架路南侧红线,南至盈港东路北侧红线,西至诸光路东侧红线,东至涞港路西侧红线。用地面积856,000m2。总建筑面积约1,472,500m2,建筑高度43m。会展综合体可以提供500,000m2的展览空间,其中包括100,000m2室外展场,将成为世界上规模最大、最具竞争力的国际一流会展综合体,作为新时期我国商务发展战略布局的重要组成,将在拓展世界市场和国际贸易、展现国家综合实力中发挥重要作用。

独创的高效环通展览运营模式

在各功能体之间设置环通的0m和16m标高的室外车道,既可满足展览布撤展同时进行的高效运行,又可作为连续环通的消防车道,可快速进入任何一层展厅,环通与进入式相结合的扑救方式,形成室内外立体的扑救系统,极大提高了消防救援效率。同时创造出展览、商业16m标高“多首层化”的概念,极大提高会展和配套商业运营效率的同时,也为消防扑救和人员疏散提供最大便利。

以人为本的“米字型”步行系统

各功能通过位于8m标高的会展大道步行系统联成一体,实现了人车分流、人货分流。会展大道设计为半室外的自然采光通风廊道,该布局极大地方便了不同楼层的人流导入,实现了会展、商业、办公、酒店各业态的充分互动。

高效运行的立体交通组织

作为会展人流、车流汇聚的地标项目,高效的交通输送至关重要。考虑到项目人流堪比世博会场馆,设计中充分考虑到了日均40万人的承载能力,在缓解交通压力上有较多的创新。在基地附近配建2~3个货车轮候区,通过专用货车道进入基地,并且在基地内通过内、中、外三环的交通系统进行交通组织:其中中环以货车为主,可使物流直接抵达展馆门口;而客车则通过内环线导入;基地周边外环线则主要成为城市干道与会展基地之间的过渡及布展货车临时轮候区,有效缓解周边的交通压力。

以幸运草原型打造空中地标

该项目在设计中考虑了飞机起降时的视觉效果。在乘坐飞机时,乘客就能从高空俯瞰会展中心,四叶草能从周围环境中脱颖而出,“万绿丛中一点红”。白天呈现的是银色四叶建筑体科技感十足;到了夜间,在光影的投射下,又是另一番不夜城的视觉震撼。

引领会展绿色典范

遵循可持续发展理念,在绿色低碳技术应用方面,运用三联供能源系统, 电梯超级电容和回馈系统,管道垃圾收集系统,全 LED白光照明技术等多重节能环保理念的运用,也将让建成后的国家会展中心成为中国规模最大的绿色三星建筑,将为申城的绿色会展业提供有益的参考和借鉴。□

项目信息

建设地点:上海市

建筑面积:1,472,500m2

设计时间:2012.01-2013.12

建成时间:2014.12

合作单位:华东建筑设计研究院有限公司

获奖情况

2017年中国土木工程詹天佑大奖

2017年全国优秀工程勘察设计行业奖二等奖

2016年中国建筑学会建筑创作奖公共建筑类银奖

2015年上海市优秀工程勘察设计奖一等奖

2015年全国优秀建筑结构设计奖结构二等奖

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