結構成就建筑構想——大連國際會議中心設計
撰文 崔巖 王立長 趙濤
崔巖：大連市建筑設計研究院有限公司總建筑師，C+Z崔巖+趙濤建筑師工作室主持建筑師。遼寧省土木建筑協會建筑師分會常務理事，大連市規劃局技術評審專家，中國建筑學會建筑師分會建筑理論與創作學組委員，第七屆中國青年建筑師獎獲得者，遼寧省設計大師。
主要作品：大連經濟技術開發區第十高級中學、大連北方金融中心、大連邢良坤陶藝館、大連國際會議中心等。1990年畢業于大連理工大學建筑學專業。
王立長：大連市建筑設計研究院有限公司首席總工程師。
趙濤：C+Z崔巖+趙濤建筑師工作室主持建筑師。
大連市政府考慮到東港區首批政府啟動項目的高起點、高品質，在大連國際會議中心方案設計階段召集了六家世界頂級建筑事務所進行國際招標，最終選定奧地利藍天組（Coop Himmelblau）的設計方案，并由奧地利藍天組和大連市建筑設計研究院共同設計完成。設計的核心理念為“城市中的建筑，建筑中的城市”，體現了這個時代復雜多元的文化特征。整個建筑占地4.3公頃，總建筑面積14.68萬m2，高59m，地下1層，地上7層。內設3 000m2可容納2 000人的多功能大廳，可滿足達沃斯的會議和餐飲要求；另有高標準的1 600座劇場；會議中心內還設有900、400、200等中小型會議廳6個及4個多功能貴賓廳和多媒體會議廳；四層的26個中小型會議廳用于會議的分組討論；結合各個不同使用功能的空間體塊排列組合，達到一定的空間序列感，同時利用不同的高度，塑造出豐富的內部空間。這些功能塊被設計成各種不同形狀的體量，坐落在一個大的室內廣場上，各功能體塊之間由巨大而曲折的廊橋連接。整個建筑內部猶如一座微型城市，人們在設計意向的廣場、街道、小巷和房子之間自由穿行游走，仿佛城市中漫步，可以感受到大連的城市肌理，充分體現“城市中的建筑，建筑中的城市”。
參數化設計
與藍天組建筑師零距離的設計合作，親身經歷并體驗參數化設計方法和解構主義作品從構思到創作的全過程。由于方案建筑造型特殊，引用了參數化設計方法。雖然運用Rhino軟件可以很方便地確立自由形體與嚴謹的數學模型間的直觀聯系，完整地展示一座建筑的全貌，但“相信實體模型而不是計算機模型”依然是西方建筑師貫徹始終的設計原則。孜孜不倦的模型推敲（模型比例1：1000~1：50）甚至是近乎偏執的追逐，將藍天組建筑事務所的實驗性、前衛性的各路觀點磨合消化，最終形成一個有成效的整體。這種計算機化和手工模型有機結合的設計方法和過程，與其說是一種依賴，倒不如說是一種對建筑師想象力的解放，而在此過程中傳統的建筑師經驗判斷及對形態的推敲仍是決定因素。
設計成果的傳達對于項目的完成尤為重要。建筑師所面對的合作單位除了各專項設計公司，還有施工總包公司、鋼結構公司、幕墻顧問及工程公司、室內設計施工公司、燈光顧問及工程公司、聲學顧問、廚房顧問、結構機電顧問、廣告標識設計、景觀設計、遮陽簾、光伏發電及融雪專項等各種合作公司。設計的一項重要任務就是建筑師團隊如何把信息清晰有效地傳達出去，并協調準確落實到施工操作的末端環節。
設計工作的第一層信息平臺是由藍天組實時更新的Rhino三維模型，中外建筑師所有關于表皮和內部主要空間的修改都在這個模型中更新和驗證。這個模型隨著中方設計工作的深入，被拆解成了若干部分，按照統一的命名原則、命令標準、圖層標準、標注標準等進行深化，在統一的FTP文件平臺上進行文件更新，并再次整合為整體模型。設計工作的第二層信息平臺主要由中方建筑師主導，依據三維模型導出二維設計深化，將復雜的部位進行簡明易懂的歸類、索引，以清晰的圖示語言表達，指導后續大量分包商的工作，保證了工程的按時、高質量進行?？v觀設計全程，與國際水準的設計事務所在這種特殊項目上進行深度合作，我們感受到的不止是某些點、某些環節上方法的改進，而是整體工作標準的提升?？梢哉f，所有參與的分包商都經歷了一次理念和方法上的洗禮，因為非常規的項目打破了很多既有的工作模式，工作變成了一種創新。
中外建筑師的合作設計讓我們親歷了參數化模型——實體建筑的設計方法，盡管這種實驗性探索帶來的修改是極其頻繁的，但由于通過大量實體建筑模型的制作和研究推敲，使得每次修改的理性結果與原設計類比的優化成效極大，也讓我們堅定地確認修改的結果，從而使設計決策的深化極有成效，空間理念的發展方向也變得理性可控，這些都是目前中國建筑師在設計方法上存在差距的地方。與世界一流優秀設計事務所合作，在新鮮感褪去之后，對中外雙方的設計理念、設計方法和手段、設計態度上的諸多差距都有了具體而切身的體會，也開始讓我們站在設計方法的角度去思考一個優秀作品的產生過程。
結構成就建筑空間
典型的解構主義建筑空間表達需要結構工程師團隊的積極支持和理解。大連國際會議中心的結構設計是一項特別不同于常規的原創設計，獨特的建筑外觀造型及復雜的建筑內部空間對結構技術提出了非同尋常的挑戰。為達到通透漂浮的空間效果，建筑物盡可能減少豎向承重構件，作為承重體系的14個核心筒體和稀柱間的跨度普遍達到20~70m距離，最大懸挑長度達到39m，由此而形成了多筒稀柱支承大跨長懸挑轉換平臺的復雜空間結構體系，而且大跨度長懸挑樓面都是人員活動密集的重荷載區域，所有會議廳以及大劇院都坐落在15.3m高度的大型鋼結構平臺上，通過鋼平臺將荷載傳遞到14個混凝土筒體再向下傳給基礎。在建筑結構領域中，這樣規模的大型工程全面采用復雜不規則轉換結構體系是前所未有的。屋頂和下方的建筑體塊為活性連接，采用道橋節點技術，上述豎向支撐體經建筑師的授意，其骨架形式距離建筑的固定形式很遠，仿佛雕塑或某種構筑物，其漂浮的視覺沖擊力卻又讓人為之驚艷和贊嘆。巨大的幕墻系統造型浪漫，動感十足，龍骨最長長度達到70m，許多部位還坐落在懸挑大平臺上；大型屋面系統支承在不規則布置的多種形式的支座上，并且懸掛了多部巨大的室內廊橋；多條空中廊橋從頭頂上越過，蜿蜒曲折，連接不同的使用功能空間；建筑物中央的內置歌劇院僅由5根傾斜和直立巨柱通過復雜的轉換平臺支承在空中，與懸挑鋼平臺、交通筒體、屋架相連。此種結構的連接沖突和反理性及對空間的解放，也預示了建成后的空間沖擊和空間藝術表現力（如圖示），建筑師的空間理念在得到表達的同時也成就了結構設計的六大創新。
創新1：提出并系統研發了多筒稀柱支承大跨長懸挑轉換平臺大型復雜空間組合結構體系，形成了關鍵設計理論與技術。它將下述創新的四大受力體系及高性能構件與節點優化集成為內外部結構協同工作的受力整體，高效合理。
創新2：提出并研發了變厚度中空鋼桁架承重大跨長懸挑轉換平臺受力體系。有效地將不規則桁架與筒體可靠連接，解決了高位中央大劇院與功能建筑傳力轉換的復雜受力問題。
創新3：發明了多重組合筒體抗側力體系。將不同抗側力體系和不同特性材料優化組合，具有多道抗震防線。
創新4：提出并設計了稀疏支座復雜曲面大跨長懸挑屋架受力體系。創新了大型整體球鉸支座系統，解決了稀疏支座支承超大復雜曲面屋架集中受力與變形相容的關鍵技術問題。
創新5：提出并研發了異型折板曲面框架外圍護結構受力體系。解決了復雜異形折板外圍護結構在復雜受力下與轉換平臺、屋架連接技術的難題。
創新6：發明了多種抗震和消能減震構件與節點，經驗證工作性能良好。
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交流互動的工作模式
建筑師要求結構師在完成自身設計任務的同時，嘗試建筑師的部分工作內容：考慮結構的空間中都有哪些其他專業的管線。由于建筑師設計的內外裝飾面板為沖孔鋁板，均有透視、透光的效果，并要求結構受力構件體現力學邏輯的美，這是結構師面臨的美學難題。另一個難題是配合，需要多專業的配合協同，結構師強調建筑師必須考慮到結構的可行性，建筑師則逼迫結構師熟悉建筑模型，國際會議中心的設計就是在這樣相互交流、相互逼迫中進行著，最終結構師實現了建筑師的作品。當然若有充足的時間結構師一定會優化得更好，但是國情環境下的時間實在是太緊迫了，能做到現有程度已屬不易。
在工程設計白熱化的階段，中方共有80名設計師的人力投入，藍天組方面也有二十幾名建筑師的投入。為了便于記憶和管理的簡潔方便，建筑師給難點最大的設計部位起了很多“外號”，像“三根筷子”、“橋”、“海螺樓梯”、“泡泡”等，這些部位后來被結構師開玩笑稱為“結構雕塑”，“結構雕塑”除需有理論支持，進行大量的計算分析外，還要通過做試驗來驗證。這個項目總計投入約200萬元，共做了9項結構試驗。
關于建筑與結構的配合，體會最深的有兩點：一是建筑師最初的創意是將中心劇場設計得像一個蛋被幾個很細的桿支撐，這種形式對結構來講實施起來是很困難的，相當于用幾個桿件把大劇場撐在空中。結構計算發現這幾根柱子很弱，滿足不了受力要求，于是結構師提出了符合結構計算的新想法：用兩個規矩的四方形桁架，雖然形式略顯呆板，但計算后可以實現，建筑師最終勉強接受了結構師的想法。結構師當然也想做得更漂亮一些，但計算后發現有問題，比如藍天組建筑師設計了像跳躍音符一樣的柱子，但斜桿對下面產生巨大的沖擊力，而且嚴重的不對稱會使建筑在地震時在各個方向產生搖擺，導致一邊偏于安全，一邊偏于危險。于是建筑師只能修改方案。后來只要結構師提出問題，建筑師馬上建議依據結構原理進行變形，結構師就再根據新的變形進行計算，中間主要方案歷經三組：墻的、桁架的、直柱子的，過程中發現雙方交流互動非?？烨矣行?。在極端狀態下，建筑師顯得更善于交流思考，其思維的開放度勝過結構師，最終的方案應該說是結構師理解了建筑師想要的這種空間變化達成了一致的結果。這種互動的模式進行了約半個月時間后，建筑師與結構師可以說已經做到了互相之間不分專業、不分彼此了，就是這種相互交流轉換條件的“乒乓”式互動，將建筑師與結構師融合在一起，最終實現了結構的大方案。
還有就是怎么實現這種不可描述的形狀。結構師大體理解中心劇場的形狀，但如何布置里邊很異形的結構部件？于是他們要求建筑師提供剖面圖，但建筑師需要結構師提供需要的構件形式，才能提供詳細的剖面圖。就好像“雞生蛋，蛋生雞”一樣說不清誰在先、誰在后，最終經多輪討論，建筑師提供解決方案：建筑的外表形狀確定后，向內回退的尺度即是結構的桿件空間，空間內是結構的需求空間，犀牛軟件將空間建成并找形，結構師用工程的方法懸挑桁架，把工程空間做成，輔助面完成即是結構空間——有外皮，有輔助面，從而確定了結構的區域。不用數字描述，就按照交線將鋼桁架畫出來。數字技術處理空間模擬的巨大特點和能力使精彩點不僅是設計，施工技術也完全可以接受這種描述，鋼結構加工廠利用數字模型，同樣建出適合加工的數字模型，重要的就是數字的找形。
空間釋放——中心歌劇院
中心歌劇院是大連國際會議中心設計難點中的難點，建筑師將1 600座歌劇院設置于中央部位，歌劇院主看臺區與鋼平臺脫離，舞臺與鋼平臺連接在一起，從建筑藝術角度該方案具創造性，它豐富了會議中心的內涵，增添了建筑的創新和效果等，但對結構是一個巨大挑戰。
藍天組設想歌劇院看臺區由一個閉合體鋼結構和二根支柱組成。經過結構幾次試算，這種結構僅能承受豎向荷載，在地震作用下非常不安全。主看臺部分總質量近1萬噸，這樣大的質量在無約束或約束很小的情況下，擺動非常嚴重，并且帶動整個后臺區甚至與后臺區相連的達沃斯主會場區，使整個結構產生不規則的擺動。為此結構師提出必須給歌劇院看臺結構提供足夠安全的支撐，確保歌劇院和整體結構安全，最終形成的V字形支撐與其說是建筑師的創作，不如說是在結構師訴求底線時的靈感再現。
歌劇院存在的第二個問題是其外部有很大的懸挑休息平臺，懸挑最大的尺度超過12m。由于歌劇院看臺部位層高的限定，大懸挑的休息平臺懸掛在歌劇院鋼結構上，平臺撓度控制非常困難。經過幾次與建筑師的探底性的交流，建筑師最終同意了結構師的拉桿方案，將幾層懸挑看臺通過拉桿統一捆綁在歌劇院主體上，懸挑長度也相應減小，看臺的撓度和剛度得以較大改善。總之，在結構師與建筑師相互制衡最終達到平衡點時，建筑師原創渴求的空間漂浮感也得以實現。
表皮空間的塑造
大連國際會議中心幕墻系統在整體結構體系中起著重要作用，它既是圍護結構，又承擔部分豎向荷載，還參與抵抗水平荷載和地震作用。結構各部位幕墻系統受力不同，其形式也各不相同。為滿足結構整體需要，外圍護結構在圍合建筑物的復雜曲面的同時，還要將屋蓋與鋼平臺有機地聯系在一起，保證結構各部分的相容性。
為滿足建筑及結構受力需要，圍護結構形式為曲面框架，其少部分落地，大部分采用懸掛方式，與會議廳、平臺桁架、屋架相連。在整個建筑物的東、西、南側各有一個體型龐大的“泡泡”結構。該結構面積大，體型復雜，其受風荷載作用十分明顯，因此“泡泡”結構在增加外圍護結構體系的自重的同時，又傳遞給圍護結構很大的附加風荷載，給圍護結構設計帶來難度。各部位圍護結構的封閉形式不同，包括金屬板封閉、玻璃封閉。為保護這些封閉材料在正常使用中不被破壞（尤其是玻璃），設計中，通過構造措施加強了圍護結構的整體剛度。屋蓋單獨計算結果同屋蓋與圍護結構連接后計算結果的對比表明，二者連接后，圍護結構對屋蓋大懸挑部位起到支撐作用，圍護結構為空間框架結構，其框架結構上端多固定于屋架邊緣，下端大部分懸掛在鋼平臺上，落地框架跨度很大，中間部位需與鋼平臺連接，以減少柱跨度，減小框架柱截面尺寸。
根據圍護結構中幕墻的受力特征，幕墻結構為鋼框架網格結構，幕墻柱構造分為格構桁架和矩形鋼管兩種：矩形鋼管用于直接與地面和屋架相連部分柱，桁架用于被會議廳割斷部分幕墻柱，承重柱與幕墻柱重合時采用的交叉柱為矩形管，桁架柱承受部分屋架荷載，協助屋架減少懸挑撓度。由于與桁架平臺相連，部分幕墻柱又起到支柱作用。
圍護結構中難點中的難點體現在西南入口外圍結構，由于其傾斜角度較大，且曲面框架扭曲，根據建筑造型要求，其落地支撐構件僅為兩端兩個落地框架斜柱，這兩根柱高達70m，如果不考慮鋼平臺與屋蓋結構對此部位的支撐和連接作用，此部位圍護結構將成為只有兩個支點的巨大的懸挑曲面扇形結構體系，既不合理也不安全。故此處將外圍護結構與鋼平臺和屋蓋之間建立合理的連接非常重要。西南入口處各幕墻柱的頂端與屋架邊桿鉸接連接，兩側落地幕墻柱的中段與平臺連接；柱下端設置截面與柱相當的寬扁形環梁，將各懸挑柱與落地柱剛性連接；各框架柱之間設置與柱截面相當的實腹式水平梁及單向斜撐，這些斜撐將該入口處幕墻體系中部的荷載傳至兩側落地幕墻柱與屋蓋。通過上述構造，西南入口的幕墻體系成為上端與左右兩端簡支、下端自由的空間曲面框板架結構體系，為下端建筑藝術的塑形創造了條件，達到了建筑師強調的西南入口具大地生長出的空間質感。
結語
當今時代是一個多元的時代，無論是從世界環境的大背景還是中國改革開放和經濟迅猛發展帶來的建筑市場的新局面來看，都是如此?？v觀大連的城市百年發展史，在城市步入近現代時期，其殖民的歷史也造就了多元化的建筑，多元化的共同點即是包容性。就大連國際會議中心項目的選址、設計、建造而言，正面的聲音和質疑的聲音始終是并存的，并存的過程其實也是全社會各方面對美學和文化的思考和驗證過程，這不僅針對建筑本身，更深層次的是對文化的思考?；蛟S只有時間的磨礪才會給出精準的評價和答案。
設計單位：藍天組/大連建筑設計研究院有限公司
建 筑 師：藍天組/C+Z建筑師工作室
結 構 師：大連市建筑設計研究院結構大師工作室
地點：遼寧大連東港區
設計/竣工：2008/2013
建筑規模：14.62萬m2
結構形式：鋼結構
建筑攝影：楊超英
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