如果风有形状，AD 经典: 慕尼黑宝马世界 / 蓝天组

来源：建日筑闻

慕尼黑宝马世界是蓝天组的建筑形式与技术取得了双重突破的关键节点。1968 年，蓝天组成立之初，就将“云”的概念注入了设计尝试之中。创始人沃尔夫·狄·普瑞克斯（Wolf D. Prix）曾解释道：“Himmelblau 不是一种颜色，而是一种理念，是建筑源于幻想，可以像云一样变幻莫测的理念。21 世纪，随着蓝天组的建筑实践有了更加成熟的发展，“云”的概念也从最初变化莫测的“飘浮感”转变为一种“动态的力量”。




© ChristianRichters

o1“要是风也拥有形状那该有多好”

“Would now the wind but had a body”: Dynamic forces as space, drafting paradigms and transforming the structure from a static into a dynamic one...

由玻璃和钢交织的双锥体，犹如一股未知力量拔地而起的龙卷风，一面向上扭转，一面托举出如同云一般悬浮的屋顶。这个高 15 米共 16，000 平方米的浮云屋顶，仅由双圆锥和 11 根柱间距达 80 米的立柱撑起，整个建筑犹如一座反重力雕塑。双锥区（Double Cone）、展示大厅（Lounge）、新车交付中心（Premiere）、论坛交流区（Forum）和餐厅塔楼（Tower）五大空间序列有机的衔接在一起，共生于浮云屋顶之下，而浮云屋顶又仿佛同时从双圆锥中生长出来。


© COOP HIMMELB(L)AU

© BMW AG / Lightpower

© Duccio Malagamba

开放的建筑和通透的外立面为空间带来了充足的光线，同时形成了与隔壁宝马总部（著名的“四汽缸”大厦），宝马博物馆以及奥林匹克公园之间的过渡和对话。建筑物从内部向外部世界开放，又把外部景观引入内部。屋顶上的一个切口将宝马世界在视觉上与“四汽缸”连接起来，而桥梁则起到了在实际上将内部形式语汇连接并延伸到外部的作用。


© Duccio Malagamba

© Hans Ege

o2双锥体 Double Cone +屋顶 Roof


“希腊神庙的建筑面积大约是 1500㎡，需要 36 根柱子，而宝马世界的面积大约是它的 10 倍，不同的是，借助复杂的结构和智能化的设计，我们仅仅使用了 11 根立柱即支撑起了 16,000㎡ 的面积。为了使屋顶看起来像漂浮的云，我们非常重视只使用少量的可见支撑，但这一特殊设计的结构体系甚至强大到可以拱卫威尼斯的圣马可广场。”
—— 蓝天组创始人沃尔夫·狄·普瑞克斯（Wolf D. Prix）


© Hans Ege

© Hans Ege

© Hans Ege

宝马世界的建设需要 4000 吨的钢材。其中约有四分之一被建在双锥体上。双锥体是宝马世界设计的一个核心元素。它将建筑的高耸动态形象化，连续过渡到看似漂浮的屋顶。双锥体的形式是两个倾斜的截顶锥体，它们之间有一个圆形的过渡。它的高度为 28 米，周长为 48 米。每一个钢结构部件都是用特殊模板制造的，而且每一个构件的设计精度都必须保持在两毫米之内。双锥体的结构以环形梁作为终点，它均匀地分布了屋顶的负荷，并通过外墙将其转移到地面。


双锥体的钢结构设计，采用环形梁


© Marcus Buck

在结构工程方面，双锥体被设想为一个由水平环和两个上升的对角带组成的框架外壳。两条带子都是螺旋形的，并在同一方向转动，以进一步加强动态的印象。双锥体的网格大小最初是以屋顶网格为导向的。玻璃装配是通过一个辅助结构完成的。双锥体是一个主要的屋顶支撑元素，同时也在水平加固方面发挥着重要作用，因为双锥体下面建筑结构的水平荷载是通过其基础来释放的。


双锥体的玻璃与钢架结构

由于巨大的无支撑空间只有 11 根柱子和电梯井，为了确保必要的支持，展示大厅楼板和塔楼的供应横截面必须整合到少数支撑核心横截面上。这种情况要求负责结构工程、设施服务路线和建筑技术的人在项目早期阶段就进行密切协调。所有的连接点都被焊接成一个不弯曲的骨架外壳。控制线、喷淋系统、电力供应、加热和冷却系统等技术系统集成到双锥体外壳的支撑型材中，由于承重截面不能以任何方式被削弱，系统必须被预先安装，给设计和施工流程带来了巨大的挑战。


© Ari Marcopoulos

在结构安装上必须掌握两个基本程序：首先，是将双锥体结构的各个部分实际安装起来（建造锥体结构，安装环形梁，临时区域悬挂桁架）；其次，是与主屋顶的结合以及随之而来的负载转移处理。



从屋顶到双锥体的力的流动为了实现整个屋顶结构的可控下降，为环形梁指定了主轴。由于无论是从主支撑结构到双锥体还是反过来，都不允许有重大的力的转移，必须制定一个相应的计划来安全地降低屋顶。三角形的玻璃板是通过直接靠在空心钢型材上的密封条来保护其免受压力，并在点状连接处固定，以保护它们免受吸力或升降的影响。根据 TRLV（线性安装玻璃的技术指令），使用有限元模型来计算这些力。


双锥体中不锈钢面板

© Ari Marcopoulos

屋顶的形式是通过叠加功能区、结构上必要的支撑高度，以及通过可视化的动态力量来产生的。



屋顶的形式发展由于屋顶结构具有巨大的自由跨度，规划钢结构之间的连接点尤其困难。屋顶支撑结构的基本概念是由两个空间扭曲的梁网层组成，再加上两个轴线方向的斜桁架和位于选定点的垂直支柱，形成一个空间支撑结构。为了减少节点上的应力和减少上下弦的自由长度，连接桁架的点是以交错的方式排列的。在那些由于跨度不同或间接支撑，抗弯强度需要加强的地方，引入了垂直连接梁。


© Hans Ege

由于在某些情况下，桁架结构的高度极高，很少有元件能以预制、焊接单元的形式运送到施工现场。大部分的结构必须以单个部件的形式运送到现场，并在现场以组装指南的形式组装起来。为了加快装配速度并使工作流程系统化，所有的装配环节都被设计成用高强度的螺栓连接。



屋顶的构造由于双锥体和整个屋顶包括所有的辅助部件是作为一个复杂的完整系统一起工作，对各种元素承重行为的研究和证明必须在整个系统中进行。综上所述，双锥体和屋顶结构以及所有的承载部件在早期阶段就被体现在一个完整的模型中。这使得设计对单个部件的更新可以牵一发动全身，直接在整个系统中监测、修改并在三维模型中展现。


结构轴测图

© Marcus Buck

另外，由于双锥体覆盖一个公共集会场所所有可能性的活动空间，是一个用于展览和特殊活动的空间，考虑到设计的可持续性，空气沿立面底部的一个低位进气系统进入，并通过锥顶的开口流入屋顶。地板空调和设置在墙壁和地板内的空气循环冷却系统确保温度保持在舒适的范围内，春秋季则通过立面上的百叶窗进行自然通风调节。


© Duccio Malagamba

o3桥 Bridge

© Richard Walch

动态和优雅在今天的建筑设计中起着重要作用。宝马世界的设计范式要求以一种优雅的方式描绘出动态力量。桥的设计理念是外部桥的结构和形式遵循内部桥，并扩大宝马世界的空间。它允许人们步行穿过街道，对外连接宝马世界和宝马博物馆，以及对内连接宝马世界内的各个功能区。


© Iwan Baan

由于在宝马世界内部，所有可公开进入的区域，如论坛、塔楼和双锥体，都由这座桥连接。因此，为了躲避内部的柱子，该桥被悬挂在屋顶上。在确定的全景点，桥上的弧形湾邀请客人暂停并欣赏风景。外部桥梁的最大跨度约为 60 米，选择的建筑材料是与宝马世界外立面相同的玻璃珠喷砂的不锈钢。


© Christian

© Duccio Malagamba

© Ari Marcopoulos

© Ari Marcopoulos

连接不同区域人行天桥的支撑结构主要由一个钢槽横截面作为桁架梁组成，结构间隔为3米。该桥在整体长度上没有显示出一致的横截面，因为内栏杆支架在几个交接处被水平“折叠”，并被玻璃护栏所取代。支撑结构中自由形状区域的设计被用来提高静态有效截面面积或者作为轻质的辅助结构。



桥梁支撑结构横截面大桥支撑结构设计的显著特点是无缝地插入了整个建筑结构中，因为它被悬挂在屋顶和大厅的结构上，并依靠塔楼和论坛的悬臂式固体结构。



内外桥截面图在双锥体前的室外有两根钢筋混凝土柱子之间最长的桥段，长 35 米，另有一个斜坡结构支撑着进入双锥体。在这里，桥梁通向双锥体中的螺旋形楼梯，使用灵活连接的钢支架，并根据单边负载环形梁的原则进行承载。



桥梁构件金属镀层计算模型是以整个桥梁系统为空间框架进行的，根据计算确定了桥梁横断面上弦不同刚度的弯曲长度。所有的变化和调整都在屋顶和双锥体的整体模型中持续更新，这一切使得桥体的动态变化与优雅形态成为可能。


© Marcus Buck

o4低技派概念 Low-Tech +高科技技术 High-Tech

宝马世界的技术方案融合了低技派的生态优化概念和高科技的技术方法。其背后的建筑理念将设计和功能同等地结合起来。例如，它的丝状钢结构，同时负责空调的使用；通过屋顶和外墙的太阳能增加了建筑物的供暖，其大面积的墙体也有助于通风；而玻璃围护结构有助于将表面温度保持在一个舒适的水平；外面的绿色植物，特别是在自然通风元件处，可以束缚灰尘，同时产生冷却效果。


© Marcus Buck

© Marcus Buck

展示大厅

自然采光、人工照明与环境气候以及声音环境的相互作用会对大厅内人们的幸福感产生影响，建筑技术系统的概念通过调整它们的尺度或加入适当的控制机制，将这些因素之间的相互关系融为一体，从而调节其各自造成的影响。


© Ari Marcopoulos

设计这些系统的一个主要目的是通过尽量少地使用通风、采暖和制冷的机械设备来实现节能。因此，这个巨大的展示大厅的取暖和通风并没有遵循常规的要求，而是采用了太阳能取暖和自然通风，从而在这个多功能空间中形成了一个“亚气候区”。当空气在立面和屋顶投影区域积聚时，热电流、风压和湍流会产生自然的空气供应。进气和排气通过自动控制的通风口进行交换，“自然通风”系统保证了展示大厅充足的新鲜空气。


© Ari Marcopoulos

大厅的屋顶系统对于这个由热、冷和空气组成的综合体有着重要且特殊的作用。为了研究于交付中心层行驶的汽车所排放出的尾气总量和其扩散的影响，设计师对热气流和其他气流进行了三维模拟，然后通过迭代计算去优化自然空气交换的进气口和出气口的布置，从而将空气中废气的比例控制在允许的阈值（约 10%）之下。


© Christian Richters

新车交付中心

宝马世界最关键的任务在于新车交付，交付中心在这里必须极尽所有的手段以优化客户在交付过程中的体验。它既是建筑的空间枢纽，也是建筑的功能主干，与此功能相关的流程几乎延伸到所有楼层。该区域也被称为 "码头"，因为车辆在旋转的平台上被移交给客户，他们可以从那里通过一个宽敞的斜坡驶出大楼。由于这个过程中会涉及大量尾气的排放，且交付中心是向这个“体验世界”中最大的空间 —— 展示大厅开放的，所以在通风设计方面必须要有特别的考量。在这里，仅仅对进出气流进行微调是不够的，废气的直接排出与新鲜空气的泵入更为重要。这部分的规划设计基于流通量在每小时 40 辆车的假设，或者说每天 250 辆车的交付量。


© Duccio Malagamba

© Richard Walch

论坛交流区

论坛交流区如同一个“楼中楼” —— 是宝马世界内最灵活的空间，以一种特别引人注目的方式体现了空间和视觉整合的概念，具有最高程度的功能独立性。这是一个可容纳 1200 人的单独活动区域，规格上能够满足从一间会议室转变为一个完整的剧场的所有活动需求。它配备了可变地形的液压平台，通过一个可沉入地面的可升降门，横跨整个舞台空间的宽度，使论坛可以与大厅相连，创造出一种新的大尺度活动空间。即使位处所有其他功能区域之间的敏感地带，这个部分使用的通风技术仍然能够满足其对舒适性和隔音效果的高要求。该区域的技术设施经过独立设计，完全融合在建筑内部。区域内的新鲜空气通过空气喷嘴横向供应，废气则通过顶棚排出，同时还支持根据室内的人数对所需的气流量进行无级调节。


© Hans Ege

© Hans Ege

餐厅塔楼

位于西南部的塔楼，朝向奥林匹亚公园，代表了一个最完整意义上的多功能区。既提供了有视线的封闭式室内房间，也提供了通往大厅和奥林匹亚公园的视线，以及室内和室外的步行通道和露台。这种结构要求在低层有广泛的分支根系。所有的供应和处理系统都通过分配给这个区域的装货场，并辅以存储区、衣帽间和员工室。特别注意的是各种结构的地下联网，这样就可以从所有的餐厅单元为整个建筑提供餐饮和供应。为确保使用舒适，塔楼独立的形式对建筑系统有很高的要求，技术设备小心地支撑着餐饮功能。在顾客停留时间较长的地方，空气从接近地面的高度进入。为了保证良好的空气品质，甚至在玻璃幕墙附近设加热系统，以防止冷却。


© Ari Marcopoulos

© Helene-binet