北京新机场的灵感居然源自肥皂泡？

9月25日，海说神聊京大兴国际机场迎来首航，标记着该机场正式投入运营。

_{·大兴机场，全称是海说神聊京大兴国际机场（Beijing Daxing International Airport，IATA：PKX，ICAO：ZBAD），位于大兴区和廊坊市广阳区之间。2015年，机场航站楼工程开工扶植；2017年6月，航站楼钢布局封顶；2018年12月，机场跑道道面周全贯通；2019年，本家儿体工程全数完工}

作为「扎哈遗作」，大兴机场航站楼的曲线式设计表现了已故英国建筑师扎哈·哈迪德强烈的小我气概，受到舆论的普遍存眷和会商。（拜见往期文章《海说神聊京新机场：宿世界首席女建筑师的遗产和背影｜大象公会》）

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此中最具识别度的「扎哈元素」，除了焦点区和五个手指形廊道构成的酷似「凤凰展翅」航站楼外不雅，就是建筑内部的8根C形柱，支撑起了投影面积达18万平方米、重量跨越3万吨的屋顶。

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这些C形柱如同花朵一般，从屋顶天然延长到地面。白日，阳光从天窗中倾泻而下，给人以开敞、通透、流动之感，令航站楼内根基可以做到不开灯。

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不外，大兴机场并非扎哈的小我作品，C形柱也并非是这位伟大建筑师的独创。

扎哈的遗产

2011年，海说神聊京新机场航站楼建筑方案设计招标项目启动后，共有7家国际顶级建筑事务所及结合体的投标方案入围。

最后落当作的新机场，是此中多方融合的产品：本家儿体布局和运营机制上以ADPi方案为根本、建筑艺术上吸收扎哈投标方案的诸多造型元素、融合海说神聊建院与平易近航院结合体所提出的「二元式」结构概念，并采用双层出发车道边，是一套「设计、运营一体化」的综合建筑方案。

以下是来自分歧国度的七种项目方案：

_{· 英国福斯特及合股人建筑设计事务所（FOSTER + PARTERS LIMITED）}_{· 海说神聊京市建筑设计研究院（BIAD）及中国平易近航机场扶植集团公司（CACC）结合体· 法国巴黎机场工程公司（ADPi）}

_{· 英国扎哈哈迪德事务所（ZAHA HADID LIMITED）等5家结合体}_{· 上海华东建筑设计研究院有限公司与新加坡CPG咨询有限公司结合体}_{· 美国HOK建筑事务所与荷兰NACO机场咨询公司结合体}

_{· 英国奥雅纳工程参谋公司（OVE ARUP&Partners）与英国罗杰斯建筑事务所（RogersStirk Harbour&Partners）结合体}

此中8根C形柱的设计，即是新机场建当作方案接收的「扎哈投标方案的诸多造型元素」之一。

扎哈·哈迪德事务所对C形柱的利用，可以追溯到在2013年建当作的塞克勒蛇形画廊咖啡厅。

塞克勒蛇形画廊2013年9月28日揭幕于伦敦肯辛顿花圃。新开的蛇形画廊与原有的画廊相距仅7分钟旅程，建筑前身是一座建于1805年的火药库，此刻当作了蛇形画廊的第二艺术空间。

在这个项目里，扎哈·哈迪德的设计包罗对火药库的更新革新，同时在建筑一侧加建一个现代气概的咖啡厅。这也是扎哈·哈迪德继罗马MAXXI之后，在欧洲设计的第二个艺术空间建筑。

_{· 扩建部门与原有建筑的关系}

在扩建部门，扎哈·哈迪德实践了她们研究了很长时候的「曲线布局概况」——为了和原有的汗青建筑形当作对比，扩建的部门采用了21宿世纪典型的轻巧通透、富有动感的、今世特征光鲜的玻璃纤维织物膜屋顶，与安然平静稳重的古典建筑形当作互补。

这个心猿意马制的玻璃纤维织物膜也是建筑承重布局的一个部门。同时，为了支撑屋顶中部的重量，提高建筑采光，在咖啡厅内部开创性的设计了五根C形柱。

C形柱是一种单侧开放，顶部启齿的倒锥形屋顶支撑形式，因截面呈C形而得名，其形体如同倾倒而下的牛奶，塑造流动性的同时，上方的启齿为室内供给了充沛的光源，解决了建筑的日间采光。

此外，C形柱外形丰硕了建筑屋顶的空间条理，让人联想到细胞布局的造型。

_{· C形柱布局示意}

固然塞克勒蛇形画廊只是一个不到一千平米的小项目，但这个项目验证了C形柱作为屋面支撑布局的可行性。

海说神聊京新机场的项目设计引入扎哈·哈迪德事务所之后，C形柱的设计也随之进入了新机场。

不外要领会C形柱在建筑设计中的原型，还需要再标的目的前追溯，从另一位闻名建筑师说起。

弗雷·奥托的番笕泡

起首开创了C形柱的，是德国建筑师弗雷·奥托。

奥托1925年5月31日出生在德国的西格玛，在柏林长大。二战时代，弗雷·奥托在纳粹空军中担任飞翔员，在纽伦堡四周被俘，在法国沙特尔渡过了两年战犯生活生计。

战俘营期间，弗雷·奥托担任建筑师，学会了利用手头极为简单的材料建造分歧的建筑布局。

2015年，弗雷·奥托因其轻巧通透的帐篷式建筑布局，以及其他独树一帜的工程作品被授予普利兹克奖。

普奖评委评价弗雷·奥托时说：「他从大天然及其机制中发现灵感，追求以利用起码物料和能量的体例来包抄和笼盖空间。早在可持续成长被正式提出之前，他就已起头实践并推进这一理念。他的灵感来自于天然现象——无论是鸟类头骨、番笕泡沫，仍是蜘蛛网。」

比起建筑师，奥托本人更愿意将本身看作天然科学家，相较钢筋水泥，奥托近似偏执地从天然形态中寻找灵感。

在他的设计原型里，呈现最多的是番笕泡。在他看来，番笕泡能天然延展以达到所谓的「最小曲面」，膜材料在所有偏向的受力是均等的，它的形式顺从本身的纪律，并不以设计者的意志为转移，形式和布局在此形当作了一个不成分的整体，共存于不成变的形体中。

1997年，弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven一同介入了德国斯图加特火车站翻新工程的设计竞赛，并最终获得了一等奖。

在这个方案中，奥托实践了本身基于番笕泡的C形柱研究。

_{· 斯图加特火车站翻新工程设计方案/弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven}

斯图加特原有的火车站建于19宿世纪，跟着德国高速铁路的扶植，原有的车站已经不克不及知足利用需求。

为了不粉碎原有城市肌理，弗雷·奥托和Christoph Ingenhoven的方案是在原有的火车站底部12米扶植一个新的高铁站。

_{·斯图加特火车站翻新工程设计方案/弗雷·奥托和ChristophIngenhoven}

为了实现地下车站杰出的通风和采光，在支撑站台屋顶的布局上，弗雷·奥托开创性的利用了C形柱的设计，从而包管车站可以或许实现「零能耗」，不需要加热，冷却或机械通风。

同时，开敞的屋顶布局也为市平易近缔造了一个体样的广场空间。

当然，立异的布局设计也为施工带来了很大的难题，从1997年设计竞赛起头，车站颠末了漫长的会商和布局论证，今朝，这座建筑仍未落成。

此外，火车站也和德国柏林的新机场（勃朗登堡机场）一样，遭碰到了严重的预算超支。

1997年，弗雷·奥托和ChristophIngenhoven拿下设计订单时，德铁、联邦、巴符州和斯图加特市当局所估计的工程造价仅约合25亿欧元；比及2004年的经济可行性测算中，德铁便已经发现，工程造价可能超出跨越此前估计。

此后，预估造价一路飙升，到2009年已经翻了一倍，达到50亿欧元，而2016年德国联邦审计局给出的估计数字是100亿欧元。

因为地下岩层组成复杂以及对于铁轨扶植的要求不竭晋升，斯图加特新火车站的造价仍有上升的可能。

_{· 正在施工的车站}

更大的C形柱

回到大兴机场航站楼项目里，为了塑造大跨度的无阻碍空间，中心大厅里6组共8根C形柱支撑起了焦点区域180m直径的无柱空间，负重跨越3万吨。

这些C形柱既是布局体，也是光源，同时也是内部和屋顶毗连的焦点空间要素。

因为更大的体量和规模，大兴机场的C形柱比斯图加特火车站和塞克勒蛇形画廊咖啡厅拥有更强的流动性，建筑内部与屋顶的联系也得以增强。

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在布局类型上，因为体量的转变，航站楼的C形柱按位置和柱底标高的分歧分为4 类：C1，C2，C3，C4，每类两根柱关于南海说神聊中轴线对称。

分歧类型的C形柱标准也分歧，最高的C形柱为C3柱，支承在首层地面，柱高为38. 5m；最矮的C 形柱为C2 柱，支承在4 层地面，柱高为19.8m。

_{· 大兴机场C形柱的四种类型（来自海说神聊京市建筑设计研究院有限公司机场项目布局工程师束伟农，朱忠义，祁跃等撰写的《海说神聊京新机场航站楼布局设计研究》一文）}

在海说神聊京市建筑设计研究院有限公司机场项目布局工程师束伟农，朱忠义，祁跃等撰写的《海说神聊京新机场航站楼布局设计研究》一文中，对C形柱的靠得住性有过具体的阐发。

颠末他们的计较，C1柱竖标的目的极限承载能力系数为3. 89，C2柱为3. 25，C3柱为3. 9，C4 柱为4. 19。由此可以看出C形柱可作为靠得住的竖标的目的支撑构件。

同时经由过程比力各C形柱的程度承载能力及其在罕遇地动感化下所承担的地动力，最小的倍数为3.71倍，知足大震弹性的机能方针，当C形柱达到竖标的目的极限承载力时，C形柱的粉碎位置均位于C形柱顶部与屋顶网架毗连位置，因斜腹杆受压愚昧而达到极限承载力。C形柱顶部因为受到相邻支承筒、幕墙柱等竖标的目的构件的约束，有用限制了C形柱的扭改变形，在程度荷载下，C形柱的粉碎以抱负的整体压弯粉碎为本家儿。

由此可见，C形柱可作为中心大厅屋顶钢布局有用的支承布局利用。

此外，在海说神聊京工业大学建筑工程学院传授张爱林等撰写的《海说神聊京新机场航站楼C3和C5型柱系统整体不变阐发》一文中，也认为C 型柱具有杰出的整体不变性和承载能力。

_{· C形柱力学模子，来自海说神聊京工业大学建筑工程学院传授张爱林等撰写的《海说神聊京新机场航站楼C3和C5 型柱系统整体不变阐发》一文}