悬岸飞桥,安徽 来建筑设计工作室

Hanging flybridge, Anhui Lai Architectural Design Studio

悬岸飞桥,安徽 / 来建筑设计工作室

设计公司:  来建筑设计工作室

位置:  中国


桥,在传统中国,是一种饱含“情”与“志”的标志物。一方面,在乡村造桥是一种功德或是纪念;另一方面,“桥”是一种诗情的想象,在传统山水画的谋篇中,是整个画境的入口和起点。不只是物本身,桥是一个可以入画的艺术形象,造桥是一个福祉于民的社会事件。

▼场地环境

 

项目的场地位于安徽祁门县桃源村。一条10米宽的水系贯穿村头村尾,阻隔了村落和农田。为了便于村民去田间耕作,需要增加一座人行桥。水系是居住和劳作的分界线,而桥则是通向田园山野的入口。后山上,毛竹密布。用竹子建造,材料本身取之于自然,为人所用,是一种在地的营造。

▼场地原貌

 

▼悬岸飞桥外观

 

▼鸟瞰图

 

确定了造桥的材料之后,这座桥该以怎样的画意呈现?

 

竖向挺立是重力最直白的表达,压弯才是对重力的一种诗意的刻画。不同于木构与石构,竹材本身就具有良好的可弯曲的韧性,而且通过人工的火烤工艺,弧线曲率变得更加可塑,为人所驭。被烤弯的竹子,随着时间推移,会逐渐产生回弹力,这是一种天然的预应力。

▼被烤弯的竹子(左)和施工过程(右)

如何实现一个跨度为10米的桥梁,简支梁桥和拱桥是最适合的结构选型,但是河岸一侧,桥头正对两棵树,若要做成桥基础无疑会破坏树根,为了避免影响树,选择了悬臂梁结构。

▼悬臂梁结构避免了对树的影响

 

▼河岸一侧的树得以保留

 

德国结构力学家库尔曼,在1866年就绘制了一张悬臂梁的结构主应力轨迹线。可以看到一个受到均布荷载下的悬臂梁,可以将其复杂的应力简化为图中的轨迹线,即当我们沿着应力线布置成仅仅受拉或者受压的二力杆,则达到了结构的最大效率。这也是后来工程师对结构构件进行格构化的依据和方法,比如造于1890年的福斯湾大桥即是一种钢结构桁架悬臂梁。

▼福斯湾大桥(左)和库尔曼绘制的悬臂梁的结构主应力轨迹线(右)

 

然而对比库尔曼的原图我们发现,真实的合理主应力线其实是弯曲的,然而在工业化制作的钢结构和混凝土结构当中,弯曲的成本较高,只能简化为直线的三角形单元桁架。竹子的弯曲特性,可以更加接近合理应力线,比起工业化的材料更具有一种理性的优势。

▼竹子的弯曲特性可以更加接近合理应力线

 

▼西侧视角

 

通过对竹桥建模和结构计算可以看出,每一根竹竿的弯矩被很好得平均分布在整根竹竿,而轴力则是逐渐递增。符合材料的属性和应力分配的设想。

▼内力恒载弯矩(左)和内力恒载轴力(右)

 

桥面扶手同桥身融为一体,成为主要的结构高度,而桥面较为平缓,利于行走。桥身上弧线的为受拉杆件,直线的为受压杆件,有效避免了竹子受弯不利的弱点。竹结构的节点是核心技术问题。通过钢片加强以及竹筒中用混凝土灌浆来加强节点,另外增加不锈钢抱箍解决了竹子日久开裂强度下降的问题。

▼平缓的桥面

 

▼模型

▼施工过程

最终,竹构悬臂桥,仅靠竹子的力量,自一岸飞架而出,直达对面,形成悬岸飞桥的画面。桥的端头同对岸脱开,犹如“断桥”,强化了悬臂这一结构形式的奇观感,形成了一种因结构张力而产生的戏剧性。

▼仅靠竹子的力量,自一岸飞架而出

 

▼“断桥”般的观感

 

▼场地平面图

 

▼轴测图

 

▼平面图

 

▼剖面图

 

▼节点

项目名称:悬岸飞桥

业主:祁门皖农旅游投资发展有限公司

设计方:来建筑设计工作室

项目类型:桥

竹结构施工:上海境道原竹建筑设计工程有限公司

地理位置:安徽省,黄山市,祁门县,闪里镇

主持建筑师:马科元

结构顾问:常江

设计团队:龚澄莹,陈运,胡霄玥

摄影:唐徐国,赵奕龙

结构:竹结构

用地面积:20 m²

建筑面积:20 m²

设计周期:2018年3月-2018年9月

建设周期:2018年10月-2019年5月

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