Studio Alpha 大巧筑人 | “柔软的与坚硬的”
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“混凝土作为一种传统材料，也因此习惯自然的压抑了想象。传统的混凝土建造和设计工业方法被用于高度发达的基于棱角形态为默认值的传统体系。在此背景下，混凝土框架的制作和细部很少成为设计师的关注点，你找个施工队他也不会愿意你搞些奇奇怪怪（不是无趣的方盒子）的形状。当混凝土的可塑性完全不被考虑，此性质便沦为仅为运输和存储提供便利的功用。”
Studio Alpha大巧筑人的Open Project 09 《重装家居》是一个实体设计建造项目，以突破性的柔性框架浇筑具有特殊自然曲面的实验性课题。该课题设计历时4周，现放置于SA上海设计中心作为在这里工作的大家的拳击沙包架子。
被框架辜负的混凝土
以钢筋混凝土为承重结构的建筑是城市日常生活的特征。这种材料本身很廉价，因为建造施工的过程流水线化，而且好像也不需要资深的专家来指导设计，尤其是相较于其他建筑材料。随着世界多个地区的快速城市化，钢筋混凝土成为了当代的建筑材料选择，成为肆意的建造行为的象征。
所有工业建筑材料全部生产于其所属物料厂- 锯木厂，轧钢厂，挤压型材厂等。 这些都是单轴工厂，不管是风力，水力，牲口力，或电机动力。所有通过此种工厂生产线出产的物料沿着其长向都会有一致的剖切面（如果你用过面条机面片机，可能大概是一个原理）。这就是所有直线，扁平条状和片状建筑建材的生产工具和方式造成的来源。于此明显的例外包括铸刻和注塑的物料（比如你手中那台性感的iPhone就是CNC铸刻的外壳）。但是同理而言，如果是注塑入由片条状型材所造的模具，那所得到的铸件将仍然是既扁平又直线且90度直角连接件所造。毕竟能从一个扁平单一剖面板片能最容易造出来的就是一个方盒子。
与单轴物料厂并行发展的就是基于分析扁平剖切面面积的工程计算技术。计算尺这种工具，即是同结构理论和其计算法一起出现的，是一种只能一次做两个数字做乘除法的模拟计算器，但其特别适合计算矩形和均一剖切面的面积。这样一体连续的工具组合与同样演化出的笛卡尔X-Y-Z轴系统血脉相承。这种强壮连续的物料文化当在钢筋混凝土在19世纪晚期引入时不可避免的决定了其模具方盒子的形态。
二战后的建筑大师们开始尝试着解放混凝土这种建材的可塑性。从现代主义先驱Eero Saarinen和Felix Candela等人对混凝土自由形态在60年代的探索（但主要是通过微积分刚性的胶合板板片来拼出曲面），到当代Zumthor和安藤对混凝土材料特性的探索。可我们仍然没有开始从根本上重新定义柔性框架带来的设计革命。
材质的行为决定过程
柔质混凝土模架的创立代表了一个在树干层面虽简单但是深入和本质的改变。僵硬，平板化，有棱有角的混凝土模件世界突然不费劲的转换成了柔软，感性的曲线化形式，并且开始体现光感的变化。沉重，昂贵，坚硬的模具被替换成轻盈，高效，廉价并且可复用的薄膜体。
柔质布基框架在1960年代最早被用于大型桥梁的水下桥墩的预制浇筑。现在就任于MIT和Bath作为访问教职，C.A.S.T的创始人Mark West领导小组从事了大量的柔性模具的混凝土成型实验。West的尝试专注于像柱，梁，拱顶和楼板等可见建筑元素。通过使用那些被注入液态砂浆后会延展变形的布料来最大化混凝土的可塑性。
那些柱子上都有极度光滑和感性的表面处理（这个我们在自己的装置实验中进行了延伸的实验，比如探索使用胶皮垫来做框架基质，以及之后的化学表面处理等），用可渗透膜材料这种能让气体和水分慢慢渗出来的外膜，促使这种形式结构的表面形成一层富含砂浆膏体的表面。这样就直接意味着混凝土表面最具对布料框架的质感的精确细致的反模。等混凝土一干，连接缝出最细小的针线活都能刻印在水泥膏上，这也给布料缝合在柱子最终美学感官一个决定性地位。艺评人Kenneth Hayes 认为『有一种像是奇异的水下花园般的浮力和膨胀感』。
Studio Alpha大巧筑人在数年前就开始了关于柔性模具的浇筑研究，在2013-2016年之间都在进行各种各样的尝试并且缓慢的延伸我们的知识领域。在柔质模具中，混凝土回归其流体，感性及敏感的材质状态。其同模具的关系主动不再被动，以其可塑性和自重对决定其最终形态起到特有且关键的作用。混凝土这种表现形式赋予在建造和设计中其可塑性自身以力量。而在这个过程中，传统刚性支承的配合也给予了精确控制浇筑构建边界的技术能力，我们甚至在早期的石膏浇筑中参数化设计了浇筑的模具来实现高度可控的外在形态。刚性模具既是浇筑的边界，也使柔性材料得以灵活的变化形态。
参数化设计的石膏浇筑体
几乎所有布料都可以用来成模，特别是用来给混凝土结构塑形，因此布料的选择相当广泛。
现代此领域的建造实践几乎全部选用聚烯烃polyolefin织物这种几乎是完美的框架材料。然而此领域可探索的其他布料十分丰富，尤其是涉及到表面肌理的选择。
任何形式的布料都得同时既是材料又是结构。比如涤纶织物，你觉得她是涤纶做的东西吧，她有涤纶的所有机械特性，然后她又是个编织结构。每种布料都自带来自身结构和所含材料的运作机制。这两个的效果哪个都不能忽视，他俩确实就是『编织』在一块布里边的。
因为材料和结构本身有无数组合，设计师也能因此创造出各种具备迥异长相和性能的布料。有些很硬（这个是材料的结构特质，负载抗变形性，比如编织玻璃或碳纤维布），有些很有弹力（比如丝袜用的氨纶）。然而我们前四年都是用女生的丝袜做的（＊￣（エ）￣）
SA Open Project 09 | 重型家居
我们的重装家居OP小组今年在SA总部的屋顶花园里进行了柔质浇筑的形（破）态（坏）生（折）成（腾）实验，最终目标是建造一个户外的混凝土家具。我们进行了不断的柔质框架的石膏实验，得到了很多奇奇怪怪不可言喻的形状们。
关于SA OpenProject09重型家居,更多信息请点击
上一波竞赛都没赶上？我们还多着呢～
我们的探索始于100x100标准配比石膏和丝袜框架，我们根据往年的经验和美学上的考量，选择丝袜（黑色）作为第一轮形态控制的柔性框架。氨纶制黑丝袜的拉伸性极强（抗扯裂扩散能力一般，但成本低廉），因此只要液浆浇筑后施压不会太高，丝袜的塑形自由度非常大，只要稍加介入，经常能够超越由于重力产生的简单黄瓜状系形态。因此我们之后也开始发现了我们对柔质布料性能的主要诉求，在能够承受液浆施加应力的强度范围内尽量的有弹性或者可塑性。
下一步就是把体量等比放大约8倍成 200x200 的标准配比石膏，这样液浆凝固后的产生的压强会指数级得增大，那么在这个时候丝袜的强度就非常的捉襟见肘了，必须通过合理的设计来控制石膏浇筑物的体量来将丝袜上承受的应力控制在一定的范围内。当然这种额外的支承与限制也进一步提高了模型的复杂度。
这一步开始我们打开了两个变量，一是队员开始实验自选生石膏粉和水的配比，这样的结果除了最终浇注体的密度会发生变化,从而引起重量和产生压强的变化，继而产生对柔性布料框架承受应力强度的要求变化，且对其拉伸和曲线形态产生影响（简单的形式描述就是水越多肿瘤越大）。这样在布料恒定的条件下，单靠加大液浆的密度就会形成一个形态变化的过程。这是这步材质行为的一个表现。当密度达到一定程度时，柔质框架已经无法承担液浆重量，从而产生辅助支撑系统的需要，而这个辅助支撑系统也是形态设计中的另一个重要环节。
赵凯文同学用他精致的刀工和精致的肱二头肌切出了很多密斯般的刚性辅助支撑框架。
二来是生石膏粉和水的配比变化会影响到石膏铸体的凝固时间，布料的透水性本身也会影响凝固时间，增加水的比例或选择不透水布料会延长其凝固时间， 从而增加了塑形行为的时间，塑形终态差异大相径庭。
在一次实验中，向晨同学试着分三次（一部分凝固了再浇筑另一部分）浇筑她的石膏块，已试图产生形态差异于一次浇灌。当然她的这个想法最初只是因为石膏粉太少水太多导致铸体根本没法凝固。
液浆不凝结 塑形行为就不会结束。
我们的最终混凝土实体搭建的concept来源于王赟同学的一个简单的sketch，去营造一个暗示“打开的门”的装置。我们决定使用加厚玻璃布作为柔性框架的材质，这种布料的强度很高，其弹性行为在未被混凝土砂浆灌满框架前几乎完全不显现，所以最终的曲线形态是高度可控的，并且经过重复使用后应该能够保持形态的一致性。玻璃布成型的铸体的表面有着超光滑的质地，加上有机的曲线造型，完全就像是肌肤一样的质感，这种材质相对于其他粗糙表面处理很重要的优势就是抗风化侵蚀能力更强，即便放在室外也可以保持完美finish很久。
这是一个没有三维模型的建造项目，我们能做的是更多的控制木模具的硬质边界及布料的裁剪图样，当把石膏凝结的终态数字化后，我们可以开始更灵活的尝试用建模寻找由于固液配比，布料薄厚和塑形行为时间产生的形态迭代。并最终归档这个连续的塑形行为过程。
我们的建造成品高度超过3.6m，每个单体的重量超过一吨，并且要求在台风频发的上海能够稳妥的矗立。同时由于site处于四楼的天台之上，防水、承重皆给我们的设计带来了无法想象的难度。我们在这里省略1万字的技术介绍，仅仅举三个例子。
我们设计了自己的特殊轻质（1650KG/M3）陶粒混凝土配合比，远远低于传统混凝土密度2450KG/M3，但同时又能达到C25的强度，更通过分区同步浇筑实现了同一块混凝土表面强度等级远高于内部强度；
我们独立设计了两个成品的钢基础，确保在台风天的安全性，并且实现两个成品可以无伤拆卸运输；
我们成功做到不用任何大型电动机械就立起了这俩宝贝。
最后特别感谢一下参与了本项目的诸位，你们最棒了。
Design Crew
蔡承智
WUSTL MArch, Project Architect, Construction Adviser
杨然
Upenn MLA, Landscape Architect
钟石领
Upenn MArch Candidate, Intern Architect
李海妹
Rice MArch Candidate, Intern Architect
王赟
RISD Industrial Design, SA Student 18Fall
赵凯文
RISD Industrial Design, SA Student 18Fall
向晨
William & Mary Fine Arts, SA Student 18Fall
范新楷
Shanghai Jiaotong Environmental Art Design, SA Student 18Fall
龚思钰
Tongji Civil Engineering, SA Student 18Fall
参考文献:
[1] West, M. (2017). The fabric formwork book: methods for building new architectural and structural forms in concrete. London: Routledge.
[2] Candela, F., & Cassinello, P. (2010). Félix Candela: centenario 2010: la conquista de la esbeltez = centenary: the achievement of slenderness. Madrid: Fundación Juanelo Turriano.
[3] Deplazes, A., Söffker, G., & Thrift, P. (2013). Constructing architecture: materials, processes, structures: a handbook. Basel: Birkhäuser.
[4] Bonnemaison, S., & Eisenbach, R. (2009). Installations by architects: experiments in building and design. New York: Princeton Architectural Press.
[5] Vogel, S. (1996). Life in moving fluids: the physical biology of flow. Princeton, NJ: Princeton University Press.
[6] Center for Creative Photography, The University of Arizona Foundation. LOLA ALVAREZ BRAVO
[7] Entreentre. Ee 1 - interview. Drawings by Mark West. 2015. http://entreentre.org/Ee01.html
[8] MIT Architecture.The Secret Life of Structures. 2015
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2016念景观硕士的小伙伴们
2016念城设和规划的小伙伴们
（点击文字，查阅2017年20期Open Project介绍）
OP 01|拆铁轨
OP 02|书乡Bibliotheca Nostalgia
OP 03|The Chinese Block
OP 04|飞机场设计Now Boarding
OP 05|YoungArchitectCompetition古堡|天文台
OP 06|艺境
OP 07|游轮与自愿的囚徒
OP 08|IFLA 17—动力景观：为社会正义而设计
OP 09|SA上海线下搭建：重型家居
OP 10|拉脱维亚鸟类观察塔竞赛
OP 13|天空之城 Cities for a Flying World
OP 14|对话毕加索
OP 16|Real Virtuality现实拟境
OP 17|Mathematical Form-Making 数学之美
OP 18|SKYHIVE 空中蜂巢摩天楼竞赛
OP 19|动态重组的空间原型
OP 20|建筑构造Fast Pace Slow Space
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