「根須」裡的植物王國，2019北京世園會植物館

2020-08-30 環球建築

層疊的「根須」手稿

層疊的「根須」 © 夏至

為了響應2019年北京世界園藝博覽會「綠色生活、美麗家園」主題，植物館策展理念為「植物：不可思議的智慧」，並由此引出了一則其造型生成的故事。

升起的地坪裸露的根須

在世博會語境下，建築有所隱喻是不可避免的。用什麼樣的形式來吸引遊人對「植物：不可思議的智慧」的好奇，是策劃定案後的難題。隨著一個個用普通造型的概念被否定，我們的設計聚焦到以植物為本體。

早期概念方案

我們力圖去尋找植物生命力最旺盛的部分，發現最令人好奇的是深藏於土壤之中的根系。在頭腦風暴中，我們還傾向於讓建築的邊界模糊。當用懸掛的杆件使建築成為一片模糊的結構的嘗試出現後，「根須」概念被鎖定了：這些垂直懸杆並不是具像的根須形態，而只是一種「隱喻」。

在所有發散型天馬行空的方案中，有一個方案在東側平行於園區的主路方向做了個大挑簷，成為進入展廳的灰空間。面對百米餘長簷口的水平輪廓線，業主做出了決策：「升起的地平線！」這樣土壤和根須結合起來，構成了一層神秘的面紗，以一種狂野又自然的姿態形成了邊緣方正的建築輪廓。這層面紗可以讓人自然而然地聯想到一般情況下看不到的根須空間。

「根須」與泰戈爾的飛鳥集

懸垂的杆件強化了根須拔地而起的生命力，用直達天庭的垂直感，演繹了植物的力量。參觀者在園區入口就可以遠遠地看到一方土壤拔地而起，懸在半空，成為世園會一景；走到近處，這方升起的地平下方，叢生的垂杆造就了極具魅力的等候空間，象徵著植物的根系世界，讓排隊的觀眾仿佛潛入泥土的蔭翳，從一個尋常看不到的特殊視角仰視地平，開啟了一個透視植物智慧的繽紛之旅。

「紅樹林」為「根須」賦能

2017年3月1日，設計小組向當時萬科董事會主席王石作了方案匯報。作為深圳紅樹林保護基金會會長的王石，一眼就把懸垂的根須和紅樹林聯繫起來。紅樹林是在亞熱帶海岸線潮間帶生存的植物族落，是海岸衛士，也是候鳥遷徙的休憩地。

深圳紅樹林實景，來源於網絡

紅樹林具有一系列適應潮汐的生態和生理特徵：它裸露在水面以上、最具有形態特點的支柱根，恰恰與我們「升起的地平線」下懸空的「根須」不謀而合。這個聯繫也有深刻的寓意，使建築造型不只是植物形象的隱喻，而是把表層的能指帶到了社會學的所指：中國東南沿海近三十年來史無前例的城市化，破壞了大量的紅樹林，透支了自然環境的承載力。所幸的是近年來對這種不可持續的發展模式的批判和反思，已成為社會的主流意識。我們國家承辦世園會也是基於宣傳這種環境保護的意識，並要引領這種意識。

植物館溫室中的紅樹林© 楊超英

紅樹林的衰與興也是中國這段城市化歷史的縮影。深圳的海岸曾經布滿了紅樹林，但在快餐式的造城運動中，深圳成為了填海造城的急先鋒。而近年來深圳的紅樹林修復工作卓有成效，又打造了新時代條件下一張新的城市名片——這無疑給植物館的設計思路找到了一個批判現實主義的落腳點。

「根須」的成形

形式必須服務於功能，「根須」在不同立面上有不同的表達方式：東側為建築的主立面，並且是18m進深的排隊等候區，根須能利用這個進深形成更複雜的表情，讓遊客在等候時充分感受到土壤空間的奇妙，使排隊並不乏味。建築南側及西側則為植物館主要的採光面，根須只有薄薄的一層，作為遮陽構件，在滿足了植物生長所需要的光照同時，減少了熱輻射。

平面圖

在東側排隊空間內，為了突出「地下」感，我們利用山洞的形式對根須進行了剪裁和定型：在灰空間的北端與南端，分別是建築的主要入口及出口，設計了穹頂一樣的根須空間；而在灰空間中部，為主要的排隊區域及戶外樓梯所在的位置，結合曲折的樓梯造型，設計了更多尺度更小的山洞，和甚至類似隧道的空間，讓遊客仿佛穿梭在洞中。地面上有無邊水池，水中根須的倒影，放大了根須的形象，同時又為排隊區降溫。

根須分析圖

關於根須的排列方式及密度的設計，先確定了幾種較為合理的根須布置方式，並固化為參數化構件，可以隨時調整根須的數據，並和成本結合，時時比對不同密度下根須所呈現出的造型狀態，以找到一個理想的性價比方案。

通過參數化設計控制根鬚生成

不同密度方案比較

不同垂懸模型照片

結構設計和材料選擇要面對上萬根「根須」。根須的長度2m-15m不等，對於如此細長的構件，如何抵抗水平力帶來的抗扭、以及控制末端擺幅成為了問題的關鍵，為控制不同長度下根須的末端擺幅，必須分解成不同材料和管徑，並通過參數化設計的方式，將這些數據導回進實體模型，不斷的反向推敲和優化根須的整體造型，儘量減少不利長度的根須的數量，最終使根須自身的比例達到一個美觀的狀態，並且控制住了末端的擺幅，以及最小限度地使用水平支撐杆件。

根須受力分析圖

雖然也曾有使用創新材料的嘗試，根據防火要求，最終只能鎖定在鋼、鋁合金、和3D列印三種材料之上。3D列印材料曾是最想嘗試的，但在分析了防火性能、受力性能、加工速度以及成本等多方面因素後，發現其雖然新穎，但在這幾方面的性能上均存在不足之處，因此，根須最後的材料確定為鋼和鋁合金。較長的根須需要更強的剛度，因此用了鋼管；較短的根須數量眾多，因此選用了鋁合金管，最大化減少根須帶來的結構荷載。

為了讓根須在視覺效果上更有自然感和層次感，選取了三種深淺不一的棕色，通過參數化軟體的幫助，在確定了其中一種為主色的前提下，按照60%，20%，20%的比例對根須隨機上色。而在根須施工前，又挑選了色卡範圍內相近的9種顏色進行現場打樣，放在不同的光照條件下進行對比和挑選，並且充分考慮到鋼管和鋁管在進行氟碳噴塗後纏身的不同顏色效果，進行了精細化調整，最終確定了實際施工中對不同材質根須進行上色參照的色號。

「根須」的實現

為了達到更加自然的視覺效果和更加合理的受力性能，每一根根須都有自己不同的長度、材質、顏色、管徑等不同的身份信息，這在施工上是個很大的挑戰。為了保證在施工全過程中這些信息的準確性，我們再次利用了參數化設計的手段，將每一根杆件根據其平面位置進行了分區編號，有其自己的身份證，而身份證又能綁定所有的施工信息。參數化軟體高效準確地把這這些巨量信息用清晰簡潔的表格表述出來，提供施工方在工廠對加工好的根須的編號，現場根據這些編號就可以定位和安裝了。

每根根須都有自己獨有的數據

根須施工圖

由於根須過於複雜，在不同等級的風作用下會形成依靠風洞模擬都難以預測的局部風環境，產生頻率共振問題，這是在前期設計中不好計算的，只能依靠現場檢查統計，利用構造措施進行局部調整。在保障安全的前提下，根須安裝後又結合實際風速測試，對構造措施進行了加強處理，並儘量減少其對視覺完整性的影響，最終形成了目前的狀態。