寻找青年的声音

寻找青年的声音(2)丨胡建辉:在“大跨空间结构”上奔跑的年轻人

来源:Original    作者:admin    发布时间:2021-09-08    访问量:274

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古代恢弘典雅建筑和现代大型公共建筑,有什么不同?一个显著区别是内部支撑物的数量,古建筑需要许多柱子以构造庞大空间,而现代大跨建筑已经很少能看到突兀的柱子。

在建筑结构上,通常把跨度在60米以上的结构定义为大跨空间结构。由于人类活动越来越需要大型体育设施、展览场馆、交通枢纽等公共建筑,大跨空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。

上海交通大学长聘教轨副教授胡建辉,就是从事“大跨空间结构”研究的年轻人,在今年上海浦江创新论坛“寻找青年的声音”中,他建议要做“双碳”驱动城市更新,应对全球人居挑战。


“大跨空间结构”成热门领域

胡建辉本科毕业于重庆大学,2015年在上海交通大学取得博士学位后去了日本东京大学,2020年又回到上海,成为上海交大的一名副教授。多年的求学生涯,他的关注点却一直没有变——在保证安全的基础上提升建筑性能。

大跨空间结构已经是建筑上热门的研究方向,想要让建筑摆脱柱子的束缚,又能提供足够的支撑力,需要在材料、力学、结构等方面齐头并进。早在2010年,上海世博会的许多建筑就已经践行了这一理念,上海人印象最深的,莫过于六朵“巨型喇叭花”连成的世博轴,这是当时世界上最长的索膜结构,轻薄、柔软和高强度的膜材让透光、集雨、受力等功能变为可能,也让一个支点能覆盖更多空间。

胡建辉参与了上海世博会日本馆的科研和分析。世博会上,日本馆如同一条胖乎乎的紫色蚕宝宝卧在浦江畔。“‘紫蚕’是典型的大跨度建筑,在外包裹高透光的ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)双层膜气枕及太阳能电池,馆内采用环境控制技术,使得光、水、空气等自然资源被最大限度利用。”

1. 上海世博会日本馆-紫蚕-来自胡建辉.jpg

我国最出名的薄膜建筑,莫过于2008年北京奥运会的标志性建筑“水立方”,根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计外墙面令人拍案叫绝。值得一提的是,它的气枕“外衣”也采用了高性能ETFE薄膜,如今“水立方”采用智能化技术完成游泳池与冰场的转换,即将服务北京2022年冬奥会。

2. 国家游泳中心-水立方-来自www.watercube.com.jpg

精准调控,数字化赋能建筑安全和性能

人、城市与环境是一个绕不开的话题。在胡建辉眼里,在上海这样一座超大型城市中,人建设城市、城市影响环境、环境又反过来影响城市发展,三者形成了互相作用、互相反馈的闭环。据中国建筑节能协会报道:2018年全国建筑全过程能耗占我国能耗的46.5%,在“碳达峰”“碳中和”背景下,让人人都能享有高品质生活的城市如何建设,是摆在胡建辉眼前的难题。

“建筑是可以做到零碳排放的。”胡建辉说,这需要建筑有合理的空间布局、可再生能源利用机制以及精准的控制技术。“拿体育馆内空气调节来说,利用安装于座位下方出风口的精准调节,避免大空间无效区域能源消耗,可以有效实现建筑节能。”

数字化手段的加入,为精准调控建筑结构受力提供了支撑。据胡建辉介绍,在日本川口研究室工作期间,他们的一个研究方向是实时检测和评判大型公共建筑的屋顶、天花板等在地震中的安全性能。通过把屋顶和板材照片导入电脑,用人工智能手段判断结构和非结构在地震中的掉落概率,判断准确率十分可观。

 

6. 东京大学可持续建筑2-来自胡建辉-1.jpg


开启想象,为面向未来的建筑积蓄力量

胡建辉心仪的设计师——德国慕尼黑奥林匹克体育场的弗雷·奧托(Frei Otto)引领了“轻质空间结构”的理念,他还曾经提出要为常驻北极科研工作者建造一个“北极之城”的超大穹顶方案,这个超级科幻的概念无疑也是一个超大尺度的空间结构。

弗雷·奥拓几十年前提出的理念如今正焕发出勃勃生机,随着人类探索火星步伐的加速,城市穹顶或许也并不是一个遥远的概念。

“年轻人需要有想象力。”胡建辉秉持着弗雷·奧托充满开拓进取的精神,他也在为未来建筑而积蓄力量。比如,胡建辉正在建立建筑海量数据库,让预测模型自主学习修正,提高建筑安全性、提升建筑综合性能,让人在更安全、更宜居的环境中生活、工作。

建筑一定是固定的、坚硬的吗?未必。柔性材料、数字技术、智能控制的出现,人们完全可以颠覆以往的理念,设计出具有快速搭建且能精准控制室内光、电、热的可携带充气建筑。在这条“赛道”上,胡建辉的发文数量位居全球前列。

“上海就是这样一座你有能力,它就能给你提供舞台的城市,这也是我选择上海的理由。”他说。


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