膜結構的空間創造--介紹21世紀斯涂加特火車站創作構思
THE SPACE CREATION MEMBRANE STRUCTURE: AN INTRODUCTION ON STUTTGART RAILWAY STATION IN 21TH CENTURY
背景
德國著名建筑師克里斯多夫·英恩霍文在國際著名結構工程師費賴·奧托配合下設計的斯圖加特火車站以其開創性的空間構想在國際投標中獲一等獎，德國建筑專業雜志房屋評論：這一革命性的空間創造是繼慕尼黑奧林匹克體育場之后最優美的建筑作品。
“斯圖加特火車站”是德國“21世紀斯圖加特工程”中的一項，工程總投資約50億德國馬克。其宗旨是：城市通過鐵路設施的現代化獲取利潤，并要求軌道設施在城市開發中得以完善，從而提供便捷，高速的交通服務，以適應現代人的生活方式和節奏。
占地約 100hm2 ，站臺長約 400m（其中200m延伸到城市的中心綠地--宮殿花園）的斯圖加特火車站位于老城的邊沿及老火車站博拉茨北側。克里斯多夫·英恩霍文在查看基地后的構想是：保持宮殿花園的完整性。讓軌道從地面消失，為城市創造一個綠色環境的未來空間。于是，一個童話般的構想產生了：“我們做一個火車站在地下，加上一個頂，幾個洞，幾個點”。
創作過程
建筑的本質在于它具有個性的發展過程。“Work In Progress”這個源于英語的概念意旨：為實現最初目標所進行的一系列分析、推敲及完善工作。
蛹吐絲形成繭子，最后變成蝴蝶的現象給我們這樣的啟示：一個自然而精美的形態總是在經過一系列的演變后得以形成的。70年前由建筑師博拉茨設計的老火車站反映了當時的建筑風格和生活狀況，21世紀的今天我們嘗試一個突破：自然形態與功能的完美組合。尋求一種從內容到形式都有別于常規的新火車站形式--軌道設施移至地下約6米處，以保留一個完整的宮殿花園。為了這個不同尋常的設想，我們進行了各種試驗，通過工作模型，電腦模擬，從城市關系，空間形成，能源節約到技術可行性及造價分析，進行了一系列反復的推敲于比較。其論證結果是：這不是一個幻想，可以成為現實。在此，城市建筑、生態與技術得到充分的柔和。這里不只是一個建筑，更是一個藝術品。
城市網絡
火車站猶如城市的窗口，來往的行人都會將此印在記憶里。軌道設施從地面的下移為內城開發及 城市的連接提供了一個特殊的機會。這個新的城市 部分與已有城市結構的完美結合對于一個持續而有效的城市發展有著決定性的作用。老火車站的塔體及設于四個方向的新火車站的玻璃殼入口，成為火車站及城市的新標志。富有韻律的系列“光眼”構成了一副夢幻般的畫面，并作為老城與新城的連接鏈。這個流暢而開敞的空間使內外連接于一個連續的空間網絡，無論從任何角度觀看，這一空間都充滿令人想象的魁力。
造型與結構
與結構專家弗賴?奧托及比榮愛博格工程事務所的積極合作是該建筑形式成功的基礎。1963年由弗賴·奧托通過肥皂薄膜進行了最小面積受力試驗，其結果顯示：在沒有產生張力的情況下，要形成一個單力支撐的薄膜，必須通過一個孔的組合體方可實現，那就是“光眼”。在火車站的結構構思中，首先想到的便是鋼網結構，這一構想要求：“光眼”有一個精確的高度。如同肥皂膜模型所呈現：鋼網應與混凝土結合，并形成封閉的骨架，這樣構成一個屋頂基礎。結構計算的結果是：拉力荷載的懸掛屋頂代替壓力荷載的水泥拱頂。這一形狀通過模型進行試驗，并在懸掛拉力狀況下凝固成型。然后旋轉180度即成為現在的形態--膜結構“光眼”。這一理想的形狀在一連續而適合的邊緣條件下發展成型。
光眼
夢幻般的“光眼”組合在宮殿花園中形成一種特殊的景象。如同懸掛的模型一樣，受力是從邊緣到中心，然后沿著邊緣口傳至支撐柱。“光眼”的邊緣在結構中具有剪力的功能，弧形的玻璃邊框鑲嵌于混凝土邊棱上。這個從地面突出的“光眼”構成了支撐體系的真正特征，并成為該原型組合體的結構胚胎。
光線
光線在一個富有韻律的空間里扮演著重要角色。斯圖加特火車站的設計將成為新一代火車站的標志。當旅客在大廳里停留時，日光通過拱形玻璃殼均勻地進入大廳。即使在陰天也能得到舒適的光線。我們通過一個1:30的模型進行日光測試。結果顯示：平均有5％的日光能直接達到內部。其中直接位于光眼下的部分能獲得10-15％的日光。在大約400m長的站臺上每60m設有一個“光眼”，外部光線的變化內部也能感覺到。由于兩個相鄰的站臺每隔30m有一個交叉的“光眼”，從而使光線均勻的進入地下站臺。當夜幕降臨時，位于站臺邊緣的地面照明通過拱型天頂的反射，也能達到一個明亮的空間效果。
能源
由于這種膜結構形式，地道中的全年平均氣溫可控制在+10度左右。在考慮氣流的情況下計算出：夏天的氣溫很少超過+20度，冬天則很少低于0度。由于高差的原因形成地下站臺的壁爐效應。由于自然氣候的原因，冬夏季將有不同溫度的氣流進入地下站臺，這種沖擊氣流通過“光眼”在沒有人工換氣裝置的情況下進入地下，其數據是每小時0.7倍的空氣交換量（大約300.000m3/h）。在冬天可通過一個自動裝置來阻擋低溫氣流的進入。
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