悉尼歌剧院是怎样建成的?建筑和结构的相爱相杀

一土一世界,一木一精神

一个注册结构和注册岩土工程师的建筑文化视角

土木工程咨询,建筑文化传播

欢迎关注微信公众号“土木君哥”

悉尼歌剧院,是悉尼的地标建筑,全世界人民都知道。
二零零七年,联合国教科文组织认定悉尼歌剧院为世界文化遗产。从此,悉尼歌剧院成为和故宫、长城、埃及金字塔一样的存在,这是无上的荣耀。在小编的印象中,世界文化遗产一般都是授予古建筑较多,对现代建筑的授权,确实挺难得。
在教科文组织世界遗产官方网站上(http://whc.unesco.org/en/list/166/),对悉尼歌剧院有这样的评语(为了行文方便,没有全部直译):
悉尼歌剧院是二十世纪的建筑杰出之作。无与伦比的设计和施工,独创的工程成就和技术革新,以及地标建筑的地位,共同构成了她的特质。她勇敢而梦幻的实践对二十世纪后期的建筑有着持续的影响。伍重(Jørn Utzon的最初概念设计和他的独到的建筑手法给了建筑师、工程师、施工方创造力的源泉。而奥雅纳(Ove Arup的工程技术贡献帮助伍重从梦想照进现实。该设计独特而象征性地诠释了悉尼湾。悉尼歌剧院也是结构工程和建筑技术的杰出代表。

原文如下:

The Sydney OperaHouse constitutes a masterpiece of 20th century architecture. Its significanceis based on its unparalleled design and construction; its exceptionalengineering achievements and technological innovation and its position as aworld-famous icon of architecture. It is a daring and visionary experiment thathas had an enduring influence on the emergent architecture of the late 20thcentury. Utzon's original design concept and his unique approach to buildinggave impetus to a collective creativity of architects, engineers and builders.Ove Arup's engineering achievements helped make Utzon's vision a reality. Thedesign represents an extraordinary interpretation and response to the settingin Sydney Harbour. The Sydney Opera House is also of outstanding universalvalue for its achievements in structural engineering and building technology.
一个伟大的建筑,需要的不只有建筑师,背后还有结构工程师,施工单位,材料供应商等等一大串的无名英雄。
教科文组织的评语很中肯,将建筑和结构并重,没有一味的夸耀建筑。相比之下,如今的某些建筑设计,动辄只提扎哈,库哈斯的伟大作品,后面的结构、电气、给排水、暖通都被无视了。气得有人直言:“扎哈,扎哈,就知道扎哈。没有我们结构,你方案怎么落地,扎你个**啊?!”
现代社会分工太细。早在恩格斯时代,伟人就曾批判过分工过细的社会现实。一百多年后,分工愈发细致,彼此的配合也越来越耗时,越来越费力。于是乎社会上就流行了各种专业鄙视链,你瞧不起我,我看不上他,他瞧不起你。文人相轻,自古有之。限于篇幅,本文就以和谐为主,不再展开叙述“现实”了。
当然,一个建筑设计,在社会的眼里,总是需要简化成某一个人的代表,这样好记忆,好表扬,也好批判。这样想,诸位工程师们就平衡多了吧?
闲话休提,让我们书归正传。
  • 设计竞赛

二十世纪四五十年代,战后的悉尼社会各界一直想拥有自己的歌剧院,就像欧洲的一样。于是乎在一九五五年九月十三日,发起了悉尼歌剧院的设计竞赛,共收到了来自三十二个国家的二百三十三件参赛作品。
一九五七年,丹麦建筑师伍重(1918-2008)赢得了设计竞赛。

建筑师:伍重(Jørn Utzon

据说,伍重的设计本来已经被淘汰了,是评委美国建筑师沙里宁(Eero Saarinen)力排众议,推荐其为竞赛优胜作品。英雄惜英雄,可见沙里宁的眼光之独到。

从现在的眼光看,这个建筑设计无疑是即为成功的。乘风破浪大帆船的隐喻也深得伍重的首肯。

但在当时,也有不少反对的声音。

有人说,建筑外形像互相吞噬的鱼,

有人说,像车祸现场,

有人说,像穿长袍打群架的修女,

有人说,是一群打闹的乌龟。

从哲学角度看,反对的声音越大,说明创新越足。名满天下,谤亦随之,历来如此。

伍重的设计草图

  • 建筑和结构设计

伍重出生于丹麦哥本哈根。他游历甚广,足迹遍及墨西哥、摩洛哥、印度、尼泊尔、日本以及中国(曾经拜访梁思成)。
得知自己赢得设计竞赛后,伍重举家迁往悉尼,准备定居澳大利亚。一家人受到当地民众和工党的热情欢迎,伍重的新身份是悉尼歌剧院总建筑师。
在1957年的A方案,也就是基于竞赛设计的初次方案中,伍重手绘了单层混凝土薄壳结构。

早期的方案

早期的模型

建筑设计可以天马行空,梁柱不顾,但结构设计必须脚踏实地,确保安全。奥雅纳团队在结构应力分析之后,发现A方案根本无法实现。
奥雅纳出生在英国,祖籍丹麦,和伍重算是老乡。一九四六年,奥雅纳和几个合作伙伴成立了一个工程咨询公司Arup & Partners,恰逢战后重建,业务发展很好。悉尼歌剧院就是奥雅纳团队做的结构咨询设计。

结构大师:奥雅纳(Ove Arup

后面奥雅纳团队和伍重合作,共做了十一个版本(为节省篇幅,仅列出部分)的结构设计。
1958年,B方案:早期抛物线形设计,抛物线型屋脊,抛物线型屋肋
1959-1961年,C方案,抛物线型设计,双层混凝土薄壳,双向屋肋
1961年,D方案,圆形屋脊设计,混凝土壳体内加桁架结构
1961年,F方案,圆弧屋脊设计,抛物线屋脊,圆形预制混凝土屋肋,
1961年,H方案,椭球面设计,椭球面屋脊,椭球面屋肋,现浇和预制混合
1961年,K方案,球状设计,大圆屋脊,小圆屋肋,现浇和预制混合
1962年,L方案,球状设计,大圆屋脊,小圆屋肋,现浇和预制混合
1962-1963年,最终版M方案,球状设计,大圆屋脊,小圆屋肋,现浇和预制混合

简而言之,矛盾的焦点有两个,如何确保结构安全,如何降低施工成本。

结构设计方面,早期的单壳,变成双壳,再变成加肋的壳体结构。
成本和施工考虑方面。早期原计划是采用不规则方案,但异形结构的模具成本实在是太高了,建设方难以承担。抛物线结构每一片构件尺寸都不同,在计算机辅助设计(CAD)尚不发达的60年代,其难度可想而知。
一九六一年,建筑设计和结构设计团队找到了一个解决办法:所有的“壳”都由直径相同的球体而来。该办法可以使用那个一个共同的模具浇注出不同长度的圆拱,然后将若干有着相似长度的圆拱段放在一起形成一个球形的剖面。
这个构想,出自于谁,也是难以考证了。伍重声称是桔子造型是他的理念,而奥雅纳则声称球面造型可以简化预制构件模具设计,言下之意是结构团队的想法。

在奥雅纳的官方网站,奥雅纳关于设计过程有如下简要叙述:

伍重最初设想钢筋混凝土框架支撑预制混凝土肋板,其上再覆以壳体。奥雅纳很快意识到这种设计成本太高了。经过四年的漫长时间,用计算机技术计算了结构应力之后,得到了可行的方案。
如果使所有的壳体采用球体的弦长,就可以重复利用模具。肋板和钢结构(也符合球体弦长)结合起来,这样就可以采用预制构件技术。如此,每个球面都可以用构件来组装起来,表面再以V形模式覆以瓷砖。
工程问题往往并不完善,有多种解决方案:好的,坏的,中庸的。一个好的解决方案,是充满创造性的活动,需要想象力、直觉以及深思熟虑的选择。
Utzon originallyimagined the shells supported by precast concrete ribs on a steel-reinforcedconcrete frame; Ove soon realised that this would be fiendishly expensive.After a four-year problem solving process, during which they made use of earlycomputer technology to calculate the stresses of the structure, Ove and hisengineers came to a realization.
If they made eachof the shells fit the chord of a sphere, they could reuse the same mould toprecast concrete ribs for multiple shells. These ribs were fitted with a metalstructure with each component also fitting the sphere chord, allowing thecalculation and prefabrication off-site. Each sphere was assembled in piecesand, over each one, tiles were fitted in a chevron pattern.
“Engineeringproblems are under-defined, there are many solutions, good, bad andindifferent. The art is to arrive at a good solution. This is a creativeactivity, involving imagination, intuition and deliberate choice. ”
奥雅纳在这个项目后名声大噪,从此成为一代结构大师。
  • 建造过程

从一九五八年拆除旧有建筑,建造过程就断断续续的开始了。由于设计十分超前,即便经过奥雅纳的不断改进,建设成本还是居高不下。
“他的设计非常大胆,以至于有些问题只能边实践边解决。”当时媒体如此报道。
随着设计方案的几度修改,工期不断延误,建造成本持续攀升。保守派新联合政府宣誓就任后,他们以此理由责怪伍重。还要求加快建设速度,给了伍重很大压力。
一九六六年,伍重宣布辞去总设计师的职务,由澳大利亚设计师PeterHall接任,他延续了伍重的风格,完成了歌剧院的内部建筑设计。
“对他来说,不能继续建造歌剧院无疑是一个巨大的打击。”伍重的儿子回忆说。失望的伍重带着家人离开了澳大利亚,并发誓将永远不再踏上这片带给他伤心和失望的土地。
  • 落成典礼

一九七三年,历经十四年,耗资一点二亿之后,姗姗来迟的悉尼歌剧院最终建成。
同年英国女王伊丽莎白二世参加了歌剧院的开幕式。然而伍重并没有接到邀请参加,甚至连名字都未被提及。

俯瞰悉尼歌剧院

落成典礼

悉尼歌剧院内部

  • 普利兹克奖

二零零三年,在悉尼歌剧院建成三十周年时,伍重获得了“普利兹克奖”,这是建筑界的诺贝尔奖。
普利兹克奖评价道:
伍重是一位建筑师。他扎根于历史,触角遍及中国、日本、伊斯兰的文化,以及其他很多的背景,包括他自己的斯坎德纳亚人的遗传。他把那些古代的传统与自己和谐的修养相结合,形成了一种艺术化的建筑感觉,以及和场所状况相联系的有机建筑的自然本能。
他总是领先于他的时代,当之无愧的成为将过去的这个世纪和永恒不朽的建筑物塑造在一起的少数几个现代主义者之一。
伍重自己其实活得很单纯,很纯粹。在领取英国一个奖项时说,我宁愿亲手完成这个作品,而不是领奖。等到获得普利兹克奖时,他已经病重无法亲自去领了,只得由他儿子代为领取。
大师不需要奖项,奖项需要大师。
致敬伍重和奥雅纳两位大师!
(0)

相关推荐