一种新的视觉和通行体验

人行桥西侧鸟瞰 ©陈永裕

设计起因

项目位于深圳东北部坪山河干流,北岸为坪山高级中学和“丰田世居”传统客家围屋,南岸为居住和商业办公;在1公里的步行范围内没有联系南北两岸的桥梁,家长接送学生时需通过锦龙大道或坪联路两条快速路桥绕行,造成上放学高峰期的交通拥堵,也给城市生活带来不便。根据“路见坪山”市民建议征集活动,坪山区政府决定在两条快速路之间设置一座跨河人行桥,解决学校师生和市民南北通行的问题,缓解片区峰值交通压力,为周边居民提供休闲观景场所。

人行桥与滨水汀步 ©张超

场地原始照片 ©南沙原创

关于桥

桥,作为一个特殊的建造类型, 一直是个特殊的存在。如果连接和通行安全是它的基本属性,那么空间性、地标性和文化的象征性也许是桥作为一个实体和空间存在的另一个重要的美学属性。在坪山这个具体场地,如何创造一种新的视觉和通行体验,是我们设计这座桥的出发点和挑战。

人行桥与周边环境 ©张超

方案设计: 造型、空间与结构

接到设计邀请之初,业主方对于人行桥的空间位置没有明确的界定,提出人行桥的出入口不可直接对着学校主入口和振环路路口,但也不能距离其太远。

根据学校主入口和振环路三者之间的关系,我们顺势而为地提出4种空间位置选址方案和4个概念方案设计。概念方案设计的方向,一方面尝试以传统客家文化的当代演绎作为设计的切入点, 表达文化的传承理念;另一方面,直接用当代简约的风格,清晰表达桥作为建筑空间、造型与结构三位一体的统一性,从侧面展示深圳作为创新城市的时代精神。

4个概念方案 ©南沙原创

人行桥空间位置提案 ©南沙原创

通过坪山市民的网络公投最终选择了Y形的平面布局:既造型对称,也恰当地回应了两岸具体的城市环境和通行诉求。

人行桥鸟瞰 ©张超

人行桥横跨坪山河70米,在整体造型设计上,首先需考虑人行桥与周边环境之间的尺度和视线关系,使其成为城市从不同角度观赏的良好视觉焦点;其次,需满足各种规范要求,例如桥面主体需高于百年一遇洪水位并避开现状截污管井;满足无障碍通行且需转换南北两岸景观步道约1米的高差,桥底需保证作为滨水二级步道的舒适通行净高等;此外,南方气候炎热且多雨的特征,此桥也需同时作为风雨桥使用等,这些要求都给我们带来了具体的设计挑战。

人行桥平面与立面图示 ©南沙原创

人行桥立面 ©南沙原创

在满足以上方面要求和基本结构技术的条件下,一个良好合适的美学造型是首要和必须的。我们希望桥梁下部起微拱折转,去消解地形标高和结构截面的差异性;而桥顶,反之,设计为一条水平线,以平衡下部及桥面折转和差异带来的失重,简洁直接,平静里体现张力。

为达到这种造型和美学平衡的效果,建筑师希望结构能用最直接的传力路径、 最少的构件和性价比最佳的方式去展示建筑造型与结构的高度统一。

水平与转折 ©张超

起初,建筑师设想的结构系统与上海日晖港桥类似,用带有索的三叉张弦结构做桥面,而桥顶采用悬垂钢板并利用倾斜柱与拉索来抵抗悬垂钢板的端部水平力。

坪山人行桥与日晖港步行桥

人行桥空间概念与结构设想 ©南沙原创+和作结构

在第一轮结构配合中,考虑到大跨悬垂钢板屋面的抗风能力有限,而深圳夏季台风盛行,因此考虑适当增加立柱或抗风索来稳定桥顶。在桥顶、底间设置联系构件后,整桥的视觉感受不可避免的向桁架靠近,这与三叉张弦梁的内在受力逻辑有冲突。同时结构师在主观上也有避免重复日晖港桥的想法,因此提出了三向斜拉的结构方案。

早期空间与结构方案模型 ©南沙原创

对于这种斜拉式的方案,建筑师认为中间段的构件过于繁琐、在视觉呈现上也显单一和重复,空间及造型是否能顺应结构主次逻辑,桥顶尽量水平和轻盈、跨中区域两侧视线对振环路的开敞。

空间及结构细节的沟通草图 ©南沙原创

中轴视线对振环路的开敞 ©张超

就此,也与结构师确认了相关结构设计的关键点:不采用桁架系统的同时、也避免采用三叉张弦梁;挖掘桥顶与桥面在建筑与结构上统一编排的可能。围绕这些关键点的讨论中,最后形式保留了长边的斜拉形态,而结构师顺势发展了一种特殊的结构系统,这一系统将斜拉方案与三叉箱梁进行了组合。

结构方案的推演过程 ©和作结构

最终的空间方案模型 ©南沙原创

空间方案模型–局部放大 ©南沙原创

人行桥分叉处 ©张超

在对结构系统达成共识之后,建筑师对这座人行桥的结构以空间构图的方式再次进行设计,将主桥面的斜拉杆之间和三叉交汇处的四个三角区采用板式斜拉、形成实面,以便与分叉段的密柱框架取得构图上的平衡,强调虚实关系;而分叉桥面的细密柱,按照结构计算和实体模型上视觉呈现效果确定了列柱的数量、间距和角度 – 间隔1米,与桥顶之间呈75°。

人行桥西侧鸟瞰 ©陈永裕

此外,需要强调的是,在这系统中,桥面是弯曲受力(梁)与轴向受力(斜拉)系统的组合,桥顶是纵向传力(箱梁)与横向传力(框架)的组合。体系在力流传递和视觉感受上,虽然都不是单一直接的方式,但内在传力逻辑却是清晰和明确的。这种虚实错动、具有解构特点的体验,是结构应空间及造型要求、人为将传力路径多样化的结果。但这种复杂与多样,并非为了追求复杂,而是在整个设计过程中,力学与美学适应多重诉求而引发的结果。

结构系统分析图 ©和作结构

主桥桥面入口 ©张超

不同受力方式的过渡 ©张超

从振环路看向人行桥 ©张超

分叉桥面入口 ©张超

节点设计

在协调好整体空间造型与结构系统之间关系的同时,节点细部就是锦上添花的举措了。桥顶和桥面的变截面箱梁侧边用钢板收边,在视觉上削减结构的体量感,举重若轻,同时不同折面的钢板在阳光照射之下呈现出光影的变幻,增加人行桥的立体感。

折面钢板 ©张超

为保持人行桥整洁利索的立面效果,栏杆选用近似无形的超白玻,玻璃肋脚插入桥面箱梁预留的U型槽内;在分叉桥面,玻璃栏杆的分缝方向和大小皆与斜向的柱子对应。

为有效处理雨量过大时桥面的排水,在桥面与栏杆交接处使用角钢收边作为雨水的汇集槽,利用玻璃栏杆分缝之间的缝隙和桥面的自然坡度进行排水。

玻璃栏杆与柱子 ©张超

灯光照明设计,灯具和线管细部设计皆考虑隐藏在结构体量之内,节日模式与日常模式相结合,点光源和线性光源结合,照亮人行桥的结构构件;加上水面的倒影形成另一重风景。

夜景模式©陈永裕

综述

至此, 整体桥体立面和造型显得虚实错落、简洁均衡,最终方案的视觉体验上松紧有致、层次分明。建筑和结构之间的关系变得暧昧与似是而非,基于“表像逻辑”的结构具有了空间和场所意义。

人行桥桥顶平面图 ©南沙原创

人行桥桥面平面图 ©南沙原创


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