“数说”工程:杭州蜻蜓-公园 解决城市停车难的科幻答案
在科幻小说《绕呀绕》中,多明戈-桑托斯预言了现代城市中的停车难题,主角被困在自己的车上找不到停车位,只能不停地在复杂地道路上不停地环绕。
城市停车难
在如今的城市更新浪潮中,“停车难”的确成为了亟需解决的难题。2015到2021年间,全国汽车保有量超百万辆的城市从40个增加到79个。与持续快速增长的汽车消费量相比,城市停车设施建设相对滞后,供需矛盾突出。如何在城镇化的进程中避免科幻小说中预言的困境,需要旧城改造带去新动能。去年12月,由杭州市钱江新城投资集团投资建造的立体车库——“蜻蜓-公园未来停车楼”在杭州正式解开帷幕,不但凭借惊艳出众的颜值成为了“网红打卡地”,其便捷的智慧停车系统也同样带给使用者带有“未来感”的使用感受。让我们从几个数字来更近距离地了解一下这座科幻感极强的停车楼。
蜻蜓-公园未来停车楼
420个AGV智能化停车位 城市交通空间剑指天空
停车库最首要的就是停车位和便捷度,蜻蜓-公园未来停车楼项目位于杭州热门金融商业街庆春路,周边承接着邵逸夫医院、庆春广场商圈辐射的巨大人流车流。许多商圈的停车库,都存在人流高峰“停车难、取车更难”的痛点,地下车库规模和设计受到建筑主体限制较多,通向商圈的动线也难言合理。消费者停车的过程中,更长时间位于地下空间,无法欣赏商场的外立面景观。
面对周边商圈愈发严重的“停车难”,蜻蜓·公园未来停车楼以一座总建筑面积2.4万方的复杂双曲面树冠造型建筑,提供了包含420个AGV智能化停车位、共500个社会停车位的“城市会客厅”。
机械塔库式停车
AGV机器人停车
(图片由丹尼尔斯坦森事务所提供)
其中最与众不同的,当然是AGV智能化停车位系统。传统停车场库,通常都需要自己开车到停车位停好车。在蜻蜓·公园未来停车楼,不需要这么折腾,消费者只需要把车开到地下一层的存取车大厅,将车驶入存车区,便可放心离开,AGV机器人会将车子送到不同楼层停放。步行前往周边的邵逸夫医院和庆春广场商圈,免去了传统停车库的上上下下,也更有闲暇来欣赏和光顾商圈的建筑和店铺。而到了取车时,可以提前几分钟给机器人发消息预约,在约定时间内,到取车区,座驾就会在那里恭候了。
AGV停车机器人“蓝蜻蜓”
据了解,蜻蜓-公园未来停车楼的AGV停车机器人“蓝蜻蜓”,由海康机器人和钱投集团共同开发,是一种适合智能化立体车库的夹持式泊车机器人。它的尺寸小、负载能力强、调度效率高。整机高度10厘米、却能够“背着”3吨重的汽车在地下车库快速穿梭。软件层面,也能够支持500辆车的机器人快速调度、路劲实时计算和充电规划。除了自有的Q-Parking系统之外,“蓝蜻蜓”也可对接停车管理系统、城市大脑等第三方系统。为其他城市针对“停车难”进行的停车库数据化改造敞开了大门。
蜻蜓-公园未来停车楼的野心不限于地面,在2022年12月8日的启用仪式上,还联手沃飞长空等飞行器品牌,将自身定位为“未来立体化天地互通节点与配套运营基础设施体系”。靠这座充满未来感的停车楼,城市的交通空间也拓展到天空中,又有什么不可以呢?
3大建造技术 打造城市中的“树冠”
作为联合设计单位的英国丹尼尔斯坦森事务所(Daniel Statham Studio),大胆地将蜻蜓-公园未来停车楼设计为一系列带有未来感的塔。这些塔带有不规则的偏移旋转和曲面线条。这些塔在屋顶处结合成“树冠”,为广场上的人们遮阴避雨,并成为了一个开放式的共享空间。这个复杂的“树冠”造型,却给项目的建造过程带来的诸多不确定性。依赖设计机构浙江省建筑设计研究院和丹尼尔斯坦森事务所利用三大建造科技对设计的测算和模拟,才让这座城市中的树冠得以完美呈现。
1参数化设计 优化复杂曲线结构
在得到初期方案之后,项目的挑战就扑面而来。由于复杂的曲线“树冠”造型,产生出许多不确定性影响,如各塔的位置、角度、形式、尺寸、层高等,结合项目的使用功能,往往会造成设计方案的重大调整。蜻蜓-公园未来停车楼采用基于Midas Gen的MGT文件的参数化设计方法进行设计优化。MGT文件的参数化设计,对于复杂建筑的方案是否合理?应该采用何种形式和尺寸的结构构件?能够给出快速的分析。区别于建筑参数化建模,MGT文件的参数化设计在快速建立建筑模型外,还可在同一模型中快速施加荷载进行分析,模拟实际的受力状态。
设计概念图
MGT文件的参数化设计
(图片由浙江大学建工学院提供)
2风洞实验 确保节点受力安全
不规则的造型还带来了另外一个问题,那就是根据现行国家规范《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) 第8.3.1条第二款、第三款:当房屋和构筑物与规范表8.3.1中的体型不同,且无资料时,宜由风洞试验确定;对于重要且体型复杂的房屋和构筑物,应由风洞试验确定。因此,机构浙江省建筑设计研究院和丹尼尔斯坦森事务所也依靠数值模拟,打造了微缩实体模型,并在浙江大学的ZD-1边界层风洞中进行了受力实验。
实体风洞试验在浙江大学的ZD-1边界层风洞中进行。
(图片由浙江大学建工学院提供)
复杂结构建筑的另一个难点,在于重要节点的受力分享。蜻蜓-公园未来停车楼地上部分由错落分布的10座塔楼组成,由于斜撑与梁柱连接处,节点受力非常复杂,设计机构还对重要节点进行了钢结构节点进行了有限元分析。整体计算模型在节点处最不利的荷载组合为恒载+活载、Y向风荷载+降温荷载。在确保节点最大应力小于节点的强度设计值之后,才确认了设计方案。
斜撑节点有限元模型及应力云图
(图片由浙江大学建工学院提供)
3广义层建模及多塔 帮助理顺建造顺序
在确保了结构的抗风、抗震等强度指标之后,如何建造这栋造型复杂的建筑就是现实中的挑战。其中,地上部分的10个塔楼可以分为三种类型。立体机械停车塔的标准层层高为2400mm;2、3、7~10#塔是设备或预留管井,标准层层高则是3000mm;4~6#塔功能为竖向楼梯或电梯,其标准层层高为3200mm。
不同塔楼的层高分布不一致对建筑过程提出了极大的挑战,在项目建造组织的过程中,除了软件建模计算之外,还采用广义层概念进行建模分析,避免分析过程与假定出现冲突、标准层层高过小、过碎等模型计算的不利因素。
不同塔楼之间分类示意
广义层组装树状图
施工顺序依照不同色块进行
通过广义层建模,就能够自定义施工顺序,各塔楼的相近标高上的施工顺序相近,也更符合实际的施工需要。实际施工顺序中,为了确保支撑主要承担水平荷载作用,提高支撑的延性,通过自定义构件级的施工顺序,把中心支撑的施工顺序定义为最后施工来进行计算,并在施工过程中采取中心支撑延迟安装的措施。也让蜻蜓-公园未来停车楼这样复杂的结构,也能在3年7个月的较短时间内顺利完工。
广义层组指导下复杂结构也能有序施工
3类投光方式平衡周边建筑关系
现代城市中,玻璃幕墙被广泛运用,建筑之间的“光污染”也成为一个难题。杭州蜻蜓-公园未来停车场的照明设计从现代异形建筑形体出发,通过灯光的光影关系,与周边建筑一同平衡了夜晚的空间层次与风格。试图创造一个集功能性、艺术性、宣传性和可持续性为一体的夜间光的艺术地标。
从光影分析来看,建筑的形态特征为外方内圆,内腔所有立面均为曲面,且每个筒柱的弯曲弧度各不相同,造型复杂,无形之中增加了照明设计的难度。照明设计单位杭州胜乐照明设计有限公司和上海胜揽,从日照对建筑白天光影变化的研究入手,模拟内部空间与自然光的关系,希望打破建筑白天日光下的固有形态。
由于建筑的表皮采用横向装饰铝板拼接而成,内部圆融的围合空间也成为照明呈现的重要载体,照明采用了天花吊装、立面内嵌、立杆的三种投光灯方式,经三维灯光模拟,并与建筑、幕墙专业进行安装节点的深度沟通与对接,最终确定利用智慧灯杆结合投光灯方式来实现设计效果,不仅解决了投光灯安装问题和保存建筑立面的完整性,又集成了地面基础照明、监控、宣传等功能的需求,契合了智慧停车楼的设计理念。
在成为了“网红打卡地”之后,杭州蜻蜓-公园未来停车场也受到了一部分质疑。“一座停车场有必要用这么复杂的设计吗?”、“共享空间、城市会客厅、甚至立体化天地互通节点的定位是否不切实际?”对此,笔者想起了2014年杭州热销的住宅项目:吴庄。除了园林透露的文化气息、建筑科技构建的舒适感受之外,吴庄热销还有一个重要原因,就是其在设计阶段就规划了比同类项目多两倍的地下停车位。汽车保有量的提升在一定程度上重塑着住宅项目的产品力,那对更大规模的城市又何尝不是如此?在城市更新中解决停车难题,我们需要更多杭州蜻蜓-公园未来停车场这样具有科幻色彩的想象。