▲扎哈展览现场 来源：网络

8月29号是扎哈·哈迪德事务所在国内首个大型专题展的最后一天，无数建筑从业者和爱好者都慕名前往上海浦东新区 艺仓美术馆看展。除了展览本身，展览馆本身也是一个值得探讨的建筑。

从帕特农神庙的柱距到蓬皮杜艺术中心的无柱大空间，建筑师在增加空间跨度上不断自我超越。在这过程中，除了材料强度的改变，结构的创新也起到了关键作用。

▲帕特农神庙 来源：网络

▲蓬皮杜艺术中心结构 来源：网络

今天给大家介绍一个实现少材料大空间的法宝——悬挂结构。

假设用一个最基础的梁柱结构形成一个空间单元，如何在这个空间单元基础上扩大使用面积呢？

最简单的方法就是直接悬挑，但是悬挑长度一般不能超过锚固长度的80%，因此扩大的面积有限。

▲直接悬挑

另一个方法就是增加柱间距，但是梁的长度自然要受到材料的限制。那么如何通过结构来增强梁的强度。从而进一步扩大跨度呢？

这时候，悬挂结构就派上用场了，它将一部分的力通过绳索成功地传到柱子上，在不改变材料的前提下进一步扩大柱间距，增加了空间跨度。

▲改变结构增加跨度

综合以上两个手段，最基础的大跨度空间单元就形成了： 悬挑+最大柱间距+悬挂结构=大跨度空间单元

▲大跨度空间单元

中国60年代初建造的南昌拖拉机齿轮厂齿轮车间就是用了这样的结构原理，将柱网间距扩大到12*12米，最大程度为生产提供了室内大空间。

▲南昌拖拉机齿轮厂齿轮车间

水平跨度通过植入悬挂结构似乎已经达到了极致，接着建筑师就想到了在垂直空间上做文章。如果多层高层建筑也能解放室内空间，那么空间的使用效率就会大大提高。怎样进一步变形悬挂结构来达到这个目的呢？

01-1 等比放大空间单元（高雄市图书馆）

▲高雄市图书馆悬挂结构 来源：网络

从一层变为多层，只要将结构单元进行等比放大，这样每一层的楼板都由悬索悬挂在巨型梁上，就实现了内部的无柱大空间。巨柱不仅将梁上的力传导到地面上，还成为了建筑垂直方向的交通核，再加上一些形态的变化，就形成了高雄市立图书馆。

▲高雄市图书馆 来源：网络

▲高雄市图书馆结构受力 来源：网络

等比放大悬挂空间单元后，空间从一层扩大到多层，由于巨型梁的受力有最大限度，所以建筑的高度就会有结构上的限制。如何进一步扩大面积呢？

01-2 堆积 空间单元（香港汇丰总行）

香港汇丰总行大厦以一组悬挂结构空间为一个单元，向上垒积。这样不光解决了受力问题，还极大地缩短了工期，因为主体支撑结构完成后，不同悬挂单元可以同时从上往下施工。

▲香港汇丰总行大厦结构受力 右图来源：网络

既然悬挂结构这么好用，不妨通过一个项目来检验一下。

▲艺仓美术馆 来源：网络

项目场地位于上海浦东新区的滨江大道，在80年代是老白渡煤运码头，后为了配合滨江绿地的整体规划，拆除了工业建筑的维护部分，只保留原有结构。2015年，上海城市空间艺术季的联合展览“重新装载”为这片工业结构废墟提供了更新为艺术中心的可能性。

▲展览“重新装载” 摄影：陈颢

更新的首要需求就是在原有结构上扩大使用面积，一看到扩大面积，就想到了杀手锏—— 悬挂结构 ，但在这个项目中适不适用以及必不必要还要结合具体情况分析。

首先，由于限高的原因，该项目无法向上扩建，所以只能在原结构外围进行扩建，这就打消了通过增加层数来扩大面积的念头。

▲无法向上扩大面积

既然垂直方向行不通，那只有水平方向向四周延展空间了。建筑师想到的第一个简单粗暴的方法就是： 直接悬挑。

▲方法一：直接悬挑 来源：网络

▲直接悬挑

通过计算需要增加的面积，发现悬挑长度需要达到将近7米，这个距离在理论上可以通过加固原结构实现，但加固的方式是增加梁的厚度。这样，本就不宽裕的层高就更局促了，几乎没有给设备留足够的空间。更何况这还是一个美术馆，楼层的高度直接关系到游客的游览体验，这个方法果断放弃。

▲增加梁厚

既然增加梁厚行不通，那就需要在扩建部分 新加一个受力系统 ，通过落一组柱子来分担扩建部分的重量。虽然不是很巧妙，还要牺牲掉底层空间的开放程度，但也算是一个行得通的笨办法。然而新的问题又出现了，落新的柱子需要重新打桩，这需要大面积拆除码头平台，影响现有的交通。所以第二个方法也被否决了。

▲方法二：加柱子 来源：网络

▲方法二：新加受力系统

接着，建筑师在方法二的基础上进行了改进：将新增立柱的受力 通过斜向支撑传导 到原有的地面基础上。这样地面基础就可以保留，但是极大地影响了一层开放区域的空间体验，三角形的空间几乎沦为了没有用的灰空间。

▲方法三：加斜向支撑 来源：网络

▲斜向支撑

有没有什么办法能既不影响层高又保证底层空间的开放性呢？

如果在方法一的基础上把每一层需要增加的梁高都移到顶层形成巨型梁，把方法二和方法三中新增柱子受的力传导到巨型梁上，所有的问题就迎刃而解了。这也就是最后所呈现的悬挂结构系统。

▲方法四：悬挂结构 来源：网络

▲悬挂结构

新增的结构体系像一个斗笠一样挂在原结构之上，除了顶层桁架与老结构之间有垂直方向的受力关系，每一层的水平方向都没有明显的受力关系，新老结构形成了一个相对分离的状态，更真实地体现出了新与旧之间的对比。

最后根据建筑周围的环境和需要传达的意向，调整一下呈现的形式语言。

由于滨江的地理区位，艺仓美术馆结合原有运煤的长廊打造了连续的水岸景观体验，因此水平向的暗示显得尤为重要。在空间体块上，水平向形成整体，而垂直向相互错落。

▲水平趋势强调

在结构体系上，将垂直受力的拉索变成网状的形式，不仅削弱了垂直方向的连续感，和桁架的形式形成呼应，还为结构本身提供了余量。

▲悬索形态演变 来源：网络

最后加上原有的煤仓以及新置入的交通空间，改造就完成了。

▲整体形态生成 来源：Archdaily

02-1 廊道改造

除了建筑主体，本来与他相连的高架运煤廊道也需要进行改造再利用，作为美术馆配套服务空间，它也需要扩大使用面积。

▲运煤廊道 来源：有方

在维护部分拆除后，这条廊道只留下了混凝土排架的结构，并且由于年久失修，在新增楼板之前还需要对原有结构进行加固。

▲廊道原结构 来源：有方

将现有廊道空间进行围护处理之后，发现空间还是不太够用。同样为了不打新的柱桩，建筑师决定向上扩大面积，部分的廊道需要加建2层。

如何保留原有结构还能承受现在两层空间的受力呢？悬挂结构又派上用场了。 首先将主要受力的柱子用钢进行加固，在原混凝土柱子两侧分别加上钢柱，增加柱子的横截面，接着用悬索将中间楼板的重量尽可能地传到柱子上。

▲新增钢结构

如果按原来的方式在楼板以上增加悬索似乎会影响二层空间的使用，其他只有一层的空间也会影响原有的美观，因此建筑师向下增加一个受力点。

▲新增受力点

最后的解决方法就是在排梁中间新增一个梁，用来承接楼板的重量，最后再将这些重量通过悬索传递到柱子上。

▲新增悬索结构

除此之外，这个受力点还可以用来悬挂底层天花，一举多得。这样，廊道空间的加建也完成了。

▲悬挂天花板

▲廊道形态生成 来源：Archdaily

在上海的滨江地带有很多由工业遗址改造而成的新建筑，能够保留原有工业质感，体现出新旧对比的案例有很多，但真正再利用了原有结构，使其重新活过来的却很少。悬挂结构似乎为这样的再利用提供了一个很好的选择。

最后来看一下项目图纸：

▲立面实景图 来源：网络

▲廊道实景图 来源：网络

▲新旧对比实景图 来源：网络

▲交通空间实景图 来源：网络

▲一层平面图 来源：Archdaily

▲立面图 来源：Archdaily

▲立面图 来源：Archdaily