波特蘭國際機場的木構屋頂革命:ZGF Architects 為全球機場設計樹立新標準

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美國建築師事務所ZGF Architects負責波特蘭國際機場(Portland International Airport)主要航廈的增建工程。此次增建目的在於提升機場的運作能力,特別是在不干擾機場日常運作的前提下,採用預鑄膠合木(Mass Timber)木構系統興建,屋頂以鋼骨與膠合層壓木材(GLT)為主,覆蓋面積達37,161平方公尺。

美國波特蘭國際機場(Portland International Airport)屋頂的網格結構系統由將近 35,000 塊尺寸為 3x6 英寸的道格拉斯冷杉組成,這些木材緊密結合在一系列 6 英尺(1.8 米)深的鋼樑上,形成一個強而有力的混合結構,支撐著 150 英尺(約 45 米)寬的跨度
美國波特蘭國際機場(Portland International Airport)屋頂的網格結構系統由將近 35,000 塊尺寸為 3×6 英寸的道格拉斯冷杉組成,這些木材緊密結合在一系列 6 英尺(1.8 米)深的鋼樑上,形成一個強而有力的混合結構,支撐著 150 英尺(約 45 米)寬的跨度
ZGF Architects 將機場屋頂結構比作森林生態系統中的「頂層」,即樹冠層頂端的保護性枝幹。這個波浪形的籃狀拱形結構由 34 根 Y 形混凝土柱支撐,柱子向上延伸 約 11 米至航站樓地面上方
ZGF Architects 將機場屋頂結構比作森林生態系統中的「頂層」,即樹冠層頂端的保護性枝幹。這個波浪形的籃狀拱形結構由 34 根 Y 形混凝土柱支撐,柱子向上延伸 約 11 米至航站樓地面上方

中央航廈的核心設計:多機能空間與藝術結合

波特蘭國際機場的中央航廈作為此次增建的核心,ZGF Architects在這裡設計了大規模的屋頂結構,屋頂具有獨特的波浪形狀,並且配有49個天窗,這些天窗不但能夠引入充足的自然光線,更可以增強旅客的空間感受。屋頂由近400,000平方英尺的GLT梁與格柵組成,並且依靠34根Y字形支柱支撐,這些支柱的設計靈感來自森林中的樹冠層,形成仿佛在森林中漫步的獨特體驗。此外,航廈內的設施包括登機櫃檯、售票區以及各式商店與候機區,這些設計巧妙地結合了機能性與美感,為旅客提供舒適且富有文化氣息的體驗。

工程挑戰與創新提案:如何保持機場正常運作

在進行波特蘭國際機場增建工程時,ZGF Architects面臨的最大挑戰之一是如何在不影響機場日常運作的情況下完成建造。為此,他們選擇了預鑄屋頂結構的提案,將整個結構體部件在機場的另一處區域進行預鑄,然後以機械設備將其懸空運至航廈,並最終固定在34根混凝土Y柱上。精心規劃的營造廠法不僅能夠大幅縮短施工時間,也可以避免對機場運作造成任何干擾,確保了機場的正常營運。

ZGF Architects 將機場屋頂結構比作森林生態系統中的「頂層」,即樹冠層頂端的保護性枝幹。這個波浪形的籃狀拱形結構由 34 根 Y 形混凝土柱支撐,柱子向上延伸 約 11 米至航站樓地面上方
ZGF Architects 將機場屋頂結構比作森林生態系統中的「頂層」,即樹冠層頂端的保護性枝幹。這個波浪形的籃狀拱形結構由 34 根 Y 形混凝土柱支撐,柱子向上延伸 約 11 米至航站樓地面上方

可持續設計與環境影響

ZGF Architects 不僅在屋頂結構中採用了本地木材,還在建築的可持續性方面做出了許多創新,例如使用電力供熱系統和高品質的玻璃,減少了運作中的碳排放。根據該事務所的說法,這一專案在翻新後的總面積增倍的同時,每平方英尺的能源使用量減少了 50%。此外,該結構還設計成能夠承受 9.0 級的地震,為機場的未來運營提供了更高的韌性和安全性。

為了進一步加強自然的氛圍,ZGF Architects 與景觀建築師事務所 Place 合作,在機場內種植了 72 棵大樹和 5,000 棵植物,部分植物高度可達 25 英尺(7.6 米)。其中許多植物被配置為「懸掛花園」,蔓藤垂掛在大面積玻璃上,柔化光線的同時,反映出俄勒岡州(Oregon)本地的植被特色
為了進一步加強自然的氛圍,ZGF Architects 與景觀建築師事務所 Place 合作,在機場內種植了 72 棵大樹和 5,000 棵植物,部分植物高度可達 25 英尺(7.6 米)。其中許多植物被配置為「懸掛花園」,蔓藤垂掛在大面積玻璃上,柔化光線的同時,反映出俄勒岡州(Oregon)本地的植被特色

環保與地方供應鏈:減少碳足跡的雙重效益

為了實現永續發展的目標,ZGF Architects在增建過程中特別重視材料的選擇。他們選用來自機場300英里範圍內的當地木材,當地採購的方式不但能夠保障材料的品質與品管,也能減少運輸過程中產生的碳排放。根據ZGF的估算,此舉可減少建築物70%的碳足跡。除此之外,這些本地木材不僅應用在屋頂結構中,還廣泛應用於航廈內部的地板與特色牆面,這樣的設計不僅展現了當地的自然風貌,更由於在地採購,而促進區域經濟的發展。

在工廠預製的木構運輸到機場組裝
在工廠預製的木構運輸到機場組裝
為了確保機場在翻新期間的正常運作,ZGF Architects 選擇在機場區域的另一處進行屋頂的預製,並使用機械設備將其懸掛建設,再移動至指定位置,並安裝到 34 根混凝土柱上。此過程中,天窗和機械設備均在預製階段完成,確保施工的高效性
為了確保機場在翻新期間的正常運作,ZGF Architects 選擇在機場區域的另一處進行屋頂的預製,並使用機械設備將其懸掛建設,再移動至指定位置,並安裝到 34 根混凝土柱上。此過程中,天窗和機械設備均在預製階段完成,確保施工的高效性

生態設計與未來展望:自然與人文的和諧共存

為了進一步強化自然主題,ZGF Architects與Place景觀建築師事務所合作,在航廈內外布置了72棵大樹與5,000株植栽,這些植栽提供生物情感上的舒適感,有助於調節航廈內的光線與氣候。此外,機場的能源系統亦採用了先進的全電地源熱泵技術,這些永續發展設計減少能源消耗,也大幅提升機場面對大規模地震時的耐震韌性,此增建工程預計將於2026年全面完成,屆時波特蘭國際機場將成為全球永續發展機場設計的新標杆。

美國建築師事務所ZGF Architects設計的波特蘭國際機場(Portland International Airport)主要航廈增建工程,採用預鑄膠合木(Mass Timber)木構系統興建,屋頂以鋼骨與膠合層壓木材(GLT)為主,宛如一座木之殿堂
美國建築師事務所ZGF Architects設計的波特蘭國際機場(Portland International Airport)主要航廈增建工程,採用預鑄膠合木(Mass Timber)木構系統興建,屋頂以鋼骨與膠合層壓木材(GLT)為主,宛如一座木之殿堂

建築圖

平面圖
平面圖
剖面圖
剖面圖
等角透視拆解爆炸圖
等角透視拆解爆炸圖

木構系統示意圖
木構系統示意圖

 

 

 

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