吉林省氧飘飘新材料有限公司

供稿：空崆建筑设计（微信号：KONG_architects）

作者：甘泉

像云一样轻的屋顶

山有榛，隰有苓。云谁之思？西方美人。

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起因

城市山民是一个包含借鉴山民生活智慧灵感，又以抽离解构简化的现代语言，呈现地域文化与人群标签皆模糊的生活方式品牌。在近期的“城市山民小菜场”市集活动中，空崆建筑应邀一起参与了其中一个“摊位”的摆摊活动。

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场地

城市山民复兴西路店的后院是一个约500平米的“野生”院落。图为空崆建筑分到的摊位正面（photo@空崆)

这次的摊位是一个210cm*60cm*30cm的台子，比较端正的放在市集场地东侧，两侧各有一棵树，台子低矮，较接地气，有一定具象的野生氛围。但我们还想给这个场所增加一点“更抽象”和跟“仙”的元素。下午场地确定回来，到了晚上，一个念头冒了出来———造云

人在山中，云在人上，被天席地，以云为顶（photo@空崆)

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造云计划

我们计划建造一个“云顶”漂浮在矮台上方，顶与台，一上一下，之间便是人活动的空间，摆摊售卖、讨价还价、列席喝茶、休憩打坐。。。形成一个迷你的建筑空间。而这个小空间，将拥有世界上最轻的屋顶。

概念设计草图@空崆建筑

红色的云（photo@空崆)

造云的材料选择了红色的氦气球（氢气球有爆炸危险，现在公共场合使用的合格的“氢气球”实际上都是氦气球了）。选红色的气球是因为天气冷了，红红火火更热闹一些，而且，山中早晚的云也都是动人的红色。

但是，常见的气球和屋顶的关系是如下图这样的——气球顶着屋顶，而下面丝带乱飘。

一般彩虹气球装饰（图片来自网络）

如何让气球和屋顶的关系更舒服，在保证“红云”不被风吹走的情况下，又能减少杂乱的丝带在云下乱飘呢？

我们试着用一个转换层网格来解决这个问题。

设想是这样的：如果我们有一个转换层网格，气球全部连接在这个网格上，再将网格的四角通过绳子固定在地上，那网格下方不就是一个整齐干净的空间了吗? （预警！！！事后证明没有跟结构和力学顾问探讨的网格不是一个可靠的网格）

体系分析

设想一个气球时的情况

设想四个角气球上去时的情况

设想气球全上去后的情况

但灵活的气球就像大街上的人，具有测不准的布朗运动能力和各向异性，它们会不会到处乱跑呢?

我是有点担心这个问题的，所以我在设计中通过计算将转换层网格的网格间距做到与气球的横截面直径基本一致，当我们的网格足够准确和严密的时候，就相当于把大街上的人都塞进早高峰的地铁车厢——让他们动弹不得！而气球的浮力形成的合力，则将整个系统在垂直方向上吊起来，形成我们想要的可控的“红云”。

想好了立刻动手下单订购了所需材料：某宝的氦气球5块钱一个，共32个，一卷细绳，20块，好几百米长。

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计划外的意外

搭建的早晨：

跟搭建团队和摄影师约好了8：30开始搭建

所以计划外的意外并不是气球没来，而是气球飘乱了。。。这个问题飘出来时，离市集开始还有18分钟

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WHY? 为什么会乱飘？

以下是我们活动结束后晚上回顾意外并思考到深夜然后早起画出来的意外原因，因为涉及到纯力学和结构理论的原理和图纸，请大家耐心观看

↑↑↑ 这是第一个意外原因，来自于设计时转换层网格是一个没有自重的理想网格，而实际的细绳网格虽然很轻很轻，但是仍然是有重量的

↑↑↑ 第二个意外，我们以原始的设计剖面图为例来说明（剖面只研究二维平面上的力的传导，实际上的三维网格中的力的传导要再更复杂一个维度）——意外产生的原因是理想的转换层网格在模型中是刚性的，任意一点上的气球浮力都不会使刚性网格产生变形

而实际当中转换层网格是细绳编织的柔性网格，任意一点的气球浮力都将引起网格的变形和力的传导路径发生变化 ↓↓↓

以右侧角点为例，从变形的网格上F1的力传导到角点，产生的分量F1v+F浮只要不等于底部绳拉力就会产生垂直方向的位移。而F1h水平分力则一定会让角点产生水平位移↓↓↓

以上就是我一早起来绞尽脑汁画好的分析图，

如果不容易看懂的话，

举两个生动的例子如下：

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回到现场，补救

把细绳做的转换层网格换成刚性的是不可能了，当时在现场的我们还没有来得及想到很清楚的力学和结构分析结果，只能是尝试着去拉一下网格的四个角。

摄影师敏锐的捕捉到了我由忧转喜看到希望的表情 photo@方磊

↑↑↑如图所示的绿色新增拉力，一定程度上可以平衡之前的合力，让角点的位移减少。如果F拉与底部绳拉力可以趋于无穷大+∞，那么在垂直方向和水平方向上的绳子将会被绷得无穷紧，而接近于刚体材料，那么气球产生的浮力F浮所带来的变形将会趋向于无穷小。

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10：00 开市

虽然只是一次快闪行动，但这朵红云屋顶在城市山民的小菜场里漂浮的几个小时还是非常美好的，最终，在完成了屋顶的使命后，气球们都跟小朋友们走了！

项目信息

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装置名称：气球屋顶——城市山民里漂浮的红云

面积：2.25m×1.25m=2.815平米

装置设计：空崆建筑

设计时间：2017年12月8日

建造时间：2017年12月9日早8：30-10：00

建造成本：32×5=160RMB，细绳1RMB

友情建造团队：陈俊，Sophie，陈曦，刘烨

摄影师：方磊

场地提供：城市山民

市集组织：城市山民，肆拾春茶家，LOHAS乐活杂志

作者简介

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甘泉

空崆建筑主持建筑师

同济大学建筑学硕士

国家一级注册建筑师