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2020基準杯一等獎 | 疫情之下的超級寓所磁懸浮計劃

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文章導讀:為提供給學院讀者更為系統的閱讀感受,我們將在每個月單獨選取一周以專題的方式推送作品。本周選取的主題是“優質競賽作品”。今天,我們將為您推送2020年獲基準杯一等獎的優秀作品解讀。

閱讀本文,您將了解到

1. “ 邁斯納效應 ”的概念;

2. 如何從漫威反派萬磁王的“磁”中提取設計元素;

3. 作者如何在“高密度城市格局+疫情影響+高頻住宅需求”的背景下,創造符合競賽主題的設計方案。


 - 競賽主題 

 - THEME 

人口流動的不確定性造成 2020 年全球疫情的傳播和不可控,為了應對疫情,全球進入“暫停模式”?;厥锥潭倘f載的人類歷史,能夠真正保護和陪伴我們的究竟是什么?疫情專家表示:“宅居”能夠直接有效的阻斷病毒的傳播,當我們的活動范圍驟然縮小,建筑師的嚴峻挑戰又是什么?

以概念出發設計“超級寓所”( Super Residence ),它能夠快速進入 “暫停模式”,對外界,有屏障和連接作用;解除“暫停模式”后,它應該是自由的社區,滿足人們對美好生活的要求。方案應包含”超級寓所” ( Super Residence )中的某“超級居住單元”(Super Units) ?!罢印罢吣軌蛟凇俺壘幼卧眱容^長時間的獨立生活。


 - 獲獎作品 

 - AWARD 

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 - 靈感來源 

 - INTRO 

MAGNETO (萬磁王)是美國漫威漫畫旗下的超級反派,他可以控制磁場、并且利用磁場讓物體進行懸浮運動。

萬磁王獨特的物理屬性與本方案以 “ 磁 ”為核心的設計理念高度契合,促成了“MAGNETO——高密城市超級寓所的磁懸浮計劃”的這一命名。

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△萬磁王通過磁力控制物體 ?《X戰警》


 - 設計概念 

 - CONCEPT 

本方案的概念起源于 “ 邁斯納效應 ”?!斑~斯納效應”是一種物體從一般狀態相變至超導態的過程中對磁場產生排斥的物理現象。眾所周知的磁懸浮技術正是利用了這一物理特點。

△ 利用“邁斯納效應”形成的建筑形態

作者在方案初期進行磁力原理的模擬實驗探究概念的可行性,利用了“邁斯納效應”,形成磁場作用下的運行機制,探索全新的人類居住模式。

△ 磁力原理的模擬實驗


 - 提出問題 

 - QUESTION 

在設計之初,我們先提出了三個擬定解決的核心問題

其一,如何在日益劇增的“高密城市格局”中,實現傳統居住模式的更新?

其二,如何在疫情到來時,快速、安全、有序地進入“疫情暫停模式”?

其三,如何創造“超級居住單元”以應對當下高頻度的宅居需求?

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 - 設計解答 

 - ANSWER 

01 如何應對當下高密度的城市格局呢?

工業革命以來,城市的運作模式,是通過公共資源的整合、人群的聚集,形成高效率的社會生產狀態,這是一種扁平化的“水平城市”。

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△ 重力作用下失敗的旋轉傾斜的實驗

在土地緊缺的背景下,我們試圖將這種水平性的城市進行旋轉傾斜,形成垂直性的城市格局。然而,由于難以逃脫重力的束縛,這一愿景難以實現。

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△ 水平城市格局因為重力而散落

“邁斯納效應”則為這一個大膽的想法提供了可能。方案通過將垂直旋轉后的“地面”進行磁化,成為磁板,讓它所產生的磁場就去抵抗重力場的作用,從而將水平城市以磁懸浮的方式,成功轉譯成為垂直的聚落。與此同時,這一個操作也為后期疫情防控的合理運作和居住單元的靈活運轉奠定了基礎。


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△ 磁力作用下成功的旋轉傾斜

02 怎樣以正確的方式打開疫情暫停模式呢?

對于疫情暫停模式的開展,本方案進行了幾種類型的探討。以下圖中的球形體量代表個人居住單元,方形體量代表城市公共資源。在沒有疫情的情況下,這些單元體白天在辦公、商業、教育、娛樂等高度整合的公共資源進行聚集,實現交互合作的高效率社會運作模式。

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△ 正常狀態下的資源整合

工作時間以外的夜晚,這些單元體則離開公共資源,在磁力板上自由懸浮。同時,它們還可以根據需求進行聚合、相互聯系,通過使用者的需求進行單元組合,形成以家庭、朋友、伴侶等人際結構為基礎的居住組團。

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△ 白天聚集在公共資源進行社會生產的單元體,夜晚自由地懸浮,形成居住組團

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△ 正常狀態下的單元聚合

如果不幸疫情發生了,這些單元體之間則迅速產生相互排斥的磁力,進而從聚集的狀態變為離散的狀態,它們相互孤立,形成隔離艙以防止疫情的傳播,每個艙體內部可以容納個人的獨立生活需求。

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△ 疫情發生時的單元離散

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△ 疫情到來時,單元體通過斥力離散,互相孤立

與此同時,疫情時期的公共資源也會隨之發生拆分,例如將購物中心拆分為零售店鋪、寫字樓拆分為小型辦公室、公共校園拆分為小班教室,以犧牲部分生產效率為代價,滿足最低生活運作需求,盡量降低病毒傳播的可能性。

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△ 疫情發生時的資源拆分

△ 大型公共資源隨之進行的拆分,減小疫情傳播的可能

當疫情嚴重,發生擴散的時候,如果單元體內部發生感染,該單元體則會自動亮起警示紅燈,并產生特殊的磁感,通過磁場變化,將疫情單元體篩選、聚集到醫療綜合體,進行隔離與治療。

△ 已經感染的疫情單元體被篩選、集中到醫療綜合體進行集中治療

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△ 疫情單元體在醫療綜合體進行集中治療

03 什么樣的居住單元才能被稱為“超級居住單元”呢?

疫情發生時,每一個球體相互離散,形成自我隔離的超級居住單元。它的內部形態基于對人體活動尺度的考量,能夠根據需求進行形變,從而將居住空間歸至極簡,形成適合站、坐、行、臥等多種身體行為的空間。

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△  根據身體行為而變化的空間形態

超級居住單元以“磁流體”為介質。“磁流體”是一種既具有液體的流動性又具有固體的可塑性的全新功能材料,能夠根據磁場形成豐富的物理形態,應對不同的生活情境,也為內部空間連通提供了可能。

△ 單元體內部多樣的生活情境

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△ 單元體內部效果圖


 - 設計總結 

 - SUMMARY 

文章的最后,我們對于本方案創新點進行總結:

首先,通過“邁斯納效應”創造磁場實現“磁懸浮”,克服地心引力,形成居住單元的垂直運作模式,回應日益劇增的城市密度格局;

其次,通過“引力”與“斥力”避開了傳統模塊化單元的物理接觸,形成聚合、離散兩種模式分別應對正常狀態和疫情狀態;

最后,利用“磁流體”塑造“超級居住單元”,它對外能夠依附于磁力板靈活運轉,對內能塑造滿足功能需求的空間形態,是疫情隔離的理想模板。

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在方案設計的同時,我們還利用Unity軟件進行程序編定,對本方案的運作模式進行模擬。

△ Unity編程模擬磁力作用下方案運作模式

三度普利策獎得主托馬斯·弗里德曼曾發出感嘆:“Hot, Flat and Crowded(世界又熱又平又擠)”。在2020年災難般極端的條件下,通過反重力的手段,實現人類居住模式的轉譯與重構,或許是桎梏之下的一個全新出口。

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【致謝】

感謝辛善超老師的競賽指導,感謝任睿同學在編程方面的技術支持,感謝林宛靜同學的幫助。

【參考資料來源】

[1] 《X戰警》(X-Men)系列電影
[2] Rosensweig R E . Heating magnetic fluid with alternating magnetic field[J]. Journal of Magnetism & Magnetic Materials, 2002, 252(none):370-374.
[3] Odenbach, S. Recent progress in magnetic fluid research[J]. Journal of Physics Condensed Matter, 2004, 16(32):1135-1150.
[4] Zahn M . Magnetic Fluid and Nanoparticle Applications to Nanotechnology[J]. Journal of Nanoparticle Research, 2001, 3(1):73-78.
[5] Geim A K , Dubonos S V , Lok J G S , et al. Paramagnetic Meissner effect in small superconductors[J]. Nature, 1998, 396(6707):144-146.
[6] Braunisch W , Knauf N , Bauer G , et al. Paramagnetic Meissner effect in Bi high-temperature superconductors[J]. Physical Review Letters, 1992, 68(6):1908.

(文中除了《X戰警》電影內容,其他圖文均由作者自攝自繪)


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5條評論
louis 2021-02-08 20:28:40 回復 3

我記得之前有一個 城市中心墓地的設計和這個好像,就是把骨灰裝到氣球里面,豎著的一條往上,真的和這個一模一樣

?
? 2021-09-17 15:18:18 回復 0

雖然很炫酷很未來很科幻,但是如果真的到了這種地步,我想我一定是舊時代的殘黨和灰燼。

lzy2077 2021-03-17 16:19:56 回復 0

回復 louis: 垂直墓地

louis 2021-02-08 20:28:40 回復

我記得之前有一個 城市中心墓地的設計和這個好像,就是把骨灰裝到氣球里面,豎著的一條往上,真的和這個一模一樣

ε
ε 2021-03-11 15:54:58 回復 0

想法大膽科幻,最后呈現的結果而又非常震撼

白骨青灰皆我
白骨青灰皆我 2021-02-07 22:07:09 回復 0

666666

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