交易管理 地缘经济的研究与案例

登录
注册
image-20191007214058-9
image-20191007214058-5
image-20191007214058-11

大兴机场,扎哈设计

扎哈的大兴机场整体设计是共轭调和叶状结构,设计中心是叶状结构的奇异点。理论上,调和叶状结构都是可以自动计算出来的,但是现存于世的方法不超过两种。扎哈仅仅凭借敏锐的审美,就从本质上深刻洞察到这些抽象的几何理论。这也正是扎哈无与伦比的伟大之处。
2019-10-07

【来源:老顾谈几何;转自:格致产业发展《扎哈的绝唱:大兴机场的几何赏析》2019.09

 

伟大的数学和伟大的艺术精神实质是相通的,伟大的数学家和伟大的艺术家通过不同的途径领悟到自然的奥妙玄机,用不同的方式向芸芸众生传达语言难以描绘的优美深邃。

 

01、“凤凰展翅”的荣光时刻

 

2019925日,北京大兴国际机场正式投入运营。这座全亚洲最大的国际机场在《卫报》评【世界七大奇迹】中,它被排在全球第一,高于沙特国王塔和港珠澳大桥。北京大兴国际机场,占地4.1万亩,造型酷似一只展翅高飞的凤凰。作为全球最大的机场航站楼,其屋盖钢架构的投影面积就达到18万平米,相当于25个标准足球场。4年时间,63个天安门广场的大小,800亿投资,1亿人次的年客流吞吐量……为了让阳光洒满整个机场,航站楼一共使用了12800块玻璃,白天室内几乎不需要照明灯光。整个航站楼有82个登机口,但是旅客从航站楼中心步行到达任何一个登机口,所需的时间不超过8分钟。

在经历了7次综合模拟演练、3场验证试飞之后,终于迎来它“凤凰展翅”的荣光时刻。

       大兴机场位于北京市中心以南46公里的大兴区,是为缓解首都现有机场的拥堵而开发的,70万平方米的紧凑客运航站楼包括一个8万平方米的地面运输中心,直接连接北京、全国高铁网络和地方列车服务。

(城建集团在施工中挂上了一面国旗)

 从高空俯瞰整个机场,是“凤凰展翅”般的造型,看起来好像也有点像“海星”,GBE君觉得像一只巨大的手掌将希望托起。

建筑外形是由流畅的曲线构成的,与周围融为一体,呈现出一派祥和的气息,仔细看航站楼屋顶的色彩,跟紫禁城阳光下的琉璃瓦是一样的颜色,与坐落于北京的古代皇家宫廷建筑遥相辉映。

绰号“海星”的北京大兴机场,拥有着世界上最大的单一建筑航站楼,之所以建得这样大,是因为这座机场年规划客运量达4500万人次,几年后更是要变成7200万人次,每年还要为400万吨货物提供服务。

机场屋顶面积相当于25个足球场,屋顶中心有一个巨大的六边形天窗,与六个条形天窗,八个气泡窗相互连接,将机场内部变成一个大型光庭。 

围绕主航站楼这个中心,有呈放射状,依次排开的五根指廊,这是旅客通过安检后休息和登机的地方。

还有最中间那条指廊,连接着工作和服务区,设有酒店等服务设施,大兴机场“五指廊”设计缩短了乘客步行时间。

航站楼的建筑风格呼应了中国传统建筑的原则,即围绕中心庭院组织相互连接的空间。设计引导所有乘客便捷穿过相关区域,到达位于航站楼中心的大厅。

 

航站楼紧凑的径向设计,为乘客提供了方便和灵活的操作,直接连接到航站楼的是79个带有气桥的门,它可以同时快速服务于6A380客机的乘客。确保距离最远的登机门可以控制在步行时间不到8分钟。

       为了给乘客最大化的公共空间,设计师简化了建筑形式,将C形柱顶部与气泡天窗相接,使屋面与承重结构一体化,整个屋顶就用了8C形柱来支撑,创造了几乎无柱的巨大中庭,阳光穿透玻璃撒满大厅,旅客沐浴着阳光开启自己的旅程。

 

3 .六芒星的构型

 

共形几何作为自然界的一部分,其重要性迟早会在各个领域呈现;从陌生到熟悉,共形几何终归被会人们所接受并欣赏。

犹如一夜间,六芒星在北京凌空炸裂,亚纯微分在首都大地恣肆流淌。

4. 北京大兴国际机场航拍近景

航站楼的屋顶被两族曲线剖分,和谐优雅,流畅灵动。站在航站楼内部,仰望穹庐,六芒星的构型更加突兀明显。老顾的学生们齐声尖叫:调和叶状结构,全纯二次微分。

5 .北京大兴国际机场内部仰望穹顶结构

 

自由弯曲的曲面,诡异妖媚的曲线,稍微对建筑艺术有所了解的人一眼就可以看出:这觉绝对是建筑女魔头扎哈·哈迪德的典型风格!不错,大兴国际机场正是扎哈的遗世绝唱,天鹅之歌!

6. 建筑界的女魔头,曲线之王扎哈·哈迪德

 

02、女魔头

 

扎哈·哈迪德(Zaha Hadid)天纵奇才,旧世界的颠覆者,新世界的征服者,第一个女性普利兹克奖获奖者!她彻底解构了传统的建筑美学标准,大胆运用几何结构来构造空间,其参数化(parametricism)设计使得建筑挣脱了重力的羁绊,在空中自由翱翔,其标志性的曲线更给她带来了无数的赞美和争议。

传统建制派的建筑师对她恨之入骨,而又寝食难安,他们从建筑的实用性、施工难度、和环境的融入程度方面责难扎哈的作品,肆无忌惮地嘲笑扎哈狂妄自大,刚愎自用,沽名钓誉,空洞浅薄。他们无视扎哈作品的恢弘壮丽、石破天惊,喋喋不休于屋顶漏水、表皮脱落、厕位笨拙。他们批判扎哈精神错乱,对历史无知,对自己智商盲目崇拜。这使得扎哈职业生涯的前二十年饱受摧残,所有的设计都只能停留在图纸之上,没有哪怕一件得以施工。

7. 望京Soho

所有的设计都停留于图纸,在现实世界中四面楚歌。扎哈的才华最终挣脱了世俗的羁绊,得到了世人的爱戴和敬仰。但是,作为一名斗士,长期的精神摧残和超负荷的设计,使得扎哈在事业的巅峰期撒手人寰,抱憾而去,留下璀璨华丽的遗作:大兴机场,令人扼腕痛惜!

 

03、数学分析扎哈的突破

 

那么,从数学家的角度如何来评价扎哈的设计作品呢?扎哈的本质突破在哪里?其作品是精神失常的产物吗?还是归结为几何的必然?

老顾对建筑设计方面一无所知,但却是最懂扎哈作品之人,能够将扎哈的建筑风格提升到(数学)理论高度。

几何的突破 在传统建筑行业,几乎所有的作品都是横梁、立柱、平墙、方窗,换言之几乎所有的建筑表面都是平直的,高斯曲率几乎处处为零。这意味着传统建筑是基于欧几里得几何。只有极少数天才的设计突破了零曲率几何,例如高迪和扎哈。扎哈是绝无仅有的肆无忌惮地使用黎曼几何进行建筑设计的第一人。人类历史上,在长达数千年的期间,人类都认为平直的欧几里得几何是天然的、唯一真实的几何,直到爱因斯坦创建了广义相对论,人类才意识到原来自然时空是弯曲的,黎曼几何才是世界的真实图景。从这个角度而言,扎哈使人类明白了真实的建筑世界应该是弯曲的黎曼几何。

8. 大兴机场内部的纽结结构

 

拓扑的突破 在传统建筑中,几乎所有的楼宇都是简单的拓扑球面,即大楼的整体表面没有环柄。扎哈以睥睨天下的气魄,将高亏格曲面大胆应用。

叶状结构 身为曲线之王,曲面的叶状结构(foliation)成为扎哈的终身标志。Foliation本意是落叶层叠之意,在拓扑中代表将高维流形规则地分解为低维流形,因此本质上是具有美学价值的解构。

9. 小猫曲面的叶状结构

9显示了小猫曲面的叶状结构,除了几个奇异点之外,曲面整体被分解为封闭圆圈(叶子),局部上看,这些圆圈彼此平行。对比图6,我们看到,望京Soho的大楼表面被分解成彼此平行的圆圈,这些圆圈构成了曲面的一个叶状结构。

10. 高亏格曲面的叶状结构

10显示了亏格为2的曲面上,三个彼此不同的叶状结构。在奇异点处,叶子成为三岔路口。我们将每片叶子在曲面上自由滑动,使得这些叶子的分布尽量流畅光滑,这种形变不会改变叶状结构的整体拓扑性质,但是会增加叶状结构的美学价值。两个叶状结构如果能够彼此形变成为对方,则我们说它们彼此等价。由共形几何理论,每个叶状结构都可以如此变换成一个最为流畅柔顺的叶状结构,即所谓的调和叶状结构,每个叶状结构等价类中,调和叶状结构存在并且唯一。

11. 共轭调和叶状结构

每个调和叶状结构都有另外的一个调和叶状结构处处与之垂直,被称为共轭调和叶状结构。如图11所示,红色和蓝色的两个叶状结构彼此共轭。仔细观察图3和图4,用建筑术语讲,我们看到扎哈为大兴机场设计了两族彼此垂直的流畅曲线;用几何术语讲,扎哈对于流畅柔顺流线的极致追求,本质上导致了大兴机场设计中的共轭调和叶状结构。由此可见,美学的语言和几何语言在这个场景下彼此等价。

12. 叶状结构中度为6的奇异点

13. 叶状结构中度为8的奇异点

14. 度为5的奇异点

 

04、扎哈建筑理论的深入思考

 

至此,我们得出结论,大兴机场的整体设计是共轭调和叶状结构,设计中心是叶状结构的奇异点。那么,我们自然会产生一系列的疑问,这些疑问的解答只能依赖于深刻的共形几何理论。

扎哈的大兴机场整体设计是共轭调和叶状结构,设计中心是叶状结构的奇异点。据说这些柔顺的曲线都是扎哈手绘出来的。大兴机场还没有对外开放,老顾还没有实地考察过内部设计。理论上,调和叶状结构都是可以自动计算出来的,但是现存于世的方法不超过两种。

15. 调和叶状结构的算法

15解释了我们算法的核心思路。如图所示,给定一个靠亏格曲面,我们计算一些封闭圈(红色曲线)满足条件:每条圈没有自相交;圈与圈彼此不相交;圈与圈彼此不同伦,即我们无法在曲面上将一条圈渐变成另外一条圈。我们尽量选取尽可能多的这种圈,直至无法在找到新圈为止。这些圈将曲面分解成一些碎片,每个碎片都是亏格为零的曲面带有三条边界,被称为是一条裤子。如此得到了曲面的一个裤子分解。

我们构造相应的裤子分解图(graph),每条裤子变成图中的一个结点(node),每条红圈变成图中的一条边(edge)。我们再为图中每条边赋予一个长度,然后计算从曲面到裤子分解图的映射,使得每条裤子映到相应结点;每条圆圈的邻域映到相应的边。调节映射,使得曲面映射的弹性形变能量最小,如此得到了曲面的图值调和映射(graph-valued harmonic map)。裤子分解图(graph)边上每一个点的原像是曲面上的一个圆圈,这些圆圈构成了曲面的一个调和叶状结构,每条裤子上都有一对奇异点。

共形几何理论表明扎哈设计的结构具有极强的刚性,可以说是牵一发而动全身,这意味着扎哈貌似惊世骇俗、大胆狂放的设计实际上是基于严格精密的理性。

扎哈仅仅凭借敏锐的审美,就从本质上深刻洞察到这些抽象的几何理论。这也正是扎哈无与伦比的伟大之处:对人世英勇无畏,对自然敬畏纯真。

  • 顶尖材料人与落后的材料工业

    汤森路透集团份依据过去10年中所发表研究论文的引用率而确定的最优秀的100名材料学家榜单中,共有15位华人科学家入选,其中榜单前6位均为华人。但这无法改变中国材料工业落后局面,背后根本原因就是我国繁荣的材料研究背后并没有支撑起相应体量的工业应用。

    4 ¥ 0.00
  • 大兴机场,扎哈设计

    扎哈的大兴机场整体设计是共轭调和叶状结构,设计中心是叶状结构的奇异点。理论上,调和叶状结构都是可以自动计算出来的,但是现存于世的方法不超过两种。扎哈仅仅凭借敏锐的审美,就从本质上深刻洞察到这些抽象的几何理论。这也正是扎哈无与伦比的伟大之处。

    18 ¥ 0.00
  • 工业4.0,最难的路

    工业4.0玩家经过若干次探索后,他们知道,这条路可能是产业互联网的商业模式里最难走的一条。不过别低估互联网企业的学习速度,从小企业开始,迭代成熟的解决方案可以向更大规模的企业渗透,甚至可以通过投资的方式获得相对成熟的工业4.0解决方案,它们有机会。

    17 ¥ 0.00
  • 中国管理,当与德日同行

    英美模式最大的弊端就是“政府-企业-社会”非常不平衡,社会贫富分化过于严重。因为制度差异、文化差异、发展阶段和历史发展路径不同,英美不是中国学习的最好榜样,德国和日本才是。中国与德日在文化和制度方面的巨大相似性,使得这种学习和借鉴成为可能。

    32 ¥ 0.00
  • 机器视觉产业链

    目前机器视觉的基础功能可分为四大类:模式识别/计数、视觉定位、尺寸测量和外观检测,当前的应用也基本是基于这四大类功能来展开。从技术实现难度上来说,识别、定位、测量、检测的难度递增。目前看,3D视觉功能是当前机器视觉应用技术中最先进的方向之一。

    25 ¥ 0.00
  • 银行“大零售”之王

    以利润规模看,建行高居榜首,工行紧随其后;招行依然是股份行中零售业务的“翘楚”,利润甚至超越了国有大行中的邮储银行以及交通银行。股份行中的平安银行、民生银行也可见蓄势发力。上市城商行“大零售”体量则小到几乎可以忽略不计,但利润增速整体居首。

    10 ¥ 0.00
  • 中国数字经济规模31万亿

    苗圩介绍,1992年我国工业增加值突破了1万亿元人民币大关,2007年突破了10万亿元,2012年突破了20万亿元,2018年突破了30万亿元。2018年国家制造业增加值占全世界的份额达到了28%以上。在世界500多种主要工业产品当中,有220多种工业产品中国的产量占居全球第一。

    11 ¥ 0.00
  • A股游戏公司研发榜

    从2019年上半年来看,仅有4家企业在2.28亿元之上,意味着有高达70%的游戏公司研发投入是不足2.28亿元,这些企业大部分都或多或少存在各种问题。比如连续多年套现、高管频繁离职的掌趣科技;比如曾经的A股亏损王天神娱乐;再比如被质疑演变成投资公司的天神娱乐等。

    20 ¥ 0.00
  • 交通强国路线图

    《交通强国建设纲要》提出到2035年,基本建成交通强国。基本形成“全球123快货物流圈”(国内1天送达、周边国家2天送达、全球主要城市3天送达),在加强新型载运工具研发方面,提到实现3万吨级重载列车、时速250公里级高速轮轨货运列车等方面的重大突破。

    12 ¥ 0.00
  • 日企研发投资大比拼

    这份研发投资问卷调查是日刊工业新闻社的固有项目,始于1988年。此次的问卷调查中,共有189家日本企业回复了其关于2019财年(2019年4月~2020年3月)研发预算计划。投资金额排名前四的分别是丰田、本田、日产和电装,且资金重点流向CASE(网联、智能、共享、电动)领域。

    10 ¥ 0.00
  • 世界帝国格局演变

    在13世纪横扫了欧亚大陆60%以上地区的蒙古帝国,是人类历史上头号帝国;在19世纪势力范围遍布五大洲的大英帝国,在这个排行榜上仅次于蒙古帝国;而曾统治了世界36.6%人口的大清帝国,则排在第三位。而21世纪初世界唯一的超级大国—美利坚合众国,只能排名第10位,

    7 ¥ 0.00
  • 中国家庭财富调查报告

    2018年我国家庭人均财产为208883元,同比增长了7.49%。城镇居民家庭房产净值占家庭人均财富的71.35%,农村居民家庭房产净值的占比为52.28%。93.03%的居民家庭拥有1套住房。我国居民家庭金融资产配置结构单一,依然集中于现金、活期存款和定期存款,占比接近九成。

    7 ¥ 0.00
  • 几何学与人工智能的关系

    黎曼可能压根也没想到自己的猜想能对100多年后的密码学有所帮助。因为研究素数在“科学的皇后”——数学里被认为是最纯的数学,是与应用毫无关系的数学。这种纯性让数论成为了“数学的皇后”。所以,数学的鄙视链是不允许他去推测素数分布在密码学中的应用的。

    4 ¥ 0.00
  • 规划出的日本东京湾区

    依靠人工规划而建成的东京湾区,以日本国土面积的3.5%,创造了超过1/3的日本GDP。从上世纪50年代的25%左右占比,到30%左右,近年又进一步上升到35%左右,是日本经济的最重要组成。其成功,离不开日本五次综合开发计划、五次首都圈基本规划和首都圈大都市地区构想指导

    13 ¥ 0.00
  • 粤港澳湾区新材料产业分布

    就目前湾区来看,港澳主要以第三产业为主,新材料产业规模很小,主要是以创新研发及总部运营为主。而珠三角九市则形成了从研发到制造、再到应用的产业链完善的新材料产业体系。根据相关规划,2020年大湾区新材料产业总产值规模将超过10000亿元

    28 ¥ 0.00
  • 压垮清朝的一场产业跃进

    1879年,光绪五年,开平煤矿投产,光绪皇帝批准建设唐山至胥各庄铁路用于运输。两年后,蒸汽机车上路。铁路实实在在的好处改变了中国人的排斥心理,一股大兴铁路之风迅速蔓延。清政府也迫不及待想在全国推广铁路。只是在热闹背后,是一个没有准备好的农业社会。

    17 ¥ 0.00
  • 工业化造富主体:房地产

    过去10年,在中国买房的人都是人生赢家。房子越来越值钱,与中国工业化进程密不可分。工业化时期中国经济靠货币和地产驱动,两者互相强化,使得房地产成为经济和信贷的核心,以及居民财富的主要来源。但是随着工业化的结束,财富创造主体也将会发生相应变化。

    16 ¥ 0.00
  • 未来10年,房企洗牌

    最迫切的转型是住宅开发本身商业模式,有高周转率核心竞争力的房企将会胜出。高杠杆下被迫快速出货的不是真正的高周转,真正的高周转是三位一体的高周转:从资产转为库存+从库存到销售+从销售到回款的高周转。虽然RIETs大规模的机会还未开启,然而它已经开始

    19 ¥ 0.00
  • 人类演化的三次智力觉醒

    人类获得物种霸主的地位,带有很大的偶然性。回溯人类演化的各个阶段,三次智力觉醒扮演了关键性角色。获得讲故事本领的语言革命可能是致命武器;思维方式的科学革命,让人们希望成为自己命运的主人;心智革命是延续,主要发生在人工智能与脑科学领域。

    17 ¥ 0.00
  • 最隐秘LP:家族基金

    对于VC/PE而言,家族财富正是一群隐秘而阔绰的金主。20%左右体量比较大的家族基金配置中,私募股权占比最多在50%以上。2018年中国个人可投资资产1000万以上的高净值人群规模达到197万人,全国个人持有的可投资资产总体规模达到190万亿人民币,预计2019年底将突破200万亿。

    16 ¥ 0.00

网站首页    基础设施    大兴机场,扎哈设计