一座面向未來的機場如何誕生

北京新機場規劃設計首先遵從的是目標導向和問題導向,也就是以機場功能定位及容量需求為目標。最終形成的設計成果,是各種問題、矛盾平衡的結果。

以北京市中心的天安門為起點,沿中軸線延長線向南46公里處的北京新機場,每天都在生長,每個月都呈現出不同的樣子。一年之後,2019年10月,這座在陽光下閃耀著金色光澤的超大型機場,將如同鳳凰展翅,以靈動的姿態,吸引全球的目光。

新機場地處的是一個特殊的地理坐標——北京中軸線的最南端。中軸線的象徵意義,給新機場的設計方案增添很多挑戰,這裡必須連接傳統,在精神氣質和文化內涵上,與天安門、鐘鼓樓、鳥巢遙相呼應。這裡更要面向未來,新機場距離雄安新區55公里,將直接服務於雄安與世界的連接,這必將是一座面向未來的機場。

預計到2040年,新機場每年吞吐量將超過1億人次,他們在此相聚或離別,踏上家的歸途,或者飛往生活的下一站。

最遠登機口步行只需8分鐘

北京新機場的規劃,從上世紀90年代就開始醞釀,可以說是世紀工程。

選址工作始於1993年,當時北京市初步規划了張家灣和龐各庄兩個中型機場場址。2002年,首都機場開始擴建,民航總局牽頭組織了一次選址調研,選出了四個備選場址,其中廊坊市西偏北的舊州為首選場址。2004年,北京市規劃委對《北京市總體規劃》進行修編,對新機場的選址又進行了新一輪深化調研,同樣選出了四個備選場址,其中推薦的是北京大興南各庄和河北固安西小屯兩個場址,在城市規劃修編中作為預留。

歷經十餘年之後,到了2006年,新一輪選址工作正式啟動,一共比較了北京、天津、河北境內的十多個場址,直到2009年,最終確定了北京大興南各庄作為首選場址,理由是:離主客源地較近,空域環境和外部配套條件較好,區位上能便捷連接京津冀,更適合建設大型機場。

選址塵埃落定之後,新機場各項規劃工作開始緊鑼密鼓推進,航站樓方案競標是其中的重中之重。

新機場航站樓的設計方案徵集,從2010年就開始啟動。北京新機場建設指揮部總工程師郭雁池告訴《中國新聞周刊》,新機場在方案招標前,確定了一個規劃的主導原則:集中的飛行區,南北盡端式航站區布局,南北旅客容量約為3:7,北航站區集中的航站樓主樓+衛星廳的規劃分期建設,分別對應4500萬人次及7200萬人次的年旅客量。

方案競標從2011年正式啟動,幾家入圍最終競標的設計單位在全球都非常知名。法國巴黎機場集團建築設計公司(ADPI)在全球機場設計領域實力雄厚、大名鼎鼎,留下了很多經典作品,包括阿聯酋迪拜機場、法國巴黎戴高樂機場、上海浦東機場等。英國福斯特建築事務所是北京首都機場T3航站樓的設計者。北京建築設計研究院曾參與了多項國內地標性建築設計,包括2008年奧運會國家體育館、首都機場T3航站樓等。民航設計總院則承擔了國內70%以上機場的規劃與設計。而扎哈建築事務所以已故的扎哈•哈迪德女士命名,其獨特的「扎哈曲線」在全球都享有極高辨識度。

「扎哈•哈迪德建築事務所最初想找我們一起聯合做設計,但我們希望自己做原創,所以婉拒了合作。」北京院第四分院院長馬瀧告訴《中國新聞周刊》。

民航院和北京院最終選擇了強強聯合,組成了中方最強設計聯合體。

「當時概念設計方案的排名情況是,ADPI第一,國內聯合體第二,福斯特第三,扎哈第四。」馬瀧回憶。

ADPI最終勝出,中標了北京新機場航站樓設計方案。

中標的方案構型簡潔:只有一個航站樓,以單點為中心,延伸出五條指廊,整個航站樓呈輻射狀構型。同時,在開闊的樓前區域增加了一條陸側指廊,形成六條指廊的均衡布局,每兩條指廊之間的夾角,都是60度。

馬瀧發現,有趣的是六條指廊正好對著三條軸線,分別指向北京、雄安、天津,「這個概念在方案初期是沒有的,也是一個美妙的巧合。」

簡單方案的背後,卻蘊含著深意。機場航站樓方案,往往是功能性和藝術性、現實需求和遠景目標等多重因素綜合考量後平衡的結果。在多位設計參與者看來,ADPI方案被選中的最重要原因,還是因為強調功能性第一。

馬瀧的同事、北京建築設計研究院設計師王曉群,從十幾年前就開始做機場設計,現在也依然是北京新機場的設計負責人。王曉群從2004年開始進入到機場設計領域,參與的第一個項目就是首都機場T3航站樓,此後十餘年,一直深耕於此,做過的機場項目越來越多。

「對於大型集中式航站樓來說,既要有足夠的外邊輪廓長度來接駁大量飛機和車輛,又要控制樓內的旅客步行距離,兩者形成了構型設計的一對主要矛盾,因此放射型或類放射型就成為了這類航站樓構型的一個重要選擇。」王曉群在近期發表的一篇文章中,闡述了航站樓構型方案背後的考量因素。

比如,首都機場T3航站樓,設計容量為每年4300萬人次。由於周邊條件限制,T3兩側跑道的間距僅有1525米,是滿足兩側飛機獨立起降條件的最小間距。這塊狹長的用地,將T3航站樓壓縮為縱向的一條,中間的兩組聯絡滑行道又將航站樓切分為三段,國內在南側近端(T3C),國際在北側遠端(T3E),地下的旅客捷運、高速行李和各類服務通道將三座航站樓串聯起來。

而對於北京新機場,單點放射構型有效控制了航站樓的指廊長度,樓內的分區運行模式又進一步縮短了旅客步行距離,安檢後旅客最遠步行距離約為600米,正常步行時間為8分鐘,既避免建設內部捷運系統,又實現了旅客出行高效便捷。

在王曉群看來,這個方案被選中,最根本的原因是方案中的放射狀,「放射狀是一個很基本的形態。機場規模增大後,停機位增多,又要控制旅客的步行距離,放射狀可以解決這個問題。」

王曉群告訴《中國新聞周刊》,關於航站樓究竟是分散式更好,還是集中式更好,業界歷來都有爭論。

比如,英國福斯特公司最初的競標方案,就是分4個單元運行,每個單元內旅客步行的路程更短,但不同單元之間的中轉會變得更麻煩。王曉群說,作為一個樞紐機場,中轉是非常重要的功能,如果中轉連接距離遠,機場的樞紐運行效率會下降,「但旅客的步行距離只是一個衡量維度,而很難說是決定因素。」

中外之間的國情不同,也會對航站樓的規劃有影響。王曉群介紹,國外機場建設以航空公司為建設主體,往往一個航空公司只建一個樓,建築過程是逐漸加量,很少一次成型。而國內機場客流量增長很快,對未來容量的預期很大,傾向於選擇更完整的集中式方案。

集中布局也有上限,不能無限大,否則會帶來新的問題,比如,交通壓力,當外部交通全都集中在一個航站樓區,是否可承受,是必須考慮的問題。還有整個系統的複雜程度,如果系統過於龐大,複雜性會大幅增加,這既給機場建設帶來麻煩,也不利於日後的運營。

除了旅客的視角,還有飛機和飛行員的視角,飛機的停靠、進出是否方便,都涉及機場的運行效率,都是航站樓構型要考慮的因素。

在馬瀧看來,目前的首都機場T3停機夾角是120度,飛機進出非常寬裕。而北京新機場,六條指廊之間的夾角均分為60度,是銳角,理論上說,肯定不如飛機直線排開更方便停靠和出發。但因為新機場建築尺度足夠大,所以絕對空間依然很大,能夠形成開放性的大區域,也能夠方便飛機的進出和停靠。

「我們在對原方案瘦身後,航站樓最終的絕對尺度依然很大。主樓的寬度是350米,停機港灣圓弧大而寬,便于飛機進出。」王曉群解釋,這種設計下,整個新機場航站樓可以停79架多為大機型的飛機,三條指廊都是雙側停機,只有兩條是單側停機,還有很多組合機位,停機效率總體不錯。

「對於北京新機場這種規模,這個設計是聰明的。」但對於一些中小規模的機場,由於建築尺度可能不夠,馬瀧並不推薦採用這種方案。

「每個指廊之間的角度都是60度,這是一個很完整的形態,包括前面還有綜合服務樓,一半是酒店一半是辦公,給航站樓提供一些近距離服務。」王曉群說,總體而言,主樓更集中,旅客步行距離更短,建築形態更完整,是新機場航站樓的最大特點。

「北京新機場規劃設計首先遵從的是目標導向和問題導向,也就是以機場功能定位及容量需求為目標。」郭雁池總結,最終形成的設計成果,是各種問題、矛盾平衡的結果。

陽光峽谷的誕生

從方案中標,到開工建設,新機場方案還有很長的路要走。

在ADPI的方案中標後,扎哈建築事務所也受新機場建設指揮部的邀請,加入進來,進行聯合設計。

「這是一個令人振奮的工程。」 扎哈事務所北京辦公室總監大橋諭向《中國新聞周刊》回憶,ADPI和扎哈事務所開始攜手,對中標方案進行了優化,前後經歷了6個月打磨,然後再提交給中方設計團隊,由北京建築設計研究院和中國民航機場建設集團接手。

如果說ADPI將自己對機場功能深邃的理解賦予了北京新機場,那麼扎哈事務所則讓新機場展現了更多的建築之美。

在扎哈團隊的設計中,採光和商業區是兩大亮點,其標誌性的「扎哈曲線」也有了更浪漫的表達。

「想像一下,縈繞陽光的山頂,隨季節更迭而變換顏色的花朵,這些美妙的自然景象若能融入建築設計中,那將是令人陶醉的作品。」大橋諭說,新機場的造型像一束花朵,每個指廊都可以看作是一片花瓣,「陽光從花朵頂部延伸到各個花瓣,灑在室內的每一個角落,可以塑造出明亮的室內印象。」

而實現這一浪漫意向的,是新機場航站樓造型上最獨特的部分,C型柱設計。整個航站樓內部,矗立著8個巨大的C型柱。所謂C型,是指柱子並不封口,在每一個橫截面上,都呈C型。

這是一個極為大膽的設計。想像一下,航站樓核心區屋頂屋蓋鋼結構投影面積達18萬平方米,主要以8根C型柱及12根塔柱就把中心區的屋頂給支撐起來,C型柱間距長達200米,中間的空間可以完整裝下整個「水立方」。這麼做的好處是,能把更多空間讓位於服務旅客,而不是讓很多結構佔據空間,導致旅客不便,所以支撐結構已經少到了極限。

這同樣是一個極具藝術性的設想。C型柱上寬下窄,底部最窄處只有3米,頂端最大跨度達到了23米,造型非常靈動。從下往上看,像一枝伸出土壤的花朵,而從上往下看,則像屋頂「延伸」到了地面。

在馬瀧看來,這樣的設計,已經不再是傳統的「柱」的概念,而是從屋頂自然延伸下來,屋頂和柱子已經融為一體。

「延伸」到地面的C型柱,是功能和形式的完美結合,既是支撐的構件,又是室內採光的窗口,自然光從C型的敞口中,傾瀉而下,形成了巨大的光瀑。同時,在航站樓的中心頂部有一個巨大的六邊形核心天窗,在每條指廊的頂面鋪設一條帶狀天窗,貫穿整個600米的指廊,既能夠為室內引入充足的日照光線,也便於旅客順著光線前行,成為方向的指引。

扎哈團隊的設計一向看重自然光線的運用,因為這既能節約光照能源,也能夠提供舒適的感官體驗。大橋諭告訴《中國新聞周刊》,扎哈女士本人對北京新機場的期待很高,深度參與了北京新機場的設計工作,提供了很多富有激情和想像力的設想。

「C型柱本身是各個功能空間的重要節點,採光也圍繞C型柱來布置,是顯著的空間標誌,讓室內明亮。」王曉群說,設計團隊做了全天不同光線情況下,光照的模擬,「天氣好的時候,白天在航站樓內的開敞區域,可以做到不需要室內開燈。」

新機場商業區的設計則更具自然的靈動魅力。整個商業區所在的「中央大堂」,是航站樓的核心區。

在這個13000平方米的商業區域內,從高處看去,就像一個「峽谷」,屋面最高49米,隨內部空間需求動感起伏。「峽谷」里共分五層,一二層是到達層,三四層是出發層,而五層是商業區,也是「親友話別層」,站在這一層,可以一直目送親友遠去。

「峽谷」的底部,分布著眾多獨立的商業島,大橋諭將這些商業島稱為shopping pod(豆子)。「shopping pod就像峽谷中的卵石,可像分散水流一樣自然地分散人流,同時使室內空間更加靈動。」

大橋諭給《中國新聞周刊》展示了兩張圖,來說明整個「中央峽谷」的設計靈感。一張是美國的羚羊峽谷,另一張圖是森林溪水。在他的講解下,整個新機場「中央峽谷」的景象開始立體起來:自然彎曲的峽谷邊緣,層層疊底,陽光從頂部穿透峽谷,一條溪水穿行其中,溪水中點綴著很多石頭,水流繞過石頭緩緩而行。

「建築物絕非一個容器,我們希望將大自然的造物理念融入建築設計中,兼具多個人性化功能,這樣的作品可能會成為獨具風格的有機建築物。設計工作不僅在於設計建築物本身,也是設計城市,設計人類生活的工作,我們非常享受這一過程。」大橋諭笑言。

在新機場之前,扎哈事務所已在中國完成多個作品,比如北京的銀河SOHO、望京SOHO、廣州大劇院等,逐漸積累起在中國的建築設計經驗,建築技術的飛速發展也為其獨樹一幟的自然化設計理念提供了更大的發揮空間。

「扎哈的設計富有想像力,有天馬行空的大膽和自然的美感。」馬瀧如是評價。

馬瀧所在的北京建築設計研究院曾作為中方團隊,參與了北京T3航站樓設計,與英國福斯特事務所合作。「福斯特是建築圈內公認的最好的事務所,技術、藝術、控制能力都非常出色。」馬瀧回憶,T3航站樓設計做得非常過癮,從福斯特事務所引進了很多理念,尤其是模數化的設計理念,「模數化建築像一個精密機器,具有理性化的美感,這些理念的引進就像給中國設計師開了一扇窗戶。」

在馬瀧看來,在北京新機場方案上,ADPI的功能性方案和扎哈充滿想像力的造型點睛,是建築理性和建築之美充分融合的一個成熟作品。

中軸線上的機場

ADPI與扎哈團隊的合作方案成型後,北京建築設計研究院和中國民航機場建設集團開始接手方案。

「我們從2014年底接手,在2015年的3月,優化方案基本定型,此後進入技術設計階段。在2015年8月,技術設計的初步方案完成,確定了多項技術指標,比如建築規模、停機位、流程組織等,在10月份通過初步設計評審。」王曉群告訴《中國新聞周刊》,整個設計周期比較緊張,因為從2015年10月開始,新機場航站樓工程就要正式開工。

「這兩家設計聯合體,依據國內規範進行了方案優化並完成了後續的設計工作,目前實施的設計與原概念設計從建築功能布局、建築造型、結構方案都有較大的調整。」郭雁池告訴《中國新聞周刊》,在後續優化的過程中,改動最大的部分是C型柱。

在原概念方案中,6個C型柱的開口都朝向中心,形成合圍。但中方設計團隊,扭轉了C型柱的開口方向,不再朝里,而是全部朝外,並且根據結構需要增加了兩個C型柱。王曉群告訴《中國新聞周刊》,調整帶來的最大好處,就是增加了樓內採光的均勻度,而原方案中,採光都集中在中心區域,「核心的採光已經很好,就不再需要,反而是外圍區域更需要光線。」而C型柱支撐方向調整後,對整個建築帶來很大改變,除結構受力體系改變外,還對室內空間也帶來較大改變。

另一個顯著變化是建築尺度。與方案相比,航站樓的實際尺寸有明顯瘦身。郭雁池介紹,出於建設資金考慮,為了控制建築規模,航站樓實際面積有一些改動,整體航站樓半徑縮小了30米。其中,指廊遠端的寬度從46米縮減至42米,長度從630米縮減至600米。由此,近機位也由最初設計的84個削減為79個。

航站樓的設計高度也由80米降為50米,保證功能分區更加合理,有利於提高運行效率,也有利於採取屋頂自然採光和自然通風設計。

機場究竟應該建得更大一些,還是更符合當前需求?目前的首都機場三個航站樓,幾乎總是不夠用,總是提前迎來飽和狀態,「機場建成之日就是擴建之時」。

為了解決機場總是不夠用的問題,郭雁池說,新機場秉承的是「一次規劃設計,分階段建設實施」的原則。依據新機場終端年旅客吞吐量一億人次以上的目標需求,新機場規劃中包括了6條跑道,南北各有一個航站區。「這個藍圖最少通過三個階段的建設來實施,前兩個階段對應的年旅客吞吐量分別是4500萬和7200萬人次。」郭雁池說,這種方式既滿足了機場的功能需求,又可以合理控制各階段投入資金量,確保機場可持續的發展。

中方設計團隊,還將很多中國元素融入其中。郭雁池介紹,機場整體頂面的網狀鋼架構曲線明顯,疏密有致,暗含祥雲的意向。航站樓中心區密集的六邊形採光窗,形似中國傳統庭院的藻井。航站樓的整體地面精心設計了拼花圖案,遠遠望去,有落葉繽紛的意蘊。四層國際出發層,有兩座橋,橋身的造型流動飄逸,像舞動的水袖和緞帶。

最亮眼的中國風設計,集中在五指廊端頭,設置了五個特色庭院。郭雁池告訴《中國新聞周刊》,五庭院主題分別為絲園、茶園、瓷園、田園、中國園,不僅呼應絲綢之路的內涵,而且為旅客帶來了中國園林式的候機體驗,「庭院裝修會圍繞主題展開,可能會在觀賞性及知識普及的基礎上適當添加特色購物點,並設置了吸煙區。」

作為首都的新機場,還有一重特殊身份,是新國門,是國家形象的展示窗口和北京的城市入口,承擔著特殊的政治和文化含義的表達。

新機場地處北京中軸線的最南端。郭雁池坦言,當初並非因為這裡是中軸線才選址於此,而是多種因素綜合取捨後決定選址在這裡,「而這裡恰好是中軸線。」

地處中軸線,對新機場方案,提出了更多挑戰,需要考慮功能性之外的更多因素。比如,要保持軸線的完整性,新機場在整個軸線上沒有任何實體的遮擋,保持軸線的貫通。還有,中軸線建築一般都呈對稱布局,新機場也完美體現了這一特定,沿著南北指廊將新機場分成完全對稱的東西兩部分,主要分屬於東航和南航兩大主基地航空公司使用,在功能上也具有明確的區分作用。

「北京新機場作為國家門戶,整體外部造型要體現國家形象,近距離觀感也需要精心設計營造,包括內部空間的光照、環境的舒適性等。」王曉群表示,作為首都的門戶機場,在建築上有很高要求,需要打造民航的行業標杆。

(閔傑、趙一葦/文)