Bến cảng ngầm tàu tuần dương đầu tiên trên thế giới

Do Frank Regas Architecture Tp. New York thiết kế cho công ty phát triển bến cảng tàu tuần dương Trung Quốc. Tổ hợp bến cảng ngầm nằm ở đoạn phía Bắc khu vực bến Thượng Hải, đối diện với bên kia là tháp “Đông Phương Minh Châu”. Do ban Quản lý Cảng Thượng Hải làm chủ đầu tư, tổ hợp bến cảng ngầm chi phí khoảng 100 triệu USD là một phần của một dự án lớn hơn sẽ bao gồm 7 toà nhà khác trong đó có một toà nhà cao 20 tầng sẽ là trụ sở mới của Ban Quản lý.

Do tính chất thời vụ của ngành tuần dương, thành phố và nhà đầu tư đã tìm kiếm một nhà thiết kế đa dụng cho vị trí của tổ hợp bao gồm các không gian xanh cũng như các công trình có thể sử dụng cho triển lãm, hội nghị, liên hoan và các hoạt động khác.

Không gian dưới mặt đất có những cửa sổ mái lớn tròn và một cầu đi bộ bằng bê tông. Những cửa sổ mái bố trí quanh cầu này thì uốn vòng cung bên trên khu vực chờ trồng nhiều cây xanh được thiết kế nhờ ánh sáng và không khí bên trên và để hoà nhập những gì ở bên trên và bên dưới mặt đất.

Mái bến cảng ngầm là một tấm bảng dày 1.2 m bên dưới những chiếc dầm bê tông hộ tường. Các không gian giữa những chiếc dầm được lấp đầy đất cho công việc ở bên trên.

Sàn ngầm trên cùng cao 7.5 cm, có khu vực chờ của càng và các khu vực xe ô tô có thể đưa đón hành khách theo các đường dốc. Các cầu tầu sẽ chạy dài từ đây lên đến mặt đất để chuẩn bị lối vào cho 3 tàu tuần dương cùng một lúc, chúng được thả neo dọc theo sông. Các sàn giữa và dưới cùng mỗi sàn cao 4m dùng chuyên chở hành lý và chỗ đậu xe. Chúng tựa lên trên các cột bê tông đường kính 1000 mm - 1.200 mmm cách nhau 12m. Còn cầu đi bộ ở khu vực chờ thì được các cột thép dạng cây có chân đế đường kính 400 mm chống đỡ.

Toà nhà quan sát hình dáng khác thường được thiết kế với hệ thống phần mềm SAP 2000 do Computer & Structures, Inc. của Berkeley, Californiaphát triển. Nó dựa trên 12 cột thép ống, một số cột hợp thành những chữ V, một số khác đứng độc lập, chúng có đường kính từ 550 mm ở cao trình mặt đất nâng lên 800 mm ở mép dưới có vỏ kính toà nhà. Lõi bằng thép của thang điện và hệ thống cầu thang cũng tham gia chống đỡ toà nhà quan sát có kích thước dài 80m, rộng 35m và cao 20 m tính từ đỉnh của các cột chống ở dưới. Kết cấu được thiết kế để chịu được tải trọng 0,9 kN/m2.

Sàn đầu tiên của toà nhà quan sát là một bệ thép vững chắc dày 1.2m. Vỏ nhà tạo nên sự khác lạ của công trình nâng chiều cao theo cả hai hướng và chỉ được chống đỡ cục bộ nhờ vào hình dáng uốn cong của nó. Hai sàn trên và một loạt thanh thép chống uốn cong nằm dọc theo chu vi của vỏ nhà làm cho toà nhà vững chắc thêm. Khung sườn nhà tạo hình từ những ống thép có đường kính vòm chính là 254mm đến những thanh đỡ ngang cấp 2, đường kính 203 mm và những cấu kiện nhỏ nhất có đường kính 152 mm.

Tổng giám đốc Công ty Phát triển bền vững cảng tàu tuần dương quốc tế Cảng Thượng Hải yêu cầu mặt đứng toà nhà quan sát nên gồm những tấm kính hình bình hành mà không cong. Đó là một yêu cầu có tính thách thức đặc biệt đối với Repas, nhà thiết kế, Weidlinger, người chịu trách nhiệm kỹ thuật kết cấu, tư vấn về kính RFR của Paris và Stuttgard, Đức. RFR đóng vai trò cơ bản trong quá trình phát triển của thiết kế toà nhà quan sát, và ở đây nhà đầu tư xác định yêu cầu có tính định hướng chính xác là hình thức kết cấu không đồng đều.

Mặt đứng 3.700 m ²bao gồm hơn 1.000 tấm kính phẳng hình dáng khác nhau và dầy khoảng 51 mm. Cạnh của các tấm kính có độ dài từ 0.8m đến 2.5m. Sử dụng những tấm kính như thế đã đặt ra một vấn đề là: làm thế nào có được hình dáng giống quả trứng kéo dài độc đáo mà không làm cho kính méo mó hoặc cong.

Sau khi tham khảo các thiết kế khác, nhóm thiết kế đã chọn khái niệm hình học trong đó tất cả khung sườn thép ống uốn cong ở phía sau trục dọc của kết cấu đều thẳng đứng và song song theo hướng Bắc – Nam và tất cả khung sườn thép ống cong ở phía trước trục này, tức là phía gần sông hơn đều song song với mặt đất. Yêu cầu kín khít đối với khung kính rất cao và 2 đầu của vỏ toà nhà là thách thức đặc biệt vì có khả năng thép kết cấu và các tấm kính ở đây tập trung quá dày đặc.

Thông thường, một viện thiết kế Trung Quốc nào đó chịu trách nhiệm bản vẽ thi công cho 1 dự án ở Trung Quốc và trong trường hợp này là Viện Nghiên cứu và thiết kế kiến trúc Thượng hải. Nhưng do sự phức tạp và độc đáo của dự án, Weidlinger được chủ đầu tư yêu cầu thiết kế bản vẽ thi công cho dự án toà nhà quan sát.

Văn phòng Arup ở Hồng Kông chịu trách nhiệm các hệ thống cơ, điện, đường ống cho toàn bộ dự án. Các thách thức đặt ra ở đây không chỉ do hình dáng độc đáo của toà nhà quan sát bọc kính khép kín mà còn do vị trí quay về hướng nam của nó có nguy cơ biến nó thành một lò nướng thật sự. Nhưng điều đó đã được giải quyết bằng các giải pháp che nắng và tráng men. Còn chiếu sáng thì do hãng LDP của Sydney, Australiathiết kế.