中国の池に浮かぶ 卵の殻のようなパビリオン

Photo by Fancy Images

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中国の安徽省合肥市に位置する〈Thin-Shell Metal Woven Pavilion〉は、薄い金属で構成された、都会の喧騒から離れた瞑想的な空間を提供する池に浮かぶパビリオンです。

デジタルデザインとプレファブリケーション技術を駆使して構築された、卵の殻から着想した効率的なドーム構造となっており、厚さ2.5mmの金属板を2枚重ねたシェルのみで11m×8mのスパンを実現しています。

ランドスケープアーキテクト、建築家、インスタレーションアーティスト、構造エンジニア、デジタルエンジニアの学際的なチームで構成された上海の設計事務所 XISUI Designが設計しました。

（以下、 XISUI Designから提供されたプレスキットのテキストの抄訳）

Photo credit: Photo by Yihao Hu, XISUI Design

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デジタル・デザインを駆使したパビリオン

「大きなスパンと軽量な構造をもつモダンなパビリオンを水上に実現するにはどうすればよいのだろうか。」

池の上に設置された〈Thin-Shell Metal Woven Pavilion〉は、風と日差しを避けながら、自然光を内部に取り込む憩いの場として機能する。

Photo by Yihao Hu, XISUI Design

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このパビリオンは、デジタル金属構造への斬新なアプローチを導入している。分割された金属シェルは、鳥の巣の生物模倣的な外観と、力を効率よく伝達する卵の殻のようなアーチの構造原理から着想を得ており、チームはこれを徹底的に研究した。

超薄型のシェルと求心的なドームが一体化したデザインは、内なる瞑想と平和を促す純粋で静謐な体験を育むことを目的としている。

パビリオンは水面から11mの高さにあり、最小限の材料と労力でユニークな建築空間をつくり出している。このプロジェクトは、学際的なチームによる継続的なコンピュテーショナル・テストを通じて、デザイン、エンジニアリング、ファブリケーションの新たな可能性を追求している。

Photo credit: Photo by Yihao Hu, XISUI Design

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池の上で提供する没入体験

〈Thin-Shell Metal Woven Pavilion〉に入るには、池の下に設けられた通路を通る。 この隠された通路は、感覚的な体験を豊かにし、自然に対する来場者の想像力を刺激し、パビリオンに入る前の期待感を高める、半オープン・半プライベートな空間を提供する。

織り込まれたシェルの隙間には小さな開口部が埋め込まれており、内部に光が差し込む。これらの自然な光点が来場者を引き込み、ドームの回転する構造的な流れと呼応する光と影のダイナミックなパターンをつくり出す。これらのパターンは、太陽や雲の動きによって1日中変化し、空間にダイナミックな要素を加えている。

Photo credit: Photo by Yihao Hu, XISUI Design

白く塗装された外皮は、水面に美しく反射して静けさと純粋さを醸し出している。内部はマットなブラウン・ゴールドで仕上げられ、光の反射の明るさを抑え、深い洞窟に入り込んだような体験に浸らせて、来場者を静寂の境地へと導く。

求心的なドームと周囲のプールは、山と海に包まれている感覚を呼び起こし、ドームによる音響効果は通常の会話の音量を増幅させ、内省に理想的な環境を提供する。

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シェル構造として機能する、統合された構造スキン

通常、11m×8mのスパンを実現するためには、いくつかの支柱が必要である。 このプロジェクトでは、薄いシェルの表面だけで荷重を支える、支柱の必要のない双曲線構造を実現した。

風荷重と重力荷重を計算した結果、厚さ2.5mmの金属板を2枚重ねるだけで、厚さの4,400倍のスパンを実現できることが判明した。シェルは効率的な構造形式として、古代のアーチ型建物や鳥の卵の殻に似た構造原理によって荷重を効率的に分散する。

このデザインは、パビリオンの美しさと優雅さを保ちながら、安定性と効率性を確保し、材料の使用を最小限に抑える。

Photo by Jia Liu

施工を容易にするデジタルデザインとファブリケーション

設計チームは、曲率解析、変形計算、表面細分化のための専用のプログラムを作成した。 双曲面構造全体は、サイズの異なる469のカスタマイズされた金属セグメントに分割された。

デジタルデザインとファブリケーション・プロセスにより、セグメントを精密に設計し、より簡単な正確な組み立てと加工工程を実現した。

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パビリオンは溶接不要の構造となっており、すべてのシェル・セグメントはCNCマシンを使ってプレファブリケーション加工され、番号が付けられた後、現場に運ばれて正確に組み立てられた。この工法により、施工のための大がかりな支柱や型枠が不要となり、少人数の職人によって構造全体を効率的に組み立てることが可能となった。

この統合されたデジタル・アプローチにより、人件費が大幅に削減され、仕上がりの水準が向上し、双曲面のジオメトリーによる流れるような優しい外観を実現した。

Video credit: Produced by XISUI Design

組み立てと移動性

建設工程では、従来の手作業による溶接技術に代わり、ボルトアライメントと高精度のフライス加工が行われた。この技法は、基礎の組み立てから構造体本体までの全工程に採用された。

この工法の利点は、取り外し可能なボルトの1本1本がデジタルで設計・検証され、最終的な形状の精度が保証されることにある。これにより、手作業の位置決めによる累積誤差や、溶接された薄板の熱歪みなど、従来の手作業による製作にありがちな形状確認ミスを防ぐことができる。

Axonometric Drawing by XISUI Design

さらに、この工法によりパビリオンは、簡単に部品を交換したり、構造物全体を容易に分解し移設できるフレキシビリティを備えている。すべての建築モジュールは、解体して別の場所で再利用できるように設計されているため、プロジェクトの持続可能性が向上し、パビリオンに空間的・時間的な連続性と永続性を与えている。

2020年に初めて組み立てられたパビリオンは、2023年に再び組み立てられ、一時的な展示目的から恒久的な使用に移行するために移設され、最終的に資材の廃棄量の削減とともに、新築時の大幅なコスト削減が達成された。

〈Thin-Shell Metal Woven Pavilion〉は都市生活者のために、都会の喧騒から離れた瞑想的な空間を提供し、心の平穏を促す雰囲気をつくり出す。

Explosion Diagram by XISUI Design

Site Plan by XISUI Design

Elevation by XISUI Design

以下、 XISUI Designのリリース（英文）です。

Digital Design of a Thin-Shell Metal Woven Pavilion

The Thin-shell Metal Woven Pavilion is situated over a pool, serving as a resting place that offers shelter from wind and sun, while still inviting natural light to penetrate its interior.

This pavilion introduces a novel approach to digital metal construction. Its segmented metal shell is inspired by the bionic weaving appearance of birds’ nests and the structural principles of arched force transmission found in eggshells, which the team has studied in depth. The design features an integrated ultra-thin shell and a centripetal dome, aimed at fostering a pure and serene experience that promotes inner contemplation and peace.

Spanning 11 meters over water, the pavilion is constructed utilizing minimal materials and manual labor to generate a unique architectural space. The project explores new possibilities in design, engineering, and fabrication through continuous computational testing with interdisciplinary teams.

1. Integrated Structural Skin – the Shell Works as Structure

Typically, a pavilion with an 11 by 8 meters span requires a substantial supporting framework. This project challenges that convention with a keel-free design, realized through a doubly curved structure that uses only a thin shell surface for load-bearing.

Wind and gravity load calculations showed that just 2 layers of 2.5 mm thick metal plate segments were sufficient to achieve a span 4400 times their thickness. As an effective structural form, the shell efficiently distributes loads, utilizing principles similar to ancient vaulted buildings and natural bird eggshells. This design ensures both stability and efficiency, minimizing material usage while maintaining the pavilion’s aesthetic integrity and elegance.

2. Easy-to-Build Digitally Construction

A dedicated application was programmed for curvature analysis, deformation calculation and surface subdivision. The entire hyperboloid structure is divided into 469 bespoke metal segments of varying sizes. Through the digital design and fabrication process, these segments are specifically designed to fit together precisely, ensuring easier and more efficient processing.

The pavilion is a welding-free construction, with all shell segments pre-fabricated using CNC machinery, numbered, and then delivered to the site for precise assembly. This method does not require extensive positioning keel and shape finding formwork. A small team of craftsmen is sufficient to assemble the entire structure efficiently.

By employing this integrative digital approach, labor costs are reduced, and the caliber of craftsmanship is elevated, ensuring the doubly curved geometry boasts a visually fluid and gentle appearance.

3. Assembly and Flexibility

During the construction, traditional manual welding techniques were replaced with the use of bolts for point-to-point alignment and high-precision milling. This technique was adopted to complete the entire construction process, encompassing everything from the assembly of the foundation to the main body of the structure.

The advantage of this approach is that each removable bolt is digitally designed and verified to ensure the accuracy of the final form. This prevents the form-finding errors commonly arise in traditional manual manufacturing, such as cumulative errors from manual positioning and welding heat-induced deformation of thin plates.

Furthermore, this method imparts flexibility to the pavilion, allowing for easy replacement of components or even relocation of the entire structure. All building modules are designed for disassembly and reuse at different sites, thereby enhancing the project’s sustainability and giving the pavilion a sense of continuity and permanence.

First assembled in 2020, the pavilion was subsequently reassembled and relocated in 2023 to transition from a temporary exhibition purpose to permanent use. As a final benefit, considerable cost savings on new builds were achieved, alongside a reduction in material waste.

4. Immersive Experience

Visitors are guided along a sunken passage below the pool to the Thin-shell Metal Woven Pavilion, which helps them to relax and enjoy themselves beneath the water surface. This secluded path provides partially open and private spaces, enriching the sensory experience and stimulating visitors’ imagination of nature, heightening anticipation before they enter the pavilion.

Many tiny openings are carefully “embedded” between the woven gaps, allowing light to penetrate the interior and form a luminous array. These spots of natural light invite visitors to step closer, forming dynamic light patterns that reflect the rotating structural streamlines on the dome. These patterns change throughout the day with the movement of sunlight and cloud cover, adding a dynamic element to the space.

The exterior, painted in white, reflects on the water’s surface, creating a serene and pure aesthetic. The interior, with its matt brown-gold walls, reduces light reflection and immerses visitors in an experience as if exploring a deep cave, leading them to a state of calm. Inside, the centripetal dome and surrounding pool evoke a sensation of being enveloped by mountains and the sea. The dome’s acoustics amplify normal speaking volumes, providing an environment conducive to introspection and reflection.

The Thin-shell Metal Woven Pavilion is designed to provide urban dwellers a tranquil space for contemplation, away from the hustle and bustle of city life. It fosters an atmosphere that promotes meditation and inner peace.

Data Sheet
Official Project Name: Thin-Shell Metal Woven Pavilion
Location: Hefei City, Anhui Province, China
Client: Yango Group Co., Ltd. Hefei
Size: 11 by 8 meters
Design & Build: XISUI Design
Chief Designer: Yihao Hu
Project Manager: Yang Peng
Structural Consultant: Spiring Achitectural Design
Suppliers: Shanghai ZhouJie Metal Decoration Engineering Co., Ltd., Shanghai Zhan, Jing Construction Engineering Co., Ltd.
Project Sector: Landscape Installation
Budget: CNY 1,000,000
First Completion Date: October 1, 2020
Relocation Completion Date: April 20, 2023
Photographer: Yihao Hu, Jia Liu, Fancy Images

About XISUI Design

XISUI Design, established in Shanghai in 2018, is a multidisciplinary team comprising landscape architects, architects, installation artists, structural engineers, and digital engineers. XISUI Design offers design solutions, strategic planning, and construction guidance. XISUI Design’s built works encompass landscape design, children’s playgrounds, landscape installations and structures, and commercial space design. Adhering to ‘Advance, Happiness, and Originality,’ the team is committed to utilizing the advanced digital design and construction technologies, as well as new processes and materials, exploring and applying these innovations in landscape, space, and installation design. XISUI Design is dedicated to creating designs with a wide range of expressions that reflect the forefront of the era, while continually exploring the intrinsic essence. This allows users of all ages, families, and cultural backgrounds to experience the sincere emotions, local culture, and genuine care for life conveyed through the designs.

「Thin-Shell Metal Woven Pavilion」 XISUI Design 公式サイト
http://xisuidesign.com/niaochao