フライ・オットーの歴史的木造シェルに挑む実験的改修

1975年から建つ〈マンハイム多目的ホール〉を未来へと受け継ぐ再生プロジェクト

CULTURE 2026.04.19

ドイツ・マンハイムに位置する〈マンハイム多目的ホール〉は、プリツカー賞建築家フライ・オットーが1975年のドイツ連邦園芸博覧会のために設計した、世界最大の自重支持式木製格子シェル構造です。

当初は仮設として計画されながら、その卓越した土木工学の価値から文化財となった建築であり、半世紀の時を経て、最新テクノロジーを駆使した「恒久建築」への再生プロセスを歩んでいます。

注目ポイント

パラメトリック計算による構造最適化

長年の荷重で変形した格子シェルの実験的復元

「仮設」から「恒久」への法規的パラダイムシフト

歴史的建築を市民へと還元するコンセプト「民主的な傘」

（以下、Fast + Eppから提供されたプレスキットのテキストの抄訳）

歴史的な実験建築〈マンハイム多目的ホール〉の再生

〈マンハイム多目的ホール〉は、不定形の平面図をもつ世界最大の自重支持式格子シェル構造である。この軽量建築の先駆的な建造物は、プリツカー賞受賞者であるフライ・オットー（Frei Otto）によって、1975年のドイツ連邦園芸博覧会に合わせて建設された。当初は一時的な仮設建築として計画されたが、その唯一無二の特性から国際的な注目を集め、現在は極めて重要な文化遺産として位置づけられている。

この卓越した土木工学の結晶は、当時の関係者による実験への情熱と柔軟な協力により実現した。そして今日、この建築の傑作に再び命を吹き込んでいるのも、現在の責任者たちによる同じ実験への情熱である。

構造的な課題と改修の必要性

1975年の博覧会終了後、〈マンハイム多目的ホール〉はポップコンサート、市場、政党大会、展示会など、多岐にわたる用途で活用された。1990年代までという期限付きの建築許可が繰り返し延長されてきたが、その後、屋根の支持構造に明らかな変形が見られ、構造の安定性が疑問視されるようになった。

これに対処するため、ホール内には緊急の補強用足場タワーが設置された。また、経年劣化が進んだ膜構造は所々で水漏れを起こし、屋根被覆の損傷から周辺部材へ湿気が浸透したため、一部エリアで補強が必要となった。マンハイム市が重視する長期的な保存を実現するためには、包括的な改修が不可欠である。

「有能なパートナー企業と、〈マンハイム多目的ホール〉を維持し、市民にとって活気ある交流の場にするという全員の意志のもと、私たちは革新的な改修の道を歩んでいる。実際の着工に先立ち、試験区画において屋根の修復工事を徹底的に検証した。そこで得られた知見により、入札と施工を最適化し、費用も適正な範囲に抑えることが可能となる。」

マンハイム市プロジェクト担当
ラルフ・アイゼンハウアー（Ralf Eisenhauer）

「マンハイムの奇跡」に対する実験的なアプローチ

実験的な建築物の改修において、文化財保護の観点からは、元の構造を可能な限り維持することが最優先事項となる。〈マンハイム多目的ホール〉の保存価値には、最大60mのスパンをもつ格子殻構造、自由曲線、木製菱形パネル、屋根の半透明性、無柱空間、縁梁の形状が含まれる。

この繊細な構造体の耐力性能を維持しつつ、改修を最小限に抑えることを目標とした。同時に、建築法規の要件も課題である。これまで仮設建築物としてのみ認可されていたため、現行基準に適合させた上で、防火対策等を含めた恒久的な建築物としての許可を新たに取得する必要があった。

格子殻構造の特筆すべき点は、二重に湾曲した表面により、理想的な形状では圧縮力のみを受ける軽量な空間構造体が形成されることである。〈マンハイム多目的ホール〉では、断面5×5cmの北米産ヘムロック材の木製ラティスを約72km分使用している。これらの木材をまず地面に敷き詰め、ボルトで連結して目幅50cmの可動式格子構造とした。自重に加え、風雪による不均一な荷重に対応するため、大スパン領域では格子を多層構造にして曲げ剛性を高めている。

ラティスはボルトの長穴を通じてスライド可能であり、シェル組み立て後にボルトを締め付けて形状を固定した。一部領域ではせん断連結部材やワイヤーを用いて剛性を補強し、縁部は鉄筋コンクリート構造や集成材の魚腹形縁部梁、合板製アーチなどで固定されている。

未来を見据えた調査と改修設計

2019年7月のマンハイム市議会による改修決定に先立ち、鑑定書作成や将来的な活用のためのアイデアコンペが行われた。ホールの損傷状況は現状調査で把握され、最新のレーザースキャンで変形した形状が記録された。また、最新の風雪荷重に関する鑑定書も取得した。

マンハイム市から委託を受けたダルムシュタットのエンジニアリング事務所 Fast + Eppは、2つの有限要素モデルに基づき、元の状態と変形後の構造に異なる荷重条件を適用して検証した。その結果、長期的な耐用年数を確保するには屋根構造の剛性を高める必要があり、構造的な観点からは形状の復元が望ましいとされた。しかし、長期間の変形により塑性変形が生じている可能性が高く、完全に元の形状を復元できるかは疑問が残る。一方で、ラットの破損などの局所的な損傷が全体の耐荷重に与える影響は軽微であることも判明した。

改修コンセプトでは、格子構造に広範囲な追加層を設けて補強することを想定した。当初、マンハイム市は民間寄付や政府資金の調達を目指していたが、資金調達を明確にするため、2015年に施主と設計者は計画を一時中断し、高額な調査を後回しにすることに合意した。

「民主的な傘」としての再生

単なる記念碑の維持では市民の納得を得られないため、新たな活用方法が模索された。アイデアコンペで優勝した建築家グループコフォ・アーキテクツ（COFO Architects）とペニャ・アーキテクチャ（PEÑA architecture）により、施設の拡張計画が進められている。

〈マンハイム多目的ホール〉はヘルツォーゲンリート公園の有料エリアから切り離され、誰もが利用できる社会的統合の場となる予定である。その象徴的な建築様式は、「民主的な傘（Democratic Umbrella）」という理念を体現するものとなる。

2019年に連邦政府の助成が承認されたことで計画が再開され、2021年にはヴュステンロット財団（Wüstenrot Stiftung）がパートナーとして加わった。同財団は資金面と専門知識の両面で支援している。改修は、屋根、コンクリート、内装などのサブプロジェクトに分かれて進められ、屋外施設の再整備や新しいメインエントランスの建設も含まれる。

進化アルゴリズムによる最適化

改修では、格子シェルの損傷修復後、特定のエリアに追加の垂木層を設けて補強し、破損した縁梁を交換する。Fast + Eppは、補強による自重を最小限にするため、「進化型最適化アルゴリズム」を用いたパラメトリック計算を実施した。これにより、木材を1グラムも無駄にしない最適な補強箇所を特定した。

計算の結果、イベントホールの広いスパンには交差する補強帯を配置し、小ホールでは曲率の緩やかな後方エリアに2本の帯を設置することが推奨された。また、改修コンセプトには格子殻の一部を元の形状に戻す「形状復元」も盛り込まれた。計算上、補強帯を用いるには約60%の恒久的な復元が必要と示され、エンジニアたちは軽量構造の特性を維持するために構造の限界を追求した。

施工の確実性を高めるため、地元の木造建築会社エルザッサー（Elsässer GmbH & Co. KG）も参画し、試験的な補修を通じて課題を抽出することとした。

試験エリアでの唯一無二のアプローチ

Fast + Eppは、ヴュステンロット財団の支援を受けて3つの試験エリアを設置した。これは一般的な計画段階を超えた実験的な手法である。

「当初の設計者の精神を受け継ぎ、実験への意欲を持って、先駆的な成果を上げている。」

Fast + Epp代表取締役
ヨッヘン・シュタール（Jochen Stahl）博士

「公共調達法では探求的な手法に制限があるが、財団が試験エリアを支援することで、失敗を許容しつつ確実性を生み出すことができた。」

ヴュステンロット財団
フィリップ・クルツ（Philip Kurz）教授

試験区画では、以下の検証が行われた。

試験区画1：イベントホールの木材補強。既存の膜を保護材として残すため、補強ラットを内側に設置した。木材には入手性の観点から国産のヨーロッパトウヒを使用。ボルトの腐食調査や、全ワイヤーの交換が必要であることも判明した。

試験区画2：形状の復元。最大71cmのへこみを空間足場と支柱で段階的に押し戻した。40個のレーザーセンサーで常時監視し、大きな損傷なく元の形状に近づけることに成功した。

試験区画3：縁部梁の交換。水の浸入で損傷した縁部梁を撤去し、新しい部材を設置。これまで確認できなかった外側の梁の状態が不十分であることも判明した。また、ボルトの腐食対策として新しいコーティングシステムを採用した。

改修への知見と将来の展望

試験施工により、「高さ15mまでの屋内作業は移動式作業台で行い、それ以上は室内足場を使用する」、「外部作業は天候に左右されるため、暖かい季節に集中させる」といった具体的な施工プロセスが明確になった。これによりコスト計算が更新され、入札に向けた見通しが立った。

Fast + Eppが考案した「オリジナルに忠実でありながら、補強を最小限に抑える」というコンセプトは、マンハイム市と文化財保護局を納得させた。この実験的アプローチがなければ、保守的で過剰な補強案になっていた可能性が高い。

〈マンハイム多目的ホール〉は2021年から大規模改修が進んでおり、屋根の改修は2024年夏の大ホールから開始される。2027年までの全工程完了を目指し、この建築の傑作は未来志向の都市開発の象徴として、再び市民に開放される予定である。

以下、Fast + Eppのリリースです。

PRESSEMITTEILUNG

Testflächen am Hallendach der Multihalle abgeschlossen – innovative Herangehensweise bei der Sanierung des „Wunders von Mannheim“

Mannheim/Darmstadt, im Februar 2024. Die Multihalle Mannheim, eines der bedeutendsten Bauwerke des Leichtbaus, beeindruckt durch ihre filigrane Konstruktion, durch ihre Freiform und ihre große Spannweite. Das sogenannte Wunder von Mannheim ist die weltgrößte freitragende Gitterschale über amorphem Grundriss. Die ursprünglich als temporäres Bauwerk von Pritzker-Preisträger Frei Otto anlässlich der Bundesgartenschau 1975 geplante Halle gilt heute als Kulturdenkmal von besonderer Bedeutung. Um dieses Zeugnis der Ingenieurbaukunst zu erhalten, steht die Mannheimer Multihalle im Zentrum eines umfassenden und einmaligen Sanierungsprojektes. Die Revitalisierung der Multihalle ist dabei nur mittels mehrerer Einzelmaßnahmen und verschiedenster Partner und Fördermittelgeber umsetzbar. Eine davon ist die probeweise Instandsetzung des Hallendaches im Vorfeld der eigentlichen Sanierung – diese Testflächen sind nun erfolgreich abgeschlossen.

Um der Einzigartigkeit des Bauwerks zu entsprechen, hatten sich die Stadt Mannheim als Bauherrin und Fast + Epp als Planer gemeinsam mit der Wüstenrot Stiftung für einen Weg entschieden, der weit über die normalen Schritte im Hochbau hinausgeht. Planerische Sanierungs-, Verstärkungs- und Reparaturideen und ihre Herangehensweisen wurden im Rahmen einer probeweisen Instandsetzung in der Multihalle geprüft – ein einzigartiges methodisches Vorgehen, um ein optimales Sanierungskonzept zu entwickeln. Insgesamt wurden von Fast + Epp drei repräsentative Testflächen in der Multihalle angelegt. Die Wüstenrot Stiftung machte das Projekt nicht nur durch eine Fördersumme in Höhe von zwei Millionen Euro möglich, sondern leistete auch durch ihren wissenschaftlichen Beirat und ihre operative Unterstützung einen wesentlichen Beitrag zum erfolgreichen Gelingen.

„Mit den durch die Testflächen gewonnenen Erkenntnissen kann der Sanierungsumfang realistisch festgelegt und ein optimaler Bauablauf ermittelt werden. So lassen sich auch die Kosten in einem angemessenen Rahmen halten“, sagt der für das Projekt verantwortliche Mannheimer Baubürgermeister Ralf Eisenhauer.

“Die Sanierung der Mannheimer Multihalle ist nicht nur eine technische Herausforderung, sondern auch eine Verpflichtung gegenüber dem kulturellen Erbe. Mit Experimentierfreude im Geiste der ursprünglichen Planer erbringen wir mit der Sanierung eine Pionierleistung in der Anwendung experimenteller Methoden“, erläutert Dr. Jochen Stahl, Geschäftsführer der Fast + Epp GmbH. Das Ingenieurbüro mit Hauptsitz in Darmstadt ist im Auftrag der Stadt Mannheim mit der Sanierung betraut.

„Der Bau der Multihalle war ein wegweisendes Experiment für den Schalenbau weltweit. Gleiches gilt für die Sanierung. Das öffentliche Vergaberecht lässt jedoch nicht viel Raum für exploratives Vorgehen. Die Wüstenrot Stiftung hat dies durch die Finanzierung und Organisation der Testflächen ermöglicht. Wir sind stolz auf diesen Beitrag, bei dem explizit auch Fehler erlaubt waren und durch den möglichst große Sicherheit für die Ausschreibung und Sanierung des Hallendachs geschaffen wurde“, ergänzt Prof. Philip Kurz, Geschäftsführer der Wüstenrot Stiftung.

Sanierung zwischen experimenteller Ingenieurskunst und baurechtlichen Anforderungen

Das Hauptanliegen der Sanierung der Multihalle liegt im Erhalt der ursprünglichen Tragstruktur des Daches, die durch die filigrane Gitterschale aus Holz und die Transluzenz der Dachhaut gekennzeichnet ist. Im Zuge der Sanierung muss eine Anpassung an heutige baurechtliche Anforderungen erfolgen, insbesondere im Hinblick auf Brandschutz und Standsicherheit, während gleichzeitig die historische Substanz und der Charakter des Originals unverfälscht erhalten bleiben sollen.

Eine der Testflächen rückte die Montage von Verstärkungslatten in den Fokus und untersuchte Übergangsdetails, den Einbau von Schubverbindern, die Anschlussdetails an die Randbereiche sowie den Austausch der Bolzen und der Aussteifungsseile. Eine weitere Testfläche untersuchte die Rückverformung einer Beule in der Dachkonstruktion, um zu ermitteln, ob sich das Gitter schadfrei wieder zurückdrücken lässt. Dazu wurde eine Laseranlage eingebaut, die im Minutentakt mit 40 Sensoren Bewegungen und Verformungen der Dachkonstruktion misst.

Ein Randträger wurde im Rahmen der dritten Testfläche geöffnet und ausgetauscht. Getestet wurde unter anderem eine Verstärkung in der Verbindung der beiden Randträgerhälften durch Schubblöcke und ein verbesserter Anschluss der Membran.

Für diese Art der Sanierung existieren keine anerkannten Regeln der Technik. Die probeweise Instandsetzung mit Hilfe der Testflächen liefert nun ein tiefgreifendes Verständnis für das Tragverhalten der Konstruktion und trägt entscheidend dazu bei, die Authentizität der Multihalle zu bewahren. Mit der innovativen Herangehensweise bewahren die Stadt Mannheim, Fast + Epp und die Wüstenrot Stiftung ihr architektonisches Erbe und leisten gleichzeitig Pionierarbeit in der Denkmalsanierung. Auch der Bund erachtet die Multihalle als herausragend und fördert das Projekt mit 5 Mio. Euro aus dem Bundesprogramm „Nationale Projekte des Städtebaus“. Ebenso das Landesamt für Denkmalpflege, das das Projekt mit 500.000 Euro fördert. Die Sanierung der Multihalle soll voraussichtlich 2027 vollständig abgeschlossen sein.

Über die Multihalle

Visionär und weltweit einzigartig: Zur Bundesgartenschau 1975 wurde im Mannheimer Herzogenriedpark die Multihalle erbaut. Entworfen wurde der außergewöhnliche Bau vom Mannheimer Architekten Carlfried Mutschler. Der Pritzker-Preisträger Frei Otto schuf eine Dachkonstruktion, die die Halle zum architektonischen Meisterwerk macht. Die größte freitragende Holzgitterschalenkonstruktion der Welt steht seit 1998 unter Denkmalschutz und erwacht nun zu neuem Leben. Das architektonische Meisterwerk wird seit 2021 umfassend saniert. Im Sinne des Frei Otto’schen Denkens wird die Multihalle zu einem vielseitig nutzbaren Raum der Möglichkeiten – als Symbol einer zukunftsorientierten Mannheimer Stadtentwicklung. Die Dachsanierung beginnt mit der Sanierung der großen Halle voraussichtlich ab Sommer 2024. Die Sanierung der kleinen Halle folgt mit etwas Versatz im Herbst 2024. Ab dann wird an beiden Hallen parallel gearbeitet, um die Multihalle möglichst schnell wieder der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Die Erneuerung der Gebäudetechnik und die Sanierung des Grundleitungssystems erfolgen in einem weiteren Bauabschnitt. Die Multihalle ist in Besitz der Stadt Mannheim unter Führung des Fachbereichs Bau- und Immobilienmanagement.

Über Fast + Epp

Fast + Epp ist ein international anerkanntes Ingenieurbüro mit Büros in Vancouver, Seattle, New York, Darmstadt und Stuttgart. Das Unternehmen ist bekannt für seine Fähigkeit, Konventionen in Frage zu stellen und neue Ideen und Planungsansätze für alle Gebäudetypen und -materialien zu entwickeln, einschließlich Holz, Betonfertigteile, Ortbeton und Stahl. Mit der Realisierung von über 10 Millionen Quadratmetern an Hybrid- und Massivholzgebäuden auf der ganzen Welt in über drei Jahrzehnten hat sich Fast + Epp einen Ruf als weltweit führendes Unternehmen im Bereich Hybrid- und Holzbau erworben. Weitere Informationen über Fast + Epp finden Sie unter www.fastepp.com/de.

Über die Wüstenrot Stiftung

Die Wüstenrot Stiftung nimmt sich als unabhängiger, bundesweit ausschließlich und unmittelbar gemeinnützig tätiger Stiftungsverein wertvollen Baudenkmalen an, setzt diese instand und erforscht bauzeitliche Materialien, Konstruktionen, Konservierungs- und Restaurierungsmöglichkeiten. Der Denkmalbegriff der Wüstenrot Stiftung orientiert sich dabei an der geschichtlich geprägten Substanz und nimmt die Bau- und Nutzungsgeschichte ernst. Unterstützt von einem wissenschaftlichen Beirat gibt die Wüstenrot Stiftung nicht nur Geld, sondern agiert auch als verantwortliche Projektträgerin und Bauherrin. Neben ihrem Denkmalprogramm ist die Wüstenrot Stiftung in den Themengebieten Zukunftsfragen, Stadt & Land, Literatur, Kunst & Kultur sowie Bildung operativ und fördernd tätig.

Interviewpartner

Fast + Epp GmbH
Dr. Jochen Stahl, Geschäftsführender Gesellschafter
Christian Rosenkranz, Leiter Forschung und Entwicklung. Projektleiter Dachsanierung Multihalle

Stadt Mannheim
Belinda Otremba, Projektleiterin Dachsanierung Multihalle

Wüstenrot Stiftung
Prof. Philip Kurz, Geschäftsführer

Weitere Aspekte rund um die Sanierung der Multihalle Mannheim

Experimentelle Sanierung eines Experimentalbauwerks – Die Testflächen im Detail

Innovative Ansätze in der Sanierungskonzeption – Risiken minimieren, Kosten sparen, Planungssicherheit gewinnen

Herausforderungen in der Sanierung des Holzbaus: Maßnahmen zur Bestandsbewertung und -Analyse

Optimierter Einsatz von Ressourcen dank eines evolutionären Optimierungsalgorithmus: parametrische Berechnungen zur Untersuchung verschiedener Verstärkungsmuster

Die Membran der Multihalle: hochtransluzente PVC-Membran der Multihalle Mannheim und die Wiederherstellung der transparenten Bereiche mit ETFE-Folie

Das Sanierungsdrehbuch in der Umsetzung: die weitere Sanierung bis 2027

Fast + Epp 公式サイト
https://www.fastepp.com/

フライ・オットーの歴史的木造シェルに挑む実験的改修