Botanischer Garten Taiyuan

Einführung

Das Projekt wurde mit dem ehrgeizigen Ziel ins Leben gerufen, ein ehemaliges Kohleabbaugebiet in einen Landschaftspark umzuwandeln, der nicht nur ein Modell für die Landschaftsgestaltung ist, die in der Industrie so wichtig ist. ChinaEs enthält auch eine Gebäudeinfrastruktur, die für die Forschung genutzt werden kann und den Menschen Zugang zu und Informationen über natürliche Ökosysteme bietet.

Im Botanischen Garten von Taiyuan, der 2021, sechs Jahre nach seinem Beginn, in der Hauptstadt der nordchinesischen Provinz Shanxi fertiggestellt wurde, sind die ChinaDie Natur verschmilzt mit der Architektur in einer fließenden Landschaft aus grünen Wiesen, Seen und Hügeln, die zu Terrassenanlagen, gigantischen Glaskuppeln und Betonstegen führen.

Die politisch erklärte Notwendigkeit, in oder in der Nähe von Städten qualitativ hochwertige Freizeitgebiete zu schaffen und Wege zu finden, um die daraus resultierenden großen Besucherzahlen zu steuern, bildete die Grundlage für die Festlegung eines Raumprogramms. Dieses sah nicht nur die Schaffung des Landschaftsparks selbst vor, sondern auch den Bau eines zentralen Eingangsgebäudes mit Naturmuseum und Verwaltungseinrichtung, drei Gewächshäusern, einem Restaurant, einem Bonsaimuseum und einem dazugehörigen Forschungszentrum mit Bibliothek und Personalunterkünften.

Standort

Der Botanische Garten von Taiyuan befindet sich auf dem Gelände einer ehemaligen Kohlemine in Taiyuan, der Hauptstadt der Provinz Shanxi im Norden Chinas. Sie liegt im östlichen Teil der Loes-Hochebene an den Ufern des Flusses Fen und hat eine Fläche von 6959 km² und eine Gesamtbevölkerung von 4,33 Millionen.

Konzept

Die skulpturale Artikulation des Gesamtkonzepts basiert auf traditionellen chinesischen Holzdachkonstruktionen, denen es durch eine Neuinterpretation ihrer strukturellen und geometrischen Logik gerecht zu werden versucht. Das Restaurant und das Teehaus sind ein perfektes Beispiel für die Anwendung der Prinzipien der gestapelten und ineinander verwobenen tragenden Schichten, der Schaffung von Stufen und Maßstäben durch Hinzufügen oder Entfernen von Schichten in der Nähe von Stützen oder Kanten und des Spiels mit den proportionalen Beziehungen zwischen Struktur und Raum.

Der ständige Dialog zwischen Innen und Außen und die subtile architektonische Artikulation der Schnittstelle zwischen Architektur und Landschaft spiegeln sich in der skulpturalen Modellierung des Landschaftsparks wider, der organisch mit der gebauten Infrastruktur verschmilzt.

Neben der ökologischen Wiederbelebung eines großen Geländes hat das Projekt noch weitere Aufgaben, wie die Schaffung von Erholungsräumen im Freien, in denen Forschungsbereiche untergebracht werden, sowie Nebeneinrichtungen, die der breiten Öffentlichkeit Informationen über natürliche Ökosysteme vermitteln. Nach der Umgestaltung des Geländes durch die DMAA fügt sich die grüne Landschaft organisch in die Umgebung ein, auch wenn viele der Merkmale wie Wasserflächen, grasbewachsene Hügel und Bäume das Ergebnis menschlicher Eingriffe sind.

Räume

Von der Autobahn aus gelangt der Besucher über einen Zugangsweg in einen großen Hof und eine Freitreppe, die durch einen kreisförmigen Hohlraum in der Platte führt, der spitz zuläuft und in einer großen Terrasse endet, von der aus man den gesamten Park überblicken und sich der Doppelfunktion des Gebäudes als Schnittstelle zwischen Architektur und Landschaft bewusst werden kann. Die freitragende Aussichtsplattform erhebt sich über der Wasserfläche im Herzen des Parks und weist den Besuchern den Weg zu den drei Gewächshäusern des botanischen Gartens.

Die Architekten kommentieren: „…Wir wollten einen Eingang mit einer kreisförmigen Öffnung haben, da die örtlichen Traditionen besagen, dass ein solches Merkmal böse Geister abwehrt, und unsere Idee war es, das Tor zu kippen, um einen malerischen Eingangspunkt zum Park zu schaffen…“.

Gewächshäuser

Das Herzstück dieses Komplexes sind die drei Gewächshäuser, die sehr präzise in die modellierte Topographie eingefügt sind, drei Kuppeln mit einem Durchmesser von 43-90 m und einer Höhe von 11-30 m. Der Bau dieser Gewächshäuser erforderte die enge Zusammenarbeit von Fachleuten mit ihrem Know-how in den Bereichen Energieplanung, thermische Leistung, strukturelle Integrität und Verglasung sowie Montage und Logistik.

Die Kuppeln sind mit doppelt gekrümmten Glasscheiben verglast, von denen einige Fenster enthalten, die geöffnet werden können.

Bonsai-Museum

In Anlehnung an ein altorientalisches Konzept der Gartenkunst wurden die Terrassen, die das Bonsai-Museum beherbergen, in konzentrischen Kreisen angeordnet. Der Weg, den die Besucher zurücklegen, spiegelt das Prinzip einer domestizierten Naturlandschaft wider. Wie die mächtigen Kuppeln der Gewächshäuser reagiert auch der Sockel des Bonsai-Museums dynamisch auf die modellierte Topografie der Landschaft und die Oberfläche des Beckens.

Forschungszentrum

Das Forschungszentrum, das in mehrere Pavillons unterschiedlicher Größe unterteilt ist, die durch einen gemeinsamen Verbindungsblock im Erdgeschoss miteinander verbunden sind, beherbergt Labors, Ateliers, Bürogebäude, Werkstätten, Sitzungsräume, Konferenzräume und eine Bibliothek.

Gleichzeitig wurde auf demselben Gelände ein 2-Wege-Fachwerk gebaut: das Taiyuan Botanical Restaurant.

Struktur

Detaillierte Kenntnisse der lokalen klimatischen Bedingungen, der thermischen Anforderungen innerhalb der Struktur, der strukturellen Effizienz und der Verfügbarkeit geeigneter Baumaterialien waren die Schlüsselparameter für die erfolgreiche Minimierung des ökologischen Fußabdrucks.

Das Herzstück des Komplexes besteht aus drei Gewächshäusern, die als drei halbkugelförmige Holzgitterkuppeln realisiert wurden.

Die größte der drei Kuppeln ist mit einer Höhe von 30 m und einer lichten Weite von 90 m eine der bisher größten nicht dreieckigen Holzfachwerkkonstruktionen der Welt. Die drei Parabolraster bestehen aus doppelt gebogenen Brettschichtholzträgern, die in zwei oder drei gekreuzten Lagen angeordnet sind.

Bauwesen

Die Fundamente und die Ringbalken aus Beton mit gegossenen Stahlplatten wurden im Laufe mehrerer Monate vor dem Eintreffen des Brettschichtholzes errichtet.

Jede „Schale“ wurde in Paneele aufgeteilt, die vor Ort oder in einem nahe gelegenen Lager vormontiert und dann per LKW und Kran an ihren Platz gebracht werden konnten. Die gesamte Grundfläche jeder Kuppel wurde mit einem temporären Stahlgerüst ausgefüllt, das in erster Linie dazu diente, den Zugang zu allen Punkten der Kuppeloberfläche zu ermöglichen und die seitliche Abstützung der Paneelstützen zu gewährleisten. Die vormontierten Paneele wurden angebracht und auf den maßgeschneiderten, verstellbaren Stützpunkten positioniert.

Nachdem die Hauptpaneele montiert waren, wurden die restlichen Verbindungen Stück für Stück eingefügt. Dieses Verfahren trug dazu bei, Fehler bei der Konstruktion zu minimieren, und bot genügend Toleranz, um sicherzustellen, dass alle Teile genau zusammenpassen konnten. Nach der Fertigstellung der Brettschichtholzkonstruktion wurden die wichtigsten Punkte an jeder Kuppel aufgezeichnet. Anschließend wurde die Kuppel abgebaut, das Gerüst entfernt und die Hebepunkte erneut überprüft. Dieser Vorgang wurde bei den kleinen und mittelgroßen Kuppeln während des Einbaus der Verglasung mehrmals durchgeführt, um festzustellen, ob sich die Brettschichtholzkonstruktion deutlich setzt oder verformt.

Technische Planung

Von oben betrachtet ähneln die Holzkonstruktionen Muscheln, wobei die Hauptträger auf einer Seite, der Nordseite, eng beieinander liegen und sich nach Süden hin entlang der Oberfläche der Kuppeln auffächern, wodurch eine strukturell unterschiedliche Lichtdurchlässigkeit entsteht, die die Sonneneinstrahlung optimiert. Diese komplexe Anordnung bedeutet, dass jedes der 2.400 Elemente ein Unikat ist, so dass computergestützte Generierung und digitale Fertigungstechniken für den Erfolg des Projekts entscheidend waren.

Ein nicht trianguliertes Gitterdach stellte die Ingenieure vor zahlreiche Herausforderungen, wie z. B. das multimodale Knicken, das durch eine leichte Diagonalschicht mit Seilen und fast unsichtbaren, verstellbaren Knotenpunkten zum Spannen der Seile gemildert wurde.

Herstellung und Einbau

Die Ausrichtung der Träger wurde optimiert, um den Fräsaufwand zu begrenzen und gleichzeitig die von den Projektarchitekten vorgesehene doppelt gekrümmte Schalengeometrie zu erreichen.

Die sich kreuzenden Balken wurden ausgeklinkt, damit sie zusammenpassen, und die vorgebohrten Löcher wurden in Grasshopper kartiert und dann CNC-gebohrt, so dass die Arbeiter etwa 60.000 Bolzen an den erforderlichen Stellen anbringen konnten. Am Übergang zum Boden sind die Holzbalken mit Stahlkonstruktionen verbunden, die mit in den Beton eingegossenen Platten verschweißt sind. Alle Träger nähern sich dem Boden in unterschiedlichen Winkeln, so dass jedes Stahlbauteil einzigartig ist, aber auf der Grundlage einer einfachen Reihe von parametrischen Regeln erzeugt wird.

Die vorgefertigten Paneele hatten eine Breite von 6,10 bis 9,14 m und eine Länge von 9,14 bis 12,19 m. Diese wurden neben den Kuppeln montiert und auf provisorischen Gerüsten aufgestellt.

Materialien

Holz wurde für dieses Projekt ausgewählt, weil es sich gut an geometrische Anforderungen anpassen lässt, feuerbeständig ist, strukturelle Flexibilität bietet, eine natürliche Ästhetik besitzt und umweltverträglich ist.

Gebogene Holzbalken mit einer durchschnittlichen Länge von 7-8 m, die von zwei verschiedenen europäischen Brettschichtholzherstellern produziert wurden, wurden mit Hilfe eines Algorithmus in Schiffscontainern so gepackt, dass sie nach ihrer Ankunft in China in der Reihenfolge angeordnet werden konnten, in der sie für die Montage vor Ort benötigt würden. Für die drei Kuppeln wurden insgesamt 2381 Balken und für die Querverbindungen 60.000 Stahlbolzen und -stifte verwendet.

Das kolossale Haupteingangsgebäude ist mit grauen, geometrischen Betonplatten verkleidet.

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