[分享]结构除了严谨也能不羁！

结构除了严谨也能不羁！

    最近，老编和小伙伴们完成了一个挺有意思的展示类项目的全过程设计。项目近期已开放展示。

    今天聊聊这个项目中的建筑、景观、幕墙及室内精装等专业对结构设计的对接需求及结构实现。

    一. 方案设计

    项目前期，建筑大牛找到了老编，笑嘻嘻的拍拍老编的肩膀说，有个小项目，挺有意思的，一起来做做吧。说完，扔过来几个概念性的草图：

    然后，对此建筑的通透性、表面张力、在地融合性、解构性、立面肌理等等做了一系列的详尽阐述。说实话，听的老编有点凉凉滴~~~

    好吧，用通俗的结构师的语言复盘下建筑需求：

    1. 建筑位于一著名景点的石林之中，希望有较好的在地融合性，以“低介入”逻辑营造漂浮感。（落地柱子要少，跨度要大，但梁要做小，建筑首层架空于石林之上。）

    2. 建筑要具有较好的通透性，景观资源极佳，城市、水体、山脉尽数纳入视线。（地上柱子也要少，梁也要小，不能遮挡景观视线。）

     3. 建筑在石林中期望通过连续的标高变化中，将空间嵌套在“∞”字形游走路径之上，通过塑造不同点位的框景，使建筑与环境叠加相融。（结构需随坡就势，高差会比较复杂。）

     4. 在建筑需围合出宽窄高低均有丰富变化的不稳定空间，水平架空而与石林紧密嵌固。（要大悬挑，而且是不规则的大悬挑，还需要贴近石林。）

5. 选择了项目所在地当地的夯土为立面材料的在地性和本身粗犷的真实感可以跟“石林”有一个更好的衔接和呼应。（恩，知道了，立面构造节点会比较复杂，且荷载需根据工艺要求确定。） 

    6. 建筑内部空间希望具有较好的灵活性及互动性。并能满足使用功能的需求。（好吧，室内结构应该也有非常规设计）

    听的有点晕，但还是要干，先研究下场地吧。

    项目所在地区为抗震设防烈度8度地区，地震设防分组为第三组。基本地震加速度为0.2g。场地土类别为中软土，建筑场地类别为II类，属于抗震不利地段。现场踏勘后，发现所在场地高差较大，且地貌极为不规则。经现场踏勘，场地情况如下图所示：

    把复杂的事情简单化，是老编一直的设计理念。（其实是比较懒！）根据建筑功能及标高关系，先把建筑切几刀，断缝形成较为规则的结构单体，再进行结构体系的比选。

    考虑到项目位于高烈度区，结构体系上，二种选择均能较为合理的满足结构安全需求：

    一.刚度较好的钢框架-剪力墙结构体系（利用内部楼梯间及外立面中的夯土幕墙部分作为结构剪力墙可形成较好的抗侧刚度）。

    二.结构自重较轻的钢框架结构。

    经与业主方沟通，从业主的施工周期及综合造价对比，结构最终选择了钢框架结构体系。

  二. 施工图设计

    进入施工图设计阶段，结构专业开始就各个细部的实现进行细化分析及处理，以期望达到建筑、景观、幕墙、室内精装等各专业对建筑造型的需求了。

    1） 首层的漂浮感。

    考虑到建筑使用功能及材料特性，首层结构仍采用现浇混凝土框架结构，并通过内退柱位，外立面外平台板采用变截面混凝土悬挑梁并结合景观水景的方式达到建筑的轻盈感和漂浮感。

    2） 主展示空间的设计

    在方案阶段，建筑大牛就强调，主展厅是景观资源极佳，城市、水体、山脉尽数纳入视线的区域。此范围在面朝滇池方向，期望可以形成一个视野绝佳的无遮挡空间，且建筑已将此范围均设计成通高的玻璃幕墙。

    可在一个约24x27米的主展厅端部范围内做成完全无柱空间，而且屋面是有景观覆土的屋顶花园。这个真的是...臣妾做不到啊~~~

     换个思路来解决这个问题，建筑师们应该不是不能接受有柱子，而是不接受“不好看”的柱子，如果结构设计这里把这个区域的柱子做的更加有设计感，将结构的形与力结合，做出一个很漂亮且富有力学美感的柱子呢？

    近期和团队中的伙伴们研究的拓扑优化设计及参数化设计实践起来！

    首先在角部区域利用拓扑优化技术寻找出最合理的支撑点位及支撑方式。

    恩，看起来树状分叉柱是一个比较合理的受力形态。

    其次，利用参数化设计理念，采用遗传算法在建筑师指定的区域范围调整柱底部水平坐标和分叉点高度，找出树状柱合适的形态。

    确定好树形柱合理的受力形态后，再针对分叉节点进行细致的有限元分析，确保关键节点的安全性。

    最终完成效果，还是得到了建筑大牛的认可，并且成为建筑中辨识度较好的标志性构件，在丰富了空间的趣味性同时，也展示了结构的形体力学美感。（看来建筑大牛们不是不喜欢柱子，是不喜欢不好看的柱子~~~）

    3） 室内的灵活空间。

    建筑与室内期望在主展厅的北侧形成一个较为灵活的局部夹层，且同样需要视野较好的观赏性。

    在上述的树形柱为整个屋面提供了较好的支撑及刚度前提下，这个需求就较为容易达成了，吊挂结构应该可以满足他们的需求。

   5） 被高烈度设防限制的大悬挑。

    同样被报以期望的是南侧的V字型打卡点，建筑与景观都希望能有一个锐利的大悬挑穿梭于石林之中，在上部成为大家游览路线上的一个小高潮的同时下部可以成为一个极具情趣的水景场所。

    刚看到这个效果图，就让我们想到了经典的东京工业大学图书馆，是不是可以参考下经典案例呢？

    试试吧，本着向经典致敬的思路，我们也在本项目中模拟了大V字型悬挑的结构方式。

    奈何，高烈度区下局部柱落地太少，整体指标实在是相差较远，尝试着和业主沟通是否可采取些减隔震措施，也被工期及造价等因素驳回。

    老老实实的加几个落地柱吧，但争取做到上部悬挑结构尽量简洁干净。功力不足，希望大师们海涵~~~

    不过从最终完成效果来看，景观大师们还是充分利用石林等自然景观将结构落地柱隐藏或弱化，整体效果不是很突兀。

    三. 施工配合阶段

    进入施工图配合阶段，由于现场工期紧张，且土建施工过程中尚需配合现场实际地貌环境及施工条件进行配合调整，我们小伙伴们在最关键时期，带上电脑，驻扎现场与工地进行无缝对接，确保了施工进度。

    四. 结束语

    项目整体结构体系并不复杂，但螺蛳壳里做道场，需要在三千平米不到的建筑空间内做出各个有意思的功能空间及游览空间。

    等到项目全部完成，回想起方案初期建筑大牛对项目的阐述，还真是挺不容易的。

    结构专业在此类雕塑性较强的项目中，除了为建筑功能布局搭起内部可靠的骨骼框架外，也应该展示自身的力学美感构件，为整个建筑提升品质而努力。

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