△屋顶平面图
△会议中心实景拍摄
景德镇紫晶国际会议中心项目是集会议会展、酒店配套于一体的大型综合性公共建筑。由朱锫建筑设计咨询(北京)有限公司主创设计,中国美术学院风景建筑设计研究总院有限公司承担EPC工程设计,杭州欧本结构设计事务所承担该项目的结构设计咨询工作。
建筑群坐落于群山之间,依山而建,建筑屋面采用大量清水混凝土槽形屋面板组合而成,主要建筑采用正置,部分附属建筑采用反扣,以此丰富建筑造型。槽型屋面板支撑条件各异,部分大跨度空间的跨度达到30米。
△透视效果图及剖面设计图
俯瞰建筑屋面,宛如巨大的圆竹,对开后横贯于建筑之上。我们最初想象到的,是江南白墙黛瓦的入口上方,一段圆竹,对半劈开,两个挂钩,一段檐沟,让行经者享受自然风雨的同时避免落檐水灌颈之忧。简单而实用的原型,让我们相信放大数十倍之后的屋面,有其结构内在的可行性。关键在于如何选择合适的材料,建立简洁的力流途径,进行准确的计算分析,通过合理类比确定构造,进而完成可靠的结构设计?
建筑设计效果的要求,决定了结构材料的选择。清水混凝土作为建筑的表现材料,也势必需要结构设计予以充分的利用,让建筑表现与结构需求有机融合。混凝土优秀的成形性能和非凡的整体性,为我们的巨型“竹槽”在保证建筑防水性能的同时,提供了重力传递的优秀条件,让屋面荷载像流水一样在槽体内顺畅流动。
△典型单元侧立面示意图
侧观巨槽,与一段混凝土梁无异。只不过顶部与腹部被不同程度向两侧支撑开了而已。若在其中部撑上几根柱子,或端部搁置于两端墙上,便足以形成或简支、或悬挑、或连续的水平跨越结构。槽的侧立面高度,大致相当于梁的高度,而槽壁的厚度之和,也类似于梁的宽度。这样一类比,我们就可以大致判断“巨槽”的空间跨越能力了。
△典型单元横剖示意图
而横观巨槽,则为一凹弧。若凹弧两侧设支撑,则形成悬挂系统,可让混凝土中的钢筋充分发挥其性能。若凹弧中部设支撑,混凝土将发挥其优越的抗压能力。
回溯既往,前辈们已经为我们的巨槽设计提供了典型的案例,那便是古老的水利设施——渡槽。在物资匮乏的年代,渡槽以其简洁独特的造型,在解决输水功能的同时,有效实现了结构水平大尺寸跨越,达到了极高的材料使用效率。同时,前辈们的经验为巨槽在支座连接设计、顶部薄壁受压稳定等方面,也提供了很成功的构造范例。
△古老的水利设施—典型U型薄壁渡槽
△渡槽提高稳定性的构造措施
主会议厅上方典型槽型板矢高约3m,最大跨度33m,外悬挑8m,内跨跨高比约11,悬挑跨高比约为2.7,类比于相同宏观尺寸的钢筋混凝土梁,比例合理匀称。
在原来概念的基础上,我们利用有限元分析技术,进行了深入的结构分析,并与建筑师密切沟通,采取针对性的加强优化措施。如,为解决槽形板顶部跨中局部受压稳定问题,我们汲取薄壁渡槽设置水平加劲肋的作法,结合建筑防水收边,天窗设置方式等细部构造及作法,设计了顶部水平向加腋节点。
△顶部加腋后,槽型板由原“倒T型”截面转变为“工字型”截面的推演
在解决水平结构问题后,如何设置合理的竖向结构以可靠巨大的水平结构,也是设计重点考虑的内容之一。结合建筑平面的特点,合理选择建筑的内外墙,设置以剪力墙为主的竖向抗侧力体系,局部辅以短墙、异形截面柱等来承担大跨度巨槽中部的竖向荷载,共同组成建筑的竖向结构系统。
·槽型屋面板结构分析响应图
△槽型屋面板第一屈曲模态
△槽型屋面板第二屈曲模态
△槽型屋面板内里分布图(F11)
△槽型屋面板内里分布图(F22)
·槽型屋面板施工过程记录
在项目结构设计过程中,我们通过对建筑屋顶基本构成的抽取,溯源基本结构原型,通过形与力的基本逻辑分析,厘清力在建筑中的基本传递方式,形成结构概念方案,而后利用现代力学分析手段,对结构的变形、内力、稳定性等进行深入研究,形成完善的设计。在此过程中与建筑师密切配合,统筹专业需求,明晰施工条件,全面控制建造过程,以极高的完成度实现了从方案到建筑的转化。
·项目竣工后实景图
项目名称:景德镇紫晶国际会议中心项目
EPC工程设计:中国美术学院风景建筑设计研究总院有限公司-建筑工程技术研究院
建设单位:景德镇黑猫集团有限责任公司
建筑设计:朱锫建筑设计咨询(北京)有限公司
结构设计:杭州欧本结构设计事务所
结构设计团队:申屠团兵、陈永兵、宣圣华、江之源、李磊
项目地址:江西景德镇河西村
建筑面积:40161平方米
设计时间:2020年
竣工时间:2022年
摄影版权:朱锫建筑
供稿 |建筑工程技术研究院
编辑 |屠馨卉、宋虹影
审阅 |吴 颖、赵远鹏