(本文资料由徐宁、张雪冬、张杰提供)
一个阳光明媚的日子,好消息传来,“绿色之吻”压倒多数高票中标,大家欢欣鼓舞,欢快之情难以言表,我们只期待着一个理想的建筑由我们一手创造。
一件件烦心事也来了……
1.浪漫的完美主义“绿色之吻”方案中标后,进入招标施工图设计,这个必须要有资质的建筑设计院来完成了,我们找了南京民用建筑设计院(后更名为南京都市建筑设计研究院)合作。
如果说“绿色之吻”建筑方案准确表达了“倾听绿色的呼吸”的浪漫,那么“流连科技的智慧”就需要在后面的施工图设计中来完成了。
在浪漫的造型下,我们最排斥的是为了形式而形式,厌恶那种无病呻吟的假大空建筑,因为我们本质上是承建单位,因此更加不能容忍那种为了形式而造成大量的浪费,非理性的设计增加工艺难度,人为制造非必要的施工难度。我们希望找到一种在感性的貌似随意的造型下,非常理性的将建筑、结构、构造、工艺、材料、设备、造价等高度统一的逻辑。
开头很难,因为我们给自己设了太多的高度,有一些根本就是没有先例的,而大部分就是自找苦吃。
看到这里,你一定有个疑问,不是在方案之初,结构设计,甚至玻璃分片都做完了,怎么还有这么难度?是不是故弄玄虚?
的确是我们推翻了自己,给自己增加难度了。
三片树叶的造型在方案之初已经进行了结构方案的计算和初步设计,建筑的外表面是双曲面,各位一定知道,双曲面表皮的建筑从设计、加工、施工、施工后的维护等等多方面要比平面表皮复杂很多,最终会将造价推高许多。但是这个方案用平面表皮当然不可能,但是我们能不能用单曲面来模拟双曲面?
张杰,东南大学结构工程硕士,是徐宁作为校外导师指导的东南大学的研究生,刚刚毕业担杠起结构主设计的重任。
他带领的四人小组进驻到民用院,民用院派出了总工带队的最强阵容,冬子则在珠海带领一个3人团队日以继夜的不断推出方案,一遍一遍地尝试,又一遍一遍地推翻,就在近乎绝望的第8天,两地的帅锅们终于在三维中找到一种完全的圆柱面拟合方案,是唯一解。这个就是我们孜孜以求的逻辑,就是我们在扉页中说的“流连科技的智慧”。
2.固执的现实主义随着近现代科技的发展,建筑师与结构工程师的分工也越来越明确。这是技术发展的必然,但也导致了一个严重的后果——结构与建筑形式的脱离,这种分离的状态已经逐渐被人们接受甚至习惯。但依然有建筑师能通过理性的分析,用结构淋漓尽致地表达建筑形态,比如西班牙著名的建筑师圣地亚哥·卡拉达瓦。
建筑师出生的徐宁兼具深厚的结构背景,在本项目方案初期,建筑设计就已经考虑把叶片的生物形态进行结构转化,将建筑形态与现代工艺结合,创造出建筑形式和结构形态完全和谐统一的形式,这其实很接近最近人们常常讲到的结构仿生设计。
当然,还有老罗这个十年医疗骨科学深厚根基,我们从自然生物中寻找结构传力的方式,从人体骨骼传力工学中的方法优化结构的形态,从而将结构材料的特性发挥到最大程度。
在自然界,树叶的叶脉可以看成是一种特殊的结构,它必然符合自然界的结构力学,叶脉机理和脉序的等级受结构力学的规律决定。
树叶的结构力学展览温室由展览温室Ⅰ区、Ⅱ区(两片“大树叶”)和科普展览中心(一片“小树叶”)三个结构单元所组成,与建筑外形相一致。展览温室Ⅰ区、Ⅱ区屋盖结构采用了“倒置”的结构,结构在上,玻璃在下。由两片比较接近的树叶状组成结构体系,由主、次桁架以及檩条就构成了不同等级的叶脉。叶片由左右两个圆柱面构成,主叶脉的位置就是两个圆柱面相撞形成的脊,次叶脉的方向与圆柱的轴线平行,既简化了设计也避免了大量三维空间曲线弯管的生产。
檩条的位置为圆柱的正断面(该断面垂直于圆柱轴线),这样的设计同时简化了檩条与玻璃的生产加工以及安装的难度,从而有效的控制住了造价。
树叶状的屋盖结构主桁架采用的异形空间桁架,断面为渐变的梯形,在节省结构用钢量的同时也更加贴合“叶脉”的造型。主桁架由十二根撑杆支撑,撑杆搁置在六根主柱上。
次桁架为三角形截面空间桁架,次桁架的支座为主桁架与外围柱。次桁架间布置檩条。
主桁架与次桁架均置于屋面玻璃之上,以突出叶脉的外观。为了便于冬季的积雪清扫,将檩条放置在屋面玻璃之下,防止檩条档雪。南京的雪荷载很大,基本雪压0.65kN/m2,不但远大于南京周边的城市,即使在黑龙江也只有少数城市能达到这个值,因此雪荷载的计算以及积雪的清除便成为设计的思考要点。
檩条置于屋面玻璃之下3.创新的自由主义展览温室展示的是生长在不同气候条件下的植物,同时包含不同的功能区。从热带雨林展示区到干旱植物,从育种储藏到科普展示等不同功能,各个区域温度差异比较大。由于包含热带雨林的植物,即使冬季也要求室内达到28℃(夏季不超过38~40℃),主次桁架均位于室外,温度变化范围较大。不均匀的温度分布,就成为本项目钢结构设计需要考虑的重点之一。
本项目对地基基础变形要求较高。根据场地岩土层结构,分布特征及其物理力学性质,决定采用人工挖孔桩,以分布稳定、埋深较浅厚度较大的风化粉砂质泥岩为桩端持力层,桩径取mm,端部直径扩大到mm,估算单桩竖向极限承载力标准值kN。
科普展览中心是一片“小树叶”,屋盖结构体系采用了与展览温室由Ⅰ区、Ⅱ区的结构不同的方式,这片“小树叶”采用了“正置”的结构,主桁架采用三角形截面空间桁架,次桁架为平面桁架,且主次桁架和檩条均位于屋面玻璃之下,从而形成了不一样的“树叶”。其主桁架由六根撑杆支撑,撑杆搁置在三根主柱上。科普中心的基础处理不同之处在于其南端伸入前湖之中,需围堰抽水。
科普中心主次桁架科普展览中心的主次桁架置于屋面玻璃之下建筑主体结构采用了ANSYS做计算分析,幕墙支撑结构则采用了SAP做计算分析。幕墙系统采用了肢状单管钢柱与不锈钢拉索组成悬臂张拉体系。该方案可较好的解决荷载传递问题,幕墙柱与圈梁之间的连接设计为相对可以竖向滑移,可以保证幕墙只传递给主钢结构水平荷载,而不传递重力荷载。这样既减小了主钢结构的受力,同时也不会因为屋面沉降而将屋面的荷载传递给幕墙柱。
幕墙的悬臂张拉体系
幕墙支撑结构
4.遗憾的机会主义施工图设计完成后,业主很快招标找到了总承包施工单位,紧接着幕墙施工招标开始了。
无需隐瞒自己的那点点小心思,如果我们能够拿下幕墙施工,那将可以更好的展现我们在设计中所“埋下”的逻辑。
施工的招标通常认为有图,有农民工就能做出来,因此这是另一种“理性”和“感性”的江湖,施工中标单位的“偏执”就不一一啰嗦了。
但是最最遗憾的是,施工单位完全不顾设计的精心编排,特别是缺少拆解材料图的三维设计的技术力量,从而将施工演变成了纯手工作业的“放大样”施工,不仅无视设计意图,更给自己制造困难,真的是一夜回到解放前。
更遗憾的是由于不懂得玻璃的分片逻辑,加上施工时的放线不当,离奇的误差,导致原来设计的可以90%互换的玻璃,变成一片一个尺寸。
建成后的中山植物园成为紫金山下的一景如同大自然的树叶,没有一片是完美的,这个项目也不例外。
是改革开放的春风让我们如同树叶,飘落在沃土,虽然微不足道,但极力喷张了每一个叶脉来告诉自己,拼尽全力!
拼尽全力!为什么不呢?
(全文完)
罗小乙走过路过不要错过~