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【建筑圈的结构事】“太空飞船”南京青奥中心是创意or奇葩建筑?

高管楼主
1楼2017-04-1211:44


南京的城市规划和建筑风格都比较整齐和工整。

国际青年交流中心则充满了妩媚和动感

在南京的城市建设中宛如一朵奇葩。



为南京带来这一奇葩的是大名鼎鼎的英国建筑大师,扎哈 哈迪德。




项目简介:南京青奥会议中心为南京青奥中心的重要组成部分,由世界著名建筑师zaha Hardid 扎哈.哈迪德设计的南京青奥会议中心位于建邺区江山大街北侧,金沙江东路南侧,总建筑面积约为50m2,地上总建筑面积37m2,地下总建筑面积13m2,绿化面积3m2,建成后首先用于第二届世界青年奥林匹克运动会会议中心及接待酒店使用。会议中心地上6层,建筑高度46.9m,建筑面积约12m2,按照使用功能不同分为会议中心、展览中心、商业中心及音乐厅,建筑效果如图1所示。


图1 会议中心效果图


1 结构方案介绍

南京青奥会议中心的初步结构方案(图2)是混凝土筒体和钢结构混合体系,四个单体由防震缝分开,这种方案存在着以下几个问题:


1)防震缝将影响外立面效果;

2)上部楼层单体间连接区域较难处理;

3)单体间抗侧刚度差异大,变形协调较困难,难以确定防震缝宽度;

4)四个单体均存在平面不规则、高位转换情况,均为超限建筑。



图2 初步结构方案:分离单体


后来经方案对比采用框架-中心支撑束筒的钢结构体系,首层至15m为四个单体(图3),15m以上四个单体由楼板连接为整体(图4)。


图3 15m以下分离的四个单体


图4 15m单体开始连接


框架-中心支撑束筒的钢结构体系是在15m标高以下由四个独立的单体组成,每个独立单元由若干钢结构中心支撑筒做为主要竖向受力构件,和周边钢柱共同抵抗水平和竖向荷载作用,并和楼面系统一起提供结构的侧向稳定性保障。从15m标高开始连成一体,形成大约160m×190m的一座独立建筑物(图5),内有会议厅、展览中心、多功能厅和音乐厅组成的无柱大空间,由于各独立单元相互连接时跨度较大,最大达50m,局部采用桁架做为连接构件。


图5 会议中心的整体模型



采用框架-束筒中心支撑钢结构体系能较好地实现建筑外立面效果,四个单体间的复杂空间关系结构较容易实现;单体通过上部三层结构层相互连接,共同承担地震荷载,增加结构整体抗侧刚度; 结构整体性较好,较容易实现建筑大空间上部的建筑分隔及功能。图6为会议中心束筒的分布情况。


图6 会议中心分散的束筒


会议中心具体的结构布置总体思路:借助竖直的 筒体,把重力荷载引向筒体,而且这样抗侧力会更强。把桁架支撑在斜柱或者单柱上是不明智的,利用核心筒前室尺寸一样或接近,设计成立体桁架,一来实现重力 荷载引向筒体,二来也改善先前单榀桁架的单薄及稳定,第三可利用核心筒打撑,加强桁架的支座。图7,8为前后的桁架布置方案。



图7 会议中心原先的桁架布置方案


图8 会议中心后来的桁架布置方案


核心筒中打撑采用人字型支撑的话,其中一根若失效了,荷载就会传给水平杆,所以采用十字交叉,对角斜撑来抗侧。结构的主要竖向构件是外围的斜柱,加上束筒,以及桁架上起的柱子。结构的主要水平向构件是桁架、水平钢梁以及楼板。结构的主要受力构件见图9。


图9 结构的主要受力体系


楼盖体系的确定,是与建筑物的整体结构体系、建筑平面功能布置、机电要求,尤其是层高净高要求密切相关的,综合考虑本工程的进度要求和结构体系特性,选用钢梁+钢筋桁架楼承板方案。


2  结构难点总结

2.1 难点一:大凹口处的结构方案

大凹口处有一个建筑凹进去的造型,因其造型独特,给结构和幕墙的布置方案都增加了复杂性(图10~13)。大凹口处的结构跨度达60多m,在大跨度处布置一个大桁架,在大桁架大约垂直的那个方向布置4榀桁架,每榀桁架是搭在对应的从地上起的直柱和斜柱上,见图14。


图10 大凹口处室外建筑效果

图11大凹口处室内建筑效果


图12 大凹口处结构方案平面布置



图13 大凹口处15m结构方案平面布置


图14 大凹口处结构方案立面布置


2.2 难点二:斜柱的定位

会议中心具有超大的建筑面积,新颖奇特的建筑造型,变化多样空间关系,周边柱随建筑形态采用了多折点斜柱形式,如此给结构斜柱设计、节点设计带来了较高的难度。

(1)斜柱的几何空间建模步骤如下:

1)由平面定位切割外表皮得斜柱空间轮廓;

2)坐标系切换到平面,确定斜柱的轴线;

3)再把调整好的斜柱轴线放回空间中;

4)在犀牛中建立柱子三维模型(图15)。


图15 斜柱犀牛模型


(2)斜柱与外表皮碰撞的调整(图16)

由于外表皮调整后,部分原先确定的斜柱就与新外表皮碰撞了,大原则是结构能调整的调整,不能调整的(比如斜柱上的桁架又起着立柱)和调整太多的可以和建筑商量让其在不影响建筑效果的情况下微调外表皮。



图16 斜柱与外表皮碰撞


(3)斜柱折点位置的确定

斜柱内折点与建筑平面平齐,还是外折点,或轴线交点与结构平面平齐,考虑到结构混凝土梁与钢柱的连接节点的施工和构造,建筑专业对室内效果的把握,最后决定,正负零处把外折点放在结构板顶;正负零以上的情况是,外折点,内折点,轴线相交点,标高最低处放在结构板顶。


(4)斜柱的平面精确定位

斜柱的平面精确定位是确定好标高后在犀牛中平面切割而成,导出来后把斜柱上下层的位置整理好,见图17,18。


图17 斜柱折点示意图


图18 斜柱平面表达示意图


2.3 难点三:节点复杂

桁架与桁架相交处杆件数量超多,杆件方位多样,再加上斜柱就使得节点的连接更加复杂(图19,20)。

图19 复杂节点的三维模型


图20 复杂节点的现场照片


2.4 难点四:幕墙复杂

新颖奇特的建筑造型,变化多样空间关系使得外幕墙设计及施工、配合极其复杂(图21,22)。


图21 复杂的外幕墙


图22 山洞入口的结构布置方案之一


会议中心的幕墙造型非常复杂,且有非常多的曲 面、折面,为了达到较好的建筑效果,幕墙的二次结构几乎完全贴合幕墙外壳的走向。根据空间关系,在设计过程中主要可以划分为三个主要区域:下倾部分、上倾 部分以及屋顶部分。每个区域根据各自的受力以及空间的要求各自分为若个子模型,每个子模型之间通过设温度缝完全脱开。复杂幕墙的现场照片见图23。


图23 复杂幕墙的现场照片


2.5 其余难点总结

主要难点有:

1)桁架搭在斜柱子上,大跨度,两边斜柱子的斜率不一样,空间扭曲;

2)大堂前面的大斜柱,0~21m都没板,仅21m处有桁架下弦杆,存在稳定问题;

3)弱柱强梁,33m以上的柱子太弱了,因其在桁架上起的,但是跨度大,梁又小不了;

4)施工模拟的问题,一根柱子从地面伸起,一根柱子从桁架上起的,导致这根梁的弯矩不正常,变成梁吊着立柱;

5)南京地下水位高,上部淤泥厚,土质粘,基坑支护麻烦,是先打桩后开挖,一旦开挖就不好补桩;

6)大桁架处变形后楼板会拉裂,还有扭矩;

7)21m、27m标高太多样化,钢结构杆件空间关系复杂,折梁、斜梁、降板太多。


看到这里,是不是有点蒙圈了,如此高技术、高水品的建筑大作何来奇葩之说?



项目造型复杂,呈现流动曲面状

地上主体为全钢结构,而且2万多个构建中均为独立尺寸
根本找不到两个相同的构件,加工和安装的难度极大




如此高端大气的建筑外观









建筑内部线条如此流畅!





讨论时间
有人说扎哈大婶设计的青奥中心外观像“宇宙飞船”
游艇也不差!
大师出手的每一个建筑创意多多少少都超出常人的“审美范围”
建筑设计的怎么奇葩,结构我不管,只要不挑战咱们结构工程师的极限
“太空飞船”南京青奥中心是创意or奇葩建筑?
欢迎跟帖参与话题互动!



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2 28
  • 加倍努力 2楼
    我认为是创意的建筑,值得学习的案例。
    2017-4-12 17:06
  • ziboxm 4楼
    谢谢楼主的分享
    2017-4-13 10:53
  • 剑舞长锋 5楼
    如此“创意”给建筑结构设计和施工造成了很大的困难
    2017-4-13 11:19
  • 花开顷刻 6楼
    我觉得任何一个“有创意”的建筑被关注时都不要遗忘了背后全力以赴的结构师。
    2017-4-13 11:28
  • 兔兔大眼瞪 7楼
    谢谢楼主的分享
    2017-4-13 11:55
  • hyh123450 8楼
    谢谢
    2017-4-13 12:14
  • zhaojg187308 9楼
    这样的建筑出现在祖国大地上,真的应该思考一下。
    2017-4-13 14:59
  • 小老鼠980 10楼
    这样的建筑出现在祖国大地上,真的应该思考一下。
    2017-4-13 15:19
  • 攻城师76428 11楼
    支持支持支持
    2017-4-13 15:26

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