|
|
授斋藤公男提出了“Archi-neering Design”的概念，用来代表这种“建筑与工程技术”设计的一体化。
因此，结构工程师应当以“结构设计+”为目标，在确保安全、经济、合理的本职以外，加上对建筑的喜爱和对结构创造的自豪感，通过多方协同工作，将工学技术作为一种“美”在建筑艺术中恰当地表达。
对于地震、台风等自然灾害频发的日本而言，往往从设计初期就开始了建筑师与结构师的协作。小编将在本文中为大家介绍东京工业大学校园内的3个建筑结构案例，学习结构设计概念的同时，也了解一下日本建筑师与工程师协作的理念。
附属图书馆，2011
建筑设计：安田幸一 研究室、佐藤総合計画
结构设计：竹内徹 研究室, 佐藤総合計画
规划的图书馆场地恰好位于学校正门到主楼的中轴线上。因此，建筑师将图书馆的主体部分埋藏在地下，避免遮挡校园中轴线。在中轴以外的场地呈三角形，则设计为地上自习教室，并做为地下图书馆的入口。
设计初期的几种结构方案
因为地上建筑同时兼作通向地下入口通道的雨篷，建筑设计上要求正面没有柱子。最终的结构方案是，采用简洁的斜柱直接支承于三角形屋顶的3个顶点，实现最大约20m的悬挑。
图书馆地上结构体系
地上建筑兼作地下入口处的雨篷
支承地上建筑的三组V形斜柱为焊接箱形截面，截面尺寸约(600~1000)x200，3组V柱的柱脚分别位于三角形各边的中点，因此支点的形心与建筑平面形心重合。同时，电梯井芯筒结构靠近平面重心，更增强了结构整体的稳定性。
支点重心与三角形平面形心重合
地上建筑背面的一组Y形支撑柱
地上建筑的竖向支承构件沿着建筑表皮布置，确保了建筑内部的开敞空间。这些竖向构件为扁平的焊接箱型截面，宽度非常薄，几乎隐身于垂直排列的光伏板百叶之后。
钢结构建造过程
图书馆富有力量和紧张感的建筑形态，很受东工大学生们的喜爱，被欢乐地称为“芝士蛋糕”。
图书馆地下为书库和阅览室，采用预制装配式混凝土梁板，梁高800mm，实现了阅览室的大空间。
预制装配式混凝土梁板吊装
预制梁截面呈特殊的S形状，开槽与设备管线、照明相结合，实现了室内无吊顶的简洁效果。
预制S形混凝土梁的室内效果
建筑周边通过天井将自然光引入地下阅览室。
绿丘1号馆，2005
建筑设计：安田幸一 研究室
结构设计：竹内徹 研究室
绿丘1号馆前身为东工大建筑土木馆，建于1969年。虽然建筑基本保持完好，但按照日本最新的抗震设计方法复核，其存在抗震性能不足的问题。尤其是作为制图室的2层，墙体数量少、开间大，在地震发生时会有楼层倒塌的危险。因此，由安田教授与竹内教授发起了对该建筑的抗震加固设计。
改造前的1号馆
抗震加固设计主要采用了BRB支撑，消耗地震发生时输入建筑物的能量，从而防止主结构损伤。此外，对2层及其以下的混凝土框架柱采用碳纤维加固补强。
改造后的1号馆
新增的BRB斜撑布置在原有建筑外表面。通过抗震验算，以确定各楼层所需增设BRB的吨位和数量(2层最多)。
斜向布置的BRB构件在建筑表面的形成了菱形网格元素。同时，新增了水平百叶和玻璃，与既有建筑的立面形成了半夹层表皮体系，能够在夏季削减入射的太阳光，并在冬季增加窗口附近的幅射和保温效果。
绿丘1号馆抗震加固工程的设计概念
由抗震构件BRB和遮阳百叶等构成的新立面，兼具了消能减震和环境调节的功能，可谓一举多得。
BRB支撑节点设计
BRB支撑与原钢筋混凝土结构的连接过程
1号馆正门入口处的平板雨篷，采用了C200钢纤维增强混凝土制作，板厚15mm。有研究表明：钢纤维掺量的体积分数在1~2％左右，混凝土的抗拉强度可提高40~80％，塑性变形能力大幅提高。
钢纤维增强混凝土制作的雨篷，平板厚约15mm
绿丘1号馆的改造设计得到了业界的高度评价，曾获日本结构设计奖(2006)、Good Design金奖(2007)、日本建筑学会作品选奖(2009)等荣誉。
绿丘6号馆，2011
建筑设计：奥山信一 研究室
结构设计：竹内徹 研究室
绿丘6号馆最显著的特点是结构即建筑的外观，没有多余装饰，紧致而规整，展现了建筑师的极简的设计理念与风格。
6号馆采用现浇钢筋混凝土结构，依靠立面上棋盘状分布的剪力墙，承受地震作用。
绿丘6号馆的清水混凝土剪力墙
在结构方面，棋盘状剪力墙虽然具有很高的刚度和强度，但是在大地震发生时，墙体的延性比较差，一旦破坏则无法支撑楼板，并可能引发局部坍塌。
为此，结构师在剪力墙的内侧隐藏设计了另一层梁柱框架结构体系，在剪力墙发生损坏后继续发挥支撑楼板的作用。这与我国规范的第二道抗震防线的概念相似。
东工大绿丘6号馆结构体系
双保险式的结构体系使得建筑师所追求的规则的外观、内部自由的空间与结构良好的抗震性能兼得。为了保持建筑外观上的韵律感，外露的梁柱宽度也均被统一为400mm。
6号馆钢楼梯
清水混凝土墙面和玻璃雨篷
6号馆室内
建筑与结构的关系是大家热衷讨论的话题，可以用“相爱相杀”来形容。不过玩笑归玩笑，我们应当在充分理解对方基本知识架构和设计需求的基础上，为了相同目标而齐心协力。
设计过程中，结构工程师追随着建筑师的设计理念、配合实现建筑设计。与不同风格的建筑师协作，自然也能体会到各自不同的挑战乐趣。
特别感谢东京工业大学竹内徹研究室提供的资料
参考文献
1. 竹内徹,采用表皮结构与芯柱结构的结构建筑设计,建筑学报,陈星辰译
2. 竹内徹研究室网站
www.arch.titech.ac.jp/Takeuti_Lab
3.《东京结构设计地图》,综合资格学院.
本文转载自iStructure微信公众号
END
了解更多精彩热文请点击:
CCIAD年会 | 2017-2018 CCIAD千府国际年度庆典晚会暨CCIAD湖南分公司总结表彰联欢会圆满落幕
CCIAD年会 | CCIAD千府国际2017-2018年度工作会议
CCIAD新闻 | 产业转型 · 共襄盛举——CCIAD千府国际欢迎晚宴暨天创集建&后湖奥普利2017年度工作交流大会成功举办
CCIAD新闻 | CCIAD千府国际湖南分公司参观座谈
CCIAD考察 | 梅溪湖国际文化艺术中心大剧院 & 湖南省博物馆考察之旅
CCIAD研讨 | “会长带你做民宿”第34期--集成技术下的传统生活场景营造
CCIAD新闻 | 麓山脚下开放的创新之花—后湖国际艺术院
CCIAD新闻 | CCIAD千府国际董事长张楠先生讲评乡村建筑的审美与发展趋势
CCIAD大讲堂 | 建筑消防设计常见问题处理及对策高级专题培训讲座
CCIAD项目 | 亳州师范高等专科学校（亳州学院）新校区
CCIAD大讲堂 |“ VR/AR在建筑工程领域的应用”主题讲座
CCIAD新闻 | 北京天创智业工业旅游设计研究院院长兼清华大学特聘讲师于雨博士应邀出席第二届“概念商业广场”国际建筑设计竞赛
联系我们
邮 编
100089
电 话
010-82561966
传 真
010-82561966-8009
地 址
北京市海淀区长春桥路5号新起点嘉园10号楼5层
投稿联系
cciadoffice@163.com
企业邮箱
CCIAD1999@163.com
新浪微博
@CCIAD千府国际
新浪博客
CCIAD千府国际
官方微信
cciadgroupqing |
|
发表于 2020-12-31 14:25:58
收藏