建筑设计从来不是一件特立独行的事,而是与结构等相关专业紧密地结合在一起。可以说,一个好的建筑必然是一个结构合理的建筑。从JAE总工程师杜刚20多年的设计经验中可以看出,结构设计不仅需要紧紧抓住建筑特点,做出合理的结构设计表达,更需要在现有的结构体系中寻求突破与发展。在看似困难且枯燥的结构设计过程中,他思考不停,看到挑战所带来的乐趣,让结构赋予每个建筑可以驰骋的创意设计空间和安全平稳的落地能力。

屏幕快照 2019-10-11 上午11.48.01.png


01

建筑图像的启蒙与学习生涯

作家余华曾说:“一个人的童年是决定他一生的,世界给我们的最初图像就是在这时候出现。”不谙世事的童年里,在工地上看到一堆堆的石子、黄沙,一袋袋的水泥,一块块的红砖,经由工人师傅之手变成一栋栋的楼房,建造工地施工的图像便深深印在杜刚的心里,生命的底色悄无声息地铺展开来,也由此拉开了他日后投身到工程建设领域的序章。

“1989年我高中毕业考入同济大学,在新生欢迎仪式上,当时身为建工系主任的张誉教授说,同济的结构工程专业在全国都是首屈一指的。我们在台下听得很自豪,也庆幸选择了这个专业。

同济的教学很独特也很严格,基本上每一门课程结束以后都会安排结合实际工程的实习。印象比较深刻的一次实习经历是大四那年在同济院做毕业设计,课题是一个实际的工程项目。当时带我们的老师是一位资深的老工程师,满头华发,非常认真负责,对我们要求也非常严格。”


杜刚与老师同学合影

“当时从确定结构方案、计算分析、到构件设计全由自己独立完成。夏天我们在闷热的宿舍里,手工计算6层框架结构的内力,三四天才算完,草稿纸厚厚一大本。计算完以后要进行图纸设计,由于是第一次进行实际工程的设计工作,画出来的图纸很稚嫩,指导老师非常认真,耐心地指出我们图纸中的错误和不符合实际情况之处,每一位同学的图纸都仔细批改。虽然已经过去20多年了,这段经历给我留下很深刻的印象,也养成了我现在对工程设计精益求精的工作态度。


02

在JAE的结构设计旅程

上世纪90年代,我国处于大开发、大发展的时代,上海城市建设持续高速发展,尤以浦东为最。此时毕业的杜刚希望投身于结构设计,与此同时“东方明珠”崛起于浦东建设热土之上,改变了上海城市的天际线,更是改变了单筒电视塔的刻板形象,在建筑造型与结构设计上实现了巨大突破。心之所向、素履以往,加入JAE成为当时杜刚的不二之选。



浦东陆家嘴全景

“当时JAE是由东方明珠设计组延续而来,成员都是东方明珠设计组的原班设计人员。公司三四十人的规模,分成建筑、结构和机电三个组。整个队伍短小精悍,战斗力较强,而且设计人员大多名校毕业,设计经验丰富,平均年龄也不大,是一个很有朝气的团队。”

扁平化、宽松的工作环境给予每一位团队成员自由成长、发挥的空间,杜刚很快便独当一面,从普通设计人到开始独立负责项目,如今他已成为公司结构总工程师。从事结构设计20多年,大量设计项目的积淀让他接触到了各种类型的结构形式。足够的热爱、精于细微的责任心、清晰的结构概念与不断创新的精神,成为他20年来从事结构设计工作最深刻的态度。






杜刚日常工作照片

JAE能够一直在业内保持结构设计的优势也正源于不断创新、敢于挑战的企业精神。我们不拘泥于现有的结构形式,会根据项目特点找到适合建筑造型或是建筑效果特有的结构体系、结构形式,我们自主创造了很多新的结构形式,部分还申请了发明专利。同时,我们善于啃硬骨头,承接了很多别的设计院不愿意做、不敢做的项目,通过我们的专业能力把它完成,现在很多已经建成,并取得了比较好的效果。”


浦东商务中心+自贸广场,上海·外高桥保税区,180米高,全过程设计



张江科学城56#,57#地块项目,上海,320米高,结构顾问


地铁上盖综合开发项目,上海·莘庄,结构顾问


世侨中心项目,福建·厦门,113米高,全过程设计


后溪长途汽车站平移,福建·厦门,平移结构设计


海峡明珠,福建·厦门,258.8米高,建筑施工图和结构机电全过程设计


03

建筑与结构的平衡

建筑与结构作为建筑工程中最重要的两部分,其关系在杜刚看来是协调统一的。结构设计与建筑设计需要同步进行,两者相互配合的关键在于寻找一个“价值平衡点”。

“从建筑师的角度来说,在进行方案创作的时候不仅要考虑独特的建筑效果、符合要求的使用空间,还需要考虑到结构的合理性。从结构师的角度来说,应该尽量配合建筑师的想法,利用自己的专业知识、结构经验选择出或是创造出符合建筑效果的合理的结构体系和结构形式,来促成建筑设计能够很好的实施。

但不可避免建筑和结构某种程度上会存在“分歧”,这就要看建筑和结构怎么来协调和平衡,寻求一个“价值平衡点”。结构工程师通过多方案比选让建筑师选择出既能最大程度满足建筑效果,又能实现在结构安全与经济性方面大幅度改善的方案。只有各个专业达到相对的平衡,这样的方案才是一个最优方案,这个建筑才是一个好的建筑。


鲁能国际中心,浙江·杭州,299米高,结构顾问


世茂璀璨天城购物中心,四川·成都,结构顾问


绿地港区会展中心,河南·郑州,结构顾问


空港绿地国际会展中心,陕西·西安,结构顾问


04

创新的结构设计

地标性建筑的结构设计

很多地标性建筑不仅建筑造型独树一帜,结构设计也极富创意。杜刚主持和参与了上海东方明珠电视塔改扩建项目、印尼雅加达电视塔、上海碧玉蓝天大厦等重大工程和地标性建筑的结构设计,在他看来结构创新可以为建筑设计提供更多发挥的空间。

上海东方明珠电视塔改扩建

2008年,JAE又承担了东方明珠电视塔改扩建设计工程,在259米高的球体上增设360度的“悬空观光廊”,游客可透过脚下的透明玻璃,俯瞰浦江两岸全景。



悬空观光廊是由24组扇型全透明环型玻璃铺设而成的观景走道,可由传动装置控制开闭。因为东方明珠是上海地标,它的建筑形象已经深入民心,我们当时也担心,如果在上球体上增加观光长廊,市民是否可以接受?就设计了一个能开闭的结构,随时可以恢复原状。从建成到现在反响很好,除了维护检修外,基本上就没有闭合过。”

上海碧玉蓝天大厦

2005年,杜刚主持了上海碧玉蓝天大厦的结构设计,大厦位于陆家嘴金融贸易区核心位置,与东方明珠电视塔、金茂大厦隔街相视。作为一座220米高的超高层建筑,大厦建筑主体采用曲线三角形设计,其独特而优美的外观如玉石般晶莹剔透,宛如一块擎天碧玉屹立在浦东这片热土上。




我们选取了混合结构的形式,内部采用钢筋混凝土核心筒,外围框架采用钢管混凝土柱、钢梁、组合楼板。这种结构体系的抗震性能和经济性都非常好,而且结构的用钢量非常节省,柱子的截面可以做到很小,施工速度非常快,与同类建筑相比用钢量节省了20~30%。工程竣工后业主和建筑师都非常满意,基本实现了建筑师想要的效果,而且经济性提升了很多。”

城市更新类建筑的结构设计


在杜刚接触的各类项目中,相比于新建项目,历史保护建筑的改造加固设计给结构师带来的挑战更大。“首先这种项目要在对周边建筑保护的前提下进行结构设计;其次既要考虑新建建筑和原有结构如何更好的衔接,也要保证原结构满足现行规范的要求,对原结构采取合理的结构加固方案。

上海展览中心


建成于1955年的上海展览中心,承办了许多国内外重要的展览会。作为50年代上海市建造的首座大型建筑,2016年入选“首批中国20世纪建筑遗产”名录,属俄罗斯古典主义建筑风格。2001 年,杜刚承担了对其主体结构进行加固改造的设计工作。


“这个项目我们受到的限制条件比较多,原有的建筑造型包括内部的装饰线条都非常精美,这些都是需要保护的。当时我们碰到一个问题,序馆主楼的柱子经计算已经不能满足现行规范的要求,需要进行加固处理。但是柱子原设计比较独特,是八边形的截面,在结构计算时需要做一定的特殊处理,同时不能采用传统的加大截面的加固方案。所以我们在结构计算时就通过等刚度代换来模拟,加固方案的选择上采用一片片的厚钢板把八边形柱子包起来,这样不但解决了柱子原来承载力不足的问题,而且很好地还原了柱子原有的造型。

上海思南公馆

始建于1920年的上海思南公馆历史风貌保护别墅群是上海市中心核心区难得的成片保护的独立式、联立式的花园别墅住宅,根据保护要求,所有建筑的立面和结构体系不做改变,内部按照现代建筑需求进行改造。2004年,杜刚主持对其结构进行加固改造设计,从设计到完成前后历时近十年。




“思南公馆经历了八九十年的岁月,原结构承载力非常差,而且原住户对它的破坏、改建、搭建现象非常严重,相当于80、90岁的老人一样,饱经风霜。我们接手以后想了很多种结构加固方案,比如原设计采用的是大方角的灰土基础,因为我们此次改造要把原来的木楼板换成混凝土楼板,使用功能按照商业用途进行设计,荷载比原设计增加很多。如果沿用原来基础承重的话,必然会因为附加荷载增加较多带来比较大的沉降,对原有建筑的保护非常不利。



针对这种情况,我们专门设计了小直径(104mm)的钢管桩,在承重墙体的两边一节一节压进去,对基础进行加固。受到层高限制,这种钢管桩在室内施工非常麻烦,为此我们跟施工部门配合,设计了专用的静压桩设备,可以灵活地进入室内进行施工。项目完工之后几乎没有后期沉降,对于原结构起到了一个非常好的保护作用。”


05

结语

随着我国城市化进程放缓,相比之前建设用地的大规模扩张,现有土地更合理的利用,发挥土地的效率成为现阶段重点。现有建筑功能的转变和增高加密工作也对结构设计提出更高和更新的要求。在杜刚看来,此时结构设计的经验显得尤为重要,“很多在改造、改建中碰到的问题是书本上或是以前的项目没有碰到过的,需要自己去思考才可以解决,有很多需要创新的地方。”

建筑其实就是在于创造一个适宜的环境,去提升居住者的状态,无论结构设计还是建筑设计,其本质的出发点都是相同的。结构师的思考也不仅限于结构计算层面,不是为建造而建造。如果建筑是从更感性层面思考人和环境的关系,结构便是从更理性层面找到合理的落地点,更好地还原建筑空间和发挥建筑的使用功能。


  相关推荐



评论


请 [登录] 后评论

资 讯 概 况
  • 手机扫码分享
   |   沪ICP备09047808号-12   |     沪公网安备 31011002000571号   |     工商亮照