团队目前正在进行万科天空之城小学设计,需要在体育场看台处构思一个遮风挡雨的“特别”顶棚。
传统认知里,采用常规的立柱、拉杆、钢梁、钢桁架悬挑等结构既省心又放心,披上金属屋面或者膜结构屋面,也足够美观大气上档次了。
但是,这样的力与美还不够理想,也难以解决顶棚后期维护的通病。在结构设计师们的意识里,要敢于向传统说不。
于是,一段“自虐”设计历程便开始了……
01
可能挖了一个大坑?
受到托罗哈和内尔维两位在薄壳方面颇有建树的大师吸引,结构设计师们决定尝试用混凝土壳来实现屋顶设计。同时,希望用朴素的形式语言来表现结构的张力与材料的质感,仿佛天然去雕饰。
有了目标,便着手搜集大量相关资料,对学术论文和实践案例进行对比研究,决定采用双曲抛物面的屋顶造型,其流线优美,足够吸睛。
△ 计算模型
△ 漂亮的应力图
但是问题来了,通过定性分析确定的屋顶形式,还必须进一步通过定量分析,这其中牵涉到在有限元软件中建立屋面的三维模型。而空间曲面建模,还需要对多个模型进行比较与优化,让大家想到那句“理想很丰满,现实很骨感”。
到底是“填坑”?还是转变思路?
毕竟目前市场上混凝土壳的应用并没有遍地开花。但为了能够创造出一个更加持久耐用,并能在长时间保持颜值在线的顶棚,我们果断选择坚持初衷。
02
认定目标走到底!
认定目标后,团队开始一步步拆解难题。
△ 从上至下,第1-4版GH参数调整
复杂的模型优化过程需要借助更便捷准确的建模方式来实现——参数化设计被提上了日程。
运用rhino,借助其自带的grasshopper插件,让设计师们一度沉迷建模无法自拔。动动滑块就能高效调整屋面跨度、柱间距、曲面曲率等各种参数,大胆尝试了柱面,双曲面,锥面,甚至拟合变曲率的空间曲面,细细推敲对比了起翘高度、柱跨度。
通过堪比选美一般的层层筛选,我们挑出了一个最满意的成果,兼顾优美的建筑形态和优异的结构受力性能,可以说是结合力与美的化身了。
03
成果初现
为了让图纸上的它尽快变为现实,我们决定使用新采购的3D打印机先打个样。在打样过程中经历了打成一个乱鸟巢,打成一块豆腐,打成一个开孔屋面的N个实验品之后,终于打出一个和想象中接近的样子。
△ 透视图
△ 位移图
△ 剖面图
回想整个设计过程,每个人的辛勤付出都让成果离目标又迈进一步。同时,我们也会认真审视:
作为结构设计者,面对每一次实践,是否应抛开固有思维,尝试去突破自我,对任何事物都保持敏感和求知,善于发现细节中的利弊,试图去改变现状。
希望坚持初心之下,顶棚的落成能为孩子们创造一方自由舒适的玩乐空间。
从项目启动
到成果落地
每一次探索
都是重新出发
『青墨号外』
记录设计日常背后的故事
呈现真实的建筑实践
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