同济大学土木工程大作业廊桥设计思路
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考虑到花瓣状场馆壁的展开需要一些结构来承受其重量,因此我们需要做承重结构的设计。由于花瓣状结构可以垂直收起,在放落时,就需要安放在某些建筑物上,考虑到实用效果和外观效果,不适合于用砌体墙体或大型支架用于支持,因此设计出廊桥用以代替裸露的支撑架,安置于场馆基座旁边,在花瓣放落时,起支持作用,在其收起时,用做观光通道。
此处的设计思路来源于武汉长江大桥和传统廊桥。由于武汉长江大桥为桁梁式桥,有坚固的横梁,横梁由塔形墩台固定,其上部结构在铅垂向荷载作用下,支点只产生竖向反力,因此适于承载由上部带来的压力,即可以达到安放从上空放落的结构物的效果。而现代的桁梁式桥,通常是以钢铁或混凝土制成的长型中空桁架为横梁,这使桥梁轻而坚固,如武汉长江大桥,其中空桁架得到利用,桥面和桁架分别承担了公路和铁路的支持。因此,这种结构,与我国传统的木结构廊桥相结合,取长补短,可以达到美观、坚固、防震的效果。
由于此项设计的核心是以牡丹花为设计原型的体育场馆,而需要承载的花瓣状结构,其收起和降落需要机械结构的配合,因此承重结构也需要考虑到如何保证推起花瓣状幕墙时推动装置的稳定性。这里的思路,是将推动装置,安装于两个墩台之间加装的三角结构支撑,将一片花瓣产生的力分散并传入柱(即塔形桥墩,下文详细介绍),并传入地基,以此为花瓣状结构的抬高提供足够的支撑。
塔形桥墩外形按照中式阁楼风格包装(同样借鉴武汉长江大桥的设计),从结构上来讲,主要包含两个方面。第一,塔形桥墩下层为保证承重时的强度,采用管柱基础,管柱埋入土层一定深度,柱底尽可能落在坚实土层或锚固于岩层中,其顶部的钢筋混凝土承台,支托墩(台)及上部结构。作用在承台的全部荷载,通过管柱传递到深层的密实土或岩层上,以此保证支撑的坚固。第二,是比较次要的方面,即阁楼顶部的木结构设计(下文中详细介绍)。
由于花瓣状结构放落时会对支撑结构产生分向两边的重力,会使得两边的桥台及其桁架结构产生向外的力,有向外倾倒的趋势,因此又增加设计了向中间拉伸,增加两侧支持结构之间及整体的水平刚度,也可承担通道作用的类悬索桥构件,此处的思路来自于伦敦塔桥,支持结构最外侧的塔形桥墩同时用于索塔,同时在主要入口处设置索塔,索塔与编钟形主体建筑相连,保证其稳固性。
以下是一些细节处理,即木结构飞檐、斗拱等的处理,主要用于装饰。