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让传统技艺在数字时代发光–宁波阪急球体

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来源:昆仑绿建木结构

近日,宁波新城的高端商业综合体——阪急百货正式开业,其中位于4层主中庭的木结构装饰网壳(阪急球)成为了新晋网红打卡点,精致的木结构与现代化的商场氛围交融在一起,凝结成现代而又独特的风貌。

让传统技艺在数字时代发光--宁波阪急球体

▲宁波阪急百货外景(图片来源网络)


这个木结构装饰网壳由苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司进行深化加工设计、工厂预制和现场安装。项目位于宁波阪急百货商场中庭的四、五、六、七层,球体高度近20米,占地面积约706.05平米,中庭部分建筑积为2085平米,为单独一个防火分区,总计加工、安装了205根弯曲木梁。

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▲阪急球位于4楼中庭庆典广场


在商场内建设大型木结构既是一次全新的尝试,也是一个巨大的挑战,它的落地凝聚着设计师的探索与创新。


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从概念到落地

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建筑的流线分析

所谓的建筑流线,即设计师对建筑内可能出现的活动一个预期判断。只有综合建筑功能以及建筑使用者行为这两大影响因素来合理分割空间,才可以设计出完整、完美的的建筑流线,从而能给建筑使用者一个舒适的体验


该木结构装饰网壳呈现一个镂空球体状,共设有三个门洞,其中两个小个门洞正好与商场4楼的游客休息平台相契合。木结构的舒适感、柔和感加上与建筑契合的建筑流线,给球体中来回穿梭及在球体门洞下方怡然休息的游客一种回归自然的放松感。


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▲人流动线


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▲方案中庭剖面图


建筑流线引出结构开洞

通过理想的建筑流线将人流分散至商场各个部分,门洞是必不可少的。球体的三个门洞在建筑的美观及人流的合理分散方面都功不可没。但在木结构球体上开设门洞,对其结构稳定性有一定影响。门的形状和尺寸可谓牵一发而动全身,只有合适的门洞尺寸,才可以保持整体的结构稳定。在技术中心结构工程师的努力下,最终得出了合适的设计方案。 


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▲三处门洞


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▲木结构球体阶梯处门洞


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▲建成效果


形态分析和网格密度分析

球体设计在考虑美观度和实用性的同时,还需要考虑透光性和消防要求,因此设计师对项目进行了形态分析、网格密度分析和消防设计。


形态分析:整个建筑形态为一个圆球体网架,由205根弯曲木梁组成,整体形态给人感觉舒适柔和、通透光亮。


网格密度分析:该球体整体是一个网格式镂空球体,采光好,有较好的视野。结构设计师在进行网格密度分析时将网格确定为三角镂空格,这样既保证其结构稳定,又符合大众审美,同时也兼具良好采光。

消防设计球体周边共6个水炮,中间区域6个水炮均能覆盖,同时结合门洞、顶部密度可施工性、视觉分析等角度综合考虑,最终确定网格密度大小,以此保证消防出水口所喷射的水能够覆盖着火点,同时保证游客在球体内的视野不被节点遮挡。

让传统技艺在数字时代发光--宁波阪急球体▲6个水炮,辐射半径25米,覆盖盲区面积(红色区域)为6.78平米


在进行网格密度分析时,工程师们通过Grasshopper软件对该球体的半径、网格梁的倾斜角度、网格梁的数量以及网格梁的宽度进行多次调试,最终选定该球体的半径尺寸为30米,倾斜角度为13度,等分梁为36根,梁宽度为120毫米。


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▲网格参数确定


原设计在木结构球体顶部靠近空腔灯槽附近的木梁聚集较多,密集度大,对现场施工带来较大困难。后由技术中心工程师改进后,将连接至顶部的木梁,采用“一抽一”的方法,即一根木梁连接至顶部,该木梁的左右两根木梁均不连至顶部,给施工工人在木结构顶部施工时,留下了充足的空间

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▲设计过程


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▲改进后网格设计图


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从建筑到结构

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体系的选型

不同于钢筋混凝土结构体系,木结构的体系选型较为特殊。木材既是一种建筑材料又是一种结构材料,且本项目是一个镂空球体,在结构选型上需要结构设计师选取最适合的结构形态并进行验证


本项目为自承力体系,支座位于第四层,表面没有覆盖面层,不承受其他荷载。在进行体系选型时,结构师们进行了多次方案探讨交流。初始方案有编织体系、实腹体系等,沟通尝试多次后决定采用Zollinger体系。

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▲ 编织体系


此外,在设计编织体系时,设计师也进行了创新设计:原设计的弧梁沿旋转轴2旋转15度,弧梁之间会产生较大重合区域,不利于弧梁的受力和加工。技术中心设计师们经过改进,将弧梁沿旋转轴1旋转,弧梁之间几乎无重合区域,方便加工,且不会削弱弧梁的受力能力。

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▲编织弧梁模拟


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▲编织体系改进


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▲体系改进(增加横向约束)


实腹体系操作简易,但其节点较大,外观游客在球体内时视线受到阻碍,舒适感不强,设计人员也对其进行了改进。


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▲实腹体系


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▲最终确认实腹体系


节点分析

木结构建筑构件间的节点可以通过多种方式连接,建筑物各个部分构件之间的节点连接在很大程度上决定了建筑的刚度、强度和稳定性。

由于木结构的特性,其节点无法像混凝土、钢结构一样做成刚接,但是面对跨度30米、高19米的这个球体结构,就不得不考虑到节点的刚度问题。因此,项目借鉴了古建筑的榫卯结构,采用其中的交叉半榫的结构,这就使得木在两个梁方向上有刚度。为加强连接,设计师在拱上开了槽口并安装金属销来加强结构的咬合。


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▲交叉半榫节点


该木结构球体在高度方向尺寸为30米,长度较长,弯梁无法在工厂预制整根再运到现场进行安装,需要把梁断开进行运输安装。但是木结构无法做到两根梁进行刚接,这就大大增加了结构设计的难度。故木梁之间的搭接方式也借鉴了古建筑的搭接方式,将两根梁半榫搭接,使用4颗沉头螺栓和6颗木螺钉来连接。这样的搭接方式既保证了节点的受力,也把螺栓藏进木头之中,提升了建筑效果,使得连接处看起来更为自然。

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▲木梁连接


带灯槽环索

该球体项目有两根环索,通过对木中间穿孔来安装环索的,藏环索于木,使得整体更为协调美观。对于五金件的处理亦是如此,设计师将其安装在交叉半榫节点处,通过销来连接上下交叉梁以及五金件,通过环索能有效限制梁的位移,使结构更急稳定。环索在球体内侧设有灯槽,可安置灯管。环索的连接既满足建筑要求,也满足设计要求。


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▲球体灯光效果


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▲环索内侧灯槽


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▲环索的安装步骤


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数字化设计与预制

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该木结构球体顶部为一个空腔灯槽。通过该空腔灯槽,部分木梁可从七楼直接往下吊放,方便工人运输加工。该木结构球体所有的木梁均为预制木构件,在昆仑绿建智能工厂生产制作完成。

▲昆仑绿建数字化设计与预制


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▲机械臂加工构件


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▲构件出厂前表面处理


随后,预制木构件被运输至宁波阪急百货商场安装现场,由工人师傅现场安装。其中,部分木梁运输至商场7楼,从7楼通过木结构球体上方的这个空腔灯槽下吊,方便工人安装,空腔灯槽穿线工厂预加工也不失为本项目一大亮点。


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现场木结构施工照片(室内拼装)


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▲现场木结构施工照片(脚手架拆除)


最终球体完成的还原度和精细度都很高,建成后的实际效果远超预期期望。球体视觉识别性强,游客们在商场中就能感受到木结构艺品带来的巨大魅力和独特体验感宁波阪急百货也成为新晋的网红打卡点。

▲完工后的球体


建设单位:宁波阪急商业有限公司

管理方:上海赛扬建筑工程技术有限公司
方案设计:日本GRADE
施工图及深化设计:苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司
木结构智能制造及安装:苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司

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来源:昆仑绿建木结构,如有侵权请联系我们。

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作者: ganggouren

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