中国花卉博览会是我国规模最大、规格最高、影响最广的国家级花事盛会。华建集团从2017年开始全力配合上海市崇明区政府进行第十届花博会的申办工作,该集团十余家分子公司共同作战,发挥设计牵头的全过程咨询优势,多种服务业态全方位开展,为花博会的建设提供全方位、多学科、跨专业的整体解决方案。该集团整合最优秀的资源,实现全过程总控咨询、建筑设计、景观设计、水利工程、全过程投资控制、地质勘察和测量,BIM信息化平台总控等领域,有效地推动项目顺利进展。
科技助力 自动找形
建筑设计的自动找形和仿生计算逐渐兴起并日趋成熟,华建集团上海院紧跟时代步伐和市场需求,持续投入和研究相关技术的应用与实践。磨砥刻厉、蓄势待发,在第十届中国花卉博览会花博园项目的主入口设计中,又将最新研究成果与技术运用到实践当中。
在该工程设计中,华建集团上海院设计师成功地应用刚性结构自动找形、结构体系拓扑优化和结构杆件自动优化等技术,创造性地提出“仿生结构+柔性膜”体系,实现了建筑创作与结构布置的完美融合。
仿生设计 以力塑形
花博园主入口的大门设计方案,整体造型意向为“两棵大树”,与“两个一百年”的概念相呼应。设计团队将传统的膜结构体系转化为纯钢结构外挂柔性幕墙的结构体系,利用Rhino、Abaqus等技术软件对结构构件进行自动优化,剔除冗余的结构构件,使“结构叶脉骨架+建筑树形膜材”得以实现。
结构仿生是工程师们在近几十年来取得的重要成就,通过观察自然界的生态形式与规律,结合现代技术创造的一系列仿生结构体系,例如利用水珠的表面张力形成的自由抛物线型曲面、从蛋壳结构衍生得到的薄壁高强性能的应用等。在花博会项目中,结构仿生则利用的是类似树叶叶脉的交叉网状支撑组织结构,这种结构形式不仅可以实现精巧的曲面外观,并且构造极为符合力学原理。
创新设计 拓扑优化
仿生设计的实现需要较强的技术实力作为支撑,目前在建筑项目设计中并不常见。华建集团上海院以文旅建筑研究中心为依托、以主题乐园中的主题包装、大型构筑物设计为发端,专门组建了“异形复杂结构设计”课题组,着力对此类工程进行研究和实践。
目前,该课题组已从“异形复杂结构”入手,沿工业化和定制式两个钢结构设计方向取得了一定成果,持续支撑了多个富于挑战的工程,并申请获得了部分专利技术。仿生设计的落地,是基于近年来不断的技术积累后,在定制式钢结构设计的一个重大进展,充分验证了刚性结构合理找形和结构拓扑优化技术的应用前景。
不断进步的科技给现代建筑与结构设计的创新思路提供了更多的可能性,掌握并利用创新理念与新兴科技,才能给结构设计带来更多的活力和发展的空间。 (华建)