浅谈结构设计在“钢构展厅”设计中发挥的重要作用

牟永花

（烟台飞龙集团有限公司，山东 烟台264000）

钢构展厅，听名字就知道该建筑不仅仅需要有光鲜亮丽，吸引参观者眼球的外表，更要有丰富、扎实和名副其实的内涵。钢结构的展厅主要展示一个钢结构公司领先的技术，强大的车间制造能力和高超的技工技术水平。是一个公司总的技术亮点和经验的集成。通过参观展厅可以让人形象的知道该公司的实力，也可借此看出一个公司独特的管理模式和丰富的施工经验。同时将公司30 多年的文化理念穿插其中，力求给参观者留下深刻的印象。

在公司的“钢构展厅”设计中，我主要担任展示内容的确定和结构设计两方面的工作。然后配合建筑师将展厅以现代建筑表现手法，呈现在参观者眼前。

下面我主要从以下几个方面阐述结构设计在该项目设计中发挥的重要作用。

（1）在展厅色彩搭配上，“钢构展厅”的建筑师设计理念是运用飞龙红、贵族黄赋予钢铁本身灰色以灵性。为了将建筑师的色彩搭配理念用结构的形式加以钢构展示内容表现出来。我将展厅入口的主要承重构件：箱型柱、箱型梁以及入口处装饰用的钢铁山，采用构件抛丸除锈后刷清漆的方式展示出来。展厅入口的公司LOGO图案则采用刷氟碳漆来体现，龙身采用飞龙红，龙珠采用贵族黄。这些颜色也正好与公司LOGO的色彩一致，这些色彩的选择也是飞龙公司文化的延续。

这些构件在满足结构安全的前提下，也把下面几方面的公司制造能力和技术水平展示出来了。

a.钢铁山和公司LOGO图案展示了公司的等离子切割技术。这些构件均采用计算机建模，等离子切割机加工、制作而成。

b. 承重构件用的箱型柱和箱型梁则展示了我公司重钢生产线上制造出的构件。我公司是烟台地区众多钢结构加工厂中唯一拥有重钢生产线的公司。属于展厅重点展示的内容，所以选择展厅入口位置，加上建筑师的建筑表现手法，力求一进展厅就可以吸引参观者的注意力。

c.这些构件采用清漆涂刷，可以让参观的内行人透过清漆，一眼可以看出焊缝质量和抛丸除锈后的金属光泽。通过这些构件，也可以将公司技术严谨的管理模式和团队合作的凝聚力展示出来。箱型柱、梁的制作工艺包括气割下料、矫正、打坡口、组立、焊接、抛丸除锈、涂装等多道工序，每道工序的质量保证，加起来最终才能出品刷清漆的好构件。

以上工作都需要结构设计师根据构件加工工艺和展示内容统一考虑：

a.机械设备的加工能力与结构计算相一致；

b.钢铁山的厚度选择，什么样的厚度才能做出建筑师要求的艺术效果；

c. 怎样保证公司LOGO图案的尺寸和规格满足建筑师的空间比例要求；

d.结合公司的技术力量和建筑师商量展品构件的尺度选择；

（2）因“钢构展厅”用地有限，建筑师提出运用虚实对比的手法，在丰富展厅外立面的同时，扩展参观空间。让参观者一进展厅，即可感受到空间深远，解决展厅用地狭窄的问题。为实现建筑师的这一理念，我将入口处的装饰栏杆在满足安全使用要求的前提下，尽量使用规格小的圆管。而入口处的箱型梁和箱型柱在满足安全的情况下，尽量使用尺寸大的构件。庄严的、钢铁灰色的柱和梁与白色的、轻巧的栏杆产生虚实对比的空间。

（3）管桁架结构的应用，为展厅内部展示增添光彩。管桁架结构因自重轻，用料经济，整个结构由杆件规律排列成格子式结构，外形美观。现代的建筑师都想赋予建筑物动感及生命力，要求建筑结构肌理清晰，轻盈纤薄，让力与美顺势呈现，因此空间桁架结构在建筑中被建筑师越来越广泛的使用。

管桁架构件的制作是由计算机建模，采用专用数控相贯线切割机加工，切口精准，工业化程度高。

鉴于以上原因，我与建筑师商量，在有LED 屏的展室一，增加管桁架结构，由我根据建筑师的美观需要，设计整体空间桁架来展示公司的桁架制造能力并增加展室一的可观赏点。

在结构模型建立时，我结合展室三面墙体要展示的内容，将有LED屏的墙面空间桁架做的比对面高，做出与人往远处观看屏幕视觉放大的一致效果，获得了建筑师的称赞。参观者中的内行人可以看到管桁架经过相贯切线加工的杆件平滑的切口和精湛的相贯连接技术以及工人师傅们的高超的焊接技术。一个桁架在展室的设计不仅仅满足了参观者的空间欣赏需求，更多的是把好的技术向大家展示，引领建筑发展方向。

建立结构计算模型时，网格形式的选择，尺度的定位都是需要结构师仔细推敲的。这种结构外露，以结构为建筑的展品更需要结构师的全面考虑和精心设计。

（4）螺栓球连接的网架结构成为第二展室一道亮丽的风景。空间网架结构具有整体性好，空间刚度大、结构轻巧、稳定，材料强度可利用充分、抗震性能好，建设速度快，工业化程度高、造型美观大方等诸多优点，其应用范围广泛。并且我公司施工的网架代表工程众多，所以一定要想办法展示一下，因为展厅空间有限，不能像第一展室管桁架那样做一个小版的空间管桁架，最后经过与建筑师多次沟通，决定在第二展室内做一个螺栓球网架的装饰品，选用现有市场上最小的螺栓球和配套的杆件、锥头。用装饰品的形式把最常用的四角锥的网架形式和螺栓球网架连接节点展示出来。

（5）楼梯栏杆的设计给参观者耳目一新的感觉。因为是展厅，需要结构师根据展厅整体效果，选择栏杆形式和杆件的规格以及连接方式。楼梯栏杆还得跟楼梯梯梁以及踏步的做法相协调。经过对比已有工程钢楼梯的选择和实地考察各种钢楼梯与周围环境的相适宜情况，最后做出如下图式样的钢楼梯栏杆，取得很好的艺术效果。

（6）在展厅的构件连接中，我将“装配式”的结构设计理念应用其中：

a.入口处装饰栏杆与箱型梁顶的连接，考虑到现场装配，不焊接，采用以下装配节点：车间加工时，在箱型梁顶焊接一个比装饰栏杆大点的连接圆管，连接圆管在车间使用数控三维钻床留好螺栓孔，到现场装配时，把装饰栏杆插入连接圆管中，拧紧连接螺栓，保证了节点的可靠性和装配式施工的要求。实践证明结构师在结构设计中要多思维多方向的考虑问题，才能配合好建筑师，做出最好的选择。

b.楼梯栏杆与楼梯斜板梁采用螺栓连接的形式，传统栏杆的做法是把栏杆焊接到楼梯斜板上，而装配式结构设计要求螺栓连接。连接栏杆的螺栓结构计算时不仅要满足规范要求栏杆顶部的水平推力，还要满足螺栓孔距的构造要求，以及在踏步高度的范围内，至少做两个装配螺栓的要求。经多个角度验证计算，这种做法是可以的。但是与传统做法不一致，只能抱着在展厅上做实验的想法尝试。做完后经过试验，可以满足结构计算的要求。这个节点设计突破了传统做法，满足了空间装饰效果需求。

总结，在“钢构展厅”的设计项目中，我始终担任着相声表演中的“捧哏”角色，与建筑师紧密配合，选择恰当的结构形式表现出建筑师的空间设计理念，在占地150 平米有限的空间内，建成一栋有真正内涵的高、大、上的钢构展厅。在这一作品中不仅体现了我的“结构为建筑，结构就是建筑”的结构设计理念，还把近几年来流行于建筑行业的“装配式”的设计理念应用其中。

“钢构展厅”最后获得2019 年中国国际空间设计大赛（烟台赛区）银奖，正是因为在整个工程设计中，结构师和建筑师能够紧密结合，凝聚一起，互通有无，共同努力，才成功的。建筑师能把自己的设计理念明确的告诉结构师，并让结构师理解其所以然。结构师才能根据建筑师的想法，理清结构设计思路，寻找合适的结构构件型式和节点设计，配合建筑师做好每个细节的优化设计。

近几年来，随着人民物质生活的富裕，大家从建筑的安全、经济、适用，慢慢将重心移到建筑的适用，美观上来。在这样的大众需求下，结构设计在项目中起到的积极作用越发突出。

总之，在一个特殊建筑项目设计中，建筑师与结构师需要紧密配合，一直贯穿于整个设计过程，建筑师和结构师相互依托，彼此成就，没有结构师在结构方面的精心设计和积极建议也一样成就不了一栋完美的建筑。所以说结构设计在“钢构展厅”设计中起到了重要作用。