英国钢结构协会案例.docx
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英国钢结构协会案例
英国钢结构协会“2010钢结构设计奖”获奖工程展示
（1）
更新时间：
2010年10月14日
论文摘要
西伦敦工程 1.奥迪
建筑设计：
WilkinsonEyreArchitects
结构设计：
ExpeditionEngineering
钢结构承包：
RowenStructuresLtd.（Severfield-RowenPlc）
主体结构承包：
ISGInteriorexterior
委托人：
VolkswagenGroupUKLtd
伦敦以西的M4高架区（“M4走廊”）是一个绝佳试验点，为雇主提供采用新颖独特的方式来展示产品的机会。
建造这样的地标性建筑物，最重要理念之一就是对产品市场的深掘与思考。
奥迪西伦敦工程为7层结构，地上5层，地下2层，建筑用地30000m2，包括自动化和技术体验中心。
上部结构包括陈列室（3层）和销售区域，顶部两层包括行政、市场部和会议设施。
地下两层包括未来主义工作坊和检测设施。
从地下室厚板下部的预制钢箱到南外立面的梯形锥形排列柱，业主都采用了钢材。
在建筑上部结构中运用钢框架为未来的建筑改造提供了很大的弹性。
同时，在地下结构中采用钢材也在经济、美学和建造过程中获得了巨大收益。
建筑设计师们特意让最主要的特征——汽车本身，显露出来。
结构框架和简单的地面安排最大限度地保证了亮度和通风。
从全玻璃外表面到后部展示区的半透明KAL墙覆盖层，自然光都能直射到地面上。
钢材是建筑设计多元化和灵活性的明智选择。
大跨度钢板梁做出了一个跨度达19m的无柱区域。
为了使楼盖建筑紧凑，事先考虑建筑功能十分必要。
考虑到楼盖建造必须的厚度，复合钢楼板成了必然选择，这个选择拥有防火简单、快速装配、建造安全以及楼盖质轻等明显优点。
外露的屋盖内部提供了多孔海绵状背景，屋盖单曲线由弯曲的压型钢材形成，包括简单而优雅的支撑和连接。
经济型的设计趋向于选择轻质的钢屋面板来作为屋盖材料，满足美学要求和声学要求。
屋盖板装配的速度保证了建筑物封顶时间，保证了后续钢结构工作的跟进。
主屋盖结构遵照一定的曲率轴，同时M4南外立面边界又形成了另一条曲线，这样外观上就形成了双曲线。
利用钢材从几何学上改变边界，在钢结构施工中具有重要作用。
设计团队制作了3D模型，直观地向钢结构承建方展示屋盖结构的弯曲和装配。
主要的细节，比如屋盖悬挑边界，建筑设计团队在签订承建方之前就以3D的方式对施工进行演示，目的是尽可能多地提供有效信息。
在地下两层建筑构造中，钢板桩作为围墙的应用足以承载未来的荷载，3500m2的钢板桩在两个月内就全部完成。
外围钢板桩的另一个巨大好处是在美学方面，不需要再进行二次修饰。
建筑物的入口处是一个两层楼高的钢柱。
梯形锥状排列的柱群由20mm厚钢板制成，引导着人们的视线通过展示区域。
它们给出了一个夹层空间，依靠钢拉杆形成倾角。
展示车辆的控制装置设计是利用了钢材的可塑性设计一个悬索装置，并且利用了可视轻质高强拉杆。
在工作区间中，还隐藏着26个隐藏式钢箱。
每个钢箱包括半吨焊接强化钢板来保护工作间车辆起重机的液压装置。
这些代表了先进水平的千斤顶可以将车辆抬离地面2m高，在夜间可以收缩回地下。
这些钢箱可以抵抗静水和黏土压力，并且延续了地下防水工程。
板厚可以达到建筑使用寿命的腐蚀需要。
对主框架可行性的早期考虑可以使得钢结构建造中尽可能少使用支撑和支座。
主框架被设计为一个主轴包括两个核心筒和一个中庭。
在主轴的北面，通过楼面板和屋架进行支撑，跨越了细长的箱形柱周边。
在主轴南面，楼板梁为趋于变细的外部柱提供了支撑。
建筑的结构特征在裸露的屋盖结构中得到了体现。
中轴主屋盖梁在南区和北区的连接交汇处逐渐缩小为针状。
在整个项目中，钢材都是最适合的材料，特别是它的经济性、极好的可视性，附带考究的细节处理，为汽车设计展示提供了一个极佳的场景。
评委点评：
设计精心，经济合理，结构和细节都反映出极好的技术特征。
建筑物为向大众展示奥迪产品提供了很好的平台。
这是一个相当前卫的钢结构建筑，展示了钢结构的巨大优势。
2.无限距人行桥工程，迪斯河畔斯托克斯
结构设计：
ExpeditionEngineering
钢结构承包：
ClevelandBridgeUKLtd
主体结构承包：
BalfourBeattyCivilEngineering
委托人：
Stocktom-on-teesBoracghCouncil
仅供行人和自行车行走的“无限距”人行桥由两个优美相连钢拱组成，南岸到中部桥墩的距离为60m，桥墩到北岸的距离为120m，两桥拱比例为2:
1。
到北岸的跨度已经使得这座人行桥成为英国跨度最大的人行桥。
钢拱由防风防雨梯形中空钢箱制成，钢箱截面进深从1500mm变化到400mm，宽度由2500mm变化到200mm。
俯瞰桥面，钢拱在桥墩处分叉，并由4个钢臂支撑。
钢臂依次连接在2个3t重的高级钢制基础上，形成了中心节点。
拱的传力非常明确，水平索和下部支柱安装在混凝土桥墩上。
桥面板由预应力混凝土单元制成，通过悬挂索挂在桥拱上，然后通过一对沿着桥面板长度方向布置的索进行后张拉。
这些索同时分担了拱上的水平分力。
桥面板上还安装了包含桥面动力照明系统的不锈钢扶手。
在桥面设计过程中，桥面被简化为极少的几个主要构件。
每个构件都经过仔细考虑来增加它的有效性和耐用性，同时减少将来进行维护的需要，因此也节约了桥梁全寿命成本。
在人行桥设计中三维数字模型非常重要，桥拱的形状是由3D找形分析技术进行优化。
结构分析模型和几何模型形成了联动关系，在结构模型和可视模型间实现了实时信息更新。
当工程进行到建造阶段时，克服了一些合同上的障碍，允许建造信息传递到一个单独的数字3D模型中。
这种数字3D模型的广泛应用提高了工程各方面的效率，避免了沟通错误造成的风险。
此工程避免了繁琐的2D图纸的几何表述，建立了高效的数字3D模型，在钢结构工程设计和建造方面起到了表率作用。
找形而成的拱越过中心支撑以提供连梁作用，承担不均匀的荷载作用，避免了在拱深度方向的荷载过大。
在此区域上进行的赛艇项目要求支座需要偏离中心，这一约束条件使得桥墩偏于南岸，距离北岸为120m，支座尺寸为300mm×700mm。
箱形截面板的几何曲率超过了1971年的MERRISON报告（英国标准5400之父）衍生的标准规范，但是通过和审查人员的密切沟通后，人行桥的设计方法被认同，保证了这一设计可以保持它独特的形式，有效的几何曲线以及满足板的长细比要求。
桥拱由中空截面组成，对于桥拱内部的检测有些不切实际，因此在工程中采用了耐候性钢材来保证桥拱的耐腐蚀性。
类似地，也考虑了来自冰盐对桥面板的腐蚀性危险。
作为北岸和迪斯河畔斯托克斯市TEE河的一个地标建筑，人行桥的耐久性非常重要，为了抵抗氯元素的侵蚀，桥面板采用了不锈钢材料建造。
行人对桥面的共振作用众所皆知，因此需要进行人行桥固有频率及各种预期工况下频率的分析计算，同时在拱腹处安装了7个阻尼器。
现场测试表明分析模型非常精确，减震效果符合预期。
抬高安装这么一个大型钢拱结构是一个特别的挑战。
钢拱截面在附近的Darlington制造并焊接在一起。
英国最大的移动起重机吊装一次就将北岸的大跨拱安装就位。
对于河道的使用者来说，这些安装没有造成什么干扰——尽管这是一个令人印象深刻的重型工程。
评委点评：
一个极具创意的工程，很好的满足了业主对于开发区地标建筑的要求。
这个优雅的建筑清晰的描述了其上的受力分布，良好的团队合作使得复杂的技术难度变得简单。
对于细节的关注自始自终。
钢结构表现出了它的创意性。
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