从钢结构建筑看时代变迁，新实践如何叩开旧定论？

天地之间，万物不过是匆匆过客；光阴似箭，百代皆是短暂访客。人生短暂如幻梦，能尽情欢乐的时刻有多少？宏伟的基础设施建设如潮水般涌来又退去，在我们身上留下了或深或浅的印记。我们曾是时代洪流中的追随者，也幸运地成为这巨大进步的目击者。现在回想起来，那些与钢结构相伴的日日夜夜，与同事们并肩奋斗的岁月，绝非普通的辛苦，而是与时代同步的心跳。

时间流逝，大地更新。早年的钢铁结构，可能还残留着探索的印记；而时代的潮流，正推开认知的门扉——当新型材料似雨后春笋般涌现，当智能技术如夜空流火般指引方向，我们这些从事钢结构行业的从业者，又何尝不是在既有基础上，构建着未来的图景？那些原本被视为既定事实的观点，也许正静待着后续的探索去逐步突破；那些看似稳固的框架之中，也终将萌发出与新型生活模式相适应的延伸。

人生大致如此：所谓“旧”并非限制，而是让“新”得以生长的根基；所谓“前行”，实际上是带着过去的痕迹，一步一步走出更符合此刻的足迹。

01

日照奎山体育中心

日照奎山体育中心项目位于山东省日照市开发区大连路以南、昭阳南路以西位置。该建筑整体占地广阔，包含地下1层及地上4层结构。建筑高度达到42米，南北方向总长273米，东西方向总长242米。场馆设计能够同时容纳3.6万名观众。其中主要场馆 “日照之光” 体育场，其外观呈现独特的层层相套椭圆造型，巧妙结合了日照 “阳光之城” 的地域文化特色。

图1 日照奎山体育中心效果图

[id_15[id_1738650494]544469]然而，由于椭圆型平面曲率效应，拉索受力情况很不均衡，导致结构确定形态、体系规划及现场建造的整体难度，比国内已建成的圆形平面索膜结构体育馆要大得多。针对这一工程特点，采用了索膜协同形态确定方法、基于性能的抗震构造及特殊雪载专项设计，同时实施了主要承重索与支座失效情况下的瞬态动力测试，全面检查了结构抵抗连续性坍塌的能力。这项超限结构体系在 2019 年 10 月成功获得了超限高层建筑工程抗震设防的专项审核批准。

图2 日照奎山体育中心结构模型图

02

万达长白山室内水乐园

万达长白山室内水乐园坐落在吉林省白山市抚松县长白山国际旅游度假区之中，是中国首个坐落于原始山林的大型室内水上游乐中心。该水乐园占地面积大约2 万平方米，外形设计与长白山自然风光相得益彰，既能够满足游客在寒冷地区享受水上活动的愿望，又凭借创新构思攻克了极端气候下的建筑技术挑战。二零一七年，这个乐园曾赢得全球水上娱乐场所领域的最高荣誉，成为中国水上游乐场迈向世界舞台的典范。

图3 万达长白山室内水乐园效果图

这栋建筑的主要屋面顶端高度为29.830米，次要屋面高度为21.000米，主桁架的最大宽度达到64.8米，属于极为少见的大型斜坡屋顶管桁架构造，其中心承重系统由倒置三角形的立体主桁架和平面次桁架组合而成。长白山地区冬季酷寒且降雪量大，同时室内空气湿度偏高，针对这种特殊环境，该项目运用了具有开创性的大跨度钢结构体系，成功解决了跨度大幅增加、气候条件适应、防积雪与抗风性能设计、复合型节点构造以及施工中模拟控制安装精确度等多项技术挑战，为寒冷地带复杂大跨钢结构的设计实践提供了关键借鉴。

图4 万达长白山室内水乐园结构模型图

03

青岛邮轮母港客运中心一期（联检大厅）

青岛港六号码头设有客运中心一期，即联检大厅，该设施位于市北区，属于国家一级港口客运站，也是世界级邮轮母港的关键部分，曾获得鲁班奖，并荣获国家优秀勘察设计一等奖

图5 青岛邮轮母港客运中心一期（联检大厅）效果图

联检大厅整体占地面积六万平方米，地上部分有三层楼，建筑顶端高度为二十七米，东西两端相距三百二十四米，南北两端相距一百一十一米。该建筑主体结构为框架剪力墙式，屋面部分采用大型异形钢架搭建，单跨距离最长达五十六点四米，中部节点以销轴方式与摇摆式立柱相连，两侧斜向立柱的底部则安装了可转动连接装置。这些主要的支撑构件都是非标准形状且截面尺寸不等的钢管构造，梁和柱的厚度会依据结构所承受的力道不同而有所调整。

图6 展示的是青岛港客运中心第一阶段联检大厅的钢结构屋顶构造图样，详细呈现了该建筑顶部框架的搭建方式，以及各个构件之间的连接关系，整体结构呈现为一个半圆形的拱形设计，体现了现代建筑的美学特征，同时也确保了大厅内部拥有良好的采光条件

04

凤凰之声大剧院

青岛凤凰之声大剧院位于青岛市西海岸新区金沙滩啤酒城中心地带，是青岛国际啤酒节主要场地的象征性文化设施，整体建筑占地3.9万平方米，建筑顶端高度达到57.7米，建筑平面长280米，宽138米，整体外观设计以“凤凰展翅”为主要构思，是兼具啤酒文化特色和艺术表演功能的综合性城市象征。这个项目曾赢得中国建筑工程钢结构最高荣誉、山东省优秀勘察设计头等大奖，并且被评为世界十大海滨建筑之一。

图7 青岛凤凰之声大剧院效果图

图8 青岛凤凰之声大剧院夜景图

建筑物的底部采用混凝土结构，顶部则是钢结构，底部的混凝土部分构成框架和剪力墙的结合体，顶部的钢结构由多个部分组合而成，包括颈部的斜桁架和斜钢柱，两侧的桁架和格栅，背部的拱架和网架，以及尾部的网壳和格栅，这些部分通过背部的拱架相互连接，形成一个空间整体的结构体系，其中包含42度倾斜的钢柱和16米的大悬挑等特殊设计的构件。

结构体系详解可参见下文：

图9 青岛凤凰之声结构模型图

05

中国海洋大学学习综合体创想之舟悬挂结构设计

中国海洋大学的学习中心建在西海岸新区的古镇口军民融合创新示范区的大学城里,它有地下1层和地上8层,整栋建筑高44.9米,占地面积大约5.71万平方米,主体建筑是框架和剪力墙的结合体。学习中心的顶部有一个叫"创想之舟"的装置悬浮在中央大厅上方,阳光透过窗户照进来形成金色光芒,学生们仿佛置身于深海之中,好像在知识的海洋里自由穿梭。曾荣获山东省优秀勘察设计一等奖，美国IDA国际设计奖金奖。

图10 中国海洋大学学习综合体效果图

图11 创想之舟实景图

图12 创想之舟室内实景图

中心空旷的庭院运用逐级向下递减的构造方式，在第七层顶部布置了钢结构构成的屋顶，其下方垂挂着船形钢构，用作接待场所、饮品店以及休闲船只，经由三条廊道与主体建筑第六层和第七层相接。船形构造和透光屋顶，由二十条承重密闭拉索固定在六个凸出屋顶的混凝土筒体钢筋混凝土柱上，同时通过四条稳定索与三层中庭钢筋混凝土梁相连。中庭顶部采用钢网格结构采光顶与玻璃屋盖相结合的方式，由位于8层的牛腿和船体环桁架提供支撑。纤细的索线几乎不会对视线造成遮挡，因此得以达成“悬浮的船屋”视觉感受。

图13 中国海洋大学学习综合体结构模型图

06

康复大学体育中心

康复大学项目坐落于青岛市高新区双积路以南、经二路以北、安和路以西的区域内，涵盖了创新核、学部、体育馆等多个建筑部分，这些工程共同构成了该项目的主体，三标段的位置特征是，其北面设有游泳馆，南面设有体育馆，这两个场馆设计为一体化结构，中间没有设置任何形式的缝隙。体育馆的屋顶呈现圆形，其直径为76.35米，采用的是弦支穹顶的建造方式；游泳馆的跨度为41.5米，采用的是张弦梁的结构设计。建成之后，可以给学校里的老师和同学们，创造一个既能活动身体又能放松心情，还能观看竞技活动的综合场所，对于学校努力建设成世界一流的学府，有非常大的帮助。

图14 康复大学体育中心效果图

该体育馆的屋盖结构为弦支穹顶体系，包含上层单层网壳、下层垂直支撑、辐射状拉索以及环状拉索。穹顶外部采用联方型和凯威特型网格组合形式，并设有四道环形支撑索。网壳主要使用空心球节点，受力集中或构造复杂的部位，以及拉索与支撑杆下端节点，则采用铸钢节点进行连接。弦支穹顶屋盖架设在下部周边的28根混凝土斜柱顶端，这些斜柱的顶部采用双曲面抗压球形弹性钢支座作为支撑。这种弦支穹顶结构融合了传统空间网壳与索穹顶下部的索杆系统。在拉索中施加预应力，能够有效降低支座的水平推力，减少网壳的竖向变形，调整杆件的内力分布，进而提升结构的整体承载能力。

图15 康复大学体育中心结构模型图

07

日照开元森伯水乐园

日照开元森泊度假乐园坐落于日照市东港区碧海路西侧，整体占地面积达14万平方米，设有多个使用区域，包括酒店、学生公寓、室内游泳场馆、商业街区以及度假小屋等，其中室内游泳场馆占地1.9万平方米，商业街区占地2.1万平方米，是一个结合文化体验、休闲放松以及趣味活动的综合性海滨旅游地。项目构造体系极为复杂，核心技术关键在于室内水上乐园、特色市集的大跨度屋顶以及“林间之巢”树屋的钢结构构造方案。

图16 室内水乐园和主题集市效果图

图17 “林间之巢”树屋效果图

室内水上乐园的屋顶宽度为119米，独特运用了由V形柱、大跨度钢桁架、弦支穹顶和单层网壳组合而成的复合构造方式，入口拱形梁的下方区域安装了拉索设备，能够合理抵消拱形结构的水平推力，同时增强了整体抗局部坍塌的能力。

图18 室内水乐园结构模型图

该主题集市运用了39米跨度的索拱构造，由于索拱的弧度在两端较为显著，而在中间部分较为平缓，这就造成了拉索承受的张力分布不均匀。为了解决这个问题，需要将拉索分成五个区段来布置，并且借助索夹进行力的传递。此外，还要运用刚性和弹性边界相结合的找形方法来调整形态，以此保证结构在受力以及施工安装方面的精确度。

图19 主题集市结构模型图

“林间之巢” 树屋钢结构体系风格非常独特，整体是钢混结合的结构，最大高度为23米，中心钢柱使用圆管700x20并填充C30混凝土，构件主要选用Q355B材质，Q235B作为补充，配合V型柱和宽跨度钢桁架构成承力框架，客房部分单体外挑长度达到7.2米，连接节点构造比较复杂，柱底采用套接式刚柱脚设计。根据对安逸程度的要求，每套房间内均配置了两个TMD减震装置，用以有效抑制震动反应，减震效能最强烈时能够达到75%。

图20 “林间之巢” 树屋结构模型图

08

唐岛湾文化艺术中心

唐岛湾文化艺术中心位于青岛西海岸新区唐岛湾南边，占地面积 3.7 万平方米。该项目根植于唐岛湾特有的山海风光与悠久历史底蕴，秉持“面向海洋而发展”的构思，将波浪形态作为设计灵感，融入建筑外观之中，构建出一个以“剧场表演及其他活动”为主轴，融合娱乐放松、艺术陈列、文化体育、家庭参与等多种用途的人文休憩中心，成为唐岛湾国家湿地公园沿海地带一道醒目的景观节点。

图21 唐岛湾文化艺术中心效果图

这种精巧而富有生机的形态，必须借助宽广跨距、深远挑臂、显著回旋的空间构造来实现，构思的挑战性相当大。该钢结构屋顶呈现为曲折的双曲面形态，整体长度达274米，中部核心筒将其划分为两个区域：北半部分纵向最长143米，横向宽41米，最大悬挑距离为24米，运用悬挑桁架体系，前端由树状柱支撑在混凝土巨柱上，后端通过成品支座与型钢混凝土梁相连；南半部分最大横跨106.5米，实际弧形跨度为123.5米，采用弧形外凸空间四角锥桁架结构，两端依靠核心筒支撑，距离核心筒30米的位置增设V形柱提供辅助支撑。钢屋盖下部为吊挂框架结构的空中观光层。

结构体系详解可参见下文：

图22 唐岛湾文化艺术中心结构模型图