2020年，滬蘇交界處的環(huán)元蕩貫通橋項(xiàng)目，一座連接蘇州吳江與上海青浦兩岸的橋梁，成為了泰大創(chuàng)新深入思考的焦點(diǎn)。如何在城市建設(shè)的進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)與自然的和諧過渡，如何將這份美好融入生活的每一處細(xì)節(jié)，去推動人居哲學(xué)的復(fù)興，成為了他們不斷探索的課題。
元蕩橋，總長586米，其設(shè)計(jì)理念源于“同心結(jié)”，象征著青浦與吳江兩地的緊密合作與共同發(fā)展。橋身設(shè)計(jì)宛如一條優(yōu)雅的緞帶，其欄桿上巧妙地融入了湖水的柔和波紋元素，與元蕩湖波光粼粼的水面相互輝映，共同構(gòu)建了一個(gè)和諧共生的生態(tài)景觀。橋上的景亭靈感來源于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的太湖石景亭，猶如一顆熠熠生輝的明珠，巧妙地鑲嵌在宛如玉帶的元蕩橋上。這座景亭的設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的參數(shù)化數(shù)字建模技術(shù)，創(chuàng)造出了一種既是觀賞雕塑又是娛樂游樂場的獨(dú)特多孔墻，讓人流連忘返。
元蕩橋最引人注目的焦點(diǎn)無疑是那座景亭雨棚。它以令人驚嘆的輕盈姿態(tài)，跨越了全長77米，并在端部懸挑出4米。然而，盡管擁有如此宏大的尺度，其厚度卻出奇地纖薄，僅為100mm，而在邊緣區(qū)域更是達(dá)到了令人難以置信的6mm。與直徑89mm的精致支撐柱相結(jié)合，從遠(yuǎn)處望去，這座雨棚就像一頁精致的宣紙輕輕飄落在橋面上，薄如蟬翼，仿佛隨時(shí)都會振翅飛翔。更難能可貴的是，雨棚的表面幾乎看不到任何明顯的接縫或橫梁，仿佛它輕盈得沒有重量，僅僅優(yōu)雅地?cái)R置在立柱之上。這種對“輕薄”與“平整”的極致追求和展現(xiàn)，無疑超越了之前的所有范例。
那么，這座懸挑4米的雨棚是如何實(shí)現(xiàn)幾乎難以察覺的厚度和結(jié)構(gòu)的呢?答案就在于該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師所采用的一種革新性技術(shù)——板桁架。板桁架是一種創(chuàng)新的鋼結(jié)構(gòu)形式，它巧妙地使用上下兩塊鋼板替代了傳統(tǒng)的桁架網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的上下弦桿。這種設(shè)計(jì)不僅賦予了建筑卓越的剛度和抗彎模量，還通過高品質(zhì)的涂裝，使板桁架同時(shí)兼任了建筑的外飾面，實(shí)現(xiàn)了建筑與結(jié)構(gòu)的完美融合。相較于傳統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，板桁架以其超凡的輕薄特性，成為實(shí)現(xiàn)精致屋面的理想選擇。
板桁架作為一種創(chuàng)新的鋼結(jié)構(gòu)形式，其實(shí)用性和設(shè)計(jì)靈活性均達(dá)到了新的高度。在建筑完成狀態(tài)下，其厚度可以輕松控制在50mm至100mm之間，甚至在邊緣區(qū)域能夠達(dá)到驚人的5mm。令人印象深刻的是，即使厚度僅為100mm的板桁架，也具備高達(dá)8米的懸挑能力，這充分展示了其卓越的結(jié)構(gòu)性能。此外，板桁架還具備出色的雙向傳力性能，這意味著建筑師在規(guī)劃立柱布局時(shí)，可以更加靈活地根據(jù)空間需求進(jìn)行調(diào)整，而無需像傳統(tǒng)梁式結(jié)構(gòu)那樣受限于上部結(jié)構(gòu)的制約。這一特性使得板桁架在自然景觀中得以廣泛應(yīng)用，既滿足了建筑的實(shí)用性需求，又實(shí)現(xiàn)了與周圍環(huán)境的和諧融合。
為了進(jìn)一步推廣板桁架技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用范圍，我們致力于將其產(chǎn)品化，以降低輕薄屋面的使用門檻。通過這一舉措，我們希望能夠讓更多的建筑項(xiàng)目受益于板桁架所帶來的輕薄、美觀和實(shí)用性，為城市建設(shè)和自然景觀的和諧共生貢獻(xiàn)更多的力量。這樣帶來的好處是：
1. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，建立了設(shè)計(jì)庫。設(shè)計(jì)變得比較簡單。雖然仍然需要借助高級分析軟件進(jìn)行有限元分析，然而由于將一部分標(biāo)準(zhǔn)化工作前置，設(shè)計(jì)費(fèi)將不再高昂，設(shè)計(jì)時(shí)間也變得更快，滿足項(xiàng)目快速的要求。
同時(shí)，我們也研究了通過遺傳算法獲取最有力的立柱布置方案，使得設(shè)計(jì)速度大幅加快，合理性大幅加強(qiáng)。
2. 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，泰大創(chuàng)新聯(lián)合工廠進(jìn)行生產(chǎn)工藝攻關(guān)，可以快速完成項(xiàng)目的生產(chǎn)，而不是每一個(gè)工程都需要尋找合適的工廠加工?？梢愿鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)化的庫存件，現(xiàn)場完成裝配式快速拼裝。
3. 成本降低。
(1) 當(dāng)工程變成了產(chǎn)品，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化以后，造價(jià)自然就大幅降低了。
(2) 通過有限元分析的結(jié)果，優(yōu)化板厚
(3) 建筑即結(jié)構(gòu)，無需鋁板裝飾。這樣節(jié)省的鋁板成本，足以用來做板桁架的結(jié)構(gòu)了。