板桁架作為一種超薄屋面結(jié)構(gòu)解決方案，相較于傳統(tǒng)屋面板結(jié)構(gòu)，在自重和厚度上均有顯著減小，不僅實(shí)現(xiàn)了屋面的極致纖薄化效果，而且保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和力學(xué)性能。目前，板桁架已廣泛應(yīng)用于大跨度屋面、風(fēng)雨連廊、高架人行步道、景觀雨棚等建筑場(chǎng)景。
在這個(gè)顏值即正義的時(shí)代，產(chǎn)品在不斷地追求更薄
在建筑行業(yè)，如圖 1和圖 2所示的日本靜岡的Coeda House咖啡館和美國加利福尼亞州的Steve Jobs Theater等。建筑設(shè)計(jì)師均采用了極為纖薄的屋面，使得建筑整體呈現(xiàn)出輕盈、通透的視覺效果。然而高昂的造價(jià)，使得類似建筑難以大規(guī)模應(yīng)用。
國內(nèi)傳統(tǒng)的屋面結(jié)構(gòu)通常采用鋼梁形式，并在鋼梁外包覆鋁板(圖 3)。然而，鋼梁為了承受荷載和保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，本身就具有一定的尺寸和厚度，再加上外部包裹的鋁板，讓結(jié)構(gòu)整體的厚度變得非常大。因此，尋找替代方案或者優(yōu)化屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為了當(dāng)前需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。
板桁架是一種專門針對(duì)于大跨度屋面的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系。通過在兩塊平行鋼板中間焊接W型腹板，形成雙向傳力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使得結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能。同時(shí)，板桁架的圍護(hù)鋼板參與受力，進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的承載性能。對(duì)于無其他裝飾需求的項(xiàng)目，只需在上下弦板表面涂刷薄薄一層氟碳漆，對(duì)厚度的影響幾乎可忽略。
上海青浦元蕩橋的橋面飄板就采用了超薄板桁架屋面與超細(xì)立柱相結(jié)合的設(shè)計(jì)，屋面與立柱連接位置的厚度僅有100mm，而邊緣厚度最薄可達(dá)到6mm。這種輕巧的設(shè)計(jì)理念，使得整座橋在視覺上更加輕盈、靈動(dòng)。此外，板桁架屋面與立柱連接的位置進(jìn)行了抗震節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)措施，增強(qiáng)了整體結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性，同時(shí)保證了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。板桁架參與的多個(gè)項(xiàng)目都得到了國內(nèi)外的認(rèn)可并獲得了著名獎(jiǎng)項(xiàng)，充分展現(xiàn)了其在工程建設(shè)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)。
圖6 元蕩橋上的橋頂飄板
除上海外，板桁架在全國也有多個(gè)項(xiàng)目落地，例如武義星光美術(shù)館、鄭州北龍湖城市展廳、海寧德俊總部雨棚、杭州綠景堂雨棚等，如圖7~10所示。
以星光美術(shù)館為例，具體分析板桁架在屋面結(jié)構(gòu)上的實(shí)際應(yīng)用。星光美術(shù)館位于浙江武義市，是一個(gè)城市微更新項(xiàng)目，原址為當(dāng)?shù)氐睦夏昊顒?dòng)中心。為了在保留老年活動(dòng)中心原有功能的基礎(chǔ)上增加一定的開放空間，建筑設(shè)計(jì)師采用了板桁架對(duì)建筑進(jìn)行改造。板桁架在工廠加工時(shí)進(jìn)行了開槽處理，使得玻璃幕墻頂部可以嵌入板桁架內(nèi)。雖然幕墻開槽對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成了很大的影響，結(jié)構(gòu)最終完成厚度仍然僅有150mm(邊緣厚度為70mm)，充分展示了板桁架卓越的抗彎剛度和強(qiáng)度。而支撐板桁架的立柱僅為83mm，實(shí)現(xiàn)了超薄屋面和超細(xì)立柱的整體效果。此外，板桁架內(nèi)部設(shè)置了一些圓形燈控，并預(yù)先埋設(shè)了電線管，使得板桁架底部保持在一個(gè)完整的平臺(tái)，從而增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)整體的簡(jiǎn)潔通透。板桁架的精細(xì)加工和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得整個(gè)建筑看起來輕盈而富有設(shè)計(jì)感。
通過上述案例，板桁架充分展現(xiàn)了其在建筑屋面設(shè)計(jì)中超薄和高強(qiáng)的特點(diǎn)，相信這一創(chuàng)新結(jié)構(gòu)未來能為建筑師在建筑的設(shè)計(jì)重提供更多的思路和選擇方案。