實例探討大跨度建筑空間設計的技術應用

范照耀（湖南省建筑設計院，湖南 長沙410000）

實例探討大跨度建筑空間設計的技術應用

范照耀（湖南省建筑設計院，湖南 長沙410000）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們精神文化需求的日益增長，社會對于的城市的集中會展空間環(huán)境的尺度要素、功能要素以及精神要素要求越來越高，于是大批現(xiàn)代超大空間會展建筑在全國各地快速發(fā)展建設起來，一座座地標會展中心應運而生。相應的建筑技術作為工程設計支撐逐漸受到人們廣泛的關注。本文首先淺談了大跨度建筑空間設計的內(nèi)容，然后結(jié)合實際項目詳細探究了建筑藝術空間創(chuàng)造融合結(jié)構美學設計、數(shù)字化技術、消防安全設計、建筑節(jié)能技術等在超大空間建筑設計中的應用。

空間藝術；結(jié)構美學；數(shù)字化設計；消防疏散；建筑節(jié)能

1 引言

城市在擴大，城市功能在集中。人們需要超大尺度的空間場所來容納日益頻繁的各種城市貿(mào)易展銷、文化推廣和交流展示活動。而這些活動往往會集中在城市核心地段，因此對于城市會展中心的使用功能、人員安全及空間藝術屬性要求越發(fā)苛刻。這激發(fā)了建筑師對于大跨度空間設計的創(chuàng)造性和動力，而相應的建筑技術發(fā)展讓這一切成為可能。

2 建筑結(jié)構美學體現(xiàn)原創(chuàng)建筑空間

大跨度建筑空間是指橫向尺度跨越60m以上空間的各類結(jié)構形式的建筑。如體育場、會展中心、展覽館、機場建筑等。根據(jù)各種建筑使用空間和造型藝術要求來選擇不同的結(jié)構形式。常見的大跨度結(jié)構形式有：鋼網(wǎng)架結(jié)構、懸索結(jié)構、殼體結(jié)構、折板結(jié)構、充氣結(jié)構等；其中鋼網(wǎng)架屋頂結(jié)構是實際使用比較普遍的一種大跨度屋頂結(jié)構。這種結(jié)構整體性強，穩(wěn)定性好，空間剛度大，防震性能好。網(wǎng)構架高度較小，能利用較小桿形構件拼裝成大跨度的建筑，能滿足建筑形體復雜多變的空間要求。

3 數(shù)字化設計在現(xiàn)代建筑設計中的應用

數(shù)字化設計輔助建筑設計延伸拓展了空間設計思維，幫助設計師更加得心應手地表達設計思路；數(shù)字化軟件技術的應用讓建筑施工表達更加清晰直觀，局部空間非線性數(shù)據(jù)更加準確無誤；專業(yè)消防數(shù)字化模擬技術幫助實現(xiàn)超大空間尺度建筑消防安全的論證，確保建筑的安全使用；數(shù)字化建筑節(jié)能計算輔助建筑材料選擇，讓未來的建筑更加降低能耗，綠色環(huán)保。

4 工程實例

下文以筆者參與主要施工圖設計的郴州國際會展中心建筑為例，實踐探討大跨度建筑空間設計的技術應用。

4.1 工程概況

郴州市會展中心基地位于該市新城區(qū)白水組團內(nèi)，由相水路、前營大道、郴資桂大道、學院路圍合，總用地面積133731m2，整個基地呈“L”型，地理位置優(yōu)越，交通便捷。

4.2 總平面布置及交通設計

本項目總平面布置及交通設計遵循功能明確、流線順暢、人車分列、動靜結(jié)合、疏散快捷的原則，通過內(nèi)部環(huán)形車道將各個出入口緊密聯(lián)系起來。

車行主入口臨相水路設置，并在南面及東面設置次要車行入口，形成環(huán)道；在南面及北面，結(jié)合主體建筑設置主要人流集散廣場；西面、東面設置次要人流集散廣場；主要貨流通過東西兩側(cè)中部的次要出入口進入展廳，同時也可直接到達地下室，利用電梯通達各個展廳。規(guī)劃在基地外圍西面及北面車行主入口附近設置大型集中停車場；在各個建筑單體出入口附近，分散布置小型的地面集中車位和殘疾人車位；同時在基地北端、南端和東面結(jié)合市民文化廣場及綠化休閑廣場的空地設置臨時停車位。

會展中心由展覽中心及附屬用房組成。會展中心布置于基地中央，南北兩端形成主要市民活動廣場。主要出入口布置于建筑南北兩面，面臨市民活動廣場，在建筑東面、西面設置次要入口及貨運入口。會展中心一層面臨北面市民活動廣場，布置有柱展覽空間；二層面臨南面市民廣場，布置大型無柱展覽空間。

各層展廳及同層展廳之間，通過“十”字形交通廊道相連，交通廊道集中布置電梯、自動扶梯和疏散樓梯，“十”字形交通廊道的東、西，南、北各頭與東、西，南、北廣場相連，廣場開闊，既方便了建筑與室外空間的聯(lián)系，又使得各展覽空間可分可合，能靈活機動的滿足各類展覽要求。

4.3 功能流線

一層布置有一號展廳、二號展廳、常用展廳、“T”字形交通廊道及消防控制室、庫房、機房及衛(wèi)生間、儲藏室等。參觀人流從北面市民廣場直接進入中央門廳，向西進入一號展廳，向東及東南進入常年展廳、二號展廳；也可從西面次要出入口直接進入一號展廳，或從東面次入口進入后，向北進入常年展廳，向南進入二號展廳?！癟”字形交通廊道進入和聯(lián)系各個展廳的主要通道，又是會展中心空間最為豐富的場所。主要貨流從東西兩頭的次要門廳進入，通過卸貨平臺到達一層展廳。辦公及布展工作人員也從東西兩頭的門廳進入，到達設置在東西兩頭的附屬用房。

圖1

4.4 結(jié)構美學實現(xiàn)建筑空間創(chuàng)意

建筑方案設計為筆者導師，著名建筑設計大師楊瑛博士精心創(chuàng)作。造型波瀾起伏，通過對郴州獨特地理特征的挖潛，汲取當?shù)貍鹘y(tǒng)文化，將郴州山形水勢大膽抽象再現(xiàn)，塑造了極具雕塑感與地域特色的建筑形象，使之成為視覺印象強烈的郴州新地標。整個建筑群體連綿起伏，通過金屬材質(zhì)的實墻面回環(huán)圍繞，與橫向遮陽條窗穿插融和，即體現(xiàn)了郴州山巒疊翠，水網(wǎng)交融的地理特征；又象征著郴州百舸爭流、海納百川的宏大氣魄；起伏的屋頂與玻璃幕墻融和交匯、扎根大地，體現(xiàn)了郴州根基穩(wěn)健、厚德載物的拼搏精神；橫向條窗的遮陽百頁層層疊放，猶如一棵棵長成的大樹，在這個承載郴州歷史與文化的建筑群體上，留下它獨特的烙印。而大跨度鋼網(wǎng)架結(jié)構的應用，為如此波瀾壯闊的建筑空間創(chuàng)意提供了技術保障。橫縱多榀鋼桁架的交織穿插，編制鑄就了建筑內(nèi)部超大尺度會展空間，結(jié)構美學與建筑空間創(chuàng)意高度融合的經(jīng)典案例。

圖2

入口的設計賦予了建筑鮮明靈動的個性。富有視覺導向性的踏步，層次分明的臺地綠化，通過與環(huán)境的完美結(jié)合，自然的將人流引入位于建筑二層的入口廣場。

建筑外裝飾采用外掛鋁板，藍銀灰色玻璃，講究現(xiàn)代技術的精美，利用精致工整而不失華麗的細部，使建筑外觀精致現(xiàn)代。

4.5 建筑技術應用

參數(shù)化設計軟件Revit設計為提供了設計師一個開放的圖形式系統(tǒng)，讓您能夠自由地構思設計、創(chuàng)建外型，并以逐步細化的方式來表達設計意圖。讓建筑師項目設計流程前期探究最新穎的設計概念和外觀，并能在整個施工文檔中忠實傳達設計理念。本項目從前期方案階段便全面應用Revit參與設計。它面向建筑信息模型（BIM）而構建，支持可持續(xù)設計、碰撞檢測、施工規(guī)劃和建造，同時幫助與工程師、承包商與業(yè)主更好地溝通協(xié)作。

消防安全性能化分析：本建筑一二層防火分區(qū)面積均超過了規(guī)范允許的每個防火分區(qū)4000m2的要求，由于會展建筑的特殊性，經(jīng)過提請消防性能化設計，通過設置10m寬防火隔離帶，將展廳劃分為多個面積小于4000m2的防火單元，起到有效阻止火勢蔓延的作用。在本項目中引入“防火單元”概念，即除去展位部分，將其他功能用房按照“防火單元”進行設計，以避免火災時這些功能用房與展廳之間的相互影響。設備房采用耐火極限不低于2.00h的隔墻，1.50h的樓板和甲級防火門與其它部位隔開，不再單獨設置防火分區(qū)。專業(yè)的消防安全性能化分析為現(xiàn)代超大建筑空間的消防安全提供了數(shù)字模擬技術支持。

本工程設計以“低能耗、綠色環(huán)保”為出發(fā)點，充分考慮地域氣候、建筑級別、經(jīng)濟效益等多種因素的影響，通過綠色建筑節(jié)能軟件計算分析，最終選擇最為合理的相關的綠色建筑技術。本工程嚴格按設計和圖審節(jié)能要求采用節(jié)能材料和設備，運用了節(jié)能材料、器具、設備系統(tǒng)如下：

（1）墻體節(jié)能：預拌混凝土、加氣砌塊、頁巖多孔磚；

（2）幕墻節(jié)能：10+12A+10mm中空雙銀LOW-E鋼化玻璃、建筑用隔熱鋁合金型材；

（3）屋面節(jié)能：100mm厚離心玻璃保溫棉；

（4）門窗節(jié)能：不銹鋼中空鋼化玻璃門；

（5）通風與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能：組合式空調(diào)機組、吊掛式空氣處理機組；

（6）空調(diào)與采暖系統(tǒng)的冷熱源及管網(wǎng)節(jié)能：溴化鋰冷水機組、冷卻塔、高效排煙風機、橡塑保溫棉；

（7）配電與照明節(jié)能：LED COB筒燈；

（8）監(jiān)測與控制節(jié)能：采用了供配電的監(jiān)測系統(tǒng)。

圖3

5 結(jié)束語

建筑空間的使用要求和精神訴求是不斷提高的，因此建筑設計理念和建筑技術發(fā)展要不斷滿足建筑空間發(fā)展的要求；這要求建筑設計人員不斷革新傳統(tǒng)的設計思路和觀念方法，不斷研究新技術，解決新的空間設計難題。

[1]樊振和．建筑結(jié)構體系及選型.中國建筑工業(yè)出版社，2011，7.

[2]楊茂川，等.建筑空間創(chuàng)意與表達（第1版）.湖南科學技術出版社，2010，9.

[3]（英）紹拉帕耶.當代建筑與數(shù)字化設計.中國建筑工業(yè)出版社，2007，01.

TU318

A

2095-2066（2016）22-0181-02

2016-5-15

范照耀（1982-），男，建筑工程師，本科，主要從事工業(yè)與民用建筑設計工作。