每年,Modern Steel Construction(MSC)杂志都会挑选一些有趣的钢结构项目来展现钢材的最酷应用。2020年的最酷应用项目包括密西西比一处最大的娱乐设施,俄勒冈州的一座和环境融为一体的人行桥,爱荷华州首府的一个令人惊叹的舞台,费城的一栋带有引人注目桁架的高层建筑,当然还有若干其他具有吸引力的钢结构杰作。除了这些新近建成的项目,这里还介绍了一些之前建造的展示钢结构持久特性的项目。
最酷的观景点
位于纽约州皇后区长岛市的亨特点南部(Hunter's Point South)是一个宏伟的滨水公园,坐拥曼哈顿天际线的迷人的景色。该项目由建筑事务所SWA/Balsley和Weiss/Manfredi联合设计,奥雅纳工程咨询有限公司和纽约市经济开发公司共同合作,作为该项目的首席顾问兼结构设计师。该设计重建了该地区从前引以为傲的沼泽地,同时引入了一个富有弹性的多层次娱乐和文化基地,将城市引向公园,将公园引向水边。该设计将基础设施、景观、建筑和艺术结合在一起,毗邻纽约市自20世纪70年代以来最大的经济适用房开发项目。公园将曼哈顿对面的11英亩(4.45万㎡)废弃工业用地改造成一个受欢迎的公共空间。该方案作为一种新的城市生态学模型和创新的可持续设计原型,用来抵抗设计中所预测的不可避免的洪水模式和水位上升。
连接了公园各个主要功能区的道路向四面八方延伸,最终交汇至一条架空的步道,使游客们可以遍览曼哈顿的天际线和东河的景色。景观瞭望台被架空至距离水面22ft.(6.71m)处,从陆地边缘开始向外悬挑延伸55 ft.(16.76m)。瞭望台的木板桥和休息空间由一个钢结构支撑。这个钢结构还在阶梯式露台上创造了遮阳空间,同时构建起一个通往水边湿地的漫步之旅。公园里的景观瞭望台既温馨又超凡脱俗,它将整座城市延伸到了一座悬吊在新湿地水体边缘之上的“悬崖”上。
聪明又考虑周全的结构设计打造了这样一个坚固可靠的结构,既经济又具有表现力。架空的平台是一个51t的钢桁架结构,40ft.(12.19m)长的悬挑段由两个顶部和底部交织在一起的边桁架组成。每个边桁架被设计成3榀容易加工、运输和安装的平面桁架,每榀桁架都是通过驳船运输到现场并进行组装的,从而打造成曲线的平面造型。
该结构截面最高的地方有7.5ft.(2.29m),在其36ft.(10.97m)宽的边缘处截面高度骤减为6in.(0.15m)。桁架的长度由运载工具的长度所决定。单个平面桁架在地面进行组装,然后将整个结构提升就位,作为一个整体放置在基础上。设计时考虑了优化的整体提升安装顺序,等平衡跨被组装和提升之后,再提升悬挑段,然后通过螺栓连接成为一个整体。这个安装顺序的考虑是很重要的,因为在施工过程中对悬挑钢结构的支护即使不是不可能的也是很困难的。悬挑段延伸于新的湿地和海事工程之上,这些部分是在钢结构安装之前就已经完工的。
瞭望台的外侧采用36t的多面建筑外露钢AESS(Architecturally Exposed Structural Steel)包覆。选用钢板作为外围护材料是因为较大尺寸的钢板上不会有其他材料常形成的蒙皮凹陷或者其他变形。钢围护板也保持了和公园一期工程(2013年对外开放)的连续性,在公园一期工程中,采用了钢折板屋面雨棚。
瞭望台的多面外围护板有助于实现曲线造型,是一个真正明智、经济的AESS的应用实例。该项目的主结构和扶手用材都是由同一个加工商(AISC会员单位Newport工业制造有限公司)提供的,也有益于更好的视觉连续性。项目团队对隐蔽结构非外露区域也采用了AESS的公差要求,意味着瞭望台看不见的部分也和外露结构部分有着同样甚至更严格的公差要求,从而打造出一个更加完美的终端产品。
像这样的一个结构要面对各种用途:几个人在行走,人群聚集在一起看焰火,或者就只是一些人在跳跃。奥雅纳工程咨询有限公司的先进技术及研究团队对设计阶段的模型进行了详细的振动评估,也对瞭望台在施工阶段进行了振动测试,力求助力业主做出最佳选择。基于这些分析结果,设计团队和业主共同决定设置调谐质量阻尼器TMD,从而能够在各种荷载工况下提供更好的减振性能。
让项目更加复杂的是该公园大部分是建在过去施工项目,包括中城隧道的废土之上的。填土和废土无法为结构提供任何支承作用,因此该项目必须要设置桩基础或者采用其他明智的解决方案来确保结构的稳定性。考虑到场地所面临的挑战,项目团队尽量限制所需桩基础的数量,从而尽可能保持经济性,采用钢结构恰好是可以提供一个比其他建筑材料更经济、更轻质的解决方案。
译自美国钢结构学会Modern Steel Construction杂志,2020年第12期。
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钢结构工程
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