【精品案例】李兴钢：玉环县图书馆博物馆方案设计

建筑透视图

设计师之谈：李兴钢对话任庆英

玉环县城是一处渔港，博物馆和图书馆是两座相对独立又一起建设的建筑，位于填海后形成的空旷平地上。我们的总平面规划吸收了很多当地渔港的空间特征，结合水面，形成建筑之间一种对望的关系，并与周围大的山形水势相配合。

▲　功能单元体—结构单元体

▲　结构单元体的组合

我们希望以一种结构的单体概念进行设计，用了两种结构形式来形成相对标准化的无柱空间，对应不同的阅览空间和展厅空间：一种是反曲的混凝土悬索屋面，悬索屋面固定在两端的墙体上，以竖向墙体起到结构支撑和固接作用；另一种是用鱼腹梁的大跨度结构来形成无柱空间，用结构底板抵消所产生的水平推力。这两种结构单元的水平和竖向组合，形成不同的建筑形态和空间，对应不同的功能，形成总体建筑群。

▲　反曲混凝土悬索屋面+纵向片墙支撑体系

▲　鱼腹梁大跨度结构+结构地板抵消水平推力

任庆英

这个项目规模并不大，但是很有趣味。刚开始李总找我的时候，我很不理解，我说你是不是因为正壳做多了，就想尝试反过来的？下凹、反曲的形态对于混凝土结构来说是比较困难的，因为混凝土本身是带裂缝工作的，反曲的屋面对于裂缝处理是很困难，而且也没有一个合理的说法，说明为什么要做成这样。

▲　悬索线 垂跨比1/20

后来我看了项目的地勘报告和当地情况，就跟他说：“我给你找到说法了。”这是一个海边的县城，风荷载特别大，北京五十年一遇的风是0.45，海口是0.9，当地差不多是1.2，是北京的好几倍。风荷载会造成屋面受到很强的风吸力，这样反曲的屋面就成为一个反向的拱，可以避免屋顶被吸上去。当然，我也给他提了一个条件：建筑的两侧要有一定数量的墙体，在整个跨度方向提供刚度。反曲的混凝土屋面，必须有相当大的预应力，才能让混凝土在重力作用下处于受压状态，才不会开裂。因此要求屋面两侧有相对固定的支座，能够在屋面张拉的情况下提供足够的预拉力，如果是一般的柱子会被拉变形，必须有足够宽度的墙体。

▲　纵向片墙提供支撑

李总提供了非常好的条件，每个3.6米的跨度就有一堵墙，刚度很大，在功能上也可以利用这些隔间作为办公空间。反曲的混凝土屋面板采用变厚度的预应力混凝土曲面，由于目前的规范要求慎用无粘结预应力混凝土，预应力钢绞线外包裹一种减缓凝固的材料，在混凝土强度达到、张拉锚固完成后，经过一段时间再开始凝固，与混凝土粘结起来。

▲　屋面悬索结构张拉过程分析

这样的设计也让我产生了几个担忧。一是，两边刚度那么大的墙体，在向外张拉时，预应力是被墙吃掉了还是加到板上来？如果被墙纸掉，板上没有预应力，施工的时候整个结构就垮了。我们和预应力厂家做了很多研究和分析，随后发现，如果屋面是平板的，预应力是加不上去的，只有墙变形之后板才能受压；但对于反曲的板而言，张拉的时候由于板的刚度比墙小得多，板的底部会不断上移，使板处于受压状态，也就是预应力确实加到了板上。消除了我们的担心。

▲　结构单元内景

第二个担心的地方，有的建筑是两层的，李总要求下面的楼板和顶部屋面一样，也能在室内呈现出反曲的清水混凝土造型。这给结构造成很大的难题。楼面从使用功能考虑应该是平的，而下边又要求是曲面的，结构设计非常费劲。一般的结构设计会说，我给你做个平板就是，下边你用GRC也行，用其他材料也行，自己做个吊顶吧。

▲　结构选型

但后来我想，这样做等于把问题留给建筑设计了，吊顶做出来也肯定不是清水混凝土的感觉，同时我也考虑到，由于顶部的张拉屋面给两侧墙体造成很大的侧推力，中间这层楼板就处于受压状态，而压杆需要中部截面较大，承受较大的弯矩，两端的截面可以相对较小。因此，鱼腹状恰好是这层梁需要的形状。我就和李总说，干脆还是我给你做出来吧。同时，在鱼腹梁上开若干个洞，便于设备管线的穿行。既能将管线封闭起来，又较好地体现了结构的受力，是一个非常好的创意。DR

▲　地上结构模型

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