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算好经济账

并不是结构设计师最主要的出发点，

但却是一个十分乐见的结果。

高海拔之上10米雨蓬挑战

之前，我们对万科天空之城小学看台顶棚设计历程进行了总结。青墨号外 | 看结构设计师如何玩转顶棚（请点击链接回顾）。

相似的是，绿城云锦桃源-洲际·漢林度假酒店落客区雨蓬设计同样是一个不断挑战自己的过程。

洲际·漢林度假酒店位于1700米海拔之上，靠近泸州之巅处，其落客区雨蓬属于纯悬挑雨篷。首先想到的设计方案预期在平面中找到结构柱作为悬挑梁的支点，从结构柱往外悬挑作为主受力梁，其余的梁作导荷用。

阿基米德说过，给我一个支点，就能撬起地球。只要支点有了，区区10米的雨篷便不在话下。但事事往往没有这么简单，首先是过不了自己这关。

纯悬挑雨蓬的现实难题

由于雨篷的造型需要，悬挑梁的支点不是在楼层标高，而是在半层位置，简而言之就是在柱子上硬生生地挑出一个雨篷。这样看起来，柱子好像不够强壮。

解决方案是可以在柱子里面加上一根型钢，通过一系列验算确实可行。

△初始布置图

△型钢柱节点

但真到了可以出图的时候，设计师们对两根柱子仍旧不放心——雨蓬本身具有庞大的自重，更遑论酒店建于海拔1700米。刮起的狂风（此处脑补黄山天都峰上呼啸的大风）会令雨蓬来回受弯，进而让柱子承受不小的负担。

或许我们可以想个方法让柱子也减减负。

柱子减负之路

单层壳雨蓬的尝试

雨篷神似树叶造型，两边低中间拱起，或许能利用形状的刚度，做一个单层壳。通过RHINO迅速建立空间模型进行计算发现方案可行，但需要进一步确定结构受力最“舒服”的雨篷状态是怎么样的。

△海恩兹·伊斯勒（Heinz Isler）的悬吊布料及结构模型

 △海恩兹·伊斯勒（Heinz Isler）建筑实践

方法是通过找形。找形的途径其实有很多，这次结构设计师们想来试试最接地气的——无数大师曾用过的“悬挂法”。

用网格布模拟壳体，然后在支点上挂起来，抹上石膏，等石膏固化成型后，整个壳翻个面，就是最优的均匀受压的形态了。

 △悬挂模型：找形前（左）及冰冻固化之后（右）

我们对找形过程稍稍进行了改变：找到一块柔软的布来模拟雨篷的单层壳，用切割机切出了周边支点位置的形状，再用大头钉把布钉在支点位置上，借来保湿喷雾均匀地喷在布上。

由于布打湿水以后几乎没有抗弯能力，瞬间形态就垂下来，自然完成了找形的过程，最后放进冰箱一小时就可以固化完成。

然而新的问题随之而来。

单层壳未必是最优解

按照目前的建筑条件建立的悬挂模型，会形成曲面不对称的情况，这与建筑原本设计方案所希望的雨篷形态是有偏差的。

换言之，如果按照原设计的雨蓬造型，结构设计就不得不做出一些让步，难以达到最优状态。在兼顾整体效果的情况下，建筑设计师协同配合，将支座进行了调整。

△单层壳布置图

△单层壳变形图

方案进行到这里，看似一切都顺利起来，却出现了新的挑战，同样和雨蓬形态有关。

在雨篷两侧凹进的范围，支点必须采用刚接，铰接会使该处变形过大。而且在雨篷两翼由于受力比较复杂，单层壳网格化以后两翼位置后期施工难度会大大增加。

且方案涉及构件多，连接节点多，对现场施工要求较为苛刻。面对这个原本锦上添花的雨篷，是不是一定要投入如此大的人力、财力成为值得思考的关键。

有没有更简单的解决办法？

悬挑方案2.0版

兼顾形态、结构和经济

反复衡量之后，又回到了一开始的悬挑方案，只不过经历了尝试和推敲之后，我们有了2.0版本。

△悬挑方案2.0版本布置示意图

△悬挑方案2.0版本雨蓬结构分析

△结构钢架层，单榀悬挑立面图

悬挑方式不再是从柱子上直接出挑，而是在挑梁的端部做了一根小立柱，立柱上下铰接在上下楼层的梁上，把抗弯需要的刚接节点拆成了两个铰接节点。

这样一来，混凝土结构只需要考虑做好预埋件就可以施工，钢雨篷在工厂加工成一榀一榀的立柱带钢梁的整体。

设想每榀结构都可以直接吊装安装在铰接支座上，还能省去高大支模架，施工变得更加便捷。带来的另一个优点是，立柱还可兼做幕墙立杆 。

△悬挑方案2.0版本变形图

最值得高兴的是，方案用钢量更少，可以说是兼顾了形态、结构和经济，往最优解的方向上又推进了一步。