獲獎作品名稱：古今融合-鋼木結(jié)構(gòu)仿古建筑
參賽學(xué)校：中國礦業(yè)大學(xué)
參賽學(xué)生：謝宇翔、徐陳、咸毅、涂佳、辛東昕、孟鑫、李孟航、吳祖瀾
在平面設(shè)計時，主要遵循優(yōu)化空間利用率，滿足多功能性能需求的思想；在立面設(shè)計時，我們注重鋼木材料的搭配，并將傳統(tǒng)建筑元素融入建筑設(shè)計，特別是在維護結(jié)構(gòu)中，我們采用輕鋼龍骨外掛墻板，以及采用仿古鋁合金門窗；而對于建筑節(jié)能設(shè)計，我們采用了綠色環(huán)保材料并最大化自然采光率。從而兼顧了結(jié)構(gòu)的功能性，建筑的美觀性和節(jié)能環(huán)保的概念。
圖1 建筑效果圖
相較于傳統(tǒng)的磚木組合結(jié)構(gòu)，我們采用的鋼木組合結(jié)構(gòu)具有以下的顯著優(yōu)勢：第一，減少了木材的用量，降低建造成本；第二，建筑多采用裝配式構(gòu)件，縮短了施工周期；第三，構(gòu)件經(jīng)過防腐防銹處理，能夠使結(jié)構(gòu)耐久性得到顯著提高；第四，所采用的建筑材料均可回收利用，綠色環(huán)保和可持續(xù)性的特色突出。
我們的方案主要包含以下三個方面的創(chuàng)新，首先是關(guān)于結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新，我們采用鋼木組合結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磚木組合結(jié)構(gòu)，提升了結(jié)構(gòu)性能，降低了工程造價。其次，是關(guān)于材料和構(gòu)造方面的創(chuàng)新，通過應(yīng)用塑木，鋁制瓦片等環(huán)保材料和裝配式構(gòu)造節(jié)點，有效提升施工效率。最后，是施工技術(shù)方面的創(chuàng)新，通過采用BIM軟件對施工全過程進行精細化模擬，極大地提升了施工的精度，方便進行科學(xué)的施工組織。
建筑為兩層輕鋼結(jié)構(gòu)，長寬高分別為31.8，12.8，12.3m。
首先我們基于最簡單的框架結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)方案進行設(shè)計。由于建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)功能已經(jīng)確定，在制定方案時，僅將次梁的布置方向，以及二層陽臺是否懸挑作為變量，組合得到四個方案。通過計算，在滿足結(jié)構(gòu)安全性的前提下，方案三的用鋼量最低。
因此，我們以方案三為基礎(chǔ)，試圖通過增加柱間支撐的方式提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，以減小梁和柱的截面尺寸，從而達到更輕的結(jié)構(gòu)設(shè)計。這里通過支撐布置的不同，同樣形成四個方案。
通過計算，方案一的用鋼量最小。因此，框架支撐結(jié)構(gòu)中方案一可以作為最優(yōu)設(shè)計方案。
圖2 最優(yōu)方案平面圖
圖3 最優(yōu)方案立面圖
