获奖作品名称:青山隐钢结构新民居设计
参赛学校:华北理工大学
参赛学生:崔梓烽、杨超华、陈骏逸、李伟涛、梁智超、张洋、贾晓锐、谷帅鹏、陈思泽
指导教师:王宁、宋磊、朱丽、韩流涛
一、建筑方案
青山隐钢结构新民居设计选址于唐山市,通过从区位分析、现实需求等前期调研,探索钢结构在民居设计应用前景。
方案效果图
在整体设计采用北方民居三进院形式。通过抽象推演云雷纹获得原始一层平面图,在深化过程中结合河南省三门峡传统地坑院特点,中开大天井,并尝试融合了园林环廊元素,让设计既承托古韵,又别出心裁。
地上为生活区,地下为运动休闲区。地上一层三进院,分别对应餐饮、起居、会客等功能,二层空中花园,让居住者亲近自然。地上三层为主卧,打破北方传统民居的空间尺度,突出主要地位。
剖面地下设计是本方案的一大亮点,借鉴传统地坑院智慧,高效利用地下空间,探索空间的更多使用可能。
绿建理念融入设计细节,光能上,采用可开合光伏发电板,发挥聚能优势;通风上,环廊和天井的利用,做到 “室内室外可通透,地上地下可循环。”集水上,中央天井系统发挥集水功能,通过管道设计将雨水回收利用。
空间利用考虑不同需求。运动空间区分:地上环廊供老年人散步,地下泳池房和运动活动室供年轻人游泳、健身使用。灰空间设计,注重对地下一层天井灰空间及其辐射部分进行了集中利用。
青山隐,寓意“隐于青山内,苍茫云海间”,让“心灵隐居绿水青山”。
二、结构方案
2.1 结构设计
主体采用钢框结构,地下一层,地上三层。建筑尺寸为20m×20m(长宽),总高10.6m。框架柱为箱型柱,框架梁为“H”型钢梁,钢材等级 Q235,楼板为压型钢板。
2.2 结构性能分析
各项指标满足要求,如结构总质量、侧向刚度、楼层承载力等。在地震作用下,楼层层间位移、结构扭转效应等也都符合规范。
2.3 安全性分析
对房屋顶层结构进行抗火安全性分析,构件在火灾下承载力降低约 57%,梁柱节点处有局部滑移现象,采取涂覆防火涂料和高强螺栓连接等措施。随后进行了抗震性能构造措施分析、顶层结构梁柱节点弹塑性分析以及框架结构体系振型分析。
三、围护部分
3.1 围护体系构造
围护构造包括外墙、屋顶、门窗、隔墙等。根据不同墙体功能采用不同绿色经济构造材料。
3.2 材料说明
采用多种材料,如可开合光伏发电板、木塑板、真空隔音板等。
四、创新部分
4.1 设计理念创新
地下一层借鉴“地坑院”设计,中央大天井巧妙利用,围护构造层次合理,灰空间安排高效。
4.2 结构节点创新
“三连接”钢节点设计,采用焊短梁、翼缘焊、腹板栓等抗震构造措施,增强抗震性能。
4.3 抗火分析创新
利用火灾受害模拟,结合热-力作用耦合效应预测钢结构在高温下受力特性。