转自公众号:建筑钢结构进展
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每年,Modern Steel Construction(MSC)杂志都会挑选一些有趣的钢结构项目,通常是一些小型的建筑或者小品/抑或是一些雕塑来展现钢材的最酷应用以及其他和钢结构相关的创新及进展。2022年的最酷应用项目包括位于俄勒冈州波特兰高速公路上的一个步行及骑行通道,一个位于科罗拉多州标志性钢结构教堂上方的钢“泡泡”,一个贯穿于圣路易斯动物栖息地的曲线形钢结构步道,对于北卡罗来纳州一处具有历史意义的钢铁厂的修复和扩建,一个位于曾经是西海岸最高建筑顶部的翻新工程等。
就在北卡罗来纳州罗利市中心往北几英里的地方有一座罗利钢铁厂,这是一个还原过去并缔造未来的项目。
罗利钢铁厂也是一个钢结构加工公司的名字,在第一次世界大战的时候帮助提升了当地的经济。一战后,该公司被James M. Peden收购。在1931年的经济大萧条高峰时期,该公司变成了Peden钢结构公司,并且在二战期间一直承担着来自政府的合同,成为罗利市基础设施领域不可或缺的一部分。如今,多亏了这个修复项目,可以利用原有的钢框架结构并且可以增加新的钢结构部分对其进行补强,使得该公司原有的设施得以在多用途新开发项目中继续使用。
当地开发商Grubb Ventures和国际开发商Jamestown组成团队,将这个改造愿景变为现实。两家开发商聘用了S9Architecture公司负责该项目的建筑设计,LS3P建筑事务所负责设计报审和配合施工,Lynch Mykins事务所负责结构设计,Brasfield and Gorrie公司则是该项目的总承包商。项目意在打造一个既能向建筑的原始历史和骨架表示敬意,同时又能为该空间带来新生的多功能综合体。
Peden钢结构公司最显眼的结构之一就是一个由当地知名建筑师Leif Valand在20世纪50年代中期设计的一个双人字屋顶钢结构建筑。幸运的是,适应性再利用设计团队和该修复工程的钢结构加工商、AISC会员单位North State钢结构公司,能够拿到最初的施工图(AISC会员单位Cistron技术公司负责该建筑的详图设计)。原有建筑设置了13跨单层宽翼缘柱,这个能抵抗弯矩的抗侧体系构成了一个双人字屋顶结构——屋顶采用了Z形檩条和立接缝金属屋面。该结构的东侧有一个披屋平顶结构,沿着人字形屋顶屋檐的每排柱网处设置了吊车轨道。
在建造双人字屋顶钢结构建筑之前,其相邻建筑,一栋弓桁架建筑,位于罗利市的其他部分,但是已经被拆除了,装在卡车上,运到场址以北几英里的地方,就是其现在坐落的地方——距离最初建造时间大约有30年了——变成了Peden钢结构公司的焊接厂。这栋建筑由净跨为75ft.(22.86m)的单层弓桁架屋顶结构组成。和双人字屋顶建筑类似,弓桁架建筑的两侧也布置了单坡屋顶小屋并且在弓桁架跨两侧的21根WF72柱上支承着吊车轨道。
约25ft.(7.62m)跨之间设置有宽翼缘檩条,檩条上方则是波形金属屋面板。包括系杆、角钢在内的各种各样的X形支撑对桁架下弦杆起到支撑作用,由角钢制作的剪刀撑则用来支撑桁架防止其发生侧翻。尽管这是一个单层空间,桁架的高度也有将近40ft.(12.19m),给开发商和建筑师留下了很多实现其愿景的弹性操作空间。
项目团队对原有建筑的现状进行了评估以确保双人字屋顶建筑原有的钢结构加工图纸是准确的,也发现原有结构仍处在良好的服役状态。然而,该建筑原有的基础图纸找不到了,在设计之前,项目团队只好通过选择性地开挖来获取基础尺寸。对于弓桁架结构,原有图纸缺乏一些细部构造信息,项目团队打算通过一台升降机来对弓桁架屋顶结构进行勘测,然而,由于当前租户还正在使用该建筑,如何靠近原有屋顶结构就变成了一个挑战。另外,原有的吊顶板也是建筑主动防火系统的一部分,进一步增加了屋顶结构勘测的难度。就其本身而论,在弓桁架的下弦高度穿过原有的交叉支撑设置一个升降机也是不可能的事情,因此,项目团队一直等到租户的租约期满后才进行该建筑的点云扫描工作,对原有的吊顶板也进行了拆除。项目团队还移除了原有的屋顶结构并对其进行取样称重以查证原有屋顶的结构承载力,North State钢结构公司以及Cistron公司完成了新钢结构的加工和详图设计工作。
对双人字屋顶结构的升级方案设计还包括在原有的一层结构内增加一个架空层,原有的结构跨度都很大,可以在里面增加额外的柱,这反过来也降低了柱的原有荷载,同时施加在原有结构上的新荷载也会更小。原有的吊车轨道都进行了移除,为这个2层楼面结构空出了多余的空间,该2层楼面结构包括一个组合梁体系,根据原有柱网间距和耐火等级,选择了一种6.5in.(165.1mm)厚的标准重量的楼板。
增加了2层楼面并移除了原有屋顶,使得有机会建造一个由外露支撑框架组成的更好的抗侧体系。增设了屋顶平台,方便进出设备机房,以满足将来的租户要求。鉴于原有的屋顶结构是在原有的柱跨基础上设计的,新增柱并没有连续贯穿到2层(除了在支撑框架位置),这样就可以为架空楼面留出更多的空间,也将更多的注意力吸引到保持外露的原有屋顶结构上。原来是单坡屋顶小屋的地方被改造成了室外露台,一个庭院以及外部楼梯将租户引入到2层空间。
Brasfield和Gorrie公司与钢结构安装商在设计阶段的紧密协作使得新屋面节省了大量的建造成本,弓桁架屋顶的曲率很小,可以采用1in.(25.4mm)高的波纹金属屋面板而不需要轧制。结构两侧的单坡屋顶小屋被拆除,西侧的单坡屋顶小屋被保留并改造成介于1层零售租户之间的外部通道。在结构两端,弓桁架结构的外墙被缩进一跨,使得桁架外露,还可以形成多个露台。一个贯穿结构中央的钢桥以带有天窗的露台为特色,引入的自然光可以一直照射到下部空间。
罗利钢铁厂代表了一种将租户和社区联系起来的创新的、有组织的、动态的空间愿景。它将罗利市的工业历史与其创新性的未来联系起来,打造了一个深深植入的钢铁文化和现代钢铁风格交融的动态环境。
来源 | 建筑钢结构进展微信公众号
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