“兩江四堤八林帶，火樹銀花不夜天。”提及武漢“兩江四岸”的文化地標，繼琴臺大劇院、琴臺音樂廳之后，在“俞伯牙臺”又將誕生一座全新的文化地標——琴臺美術(shù)館。
琴臺美術(shù)館項目總建筑面積4.3萬平方米，其中地上建筑面積約2.08萬平方米，地下建筑面積約2.22萬平方米。包括古代展廳、現(xiàn)代展廳、當代展廳、特殊展廳等，還設(shè)置了公共藝術(shù)廣場。
建筑功能圖
作為國內(nèi)單體建筑采用清水混凝土建造比例最大的項目，琴臺美術(shù)館以全清水混凝土打造，建筑形式復雜多變，空間設(shè)計形式多變，挑戰(zhàn)多個結(jié)構(gòu)美學極限。項目屬于自由雙曲面密肋梁清水混凝土殼體屋蓋，結(jié)構(gòu)設(shè)計在國內(nèi)外屬首例，成型質(zhì)量要求高。
項目工期緊，需要各工序快速插入，無縫銜接，高品質(zhì)、高效率完成各項工期節(jié)點目標。
01
全清水混凝土建造 唯美高品
琴臺美術(shù)館項目為全清水混凝土打造，清水混凝土在業(yè)界被稱為“混凝土材料中最高級的表達形式” 。
全清水混凝土的建筑設(shè)計，要求所有設(shè)備管線不能外露，且大部分區(qū)域無建筑吊頂，所有影響美感的機電管線必須全部隱身于結(jié)構(gòu)內(nèi)部。
空腔墻結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
解決方案
一、清水混凝土試配及封樣
在保證混凝土初始狀態(tài)前提下，設(shè)定不同膠凝材料用量、外加劑用量、水灰比，進行條件實驗，優(yōu)選最佳配合比，完成設(shè)計封樣確認。
混凝土試塊選樣
混凝土試塊封樣
二、鋼框WISA模板一體化工藝
為保證清水混凝土墻面的氣泡、光潔度、色差、平整度合格率達到95%以上，背楞材料采用100*40*3毫米方鋼+8#雙槽鋼定制鋼框與WISA模板一體化設(shè)計，提高模板加固體系的整體剛度。
標準鋼框清水模板加工圖
鋼框一體清水模板實物圖
三、清水墻綜合深化排版
本工程建筑形式復雜多變，空間設(shè)計形式多樣。其中，展墻最大高度達到20米，清水混凝土墻面在多個的標高夾層中布置，對清水墻深化排版要求極高。同時要保證蟬縫、螺桿眼、門洞及電氣設(shè)備末端的整體美觀性，項目運用BIM技術(shù)進行綜合排版。
BIM綜合深化排版
四、內(nèi)置管線空腔雙墻施工技術(shù)
為保證設(shè)備管線全部隱身于結(jié)構(gòu)內(nèi)部，空腔雙墻最小凈寬僅400毫米，內(nèi)置風管等管線，內(nèi)側(cè)模板無操作空間。項目團隊采用可單側(cè)加固及拆除的定型模板加固方案，內(nèi)側(cè)模板背楞及螺母采用一體化設(shè)計。優(yōu)先施工空腔雙墻，模板拆除后上部定位吊裝風管。
空腔墻實體圖
02
雙曲面密肋梁屋蓋 復雜高難
工程結(jié)構(gòu)設(shè)計為自由雙曲面密肋梁+實心板結(jié)構(gòu)形式，同時要求天花為清水混凝土效果，無裝飾面層。該設(shè)計在國內(nèi)外均屬首例，具有很強的研究意義。
整個屋面面積約2.2萬平方米，均為自由雙曲面設(shè)計。每一塊區(qū)域的曲率均不一致，形態(tài)高低起伏類似山體。因此，建造過程必須精雕細琢。
屋蓋結(jié)構(gòu)模型
密肋梁清水混凝土天花效果圖
解決方案
一、屋蓋結(jié)構(gòu)3D建模
為實現(xiàn)屋蓋結(jié)構(gòu)精美多變的藝術(shù)造型，項目技術(shù)團隊選用適合曲面造型的犀牛建模軟件結(jié)合BIM進行建模，確保了雙曲面標高數(shù)據(jù)精準可靠。
犀牛模型建模
REVIT模型
整體結(jié)構(gòu)模型
二、屋蓋典型區(qū)域?qū)嶓w樣板建模
為保證自由雙曲面密肋梁屋蓋清水混凝土施工質(zhì)量，項目運用BIM技術(shù)對樣板進行建模，截取屋蓋密肋梁及實心板交界處典型區(qū)域進行1:1實體樣板施工。項目采集標高及梁腹板高度數(shù)據(jù)，采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼背楞+WISA板完成樣板施工。
截選屋蓋典型區(qū)域，樣板BIM建模
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼背楞體系
密肋梁模板拼裝
混凝土澆筑完成
03
工期履約無縫銜接 配合高效
項目總工期不到兩年時間，主體階段、二次結(jié)構(gòu)及裝飾階段施工工期十分緊張，為此，項目要求各專業(yè)工序施工快速插入，無縫銜接，協(xié)同作戰(zhàn)。
解決方案
項目進行全專業(yè)BIM建模，梳理各專業(yè)穿插工序，保證結(jié)構(gòu)及各專業(yè)預埋一次成型，通過貝雷架少支點模板支撐體系的應(yīng)用，實現(xiàn)地下室砌體工程提前插入，確保各項節(jié)點高質(zhì)量完成。
全專業(yè)BIM建模
項目應(yīng)用實施大空間貝雷架支撐體系，通過BIM進行3D排版，運用MIDAS建模進行有限元分析，優(yōu)化構(gòu)件選擇，保證架體安全，確保各專業(yè)配合高效、無縫銜接。
貝雷架BIM排版
MIDAS有限元分析
04
項目榮譽集錦
近日，琴臺美術(shù)館項目QC小組申報的《大跨度雙曲面密肋梁清水混凝土殼體結(jié)構(gòu)模版支撐體系研發(fā)及應(yīng)用》在武漢地區(qū)建筑業(yè)2019年QC成果發(fā)布競賽活動中斬獲銀獎。
琴臺美術(shù)館項目也被武漢總工會授予“工人先鋒號”榮譽稱號。
長江之畔、漢江之濱，琴臺美術(shù)館猶如一席芊芊水袖飄舞在武漢“兩江四岸”中央文化藝術(shù)區(qū)之中。建設(shè)者們正在用匠心鍛造著它的“鋼筋鐵骨”，用巧手雕琢著它的“妖嬈之姿”。
“予我長袖，我必善舞”，期待這座挑戰(zhàn)建筑結(jié)構(gòu)美學的工程綻放盛世芳華。
本期作者：范 立 張 華
