timber arch rainbow · 2020. 3. 11. · location analysis 区位分析. 02 设计 ... lake, south...

TIMBER ARCH·RAINBOW

贯 · 虹TIMBER DESIGN OF INDOOR POOL

木结构游泳馆设计Timber Design of Swimming Pool

效果展示

目录

RENDERING VIEW

CONTENTS

CASE STUDY

BUILDING DESIGN

STRUCTURAL INTRODUCTION

BIM APPLICATION

STRUCTURE DESIGN

设计策略

建筑设计

结构介绍

BIM 应用

结构设计

01 效果展示RENDERING VIEW


总平面图

N

02 设计策略DESIGN STRATERY

02 设计策略DESIGN STRATEGY


JIANGSU

NANJING

CHINA

Location Analysis区位分析



SITE

COMPETITIONAUDIENCE STAFF

Actuality of Site基地现状

Function Constituent功能组成

基地座落在南京高校校园内，基地西邻校园主干道，北面与图书馆隔湖相望，南面为篮球场，东面为山地森林，场地周边水系环绕，背山面水，风景秀丽。

Base is located in the campus of Nanjing University, the base west of the campus main road, north and the library across the lake, south of the basketball court, east of the mountain forest, surrounded by water around the site, back mountain water, beautiful scenery.



4 能耗分析 ENERGY CONSUMPTION ANALYSIS

材料、城建、土木学科楼设计 | Discipline Buildings Design— 2016 —南京工业大学江浦校区 | Jiangpu campus of Nanjing Tech University1

Autodesk Revit 能量分析报告

class work flowtest分析时间 2016/6/5 22:25:27

Revit 能量分析结果

建筑性能系数

能源消耗强度

生命周期能耗/成本

再生能源潜能

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年碳排放量

年能耗/成本

能源消耗: 燃料

能源消耗: 电

2


年碳排放量

年能耗/成本


能源消耗: 电

建筑能耗分析

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年碳排放量

年能耗/成本


能源消耗: 电

2


年碳排放量

年能耗/成本


能源消耗: 电

3


月热负荷

月冷负荷

月燃料消耗量

3


月热负荷

月冷负荷

月燃料消耗量

Energy Consumption Analysis能耗分析



Landscape Cluster Traffic Analysis

山水组团交通分析

基地位于南京某大学内，校园内山水环抱，风景优美，紧邻中央森林公园，基地西侧有河流贯穿而过，为建筑增添邻一丝灵气。

The site is located in a university in Nanjing, surrounded by mountains and rivers, beautiful scenery, close to the Central Forest Park, the base of the river through the river through the past, for the building to add a trace of Reiki.

基地紧邻校园主干道，距离校园主大门和西门距离相近，可与城市道路直接连接。交通便利，可达性高。

The site is close to the campus main road, close to the main gate of the campus and Simon, and can be directly connected with the city road. Convenient transportation, high accessibility.



Basketball court

Basketball court

Basketball court

Gymnasium

Softball field

Softball field

Ground track field

Ground track field

Dormitory area

Teacher dormitory area

Teaching area

Teaching area

Dormitory area

Dormitory area

Sport Field Human Flow Analysis

运动场地人流分析

基地位于校园主轴线中心，周边各类型的运动场地完备，与篮球场、垒球场、田径场、体育馆等形成良好的运动网络，覆盖整个校园，为师生提供便利。

The base is located in the center of the main axis of the campus, the surrounding various types of sports venues complete, and basketball courts, softball courts, track and field, gymnasium and other forms of good sports network, covering the entire campus for teachers and students to facilitate.

基地位于校园内几何中心，校园主干道上，距离教学区、学生宿舍区、教师宿舍区距离相近，基地处于主干道东侧，为师生往来于教学区与住宿区的必经之路，可以吸引大量人流。

The base is located on the campus geometric center, the campus main road, from the teaching area, student dormitory area, the teacher dormitory area is very close, the base in the main road east, for teachers and students to travel between the teaching area and the only way, Attract a lot of people flow.



Space Concept空间概念

常见游泳馆造型多为规则形制Almost, the shape of common swimming pool is the regular.

单一体量凸显于自然Single volume highlights in nature.

常用桥面上部空间作为运输、交通空间Common deck of the upper space as a transport, traffic space

本方案将水波的流线融入造型设计The program will stream the flow line into the design.

通过模仿周边山地消隐于自然By imitating the surrounding mountains to disappear in nature.

结合拱桥跨度大的特点，利用下部空间作为运动空间Combined with the characteristics of arch bridge span, the use of the lower space as a movement space.



Source of Inspiration灵感来源

造型提取Modeling extraction



Volume generation体量生成



Structure Constituent结构生成

Cable-membrance Structure Timber Arch

Explosive View

Others

Building

03 建筑设计 BUILDING DESIGN

03 建筑设计BUILDING DESIGN


Introduction of the work设计说明

经济技术指标：屋面覆盖面积：4261.95 ㎡建筑面积：5368.95 ㎡

本方案为游泳馆建筑，座落在南京高校校园内，基地西邻校园主干道，北面与图书馆隔湖相望，南面为

篮球场，东面为山地森林，场地周边水系环绕，背山面水，风景秀丽。方案灵感来源于北宋张择端所画

《清明上河图》中的贯木拱桥，并列的拱之间用木梁贯穿，减少用料的同时也使造型更加丰富；本方案

在贯木拱的基础上有所提升，将中间的贯木用空心钢管代替，其中布置各种管线，避免了建筑内部管线

的杂乱，可以最完美的将结构形式呈现给使用者。主体结构间的次梁用曲梁连接，覆盖层用索膜结构，

以期增加室内采光；外部造型从侧面看好似一座大拱桥，人在桥下戏水，畅游山水间 ......



绿色设计：

PTFE 玻璃纤维膜

屋顶采用 PTFE 膜，具有独特的光学性能，白天入射光线成为自然温射光，防止眩目，无阴影，光线均匀分布；几乎没有紫外线透过，防止了内部装饰材料和设备的褪色；夜间高反射性能使得房间具有卓越的照明效果，减少电能消耗，而且可衬托出夜空中建筑物的辉煌；

重木结构

游泳馆主要结构形式采用木结构，由天然材料所组成，取材容易，加工便捷。



建筑工业化设计：

成品结构形式

单榀结构 X16

贯木 X5

结构部分预制装配



连接节点部分工厂生产



共享设计：

鼓励于周边建筑相互关系，明确中心

设置公共空间和交流空间

扩大收益人群遵循以人为本的原则

主干道和步行可通向学校各处

风景和道路最有益于所有人

共享设计原则

（健康护理）（生活品质）

（快乐竞技）（自我价值）

设计主题

室外空间室内空间

读书谈心

静卧散步

音乐活动竞技休息

根据共享原则设计

实现设计目标



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一层平面图

Design drawings设计图纸



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3.00 标高处平面图



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5.250 标高处平面图



北立面图

1-1 剖面图



西立面

北立面

南立面

东立面



Design drawings节点详图



校园次干道山景

校园主干道水景

Road Analysis Landscape Analysis道路分析景观分析



运动员流线

工作人员流线

视线

普通使用流线观景面

Streamline Analysis Sight Analysis流线分析视线分析

04 结构介绍 S T R U C T U R A L

INTRODUCTION

04 结构介绍STRUCTURAL INTRODUCTION


一、结构介绍

1. 贯木拱结构

此游泳馆木屋盖结构主跨40米有余，

为了实现如此大跨度，并考虑到节能省材，贯木

以及木构件加工、运输、安装的便捷性, 梁系二

采用了独特的贯木拱结构。该结构可以梁系一

巧妙的通过小构件相互搭接实现相当大

的跨度。

如图2.1所示，为本作品屋盖结构图2.1 一榀贯木拱结构体系

采用的一榀贯木拱体系，分别由梁系一、

梁系二、贯木三种构件搭接而成。

如图2.2所示，清明上河图中高潮部分飞虹桥系叠梁拱结构，

叠梁拱桥创始于公元1032~1033年，是中国特有的木拱结构，

在国外古今桥梁史上是完全没有的。叠梁拱发明了用大木纵横

相贯、交错搭置的结构形式，（因此又被称为贯木拱）创造了

以较短的木材构筑较大跨径的构造技术。

本作品将这种桥梁中常用的构造做法运用于建筑中，汲取了

桥梁易跨越大跨度优势的同时，亦是创新的为建筑界添加了

一种新的富于韵律美感的表现手法。图2.2《清明上河图》贯木拱虹桥

04 结构介绍STRUCTURAL INTRODUCTION


2. 索膜结构

为了呼应主结构贯木拱轻盈的建筑形态，脊索谷索

屋面结构采用了索膜结构，张拉出波浪形状

的轻质屋面（如图2.3所示）。

PTFE膜

图2.3 索膜结构屋面

此工程中采用的索为φ30,1670MPa的全封闭高钒索，表面覆膜采用t=0.5mm的PTFE（聚四氟乙烯）膜。

膜与索的连接有单边连接（边索）和双边连接（脊索和谷索）。连接方法是将钢索穿入膜材热合的套索中，或采

用铝合金或不锈钢夹板和螺栓来连接膜材与钢索。双边连接需要在其上面增加一层防水覆盖膜。

索与索的连接可采用如图2.4 d、e所示连接节点，多向索之间进行连接时，应保证各钢索轴线汇交于一点，以免

图2.4 索膜结构连接节点连接板偏心受力。

（a）索眼（b）锻造端头（c）热铸白钢

（d）交叉索节点（d）主副索节点

05 BIM 应用 BIM APPLICATION

05 BIM 应用BIM APPLICATION


二、 BIM应用


本设计以Autodesk Revit和Cad Work两款软件为主要平台，架设起与其他软件间的桥梁，实现了一模多用、信息互传、实时联动的木结构BIM设计方法，以下分别

介绍整个BIM工作过程中详细的应用方法。

1. Autodesk Revit Rhinoceros（BIM核心模型建立）

设计伊始，在Autodesk Revit中建立BIM核心模型，由于Autodesk Revit对于NURBS曲面模型造型能力有限，因此我们采用在这方面表现更出色的Rhinoceros软件进

行曲面建模。首先在Autodesk Revit中建立主要结构模型，然后将其导入Rhinoceros中，在Rhinoceros中，捕捉导入模型的控制点，进行索膜结构屋顶的曲面模型建立，

完成此过程之后，再将其导入合并至Revit主模型中，至此，完成整个BIM核心模型的建立，具体过程见图2.5。

图2.5 BIM核心模型建立



2. Autodesk Revit 3ds Max（可视化应用）

在Autodesk Revit中完成BIM核心模型的建立后，可将其导入3ds Max，进行可视化应用。Autodesk Revit本身可以做可视化操作，但是由于本设计模型携带信息量

巨大，在Autodesk Revit中做可视化难免出现卡顿，甚至会报错，因此我们将模型导入至3ds Max中，导入的模型保留了Revit原有的材质、相机、灯光等信息，在此基

础上，我们只需对其进行微调，便可以做效果图渲染，视频输出等可视化操作。

图2.6 可视化应用



3. Autodesk Revit Autodesk CAD（图纸输出）

在Autodesk Revit中完善的BIM核心模型包含整个建筑的所有信息，因此可以根据需要输出各类2D图纸到通用平面设计软件Autodesk CAD中，从而方便建筑参与各

方的交流与信息传递。

图2.7 图纸输出



4. Autodesk Revit Midas Gen（结构设计）

在Autodesk Revit中隔离出结构构件，并以线单元的形式导出至三维dwg文件，在Autodesk CAD中根据结构模型的初设截面类型调整图层，进而输出.dxf转换文件，

然后分图层导入Midas Gen中进行结构有限元分析。根据分析得到的结果，再对构件截面、结构布置进行优化，优化后的数据最后应反馈回Revit模型中，从而实现结构

设计流程。

图2.8结构设计



5. Autodesk Revit Cad Work（节点深化设计）

将Autodesk Revit中的结构模型通过.IFC（携带更多信息，方便编辑）或.SAT（曲面精度更高，有利于联机加工）文件输入至Cad Work中，在Cad Work中进行节点

深化设计，设计出的节点不仅具有可视化性质，而且携带的信息方便其输出各类图纸。在Cad Work中设计的节点三维模型亦可反向输入Autodesk Revit模型中，进一步

更新BIM核心模型。

图2.9 节点深化设计



6. Cad Work Abaqus Midas Gen（节点有限元分析）

在Cad Work中设计出节点三维模型（包含销轴类紧固件），将其输出至Abaqus中结合Midas Gen中的计算内力结果进行有限元分析，计算每个节点是否符合受力要

求，若不符合，则返回修改，若符合要求，则进一步计算半刚性节点的刚度系数，根据得到的刚度系数调整Midas Gen模型中相关构件的梁端约束，使得计算结果更加逼

近实际设计情况。

图2.10 节点有限元分析



7. Cad Work Autodesk CAD（拆分图纸输出）

在Cad Work中建立了完整的节点模型之后，该模型就已经具备联机加工的能力了，但是实际过程中不可避免的会采用传统人工加工的方式，这时候就需要导出精细

的拆分图纸，在Cad Work中，可以选择自动或手动的方式输出节点、构件、整体结构等图纸。

图2.11 拆分图纸输出



8. Cad Work List（备料单输出）

在Cad Work中建立了完整的节点模型之后，随即可一键生成机器加工数据，在联机加工前，需要输出木料的备料单进行人工备料。Cad Work可以根据加工数据自动

计算每根构件的备料尺寸以及数量。以上过程仅仅适用于直线构件备料，若工程采用曲线形构件，一般不采用软件自动备料数据，Cad Work中有一个层板（lamella）模

块，在该模块下，可以通过构件的表面形状、选用层板厚度、同一规格数量等控制参数生成具体的层板备料单，进而层压为曲线形构件。

图2.12 直线构件备料单

图2.13 曲线构件备料单

如图2.11和2.12所示，直线型构件木料单中木材使用率为95.32%，而曲线形构件木料单中木材使用率只有

32.98%，因此，曲线形构件采用lamella（如左图）的计算方法非常必要。



9. Cad Work CNC（联机加工）

Cad Work是一款专业的木结构设计软件，而木结构区别于其他结构形式最大的特色之一便是联机数控加工，可通过切、铣、刨、锯、钻等工序生产出设计师设计的

几乎所有几何形体的木构件，采用联机加工极大的提高了工厂生产的效率和精度，在节约生产时间的同时，隐形的节省了现场安装的时间成本。

图2.14 联机加工

06 结构设计STRUCTURE DESIGN


结构设计总说明


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ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

ZL4

ZC2

ZL2 CL2

ZL4

CL2CL2CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

MQL

MQL

CL2

CL2

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

ZC1

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL2

MQL2

MQL2

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

ZL4

ZL4

ZC2ZL

4

CL2CL2CL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CL2

CL2

QL1

QL1

CONCR3

QL1

QL1

ZC3

ZC1

ZC3

ZL4

ZC2 Z

L4

CL2CL2CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC1

ZL4

ZC2

CL2CL2CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL4

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1 ZC1

GM

QL1

QL1QL1

QL1

ZL1

CL1

ZL4

ZC2

ZL3

ZL3

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

KFZ

ZL4

KFZ

ZL2

KFZ

CL2

MQL

MQL

MQL2

ZL4

CL2CL2CL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL3

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CL2

KFZ

ZL2

ZL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

GM1

CL2

CL2

ZC1

CONCR3

ZC3

ZL4

ZL3

ZL2

ZL3

ZL3

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZL4

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2 CL2

ZL2

ZL2

ZL4

ZC1

CONCR2

ZL4

ZC2ZC2

CONCR1

ZC1

ZL4

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2CL2CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL4

CL2

CL2

ZC2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZC1

ZL4

ZL4

CL1

CL1

CL1

ZC2

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

CL1

ZL4

CL2CL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZC1

ZL4

ZC2

GM1 GM

CL2 CL2CL2

ZL3

ZL3

CL2

ZL2

ZL2

ZL3

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

ZL2

CL2

CL2

CONCR2

ZL4

ZL2 CL2

ZC2

CONCR1

ZL4

ZC1

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

CL2

ZC1

ZL4

ZC2

CL1

CL1

CL2CL2

胶合木屋盖平面布置图


胶合木屋盖节点布置图


GM1

KFZ

KFZ

KFZ

KFZ

MQL MQL

MQL2

KFZ

GM1

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

CONCR2

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

MQL

CONCR1

GM1

MQL

MQL

MQLMQL

MQLMQL MQL

MQLMQL

MQL2MQL2

MQL2

MQL

MQL

MQLMQL

MQLMQL MQL

MQLMQL

MQL MQLMQL

MQL MQL

GM1

GM1

MQL2

MQL2

B-K胶合木立面及节点布置图


ZL4

ZL2

ZL2

CL2

ZL3

ZL2

ZL2 ZL3

ZL3

CL2CL2CL2CL2

CL2CL2CL2

CL2CL2 CL2

CL2 ZL4

CONCR2

CONCR1

ZC1

ZL4

ZC2

CL2

一榀贯木拱立面及节点布置图


CONCR2

CL3

ZC3

QL1

QL1

CONCR3

ZC3

主入口胶合木立面及节点布置图


CONCR2 CONCR2CONCR2

CONCR3

ZC3

ZC3

QL1

QL1

CONCR3

QL1

QL1

ZC3

QL1QL1

QL1QL1

CONCR2

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3 CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

CL3

ZC3

ZC3

CONCR3

ZC3

QL1

QL1

QL1

QL1

ZC3

QL1

QL1

QL1

QL1

CONCR3

ZC3

主入口胶合木平面及节点布置图


S1节点三维图S1-1节点详图

1-1 2-2


S1-2节点详图 1-12-2


S2-1节点详图

1-1

2-2S2节点三维图


S2-2节点详图 1-12-2


S3节点三维图

S3节点详图 1-1


S4节点三维图

S4节点详图 1-1

2-2


S5节点三维图

S5节点详图 1-1


S6节点三维图

S6节点详图 1-1


S7节点三维图

S7节点详图 1-1


S7节点详图

2-2

3-3


S8节点三维图

S8节点详图 1-1


S8节点详图

2-2

3-3


1-1S9节点详图

S9节点三维图


S9节点详图

2-2

3-3


S10节点三维图

S10节点详图

1-1


S10节点详图2-2

3-3S10-1节点详图


S11节点三维图

S11节点详图1-1


S12节点三维图

S12节点详图

1-1


S13节点三维图

S13节点详图

1-1 S13-1节点详图


S14节点三维图S14节点详图

S14-1节点详图

1-1



1-1 2-2


S17节点三维图

S17节点详图

1-1

2-2


S18节点三维图

S18节点详图

1-12-2

3-3


S19节点三维图S19节点详图 1-1 2-2

3-34-4



1-12-2

3-3


S21节点三维图S21节点详图 1-1

2-2 3-34-4


S22节点三维图

1-1 2-2

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