看不見的結構
小i覺得結構設計是一個很有意思的事情，雖然用到的力學規律是一樣的，但針對不同的需求和不同的限制條件，每個設計又都不一樣。就像是學武之人，大家學的心法一樣，但使出的招式卻千變萬化。
比如對於結構的表達，就有著不同的思路。有時候我們希望結構外露表達力與美。此時需要結構張揚與鋒芒畢露，有著「大江東去，浪淘盡，千古風流人物」的豪情。
還有些時候，我們希望結構隱藏，最好仿若消失一般。此時需要結構含蓄內斂，有著「纖雲弄巧，飛星傳恨，銀漢迢迢暗度」的婉約。
今天小i就為大家介紹這樣一個小例子——屋面大字。
小i工作不久，接到一個小任務——屋面大字結構設計。大字的樣子已經有了，是某位領導的題字，而我要做的就是把大字支撐在屋面上。剛開始心裡是沒把這個「小東西「當回事，心想隨便搭搭就好了。考慮到以前沒做過相關的東西，於是上網查了查別人的大字都是什麼樣的。
不查不知道，一查發現沒那麼簡單，真是做的千奇百怪，什麼樣的都有。
以上這些是做了一面「牆」作為字的基面，再通過桁架將「牆」支撐於屋面上。這種做法一看就很牢固，可遠遠望上去桿件密密麻麻，像給字打了馬賽克。
以上這些讓我回想起小時候練字，都將字寫在田字格中。這類字牌就是在字後形成一個田字格或井字格來固定大字，而後通過桁架或撐桿支撐於屋面。田字格做法相比前一種簡練，對於漢字也有很強的適用性，但格子相對於大字還是很明顯。
上圖虹橋機場的做法取消了田字格，改為點支撐前面大字，結構更加隱蔽，整體效果相比前面幾種改善很多。但與屋面相連的桁架很粗壯，還是無法讓結構做到「隱藏」。
通過以上資料，我們歸納了大字結構的特點：大字結構主要由兩部分組成，連接字的骨架和與屋面連接的支撐。骨架主要起到支撐大字各個筆劃的作用，骨架可採用田字格、井字格、多點支撐，其中多點支撐的觀感最好。
支撐體系主要承受骨架傳來的側向風荷載，桁架可採用細而密的構件，也可採用粗而疏的構件。
心裡有了方向，就開始具體設計。本次設計的是「南京」兩個字，字高約8m，字寬約5m，字整體比較瘦高，連筆也比較多，有利於結構桿件的布置。
首先根據字形布置骨架，骨架就是字的筋骨，既要蒼勁有力又不能冒出字的輪廓。其中南字分三個獨立部分，京字分兩個獨立部分。布置時骨架順著筆划走向，在保證連接的基礎上，骨架盡量不外露。
從前面的眾多實例可以看出，支撐構件對於觀感的影響很大，尤其是支撐桿件數量繁多時，會顯得雜亂不堪。因此，我們在設計時以「減法」為原則，試圖盡量用少的桿件來完成力的傳遞。
支撐所承受的主要是大字的自重和風荷載，其中風荷載為控制荷載。首先對支撐桁架的支撐桿件進行精簡，將受力較小的桿件去除，用較大的構件截面換取較少的桿件數量。
當減無可減時發現效果仍然不理想，支撐相對於大字還是覺得很突兀。於是開了個腦洞，如果只用一根豎桿替代三榀桁架作為支撐可不可以？
首先想想會有什麼問題。如採用一根桿件，骨架部分構件會變為懸挑構件，受力不利。同時支撐豎桿為懸臂構件，會受到大字傳來的剪力，以及由於兩側不平衡力產生的扭矩，受力複雜。
這些問題是否能解決呢？
經計算骨架截面由□100增大到□200，可解決由於骨架懸挑帶來的不利影響。同時，在豎桿後加添加兩根斜撐，一方面將豎桿的剪力轉化斜撐的軸力，另一方面將豎桿的扭矩轉化為斜撐的彎矩，使得支撐體系的傳力路徑更加清晰明確。
按照這個思路，一步步確定了大字的方案。而後通過調整斜撐的位置和角度來優化構件截面。最後支架的面漆採用與屋面相近的顏色，通過加深字與支架的對比度，進一步隱藏支架。[在大字建成後發現，如果兩根斜撐的支承點再低一些，利用立柱上段的懸挑，可能效果會更好。結構的完善是有不儘可能的。]
實際施工的成果，基本達到了「看不見」的預期效果。
今天和大家分享了小i剛踏入設計院時，在前輩的指導下所作的一個小設計。雖然體量小、構造簡單，但是回頭想想，相比於現在做的一些套路成熟的大項目，還是有很多設計樂趣在裡面。這份追尋設計樂趣的心情，也是小i熱衷於這個行業的一個重要原因。
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