本项目为第十一届江苏园艺博览会内核心精品园林建筑之一，设计遵循园区一轴、两脉、两核及三门户的规划设计构思，本着大圆若缺、深藏若虚的设计理念，建筑形式采用内庭院式布局方式。地上主要分为南北两个分部，不拘一格的流动线条与周围盘谷深深杳杳、曲水弯弯绕绕的天然地势凝聚为一体。
▲项目用地
本项目包括旅馆以及酒店配套功能，总建筑面积为34964.38㎡，其中北楼建筑面积20669.19㎡，南楼建筑面积14295.18㎡，南北楼均地上三层，地下一层，建筑高度约15m。地上主体结构体系为钢框架，楼面为钢-混凝土组合楼盖，屋面为钢木复合屋面，地下为混凝土框架结构。南北楼之间采用30m的拱桁架钢连廊连接，两端与主楼设抗震缝脱开。
02关键技术与设计难点
■参数化网格建模
本工程的主要设计特点体现在三项“复杂”：
一、地形和建筑平面复杂
二、立面标高关系复杂
三、屋面空间流线复杂
中国园林的创作讲究“相地合宜，构园得体”，常常利用“高方欲就亭台，低凹可开池沼”的造园手法来塑造地形，建筑师试图通过大地几何的拓扑变化，寻找村落意象与山林湖水的和谐共生。因此，在特有的山地地形上，本工程兼具建筑形体的平面弯曲、楼面参差的标高落差、中庭各异的开洞和连接，以及整体流线型木质屋面的长悬挑、大跨，典型平面和立面如图所示。这些复杂度给结构设计工作带来极大的困难。
▲典型建筑平面（二层楼面）
▲典型建筑立面
对于如此造型优美的方案，如何准确建立符合建筑的结构模型、如何轻松改变结构模型的布置参数、如何适应建筑方案改变对结构模型的影响，成为设计人员关心的问题。本工程采用参数化建模，以建模设计的各种设计要求（构件位置、杆件密度、构件尺度等）作为函数的自变量，通过改变函数或者自变量的取值，完成建筑造型的各种调整要求。
本工程在网格分割过程中主要编写了三组控制模块：
（1）剖切线模块
此模块的功能是将曲面网格炸开，并将相邻的两条线组成一组向下阵列，阵列线与环向曲面的等高线产生交点；
（2）投影线首尾点模块
此模块的功能是找到两条投影在曲面上的网格分割线的首尾点；
（3）连接线模块
此模块的功能是将剖切线与曲面环向等高线的交点排序并与上部曲面的分割线首尾点连线。
网格划分后采用补面处理，即可导入结构有限元分析软件中。采用参数化处理后模型网格大小较为均匀，网格划分的效果较好。更为重要的是，在方案和建筑施工图后期的调整中，结构模型可移植性强，修改便捷，极大地提高了结构工程师的效率，将更多的创造力用于结构分析和设计过程中。
■花柱及大堂屋面
本工程第一个“难点”为中庭花柱及周边区域的整体屋面。该屋面宽20m，长约45m，中间只有一根柱做为支点，且从室内角度看去，建筑师希望中庭大堂无任何吊顶，仅采用结构构件做出原生态的效果形状，给结构设计带来巨大的挑战。
▲北楼中庭开花柱
▲花柱独立分析图
花柱长悬臂一侧因悬挑较大，在自身重量下已发生倾覆，端部位移达近1.2m，并不适合做为一个竖向承重构件，更不用说让其承担整个中庭的屋面荷载。这样就导致，使用传统梁柱结构体系将无法支撑整个屋面系统，如勉强支撑，也会有多余的结构构件下挂下来，无法达成建筑想要的效果。再次对大厅建筑所希望的构件排布平面、剖面进行探索。
▲北楼中庭建筑构件平面
▲北楼中庭建筑构件剖面
看到以上剖面图后，有同事笑称本工程类似扎哈风格。设计人员脑海忽然中浮现出了阿塞拜疆阿利耶夫文化中心的模样，于是中庭的一个结构方案就此而生：采用壳结构做成该形状。花柱底部与周边梁柱做为异型柱面壳的支撑体系，花柱的上部与屋面结合起来，又正好形成一个天然的壳拱。这时，屋面不仅仅是一个荷载的存在，而做为一个带肋板壳，与花柱、周边梁柱形成了一个完整的结构体系。
考虑建筑效果为木质，本工程主题又为园博园精品园林建筑，故采用木板壳做为结构方案来完成此处的重难点设计。
考虑木板与木梁钉连接造成的平面内剪力扩散，在对壳单元的膜刚度系数都取0.3后进行计算，北楼、南楼的计算结果如下图所示。从结果中可以看出，胶合木板的应力均在5MPa以内，结构的安全度可以得到强有力的保证。
▲木板壳应力分析结果
木壳的防火通过防火涂料保证其耐火极限做为第一道防线。在采用计算分析得到安全验证后，仍采用了以下加强措施从构造上保证结构整体性。
（1）将花柱的主龙骨及作为带肋壳体的部分木梁替换成钢木组合梁，花柱龙骨全部替换，木梁每三根替换一根，替换的钢木复合梁截面如下图所示。替换后，形成部分钢加强拱壳体系，通过计算保证木梁在火灾工况下失效后结构的抗连续倒塌能力。
▲型钢加强构件截面
（2）在外圈梁柱平面受力最大的部分，顶部木板壳上增加环向钢板加劲肋，此项增强措施主要用来增加木板壳的整体性，并附带增加木梁外挑的上部承载力，钢板带穿过木板钉入木梁中。
▲钢板加强带连接详图
（3）因每根木梁的方向，倾斜角度各不相同，对其采用了BIM技术定位，以使双夹板连接安装准确。
▲木梁双夹板连接详图
通过以上计算分析及加强措施，完成了中庭屋面的设计，使其达到结构合理、实用美观、安全可靠的目标。
■主入口大厅屋面
酒店主入口是本项目建筑方案设计的一亮点，也是本工程设计的另一个“难点”。建筑师在此屋面区域采用了坡度很大的流动线条，形成一个抛物曲线形状的凹口，使其天然地从两侧挂下，给人以波澜壮阔的观感。该区域宽度近50m，坡檐口从大厅门最大挑出达13m，而最低点距离地面高度仅5m。建筑师希望采用一种尽可能小高度的结构构件完成该区域的支撑，以衬托出整体方案的轻盈、灵动。相反，若采用传统的桁架、网架连接，则不仅导致净高不足，更是对主入口观感的严重破坏。该处亦为本工程结构设计中一个不可避免的难题。
▲主入口屋面实景图
此时给予结构设计师灵感的是1998年里斯本世博会的葡萄牙馆。西扎对这种弧形薄屋面的建筑形态采用了类似悬索桥的增强型带形结构，利用钢索增强结构的稳定性，通过优雅的手法，让建筑的物理形态相互交织，让其成为一件现代艺术作品。于是，采用钢索支托木屋面自然而然地就成了解决本处设计重难点的结构方案。在考虑偶然失效的抗连续倒塌后，对主入口屋面设置两道弧形拉索，并利用每根木椽条与索连接，使拉索与木屋面结合成一个整体，保证索的平面内外稳定性，并共同抵御重力和风荷载。
▲主入口屋面平面模型
▲主入口屋面剖面模型
对其主要进行了两种荷载类型分析：
（1）竖向荷载下索的拉力及变形，并通过微张拉使屋面回复至原来建筑要求的曲线形状；
（2）拉索屋面在风吸工况下确保拉索不产生失效。
根据初步分析结果，在荷载2模式下拉索出现了局部0应力，为确保结构安全稳定性，在屋面端部设置了24个抗风配重块，每个重量为0.25t，拉索节点及配重块设计如下图所示。
▲拉索节点和配重块
设置配重块后重新计算，风吸下的位移结果如下图所示，已无位移正值点存在。
▲拉索在风吸工况下的位移
各工况下拉索轴力见下表。
▲表1：各工况下拉索轴力
单根拉索的标定破断力2180kN。由上表及断索分析可知，主入口屋面拉索结构在各工况下均处于安全稳定的状态。
03设计结语
在特有的山地地形上，本工程兼具建筑形体的平面弯曲、楼面参差的标高落差、中庭各异的开洞和连接，以及整体流线型木质屋面的长悬挑、大跨。对于如此造型优美的方案，如何准确地建立符合建筑的结构模型、如何轻松的改变结构模型的布置参数、如何适应建筑方案改变对结构模型的影响，成为设计人员关心的问题。本工程采用参数化建模，以建模设计的各种设计要求（构件位置、杆件密度、构件尺度等）作为函数的自变量，通过改变函数或者自变量的取值，完成建筑造型的各种调整要求。
在本工程设计过程中进行了两种软件对比分析、结构稳定性验算、ETFE膜计算分析、拉索节点验算、花柱节点有限元分析、连廊楼面舒适度验算等专项结构分析，采用BIM在工程全过程的不同设计阶段进行了辅助设计，并在一些薄弱部位采取了加强措施，对结构的安全、可靠、经济、合理性做出了保证。
■工程模型
▲整体模型图
▲南楼YJK模型图
▲南楼SAP模型图
▲北楼YJK模型图
▲北楼SAP模型图
PARTII
团队TEAM
项目地点：南京市江宁区
建设单位：江苏园博园建设开发有限公司
项目规模：3.5万㎡
项目类型：公共建筑
合作单位：上海创盟国际建筑设计有限公司，上海和作建筑设计有限公司
结构专业设计团队：江韩、黄凯、徐伟、王连林、张准、朱旭荣、李均、王东、雷文杰、郭晓晓