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作者：wadezhao

本文将从结构设计和钢结构加工角度介绍长沙梅溪湖国际新城城市岛的成型思路。从效果图看城市岛由螺旋体和人行天桥两部分组成。

其中螺旋体包括斜柱、柱间钢棒拉条和螺旋坡道（本文后续介绍的重点）。

结构由32根变截面箱型斜柱组成支撑体系，螺旋坡道与柱间钢棒增强了钢柱的侧向刚度，同时螺旋坡道也增强了钢柱的抗倾覆能力。螺旋坡道悬挑在钢柱内外表面，悬挑尺寸达到7m，且弯扭特性显著。

大尺寸钢箱梁内部纵横加劲板密集，确保板在受压时的稳定性，这里不作论述。下面重点讨论的是三角型断面的桥面板如何建模放样以适应工厂的加工要求。这是该项目有别其它常规钢箱桥最大不同点。

通过研究图纸发现螺旋坡道中心线由三部分构成，即内螺旋、外螺旋和连接螺旋。

而每个三角型断面尺寸及成型效果如下图所示，可知每转10度三角型内、外螺旋的断面尺寸均相同，在连接螺旋作连接转换过度，断面尺寸渐变。

由实际成型效果可知桥面板分为两大部分，即弯扭板（ABC）和导角板（123）。

下图展示了弯扭板和导角板的加工方法。

弯扭板加工示意图

导角板加工示意图

后续我们需要提供弯扭板和导角板作板件展开图和板件组装图给加工厂。

如果采用传统CAD建模方式，则需要输入每个控制点的坐标，就螺旋坡道而言就有上百个控制点，工作效率极低，而且点与点之间无逻辑关系。通过分析断面中心坐标表发现，中心线可采用极坐标函数公式表达。

通过一个剖示图发现，除去连接螺旋部分，外螺旋和内螺旋的断面尺寸均相同，也就是说断面尺寸可通过偏移中心点X、Y坐标得到三角型断面的三个角点。

工欲善其事，必先利其器，我们采用Rhino+GH参数化的方式建立螺旋体弯扭结构。其好处在于，每个点之间有内在逻辑，实体模型可批量建立，可批量展开弯扭板展开图。当建筑师作微调时，也可快速适应他们的变化。

参数化深化设计思路如下：

（1）首先依据函数公式找出中心线的运动轨迹。建模时，利用平面圆的坐标（x, y）=（r*cos a, r*sin a）（a表示与x正向的夹角）和高度z的坐标分别确定三角形断面三个角点的空间位置，再将确定的点连成线polyline。

依据函数关系，找到3角角点相对地中心点的相对关系，依此建立运动轨迹。最后利用LOFT放样功能，建立桥面板。

每个轴间的桥面板根据先前的设置参数，可拆分为2大部分，6个组件。以导角板为例，例用犀牛板件展开功能，绘制弯扭板的下料展开图。

后记

在投标期间，有幸与外方工程师沟通了他们的设计思路，与我前文设想不谋而合。

外方工程师在方案阶段就是采用GH建模，他们通过大量的预设参数，调整斜柱的倾斜角度，桥面板的悬挑长度，以达到最优化的建筑效果。同时这些数据也与计算软件相连通，也就是说在方案阶段BIM模型运用到各个环节。

参考资料：CCDI悉地国际20140603A版图纸，KPF方案文本资料。