上海世博会工程，包括主题馆，以及部分的国家馆等

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丁洁民：各位早上好！我今天主要是跟大家汇报一下我们设计院参与设计世博的一些场馆。

这次世博会的主题非常明确，是“城市，让生活更美好”。围绕着这个主体我们可以进行世界观的交流和交往，世博会各个国家用同一个主题让大家聚集在一起，共同推销理念和产品。

这是我们上海市的地图，大家可以看到这个地图非常地明确，蓝蓝的一条线是黄浦江，黄色的是内环，绿色的是外环。很清楚地可以看到世博在上海市具体的位置。这是我们放大以后可以看到的，这对上海来说是一个非常好的一个地块，我们拿这个地块试图来设计和改造这个城市。

这是我们可以看到的一个世博的场馆，这是企业馆和展览馆的位置和一轴四馆的位置，还有一些零零碎碎的就不详述了。整个世博总的规划建筑面积大概是133万平方米，当然最后做下来会略微突破，整个规划用地大概是5.28平方公里，应该说这个规模是中等的，但在城市中心来说这个规模是比较大的。

世博馆70%是临时建筑，但是在整个设计过程当中我们却是按照永久设计的规范来进行设计，有一些永久建筑，我这里列出来的有一轴四馆。其中中国馆由华南理工的方总来给大家做详细介绍。我这里罗列一个主题馆的介绍。

这是一轴四馆整个的位置，大家可以看到它在整个世博的核心区。好的，接下来我给大家汇报一下主题馆的设计。在整个空间建设当中我大概50%讲建筑，50%讲结构，我试图想通过这个世博项目的设计，跟大家传递这样的信息，或者做一个交流，也就是说结构做得好与不好主要归结于建筑、融入于建筑，这可能是今后设计发展的趋势，当然了，这是我一家之言。

我们先看一下主题馆建筑总的设计概况。这是一个主题馆的鸟瞰图，可以看到中国馆傲视群雄。也可以看一下它的夜景图，因为整个世博期间晚上都到10点左右，所以我们在整个设计当中要充分考虑到夜晚的效果。

主题馆在历次世博会来说都是非常重要要的展馆场所。总面积在投标的时候是12万平方米，建成了以后可能13万平方米，整个长度是290米，宽度大概180米，整个设计基理取材于一个城市的概念。我们看到这个城市整个的屋面系统反映出一种城市的机理和城市发展的脉络，以及这个城市在某一个时代的特，这就是一个标点，这个手法意大利的设计师也试图进行了运用。

这是我们非常熟悉的，是一种有中国传统建筑挑檐式设计，这种做法跟中国的挑檐做法略微不同，它的挑檐空间也是非常重要的，它往往是借用一个外部交通重要的空间，我们整个挑檐大概接近19米，此外这个建筑也运用了太阳能技术，因为我们希望形成一个绿色世博来反映出一个城市的发展趋势和它的运用，我们这里运用了太阳能发电，建完以后从目前查到的数据来看是单个发电的太阳能中发电量最大的。

同时也运用了绿色墙体的概念进行设计，这个做得还是非常成功的，它有机地把建筑、绿色植被，可操作性完美地结合起来。此外也可以看到它的展厅非常巨大，180×126的空间，这个空间建完以后可能成为目前中国展览建设中最大的空间。当然业主希望能够综合利用，包括举行大众的音乐会，或者是其他的演出。

接下来我们可以看一下它的结构设计，实际上整个结构设计应该依附于这样的建筑设计，并且试图融入于这个建筑设计当中。接下来我们可以看到整个屋面的结构形态，地下一层，几乎1/2部分只有地面一层。这是我们试图用电脑来模拟一个整个的结构信息。

从中可以看到屋面结构设计是尤为重要的，并且考虑到下面因为是一个展示空间，所以它整个侧向高度相对来说比较弱。我们做了一个结构模型试图来反映出整个结构的构件，看一下是否可以在审美过程当中按照建筑构件来审美。

当然，结构设计过程当中也遇到很多挑战。首先第一个，它并不是一个平台的屋面，每18米之间有一个3米的高差，试图反映出一种第5立面的基理，所以这种情况下对建筑结构来说是比较大的挑战。

接下来看一下屋面钢结构体系的构建。主要是西侧展厅，我们设计了三种方案的比较，第一种是用双向张弦桁架结构来做，一个是120米，一个是180米，好像认为它比较接近于1比1，或者1比0.5的概念，但是做下来并不理想，也就是说180米的方向在传递过程当中并不能为120米传递多少面，主要反映在结构的刚面判断上，此外用巨型框架来做，这样的确可以提高整个屋面结构刚度，但是耗钢量比较大，第二个比较大的问题，就是它对温度作用比较敏感，对建筑来说温度一直是我们比较头痛的、要解决的一个问题之一。

最后，我们采用了一个单向的张弦桁架结构，而业主要求整个净高要在14米，高度要求又受到限值，这样的话我们做了一个改进，两个索组合起来做。施工完了以后整个状态还是比较理想的，整个施工过程当中也碰到一些问题。这就是整个的屋面形态，我非常简单地罗列了一下给大家看。

此外我们也考虑怎么样来完善处理它的挑檐，建筑比较得意之一就是它的挑檐非空间使用，同时挑檐也反映出传统中国建筑的特色，在这个过程当中我们也反复进行了比较。最后有这样的方案，这个挑檐有一个很大的特点，它不可能，或者是不能利用里面钢架的刚度用悬挑的方式进行延伸，因为它是波浪式的结构，没法提供这样的延伸，所以我们做了这样的挑檐，应该说还比较成功，特别是这个撑杆。这是一些支撑方式。

因为它是一个张弦结构，我们用不同的预应力来反映什么时候是最佳状态。这是预应力过程当中的一些过程和参数，应该说还是比较可以直观地反映出张弦的索所起到的作用，同时我们对索的应力也进行了控制，一般性控制在0.4。这是一些应力方面的附加分析。

同时我们也做了西展厅的分析，分析结果是4.3左右，我们认为4到5之间应该是比较合适的。因为在整个世博项目设计过程当中我们有这样的体会，可能作为结构工程师来说既要符合建筑师的整个设计理念，但是又不能用单一的结构形式，或者是两种结构形式来有机结合，这就使得我们由构件设计来转换对整个设计的思考。

我们抓住两点：第一个是用钢量指标，凡是超过我们的想象的话我们总是觉得存在一个不合理。此外我们也判断它一个整个结构承载力情况，试图来反映出安全的等级和承重。这是我们西侧展厅的分析结果，还是比较理想的。

然后我们可以看一下主题馆的钢框架结构的分析与设计。这个结构有两个，东侧有两层展厅，这种情况下我们对它的良性考虑就尤为重要了，因为涉及到用钢量的问题。我们采用了一种桁架形式做比较，同时也做了一些实腹梁的设计。实际做下来的效果是非常不错的，同时它满足了机件设计过程当中高度的要求。

最后考虑到柱间支撑，因为从整个结构设计来看，它应该能够满足整个结构设计要求的，但是从结构体系判断过程当中来说它有上中下行的概念，也就是说柱形成的结构理念要薄弱，同时在结构分析过程当中也发现由于东侧展厅和西侧展厅布置不一样，造成结构在地震作用下的扭转效应比较大，所以我们做了一些支撑的分析。这个分析有两点，一个是在建筑允许的空间来设计支撑，第二个怎么样用最小的支撑体系来达到最好的平衡。考虑到两个方面，我们最后确定了一个柱间支撑的位置，但是用什么样的支撑我们颇费周折。

最后我们在这个项目当中采用了混合支撑，这颇费周折，但是混合支撑做出来的效果非常好，这个刚度主要是在温度过程下怎么样减少温度效应。

这里做了一些分析，这个分析就不详细说了，以后再在文章中跟大家汇报，同时我们也对整个柱间支撑做了一些评价，效果也非常不错。我记得做混合支撑的同济有两位专家当时强烈地持反对态度，但是我们做了一些详细的分析讨论，后来他觉得：哎，这种创新也是比较好的。我觉得碰到问题去创新可能比较容易得到一种效果，如果就为创新而创新的话可能会适得其反。这是我们最后得到的一个最终方案。

这是我们在施工过程当中的两组照片，一个是普通支撑，这是一个阻尼器支撑。现在做出来的效果还是不错的，另外，我们也做了一些关键节点设计，因为对钢架结构来说它的节点是非常重要的，一个是拉索在桁架两端的结构，我们做了节点的弹性系数分析。在这里我也请教了秦校长，他是这方面的专家，这是我们做的一些分析，分析下来以后觉得它的安全储备还是比较大的，我们感觉这个还是可以承受的，4倍还是可以承受的，当然了，达到5倍的话那是最理想。

同时还有一个张拉索的设计，这个节点是我们的创新，我们做了个分析，分析下来还是相当不错的。此外我们还做了一个人字型的支撑节点分析，这个做下来效果也是非常好的。

可能我太快了，有一个索的支撑节点没有跟大家反映出来，由于时间关系不能回过头来了。在各个方面做了很多分析，按照常规张拉由于支撑杆的作用会卡死，这样要让它拉的过程当中让索自由地滑动，但是受力性能要非常稳定，所以这一点上我们做了很多的比较，最后选中了现在的情况。我们可以看一下现场的照片，就是这样的支撑，就是这一个节点，做得非常不错，因为它是一个V字型的，一拉以后很难把它的预应力施加给上面这个空间桁架，这是我们当时一直在困惑的问题，现在做下来的话效果还是非常不错的，它是两根索，非常轻巧。

这是一个屋面系统的支撑系统，因为考虑到空间桁架是不等高的，高差是3米，这样的话我们只能用这种支撑系统，因为是不等高的原因造成的。这是一个支撑，我们的放大情况来看，应该说做得还是比较成功的，我们在颜色处理的时候采用了浅中灰的颜色，它的颜色实际上相当于是无色的，它跟任何颜色搭配的时候会把自己的颜色给掩去。

这是一个挑檐部分的结构。这是我们一个人字型支撑的柱头和柱脚的照片。这是在安装过程当中的照片。这个安装过程中我们每一个桁架有高低的。这是在安装屋面时候的照片。我们可以看到整个形成一个波浪型，你看到非常漂亮！

接下来我给大家汇报一下西班牙馆。西班牙馆还是分两块，大家看一下，一个是国家馆展区，地理位置非常棒，这是它的主入口，整个建筑设计像一个篮子一样的，非常飘逸！用世博会主席的话来说，他说这个馆可能是建成了以后可能是历次国家馆中最漂亮的，如果建好了以后像图画出来一样，我们应该肯定他的判断。另外建筑师在建筑设计过程当中希望找到一种建筑元素和材料来能为东西方所共同接受就是藤的编制物，在古老的时候我们都会用藤来做，这是一个模型，没有一个墙面是平行的，而且至上而下都是平面的，所以建筑师很难理解，建筑结构工程师也很难理解，所以做了模型，这个模型是一层层做出来的，是这样的结构。这种结构在做的时候我们是颇费周折的。最后我们用了一个立体的曲面墙的体系来完成这样的设计。这是一个剖面图，这是两个立面图，非常漂亮！

这是内景效果图。这个建筑师要求比较高，这个建筑师非常有名，他说上面沿着墙面和顶的接角处要开30公分的光板，我当时说你这样做的话漏雨怎么办，他不管，他说你应该去负责漏雨的事情。还有更残酷的事情一会儿再跟大家汇报。

这是它的效果图，应该说很漂亮，建完以后内墙也是采用藤编织的东西。日本的世博会西班牙场馆也是做得很漂亮的，是用六角型来完成它的立面设计。这是一个三层平面，三层平面在我们整个右边部分总共有8400个平方米，从目前建设情况来看是国家馆最大的，本来要超过1万多一点点，因为实在不允许他这样做，才缩小的。5月18号要在这里举行一个宣传活动，如果大家有时间可以去看一下。

这是用NURBS的建力加膜的。这是我们看到这是一个有楼板系统的结果，把楼板抽掉以后，可以看一下，这里是进口处，这是进口大厅，这里是它的整个展示空间，整个很复杂，我们试图用红和绿两种颜色来反映出来，墙体的厚度是1米2左右，是钢结构做成的，所以我们试图用红的和蓝的来区分内侧和外侧的结构体系。然后我们也选了一些杆件，应该说这些杆件选得非常成功，这个西班牙工程师大概在西班牙是属于NO.1的，70岁，所以结构工程师保持良好的心态是可以长寿的。

这是我们每一个段面上截取一个段面的变化情况，每个墙面的情况不一样，有一些是宽的，有一些是窄的，有一些是上面宽一点，有一些是下面窄一点，是这几种类型，我们大概看一下这个墙体的类型。比较残酷的是到西班牙以后，本来我们是一组杆子下来的，但是他希望外杆离地面50公分，这个对我们来说是巨大的挑战，本来是两根杆，你50公分没有任何意义，1米5还好说，但是建筑师就要这种效果。所以在这种情况下，我觉得我们国内的结构建筑工程师还是比较幸运的，只要我们发话，他们还不敢不做。横向是一个墙体的梁，竖向是墙体的柱。这是一个多媒体的空间。这个多媒体空间花了很多精力来做，还有楼，如果没有楼板还可以，有楼板以后应该说对墙体本身的承载力有很大的考验。

这是一个角，就是背角，建筑师还是需要在20层楼的时候把整个墙体用角来斜上去，然后再跟屋面结构相交。这是背面的，背面是一个走廊，整个的一个走廊，我们用这样的东西来反映出墙体结构。这是墙体结构和楼板的连接。因为楼板的长短不一，所以要进行嫁接，竖向杆和横向杆的连接非常非常重要，这个节点是受力的节点，总的原则是竖向杆可以贯穿，但是横向杆有一个错位，这是不同的一些节点，这是节点削弱以后的加强。这是它的连接，你看一下最后建筑师一定要采用编织型的错位，完成设计以后感觉这些看似无理的要求，但是如果你们战胜这种挑战以后也会获得一种喜悦。我们对特殊的节点都进行了分析。好的，这大概就是西班牙馆的设计，西班牙设计到目前为止整个进行得非常顺利的，也是开工得比较早的国家馆之一。

接下来汇报一下英国馆的设计，这是英国馆的地理位置，在国家馆展西。英国人到上海来，它的国家馆是一种礼物的展示，你看一下，它整个设计过程是一个包装的礼物，把这个礼物逐步逐步打开，到第三张图来看，整个建筑就按这样的形态来设计，我觉得非常有创意！总共建筑面积1千多个平方米，但是它可以达到一种惊人，或者是吸引人的效果。为什么这样说呢，西班牙馆在讨论的时候就说，他说你们国家预测6个月184天的世博会展示期间大概有7千万人会来，超过日本的大阪世博会，如果有20%到我西班牙去看的话，就是1400万，我就成功了，因为整个西班牙国家也就3800万，所以所有的设计宗旨就是吸引人们过来看一下，然后得到一点什么离去，那么得到什么呢，就是得到一些概念走了，因为这种概念背后是一种分享。它整个展示礼品是什么呢，是用蒲公英的概念来体现，所以它总是从生活中来找一种共性的理念来演绎成一个理念的设计，这非常重要，因为理性和浪漫要相结合。这是效果图，很漂亮的！然后夜景的时候可以把里面的活动通过光纤维透到室外，即使不进去也可以想象得到里面丰富多彩，带着这种遗憾离去可能会更吸引。

里面是一个接近于1千米的展示空间，它整个东西做成像刺猬一样的，一根根东西出来，每根长是7米，中间是一种塑料，相当于亚克力这种材料一样的，这个是亚克力材料，白天的时候可以把外部的光通过亚克力来折射进来，里面不用照明也可以，晚上的时候把里面的照明放射到外面去，这就是它的奥妙之处。原来建筑师在做的时候坚持要用亚克力材料来作为承载力的构件，当时我们不同意，为什么不同意呢，我们这个没法做。我找了一个理由，我说你在欧洲，或者是中国大陆找到任何一个以亚克力材料设计的标准吗，显然没有，没有亚克力作为结构构架的设计标准，这个是没有的。他的材料指标不符合，后来这样的话他就妥协了，从这个可以看出来建筑师是有一个追求，有一个梦的追求。这是它的库房空间的一些灯光处理。

我要说结构的什么概念呢，它整个结构是一个盒子，是一个木结构来做的，下面是钢柱支撑的。它的材料不一样，中间的木盒子是木头做的，下面是钢架，他做出来了以后希望是随风飘动的，很浪漫，但是这个东西首先第一个做了风动实验。同时也做了透光、受力各方面的情况。现在的结果做下来还是很不错的。

然后是部分馆。先看一下荷兰馆，是在这个位置，荷兰馆的最大特点是幸福街，让你走在这条街上跑到各个房间、空间去感受，去体会这个国家的快乐和构件，是用建筑结构组合起来的，它是挂在街道上的，这个也是比较独特的。这就不详细说了。

我们看一下法国馆，法国馆的地理位置在这里，法国建筑师认为城市主要是让人生活在里面宁静、安静，所以他在水池上把一个白的边柱挂在上面，多宁静啊，同时法国建筑师对城市绿化的理解是延伸到屋面上，在景观设计当中中国和英国比较接近，是用自然的植被来理解景观设计。另外，它的墙壁交叉部分原来是很有名的一个法国公司用C120的混凝土来拼装成为一个受力墙体，但是金融危机以后他不干了，不出这个钱了，所以就用钢结构来替代。

这个整个设计过程当中把结构分解以后再把它组合在一起受力，整个还是比较简单的，结构设计中如何来真实地反映建筑的意图，或者是把建筑意图完美地体现出来，可能今后这个就是我们结构工程师的生存之道了。

最后介绍一下丹麦馆。丹麦馆它的建筑设计非常有特色，做的时候是这样的，说：一个国家、一个社会是靠两个支柱来支撑的，一个是社会的经济，一个是社会的福利，所以它用两个对数螺旋来把整个馆撑起来，这个馆做得非常好，同时反映了北欧国家的治理基本理念。整个结构是比较复杂的，结构是没有定数的，是一种表现的形态，然后再做到经济、合理、科学，力的传递路径明确，这个我们也做了一些分析，应该说效果还是不错的，显然结果还是不错的。

我今天就大概跟大家汇报这些。因为时间限制，我就不往下说了。谢谢大家。