库伊特地域特色建筑结构三维设计

　　做结构设计这些年，接触过不少跨领域的建模需求，这次的库伊特建筑结构模型，是之前配合文旅项目做场地适配时梳理的成果，很多做户外场景搭建、文旅配套设计的同行应该能用到。先从实际应用场景说，这类建筑结构主要适配草原缓坡地带的文旅标识、小型服务站点搭建，库伊特当地的丘陵草原地貌有个很明显的特点，就是场地坡度起伏均匀但没有平整的硬质基面，常年主导风向是西北向，冬春季节的阵风风速能到六级以上，所以结构设计的时候首先要解决的就是坡地安装的适配性，还有抗风载的冗余设计。

　　从功能特性来看，这个结构不是单纯的景观标识，它整合了场地导视、小型休憩遮蔽、周边环境标识三个核心功能，主体标识部分的立体字采用悬挑式安装，下方预留的1.2米净空区域可以供过往行人临时避雨、短暂停留，结构底部的基座没有做常规的整块混凝土承台设计，而是采用了三点式可调支撑脚，每个支撑脚的调节行程是150毫米，适配坡度在0到15度之间的缓坡场地，不用大规模开挖平整场地，能最大程度保留原有草地的植被完整性，这也是针对草原生态脆弱区域做的针对性设计，毕竟在这类生态管控区域，大规模土方作业的审批流程很复杂，可调支撑的设计能把现场施工的土建工作量压缩到最低。

　　说回设计思路，最开始做方案的时候，第一版是常规的落地式混凝土基座，现场踏勘之后发现库伊特当地的冻土层深度是1.2米，如果做常规固定基座，埋深必须超过冻土层，不然开春融冻的时候会出现基座抬升倾斜的问题，施工成本和对场地的破坏都超出了项目预期，后来才调整成了装配式可调支撑的方案，所有结构构件都是工厂预制完成，现场只需要做基础的地脚锚栓固定，不用现场浇筑，安装周期能压缩到两个工作日以内。外形尺寸方面，主体标识字的高度是1.8米，整体结构的总高度是3.2米，横向总宽度是6.4米，安装边界的要求是，结构后方距离乔木等高大障碍物的距离不小于5米，避免强风状态下树枝倒伏撞击结构，前方预留的视距不小于20米，保证在通行道路上能完整看到标识内容，支撑脚的布设范围是横向5.8米、纵向2.2米的矩形区域，现场定位的时候只要把这个区域内的浮草、碎石清理平整就能安装，不需要额外做场地硬化。

　　结构的受力设计上，主体框架采用的是矩形钢管焊接成型，表面做氟碳喷涂处理，能适应草原地区强紫外线、昼夜温差大的环境，避免短时间内出现漆面脱落、结构锈蚀的问题，立体字部分采用的是ABS板材吸塑成型，内部预留了LED灯带的安装槽位，如果有夜间照明需求，直接在内部穿线装灯就行，不用额外在结构外部走明线。之前做受力验算的时候，按照当地十年一遇的最大风载做的仿真，结构的最大形变位移控制在1/800以内，完全满足户外构筑物的安全规范要求，连接节点全部采用8.8级的镀锌螺栓，避免长期户外使用出现螺栓锈蚀无法拆卸维护的问题。

　　很多做场景建模的同行容易忽略安装边界的细节，这个模型在建模的时候就把支撑脚的调节余量、节点的安装操作空间都预留出来了，比如支撑脚和主框架连接的位置，预留了200毫米的扳手操作空间，现场安装的时候不用特殊工具，普通的活动扳手就能完成紧固作业，结构的所有棱角都做了R20的圆角处理，避免行人磕碰受伤，毕竟是公共区域的构筑物，安全细节必须考虑到位。另外，结构的排水设计也做了针对性处理，顶部的标识字做了3度的向后倾斜角度，雨水会顺着字的背面流到结构后方的草地里，不会顺着正面流下来影响下方停留的行人，框架的矩形管构件全部做了密闭焊接，端部加了封堵盖，避免雨水灌入管内部造成锈蚀，也防止虫鸟在管内筑巢影响结构使用寿命。

　　之前有同行问过，为什么不把基座做成和地面完全固定的形式，其实在草原这类区域，装配式的结构还有个优势，就是如果后期场地规划调整，整个结构可以完整拆卸移到其他位置重新安装，不会产生建筑垃圾，也不会在原场地留下硬化的混凝土块，对生态环境的影响降到最低，这也是现在户外文旅项目越来越倾向的设计方向。建模的时候，所有构件的装配关系都按照实际生产的公差要求做了配合，比如螺栓孔的间隙留了2毫米，现场安装的时候不会出现孔位对不上的问题，管材的壁厚也按照实际受力要求做了区分，主受力立柱用的是4毫米壁厚的矩形管，辅助支撑用的是2毫米壁厚的管材，在保证结构强度的前提下尽可能控制整体重量，整个结构的总重量控制在320公斤以内，现场安装不需要大型吊装设备，四个工人配合手动液压搬运车就能完成安装作业，大幅降低了偏远区域的施工成本。