【AT建筑】基于建构的形式——西安丝路国际会议中心（by gmp+同济院）
【AT导读】在西安丝路国际会议中心项目中，建筑师与结构工程师在“基于建构的形式”策略上进一步突破，设计不仅仅是对中国古典建筑新的诠释，各专业紧密配合、施工措施与设计方案衔接得当，也是对古老工程管理思想的继承和延续。另一方面，其建构过程亦是艺术纯净性与技术复杂性的深度交互。结构、机电、构造等技术在实现各自使命的同时消隐于空间之中，极致的技术创造了极致的艺术，却并不一定需要展现技术本身。
西安丝路国际会议中心
西安丝路国际会议中心鸟瞰 ©CreatAR Images
推荐人：李兴钢
中国建筑设计研究院有限公司总建筑师，中国建科首席专家，全国工程勘察设计大师。
每每品读一座建筑，就如同聆听一首建筑之空间、形式、结构、技术、尺度等的协奏曲，随着乐章如画卷般展开，音乐之思想直击人心。此次“AT建筑”推出的西安丝路国际会议中心，就是这样一个令人回味的作品。在富于简洁性、秩序感、现代性的建筑形式背后，蕴藏着一种融艺术于技术之中的无限张力。在传统与现代、庄重与纯净、深厚与简洁的碰撞中，这种张力不仅在于微微起翘的上下月牙与其间有序排列的立柱形成的优雅立面中，更在于巨型钢结构桁架体系悬挑的超大尺度上月牙与悬挂的双排受拉立柱中；不仅在于飘浮的下月牙、均质柱廊与玻璃幕墙的轻盈、通透中，更在于悬挂体系精确的力流传递和尺度控制中；不仅在于小会议厅围绕中心3层大会议厅的中正布局中，更在于九宫格的巨构式结构体系中；不仅在于超大、超高的无柱空间与纯净界面中，更在于依托结构系统的多专业高度整合中。就在这形式与技术的交互中，建筑师与结构工程师完美合奏了一曲令人感喟的复杂而独特、理性又诗意的建筑艺术之歌。
NO.1
“如何才能在成为现代人的同时溯源，如何才能在唤醒沉睡古老文化的同时投身普世文明之中？”
——冯·格康
▲西安丝路国际会议中心东北角夜景鸟瞰 ©CreatAR Images
在古老的灞河边，一座大型会议中心拔地而起，与西安丝路国际会展中心、西安奥林匹克体育中心一同作为“一带一路”三大标志性工程。西安丝路国际会议中心（以下简称“会议中心”）试图抓住中国古典建筑的神韵，扎根于地方特色文化，同时又和西安固有敦实厚重的形象拉开距离，追求国际化的现代建筑语汇，创造轻盈舒展的建筑气质。以简明抽象的手法传承中国古典建筑特征并给予新的诠释。
▲西安丝路国际会议中心夜景 ©CreatAR Images
▲西安丝路国际会议中心人工水景 ©CreatAR Images
1.1 形式溯源
中国古典建筑大都采用均衡对称的布局方式。会议中心以正方形为体量，辅以1：4高宽比的立面，塑造宏伟庄重的场所感。平面同样沿用方正严整的布局思路，将清晰的功能逻辑贯穿始终：内核为多功能厅，外圈的层层环廊环绕小厅及辅助用房，分为3个层面竖向展开，形成均衡的空间布局。东、西、南3个方向的正轴线处设置不同的入口空间，南侧通高主入口朝水面敞开。结构遵循严密简洁的几何原则，20个划分平面的核心筒承担结构的竖向荷载力，同时通过正交钢桁架支撑楼板，悬挂部分功能用房满足会议使用功能，创造了特有的无柱空间体验。
▲西安丝路国际会议中心鸟瞰 ©CreatAR Images
不同于西方建筑，中国古典建筑的立面由屋檐、柱廊等主体结构构件通过虚实关系进行表达。会议中心的重檐，是一对上下镜像的白色“月牙”，中间嵌入的180根钢柱，回应了理性规整的柱式，微微内弧的柱阵呼应立面的曲檐，给予一丝灵动。“月牙”间的玻璃幕墙将灞河美丽的景观引入室内，在南侧形成开放友好的入口空间。当夜幕降临，上下月牙被点亮，形成夜幕下的标志性景观，南侧通透的玻璃幕墙在室内灯光的作用下，呈现出悬浮而宏大的会议中心形象。
▲西安丝路国际会议中心立面日景 ©CreatAR Images
▲西安丝路国际会议中心立面设计草图 ©gmp建筑师事务所
1.2 工程溯源
在古典官式建筑工程中，建筑与土木不分家，建筑师、工程师与匠人合为一体，这也促使了中国古典木构设计可以通过营造法式、营造法源等简洁的原则高效控制结构、建筑空间、木材使用及节点构造。而现代建筑工程中，专业分工虽然得到了细化，却也导致了设计层次繁复、设计流程冗长等问题。比如主体结构、幕墙龙骨、装饰材料层层叠加，各专业施工分离造成精度误差。
▲远眺西安丝路国际会议、展览中心 ©CreatAR Images
▲西安丝路国际会议中心日景 ©CreatAR Images
会议中心从2017年第三季度开始进行概念设计，年底即进入桩基工程，隔年5月钢结构封顶，2020 年初竣工，建造工期压缩在两年以内。设计原则简洁，全过程引导多专业推进。结构和幕墙专业在设计前期的决策过程中就已深度参与并对接，施工方也提前依照建筑特点进行了谨慎的施工规划。
©sbp施莱希工程设计咨询有限公司
设计初始，针对建筑的特色三层柱林，建筑师和结构工程师共同构思了两种方案：1）柱子为支撑体系，幕墙为索网体系悬挂于后方，结构体系使用核心筒支撑大屋面，部分楼板悬挂，实现悬浮的感受；2）悬挂体系，细柱和幕墙相互融合，共同悬挂在屋檐之下。
▲西安丝路国际会议中心细柱方案比较
©sbp施莱希工程设计咨询有限公司
▲西安丝路国际会议中心立面吊柱细部 ©CreatAR Images
经测算，悬挂系统对细密的挂柱更有优势，20个核心筒悬挑出上月牙形屋面，并利用悬挂立面悬吊下方的月牙。这种手法不仅实现了超级纤细柱，也实现了会议功能所需的大跨空间。建筑单体的四面空间不同，南侧为通高的玻璃幕墙，约42m高，完全挑空，中间无楼板支撑，幕墙跨度约42m，由两侧的角部向中间随月牙的形状逐渐减小，最小跨度约 20m；其他三个立面的幕墙均由楼板弱连接，跨度约16m。首层通过玻璃肋立柱撑起四面通透的玻璃幕墙，使会议中心悬浮于大地之上。
▲西安丝路国际会议中心墙身大样图 ©gmp建筑师事务所
在结构设计概念确定的基础上，结构工程师继续针对玻璃幕墙提供了3个幕墙体系的设计方 向：1）竖向为鱼腹索支梁；2）竖向的双索和横向的肋；3）竖向的肋和横索加固。
方案1鱼腹索支梁虽然可以有效抵抗变形，但相应的节点也更加复杂，鱼腹的高度随立面跨度而变化，提高了工程难度；方案2和东、西、北三面的幕墙形式相冲突，削弱了竖向挺拔的立面形象；方案3更能表现垂直向柱林的拉伸感，建筑水平向元素被弱化。最终，设计沿用了立面横索竖肋的方式。
▲西安丝路国际会议中心幕墙细部 ©CreatAR Images
随后，幕墙设计师进行幕墙节点的设计。工程师们尝试了钢桁架、三角桁架、鱼腹梁等多种构件组合形式，经过多轮比选，最终选用原概念设计方案：由焊接矩形梁形成钢梯+水平拉索系统保持横向稳定性。每间隔3m左右设置一个高42m、宽0.6m的梯子型钢结构，下挂下月牙形成受拉效应，竖向每3m设置不锈钢水平拉杆，西面拉杆闭环，起到稳定的作用。和其他方案相比，梯子型构件简单细密，和建筑的轻盈通透以及细密的柱林相吻合。同时结构与玻璃幕墙的分割相匹配，玻璃分割为水平向0.6~2.25m、竖向3.5m，也适当控制了玻璃板块的经济成本。
▲西安丝路国际会议中心梯子型钢构吊柱细部 ©CreatAR Images
从结构角度看，南侧的吊挂幕墙在实际操作中具有很大的难度。吊挂幕墙像秋千一样，水平方向不稳定，侧向风作用下会变形或摆动。如果吊柱过长，可以吊挂的荷载有限，吊柱也会在风力作用下颤振，发生肉眼可见的摇摆。结构工程师初期针对幕墙吊挂结构单独进行了分析，发现梯子型钢骨会有比较大的挤压和扭转变形，且局部有错动，于是提出增大幕墙构件解决刚度问题。
▲西安丝路国际会议中心节点参考草图 ©sbp施莱希工程设计咨询有限公司
但在和建筑师、幕墙工程师讨论后发现，幕墙稳定问题的根本是结构体系的问题，增加幕墙构件只是辅助措施，主要症结在于幕墙边界框架的稳定性。于是在建筑师的建议下，工程师把玻璃幕墙和吊柱下月牙放置在主体结构里作为整体进行分析，同时提出了多种方案加强下月牙的稳定性，例如增加 V 字水平支撑撑住下月牙，与主体结构脱开直接和地面相连。设计选取了将结构和建筑空间融为一体的方式, 通过加强幕墙角部的结构以及利用南侧水平楼板约束下月牙，在不增大幕墙构件的前提下，解决了南侧幕墙稳定性的问题。
▲西安丝路国际会议中心入口用于支撑下月牙结构的连接体
©CreatAR Images
1.3 建造回顾
后期施工最大的难点在于对180根钢柱和260根幕墙组合钢吊柱的处理。幕墙直接置于钢结构受拉柱上，对拉柱的精度提出了非常高的要求。钢吊柱的变形随吊柱主体荷载发生变化，采用结构分析软件进行仿真模拟，计算出每根钢吊柱位置处的主体结构变形，结合沉降量制定钢吊柱的施工方案。在关键时间节点对主体结构进行有效的监测和复测，确保挂柱定位精准。结合现场施工安装工艺，最终将结构立面、水平平整度、构件制作变形量、构件安装垂直度等误差控制在5mm以内。
▲西安丝路国际会议中心钢结构 ©TJAD
在施工过程中，每根拉柱不允许受压受弯，所以对施工和卸载的工序要求严格。经过探讨，施工单位和工程师决定结合施工步骤的仿真模拟，对幕墙和钢结构进行交叉施工，工序无缝衔接、数据链透明共享。施工步骤为：1）塔吊、主钢构搭建；2）底层胎架搭建，支撑下月牙施工；3）利用塔吊和履带型吊车，无支撑搭建上月牙胎架，从上至下焊接挂梯字型吊挂柱，随后安装上月牙铝板；4）下月牙合拢后，吊柱与下月牙连接并卸载，之后安装下月牙铝板；5）安装幕墙玻璃；6）搭建底层玻璃幕墙；7）最终完成卸载。
▲西安丝路国际会议中心施工工序示意 ©gmp建筑师事务所
▲西安丝路国际会议中连桥 ©CreatAR Images
NO.2
技术营造
同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司（初步及施工图）
结构体系如何“内化”且安全，机电系统如何“隐形”而高效，如何将建筑、结构、机电融合共生，消隐于空间？
技术是创造建筑的基石，从建筑设计、施工到运营，技术的应用贯穿于建筑的整个生命周期。老技术的进步和新技术的诞生不仅可以提升建筑的功能性和多样性，还可以降低建筑的建造成本和运营风险。技术是理性的，赋予建筑客观的实施性与使用性。艺术作为建筑的另一面体现了建筑的艺术修养和文化价值。艺术是感性的，赋予建筑情绪与感受，通过营造独特的空间氛围和人文精神，给人以美的享受和思考。
▲西安丝路国际会议中心立面近景 ©叁山摄影
2.1 艺术形态：悬浮的月光宝盒
会议中心作为一座207m见方的巨大建筑，4个立面完全对称、统一。内部功能由平面3个圈层及竖向3个楼层构成，各层平面均以主会议厅为核心围绕环廊，外圈布置小会议厅、交通核等功能，形成方正对称的空间布局。主要采用玻璃、钢、铝板等现代材料，选用纯净的白色覆盖主要展示面，无色透明的玻璃打造通透感。建筑形体的纯粹与内在空间的规整形成均衡、和谐的比例，将会议中心轻、薄、透的氛围烘托到极致，营造出月光宝盒悬浮于空中的景象，简洁却极富张力。
▲西安丝路国际会议中心实景照片与效果图的比照
©是然建筑摄影（左），gmp建筑师事务所（右）
2.2 技术营造：消隐于空间的建筑技术
建筑师对于“纯净的艺术化空间”的追求依托于结构、机电等“技术的消隐化营造”。结构体系 如何“内化”且安全，机电系统如何“隐形”而高效，如何将建筑、结构、机电融合共生，消隐于空间，是设计过程的重要课题。
▲西安丝路国际会议中心主入口门厅 ©叁山摄影
因会展运营需求，项目需配置3个净使用面积达4300m2的无柱会议空间，超大尺度空间的上下叠加布置为结构设计带来了较大挑战。另一方面，建筑师对于纯净空间的追求使结构需要消隐于空间，形成207m×207m的无柱空间。如果采用传统的柱网，功能复杂性和空间多样性将难以提供干净整洁的界面。经过多次讨论，最终确定利用服务于交通组织、管线串联的20个核心筒打造20个竖向支撑筒体，构成巨型钢框柱网结构体系承载建筑的竖向力，水平传力由八横八纵的4m高钢桁架承担，夹层的附属空间悬挂于桁架。通过将建筑核心筒与结构柱相结合，辅以桁架的悬挂结构体系，最终形成全无柱空间。
▲西安丝路国际会议中心巨型钢框柱网结构体系示意图 ©TJAD
对于外立面设计，建筑师追求通透、悬浮与序列。高透无色的全玻璃幕墙打造震撼的通透感，180根直径600mm的纤细结构吊柱分两排排布，既承担了4片下月牙的吊挂结构，也作为立面的重要艺术表现元素参与建筑形体的构建，营造建筑立面的序列感。4面玻璃幕墙均采用竖向龙骨及横索加固的结构体系，加强竖向感受。幕墙结构采用不落地的梯形钢组合吊柱，呈受拉状态，保证结构安全的前提下，使幕墙的通透性最大化，加强悬浮感。
▲西安丝路国际会议中心幕墙构建图 ©TJAD
▲西安丝路国际会议中心外立面 ©是然建筑摄影
项目的主要功能为举办高规格峰会，因此对机电系统的实用性、舒适性要求较高。建筑师追求的纯净空间，又要求机电系统“隐”于空间之中。在设计初期，将机电系统按照3个层面进行系统性的排布规划：1）梳理必须配置的大规模机房，集中布置在有较好管线接入条件的地下一层北侧及东侧，最大程度地降低对南侧主入口及西侧VIP入口的影响；2）各楼层空间需配置的设备机房、强弱电间、管井等需上下贯通的设备空间，80%以上布置于20个核心筒内，为室内创造规整干净的界面，空调机房及附属于主会议厅的机房均隐藏在悬挂的夹层空间内；3）为保证室内空间具有同外立面一样的纯净感，入口门厅、会议厅等主要面客区域的所有机电管线不出现在结构层以下，其中主入口门厅为通高的纯白色超大尺度空间，传统的空调顶送风管道及风口会破坏这一纯净感，因此沿幕墙内设置一圈条形地板送风口，东西两侧采用分层温控条形喷口侧送风。
▲西安丝路国际会议中心会议厅机电管线排布BIM模型 ©TJAD
▲西安丝路国际会议中心会议厅机电管线排布效果 ©是然建筑摄影
▲主入口门厅沿幕墙内设置一圈条形地板送风口 ©是然建筑摄影
对于二层夹层和三层的中间观景平台，结合吊顶分割及灯具布置设置顶部条形下送风口，较好地将送风系统消隐于室内设计。
建筑、结构、机电的融合与共生所创造的空间美学，实现了“消隐技术”的营造，成就了“纯净空间”的呈现。
▲阳光透过幕墙 ©是然建筑摄影
2.3 技术实施：伴随式BIM设计的应用
BIM作为近年在行业内掀起热潮的高新技术，为建筑设计提供了不断探索、创新、完善的可能性。会议中心因其重要性强、复杂度高、周期紧等特点，在设计初期就采用伴随式BIM设计，全过程同步设计、建模、校对、反馈，充分利用BIM模型三维整合信息的优势，为团队优化设计、解决问题提供了高效准确的技术手段。
▲各专业BIM模型 ©TJAD
例如为充分实现幕墙的通透感，结构桁架贴近幕墙处进行了收尖处理，减少与玻璃幕墙的接触面，但东西两侧此区域为服务走廊，需水平穿越大量管线，收尖的斜面不利于管线排布。利用BIM三维设计进行大量的管线分析后，将一层夹层内回风管经楼板留洞连接至一层卫生间，设置管井及侧墙回风口，将给水管、热水管、电气桥架均移至周边服务间、卫生间内穿行，在满足机电运行的同时，实现外立面的通透感。
▲西安丝路国际会议中心主会议厅 ©是然建筑摄影
作为示范性工程，会议中心的伴随式BIM设计对项目的短周期实现与高品质呈现有着至关重要的作用，充分体现了建筑技术的发展能够更好地实现建筑艺术的提升。
▲西安丝路国际会议中心西立面呈现 ©叁山摄影
NO.3
技术图纸
▲西安丝路国际会议中心平面图 ©gmp建筑师事务所
▲西安丝路国际会议中心剖面图 ©gmp建筑师事务所
以上项目资料节选自《建筑技艺》杂志2023年2期：
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参考文献
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[5] 张峥，丁洁民，张月强，等. 西安丝路国际会议中心大跨度刚性悬挂幕墙结构设计及关键技术研究[J]. 建筑结构学报，2021，42（S1）：18−27.
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[7] 宋戈，张思煜，刘瀚超. 结构消隐——建筑立面建构的一种方式[J]. 建筑技艺，2020
（3）：120−123.
2023年2月刊
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