1、博物馆建筑设计及结构设计概述关键词：建筑设计 结构设计 博物馆 框架结构摘要：此次的博物馆设计的用地位于甘肃省张掖市，博物馆主题为“黑水国遗址博物馆” 。博物馆建筑属于文化类的建筑，对于空间的品质与场所感是设计重点。主要的功能有门厅接待、展览区、藏品库以及办公管理用房。在立面的设计方面主要是表达出博物馆厚重的历史感。为满足平面灵活布置的要求，建筑采用框架结构。屋顶天窗出采用平板网架结构。通过博物馆建筑的设计，掌握和了解博物馆建筑的使用功能，已经框架结构和网架结构的基本知识及使用范围。1. 建筑设计部分1.1 建筑设计类型：展览型建筑-遗址博物馆1.2 建筑设计的背景及周围环境：此次的博物馆设计
2、的用地位于甘肃省张掖市，博物馆的主题定位黑水国遗址博物馆。黑水国遗址位于张掖西北 12.5 公里处，南北长 15 公里，东西长 10 公里，是新石器时期的古文化遗址。因傍黑河故名黑水国黑水国分南北两城相聚两公里。图 1 黑水国遗址 1 图 2 黑水国遗址 21.3 建筑设计原则博物馆建筑属于文化建筑的一种，其主要作用是以一定的主题展示某一种客观存在的事物，同时博物馆建筑业具有一定的教育意义，向社会公众传播某种方面的的知识，并且也是为市民提供休闲的交往空间的一个场所。所以博物馆类型的建筑，应该除了要满足合理的交通流线，方便的使用外，对建筑的精神性场所感的构筑也尤为主要。空间的品质，营造的氛围均是
3、博物馆设计的重点内容。1.4 建筑设计思路概述1.4.1 建筑总平面此次基地的面积为 3150，建筑面积为 4200，建筑占地面积为 1488，容积率0.77。建筑主入口在南侧的道路，次入口为北侧到路。1.4.2 建筑平面功能及流线分析通过对建筑功能及流线的分析，本方案博物馆建筑总面积为 4200 平方米。建筑共有 4层，其中三层在地上，一层在地下。建筑总高度为 16m。主要的功能有门厅接待、展览区、藏品库以及办公管理用房。入口门厅兼接待处约 100，主要用作是对游客进行引导，方便其进入各自不同的展区，并且具有人流的集散作用。展览区分布在四层的建筑空间内，面积约为 2500。主要分为了 5 个
4、展区。每个展区更具主题的不同，分别展览不同的展品。藏品库分为一般藏品库与珍品库，面积约为 1000。珍品库设置了良好的安保措施。办公用房位于 1、2 层，面积为 300。 （红色为办公藏品区，橘黄色为展览区，紫色为交流空间，蓝色为报告厅。1.4.3 建筑竖向设计建筑的垂直方向上主要由一个中庭空间贯通，中庭顶部为桁架支撑的屋顶。一层进入二图 3 一层平面图 图 4 二层平面图图 5 三层平面图 图 6 负一层平面图层的部分，除了由楼梯外，更增设了一部长的坡道，主要是因为坡道更具有良好的流动性，是游客在参观的过程中获得一个较为完整的空间体验。报告厅的屋顶以及一层的屋顶可以作为一个室外露台，让参观着
5、在参观过程中可以获得室内外的相互渗透的感觉。除了地上三层之外，博物馆在地下还设有一层，放在地下的原因是首先因为高度的限制，其次是因为这样可以更加突出“遗址”二字。放在地下，从室外入口处可以直接进入负一层，参观者经过一条长的封闭的走廊，渐渐感觉到历史的重量感。 1.4.3 建筑立面设计博物馆的主题为“黑水国遗址” ，既然是遗址博物馆，最终设计者想要表达的目的是让博物馆传递出一种厚重的历史感。所以整个博物馆的形体没有使用曲线的造型，转而全部是棱角分明的几何体。在建筑外立面上，主要采用清水混凝土的材质，灰色的色调更能显示出博物馆所要表达的历史文化重量感。基于对室内氛围的考虑，设计者想要营造出一种神秘
6、切略带压抑感的气氛。所以立面上的开窗只是在某些需要的部位开设了面积不大的窗户。最后是通过对“黑水国遗址”的形体造型进行分析之后，在博物馆的东南立面的墙体进行的与地面约 60的倾斜，是博物馆表达的主题更加贴近遗址本身，同样是博物馆更具表现力。 图 7 博物馆南北立面图图 8 博物馆效果图2结构设计思路2.1 工程地点工程位于甘肃省张掖市，抗震设防烈度为 7 度，设计基本加速度值为 0.15g。2.2 工程概况平面尺寸，4 层，每层层高为 4m，室内外高差 0.6m，走廊宽度 2.5，设计使用年限 50年。混凝土：采用 C35-C25 混凝土。活荷载：门厅接带、展览厅、：2.5KN/ 办公室：2.
7、0KN/ 藏品库：3.0KN/ 2. 3 框架结构选择框架结构是由梁和住连接而成的结构体系。梁祝连接处一般为刚性的连接。选择框架结构的主要原因是采用框架结构体系，可以在内部形成大的空间，能进行灵活的建筑平面的布置。在本次的博物馆设计中，门厅接待以及展厅部分充分连通，几乎没有墙体的阻隔，这样的设计，传统的砖混结构显然无法满足灵活的平面布置，所以说框架结构是最好的选择。2.4 柱网的布置与计算（图 9）：2.4.1 框架柱的布置应满足的几个要求：柱网布置应满足建筑功能的要求。 （建筑结构选型，P42）（ 1）柱网布置应规则、整齐、间距适中、穿力体系明确，结构受力合理。（ 2）因为框架结构是全部由梁
8、、柱构件组成的，承受竖向荷载并同时承受水平荷载，并且框架结构只能承受自身平面内的水平力，因此应沿建筑物的两个主轴方向都应设置框架；柱网的尺寸还收到梁跨度的限制，一般的梁跨度在 69m 为宜。（ 3）柱网布置应便于施工结构布置应考虑施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。设计时应尽量考虑到构件尺寸的模数化、标准化，尽量减少构件规格，柱网布置是应尽量使梁、板布置简单规则。2.4.2 梁截面尺寸的确定框架梁：H=(1/81/12) L b=(1/21/3)H框架连系梁：H=(1/121/18)L b=(1/21/3)H 由这组估算的计算公式。已知 Lmax=9000。取 1/10L所以框架梁 H=9
9、00 b=450框架柱截面尺寸估算经验值 S=b+100 即 S=550。采用正方形截面的柱。2.4 关于抗震的考虑关于建筑抗震设计规范中的规定，在 7 级烈度区且建筑高度小于 24m 的建筑属于三级抗震结构。张掖地区处于祁连山地震带上，属于地震的多发区，所以框架结构防震很重要。关于柱的防震措施： 柱截面尺寸：柱的平均应力太大，会使柱产生脆性的剪切破坏。为了使柱有足够的延性。柱的截面宽度和高度均不宜小于 300mm， 此次设计中柱高为 4000mm，柱截面宽度 550mm，均大于 300mm。 （浅谈建筑框架结构设计中存在的问题及对策，梁丽芳）图 9 平面柱网布置2.5 关于楼板开大洞的问题由
10、于中庭空间的存在，这次楼板的开洞面积约 330，每层建筑面积约 1000，已经超过面积的 30%， 属于不规整的，在计算时，应将全楼所有楼板定义为弹性膜比，也可以将该层洞口边缘节点定义为弹性节点。 （浅谈建筑框架结构设计中存在的问题及对策，梁丽芳）2.6 顶部网架结构（图 10）网架结构是由很多杆件通过节点，按照一定的规律组成的网状空间。它是一种空间的杆件体系结构，具有三维受力的特点，能够承受个方向的作用力，并且网架结构一般为高次超静定结构，倘若一杆局部失效，仅少一次超静定的次数，内力可重新调整，整个结构一般并不失效，具有较高的安全性。网架的跨度可以做的比较大，屋顶跨度接近 30m.，网架结构经济的框架跨度为 30，而且在中间要求不宜设置柱子是，框架结构无法满足这样的跨度。故选择网架结构，并且可以形成丰富的光影关系。3.总结通过对博物馆的设计，掌握了博物馆相关的设计原理以及处理手法。而对于结构的设计，主要通过对使用空间功能的要求，确定了框架结构和网架结构。具体涉及结构的计算与推演，这里不做过多的论述。图 10 屋顶网架参考资料建筑设计资料集博物馆建筑设计原理建筑结构选型（第二版） 建筑抗震设计规范（GB50011-2010 ） 浅谈建筑框架结构设计中存在的问题及对策梁丽芳
