来源：建筑钢结构进展

国家奖

——造价在1,万~7,万美元的工程

阿灵顿高地大楼——阿灵顿，弗吉尼亚州

“这栋建筑是如何被支撑起来？含混不清恰恰是该结构最迷人的特质，这都要归功于幕后的钢桁架的作用。”——MaysaKantner

弗吉尼亚州阿灵顿高地大楼位于阿灵顿罗斯林-巴尔斯顿走廊沿线，将EuniceKennedyShriver和H-BWoodlawn这两个现有项目合并到了1栋建筑中。H-BWoodlawn项目意在让学生们通过对自己的选择负责来学会自我驱动，EuniceKennedyShriver项目则意在教育学生如何在特殊环境下更好地服务他人。由于两个项目共享一栋建筑，就需要精心规划以满足多样化的技术需求。因此，阿灵顿高中的设计目标是要营造21世纪最先进的学习环境。

这座新学校大楼是继马萨诸塞大学艾摩斯特管理学院、位于法罗群岛的GLASIR-托尔斯港学院、与WeWork合作的纽约WeGrow儿童学校之后，BjarkeIngelsGroup（BIG）建筑事务所在美国弗吉尼亚州又一个成功完成的学校项目，BIG建筑事务所和执行建筑师LEOADALY受托打造该项目。该所高中于~学年开始对外招生，可容纳名6~12年级的学生。高地大楼的外墙采用白色釉面砖，以统一的5层结构突出了与呈扇形扭转的教室层之间形成的倾斜角度，强调了建筑的雕塑感以及内部活动及其所蕴含的能量。为了纪念周边社区和之前的威尔逊学校，建筑的选材也偏向于向亚历山德里亚老城的历史建筑致敬的元素。

该建筑坐落在一个紧凑的城市场地上，三面被公路环绕，还有一侧与罗斯林高地公园衔接。建筑被构想成一个由5个矩形结构组成的堆砌体量，这些结构围绕固定的枢轴点旋转。这种做法旨在保留传统单层教学楼所特有的社群感和空间效率。同时，每层楼上方的绿色露台成为教室的延伸，为学生和老师创造了一个室内外连通的学习环境。旋转的中央楼梯穿过建筑物内部以连接4层的露台空间，使学生得以在室外交流，并在社区和学校之间建立起更牢固的联系。上层露台更适用于私密课程和安静的学习区，宽敞的顶层露台和18,ft.2（1,.29㎡）的休闲场地也可作为学校和社区的公共活动场所使用。

BIG的创始人兼创意总监BjarkeIngels解释说：“阿灵顿市区的密度成为了这所学校的灵感来源——我们将教室呈扇形布局排列，让每一层楼都与下层教室顶部的屋顶花园相连，由此形成的层叠梯田通过一个弯曲的楼梯连接起来，这个楼梯贯穿了所有楼层的内部和外部，使不同课程和年龄段的所有学生在视野上和学习实践中都建立起了有机的联系。每个露台都进行了景观设计，不仅适合学生的社交生活，还可以当作非正式的户外学习空间。”BIG合伙人DanielSundlin补充道：“高地大楼拓展了户外教育体验，将露台改造成一个兼顾学习和玩耍的充满活力的空间。在每层楼，学生和老师都可以随时与自然和周围社区建立起联系，从而开创了一所21世纪的学校，同时也为阿灵顿的孩子、家长、教师和邻里提供了一个聚集的空间。”

从威尔逊大道进入高地大楼的学生、教师和教职员工，首先要经过一个3层高的大厅，大厅内设有阶梯式座椅，可增加学生们公共聚会的室内聚集空间。学校拥有许多公共空间，包括可容纳人的礼堂、主体育馆、图书馆、接待处和自助餐厅，都位于大堂附近的中心位置。其他专门为学生服务的空间包括艺术工作室、科学和机器人实验室、音乐排练室和两个表演艺术剧院。教室是串联起教学空间的主要元素，围绕着由电梯、楼梯和洗手间聚合形成的垂直核心区展开布局。当学生从中央楼梯进入教室区时，会看到色谱在墙面上发生的渐变：每个教室的储物柜都有各自的颜色，在发挥导视功能的同时，也营造出充满活力的社交氛围。

EuniceKennedyShriver项目可为11至22岁的学生提供特殊教育，该建筑共两层，可从一层直接进入。在这里还设有专门的空间来支持阿灵顿公立学校的功能性生活技能培训班。在保护隐私的同时，兼顾了各空间之间的通达性：健身房、庭院、康复理疗套房和感官训练间等空间设计都旨在帮助感觉训练及恢复。

这栋5层高的垂直都市学校的设计理念基于将建筑本身作为一个教学工具的想法，户外教室，合作讨论区，遍布四处的竖直可擦写表面，灵活的教室，专门的制作室，先进的技术，支持性编程，以及很多其他的便利设施使得阿灵顿高中拥有不同于全美其他学校的学习环境。这所高中是通过优化功能空间以直接解决用户需求的优秀典范。

这所学校的竖向设计创造性地回应了场地约束条件，满足了提供一个将建筑各层联系起来且为所有楼层提供通达室外空间的中央空间的主要目标。设计团队提出了一个方案，打造了全部毗邻露台的独立的教室区块，这也为相应的项目提供了独特的活动条件。

如果你自上而下俯视弗吉尼亚州阿灵顿的这座新学校大楼，你可能会认为你看到了一把巨大的扇子。这座新学校大楼由5个相互堆叠的钢框架“条块”绕着一个枢轴呈扇形扭转开来。这种扇形布置赋予了该学校单层建筑的感觉，还在条块的下方营造了开放的大空间。将这些条块绕着枢轴旋转散开也促使一种创新性的荷载传递路径概念的诞生，那就是利用浮动的扶壁来支承每个条块的角部。

这个枢轴是布置竖向交通单元和设备单元的合理位置，因此设计了一个混凝土核心筒结构来抵抗扭转和侧向荷载以及重力荷载。这些条块在每侧都打造了浮动的角部，在促进这个设计方案形成的过程中，评估了多种结构概念，包括将悬挑的钢梁和转换柱串联起来，设置和每个条块相互平行的悬挑桁架，以及设置螺旋柱等。最终，从螺旋柱概念上衍生出来浮动式扶壁的设计概念。在螺旋柱方案中，每根柱都随着条块向外呈扇形散开并倾斜，这在每个角部形成了一个螺旋状的荷载传递路径，虽然具有了结构上优雅和简洁的特性，但是也因为斜柱而占用了宝贵的室内空间。为了保留这个室内空间，将螺旋柱向外推出到边墙处，就形成了一个由W12和W14截面打造的桁架+浮动式扶壁体系。

每个桁架都采用了标准的螺栓连接和承压板连接，扶壁则采用了焊接连接。浮动式扶壁导致了附加的平面外荷载的产生，这个附加荷载则通过水平向隔板来将隔膜力传递给核心筒。为了简化安装过程，每个桁架都设计成将上桁架放置在下桁架上的方式来实现完全安装就位，在安装的过程中采用了一些支护立柱来保持体系的稳定。各榀桁架在平面上是相交的，弦杆彼此在立面上互相穿越。负责结构设计的Silman设计事务所和钢结构加工商Banker钢结构有限公司共同协作，通过在关键位置采用复杂的几何连接节点来简化荷载传递路径的连续性。

体育馆、图书馆以及中庭上方的框架都采用标准或组合截面，剧院上方的框架则采用了浅桁架结构。体育馆上方的可用空间不适合采用桁架结构形式，因此采用了W36重型截面钢板梁来传递上方柱的荷载，支承“条块”的楼面和露台框架荷载。双W24截面则是用于中庭上方框架最经济的解决方案。中庭上部一个极具视觉冲击力的悬挑一直伸向南侧的威尔逊大道。

为了实现较浅的楼面高度以及项目建筑设计方——BIG建筑事务所和LeoADaly建筑事务所提出的美观要求，天花板采用了带有企口连接的24in.（.6mm）高的组合截面双腹板钢梁。

由于上方较大的露台荷载以及悬臂部分的平衡跨较短，在“条块”5处采用了张力柱来对钢板梁进行锚固。在剧院上方，采用桁架方案可以满足未来可能的扩建需求，方便MEP的布线，还可以实现传递条块上方的柱的传力以及满足所需的楼面高度等，是最优的结构布置方案。在整个设计过程中尤其在设计早期，Silman设计事务所、Banker钢结构有限公司以及总承包商Gilbane公司之间的会谈是确保整个设计过程能够通过协调钢材供货情况、施工进度、安装方法、首选连接类型以及场地物流等，给出经济的解决方案以及确保可施工性的关键。通过这些协调工作，一些标准截面被调整为钢板梁，现场其他的一些截面仍然采用W36重型截面梁拼接在一起，也可以对转换梁连接节点、桁架节点加劲肋布置以及柱拼接位置进行微调。

如同在学校设计中的典型做法，高地大楼的教室模块都是标准化的，以满足统一的项目需求。每个“条块”包括中间走廊和两侧的教室。项目团队进行了一些早期研究，用来优化用钢量，考虑了两种主要方案：沿着走廊布置双排柱的方案以及沿着走廊一侧布置单排柱的方案。最终选择了双排柱的方案，采用8~14in.（.2~.6mm）的宽翼缘截面柱，这种方案用钢量较少而且可以采用较矮的走廊框架（标准楼地面高度是14ft.,6in.，约合4.42m），从而便于MEP管道的布置。通过结构工程师和钢材加工商之间的专业协作，使得外部框架结构高度很低，可摄入更多光照，还可以线性布置空调出风口。

Silman设计事务所给予当一个“条块”呈扇形状堆叠于另一个“条块”之上时两个模块相交的这种情形以更多

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