每年,《现代钢结构》(MSC)杂志都会选择一些有趣的钢结构项目,通常是小型建筑或小件/或雕塑,以展示钢铁最酷的应用以及与钢结构相关的其他创新和进步。 2022 年最酷的应用包括俄勒冈州波特兰市高速公路上的步行和自行车道、科罗拉多州标志性钢教堂上方的钢“泡泡”、圣路易斯穿过动物栖息地的弯曲钢结构小径、北卡罗来纳州历史悠久的钢铁厂的修复和扩建,以及曾经是西海岸最高建筑的顶部翻新项目。
罗利钢铁厂位于北卡罗来纳州罗利市中心以北几英里处,这是一个恢复过去和建设未来的项目。
罗利钢铁厂也是一家钢铁制造公司的名称,该公司在第一次世界大战期间帮助促进了当地经济发展。战后,该公司被詹姆斯·M·佩登收购。在 1931 年大萧条最严重的时候,该公司更名为佩登钢结构公司,并在第二次世界大战期间继续承接政府合同,成为罗利基础设施不可或缺的一部分。今天,由于这项修复项目,原来的钢架结构得以利用,并用新的钢段加固,使公司的原有设施能够继续用于新的混合用途开发项目。
当地开发商 Grubb Ventures 和国际开发商 Jamestown 联手将这一改造愿景变为现实。两家开发商聘请了 S9Architecture 来设计该项目钢结构补强,LS3P Architects 来审查和协调施工,Lynch Mykins 来设计结构,Brasfield and Gorrie 来担任总承包商。该项目旨在打造一个多功能综合体,在为空间注入新生命的同时,向建筑的原始历史和骨架致敬。
Peden Steel 最引人注目的建筑之一是一座建于 20 世纪 50 年代中期的钢结构建筑,其双山墙屋顶由当地著名建筑师 Leif Valand 设计。幸运的是,适应性再利用设计团队和修复的钢结构制造商、AISC 成员 North State Steel 能够获得原始施工图(AISC 成员 Cistron Technologies 负责该建筑的细节设计)。原始建筑有 13 个跨度的单层宽缘柱,一个抗弯侧向系统,形成一个双山墙屋顶结构 - 带有 Z 形檩条和直立锁边金属屋顶。该结构的东侧有一个倾斜的屋顶结构,起重机轨道沿着山墙屋檐的每排柱子设置。
在建造双山墙钢结构建筑之前,相邻的弓桁架建筑位于罗利的另一个地方,但已被拆除,装上卡车,运到距离现在所在地以北几英里的地方——大约在最初建造 30 年后——成为 Peden Steel Structures 的焊接车间。该建筑由单层弓桁架屋顶结构组成,净跨度为 75 英尺(22.86 米)。与双山墙建筑类似,弓桁架建筑两侧也有单坡屋顶舱,并在弓桁架跨度两侧的 21 根 WF72 柱上支撑起重机轨道。
宽缘檩条放置在约 25 英尺(7.62 米)的跨度之间,波纹金属屋顶板放置在檩条上方。各种 X 型支架(包括拉杆和角钢)支撑着桁架的下弦,而由角钢制成的剪刀支架用于支撑桁架以防止其倾倒。虽然这是一个单层空间,但桁架高度接近 40 英尺(12.19 米),为开发商和建筑师提供了很大的灵活性来实现他们的愿景。
项目组对现有建筑进行了评估,以确保双山墙屋顶的原始钢结构制造图纸准确无误,并发现原始结构状况良好。然而,该建筑的原始基础图纸已丢失,项目组必须通过选择性挖掘获得基础尺寸才能进行设计。对于弓形桁架结构,原始图纸缺少一些详细的结构信息,项目组打算使用升降机对弓形桁架屋顶结构进行勘察,但由于当前租户仍在使用该建筑,因此进入原始屋顶结构成为一个挑战。此外,原始天花板面板也是该建筑主动防火系统的一部分,这进一步增加了屋顶结构勘察的难度。本身无法通过弓形桁架下弦高处的原始交叉支撑设置升降机,因此项目组等到租户租约到期后才对建筑物进行点云扫描并拆除原始天花板面板。项目组还拆除了原始屋顶结构并取样称重,以验证原始屋顶的结构承载能力。 North State Steel Structures 和 Cistron 完成了新钢结构的加工和详细设计。
双山墙屋顶结构升级设计还包括在现有一楼结构内增加一个架空楼层。现有结构跨度较大,因此可以增加额外的柱子,从而减少柱子上的原始负载,也减少现有结构上的新负载。拆除了现有的起重机轨道,为 2 层结构腾出空间,该结构包括一个组合梁系统,并根据原始柱网间距和耐火等级选择了 6.5 英寸(165.1 毫米)厚的标准重量楼板。
增加两层楼并拆除原有屋顶,为建造一个更好的侧向阻力系统提供了机会,该系统由一个外露的支撑框架组成。增加了一个屋顶平台,方便进入设备室,以满足未来租户的需求。由于原来的屋顶结构是根据原来的柱跨度设计的,所以新柱子并不连续到二楼(支撑框架除外),这为架空楼层提供了更多空间,也吸引了更多人注意仍然暴露的原有屋顶结构。原本是单坡屋顶小屋,被改造成室外露台、庭院和外部楼梯,引导租户进入二楼空间。
弓形桁架结构升级设计包括增加两层架空楼层,与双山墙屋顶结构类似,在原有结构75英尺(22.86米)跨度内增加两排柱子,并将抗侧力体系改造为支撑框架体系,部分暴露。考虑到该建筑有两层额外楼层,而非像双山墙屋顶结构那样只有一层,项目团队为该建筑设计了5.25英寸(133.35毫米)厚的轻质楼板,以减少对原有地基的影响。此外,对原有地基的影响越小,意味着可以在原有楼板上进行更少的基础加固工作。
Brasfield 和 Gorrie 在设计阶段与钢结构安装商的密切合作为新屋顶节省了大量的施工成本。弓形桁架屋顶的曲率很小,因此无需滚动即可使用 1 英寸(25.4 毫米)高的波纹金属屋面板。结构两侧的单坡屋顶小屋被拆除钢结构补强,西侧的单坡屋顶小屋被保留并改造成 1 楼零售租户之间的外部通道。在结构的两端,弓形桁架结构的外墙向后退了一个跨度,露出了桁架并形成了多个露台。贯穿结构中心的钢桥设有带天窗的露台,可让自然光一直穿透到下层空间。
山墙屋顶结构使用了约 340 吨结构钢,弓形桁架结构使用了约 370 吨结构钢。山墙屋顶结构和弓形桁架结构都是开发项目第一阶段的一部分,该项目包括 219 套多户型公寓、184,000 平方英尺(17,100 平方米)办公空间、65,000 平方英尺(6,038.70 平方米)零售空间以及一个拥有 683 个停车位(加上约 275 个地面停车位)的停车场。开发项目的下一阶段还将开发 350,000 平方英尺(32,500 平方米)的办公空间和更多的多户型公寓。
Raleigh Steel 代表着一种创新、有机、充满活力的空间愿景,将租户与社区联系在一起。它将罗利市的工业历史与创新未来联系起来,创造了一个将根深蒂固的钢铁文化与现代钢铁风格融为一体的充满活力的环境。
钢结构建筑的进步