[分享][行业知识]互承结构:开在建筑上的结构之花

作者:北岛Land‖ 时间: 2020-08-30 06:01 阅读:

  本文转载自公众号非解构(id:non-structure)U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  作者:网瘾少女皮皮U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  自从修建师和构造师分工明晰之后,选择修建的外形和构造类型的主动权基本都在修建师手中,特别是民用修建中,框架构造占有了绝对的主导作用。可是也有一些构造类型却能被构造玩出了一朵花,比如说,互承构造。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  什么是互承构造?U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  互承构造这个概念首先被英国修建师格拉汉姆·布朗提出,先后得到了诺丁汉大学约翰奇尔顿和谢菲尔德大学奥嘉波波维克等学者的认同。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  其阐述的互承构造为一种三维格架构造,由一圈彼此支撑的构件构成,这些构件围着内圆切线安顿,每个构件的一端都依次搭在下一个构件上,另一端则搭在柱头或许承重墙上.假如构件两头都搭在相同类型的构件上,那么必定数量的这种构造以相同的方法衔接后就成了"多重互承构造"。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图1. 几种互承构造构件的搭接方法U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  互承构造的构造特征:U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  1.构件均短于总跨度,且彼此支承。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  2.不存在两根构件公用同一端点的现象,然后避免构成铰接节点。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  3.一切构件在构造和几何上的重要性均相同。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图2. 典型杆系互承构造U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  由于互承构造是一种以杆件彼此搭接为特征的杆系构造方式,避免了多个杆件交汇于一点,然后简化了节点的构造。再加上互承构造经过杆件之间的彼此支撑处置了弯矩传送的问题,并且运用小尺寸的构件完成了大跨度的构造,因而特别适用于木构造等构造。从构件角度来看,互承构造为运用直构件提供了完成弯曲三维杂乱方式的或许。一同,这种构造对节点技艺的请求很低,使其可以短时间内完成搭建和拆卸。这些优点使得互承构造成为多种运用的或许处置计划,从短跨度顶篷到几何外形杂乱的构造方式,再到快速建造的紧急状况,一应俱全。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图3. 同济大学创意规划学院大厅展出的互承构造U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  不只如此,由于其构造构件安顿富有韵律美感切有很强的数学性,可以生成无数种规则的几何外形或许自在随机的外形,所以也备受修建师喜欢。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图4. 互承构造可生成的几种构造外形U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  互承构造的前世今生U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  从古至今,放眼中外,曾经有很多修建师和构造师对其停止了研讨和理论。可是由于这种构造的几何构形杂乱,找形艰难,且外形不可恣意完成,因此随着钢筋混凝土构造和钢构造的展开而逐渐被人们无视。近年来,随着分析技艺和建造技艺的展开,互承构造又逐渐遭到了一些欧洲和日本的学者留意。如今随同着分析软件的鼓起,不只在找形理论方面有了长足的出息,并且能用软件停止分析和优化,究竟建造出一些具有现代特征的互承构造方式。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图5. 同济大学展出的互承构造U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  对互承构造系统影响最大的人之一就是文艺复兴大师达芬奇。他较为全面的研讨了互承构造并规划里多种或许的外形,偶尔的是,有一种外形与我国的虹桥构造极为类似。达芬奇乃至还想象了这些构造在实践工程中的运用,比如他绘制的类似虹桥的构造是为了处置暂时军事桥梁的架设问题。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图6. 张择端画中的虹桥构造U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  日本一出名修建师石井和紘多年来努力于日本传统修建文化的发掘和立异,他那后现代滋味十足的“54”系列修建对当时的日本修建界影响严重。他规划的几座互承构造修建中,熊本县清和文乐馆的扮演厅房顶最为精巧。石井和紘的互承构造概念首要来源于儿童游戏,他说:“小的时分,我常常将三支球棒树立起来玩耍。”他还从一种叫骑马战的游戏中找到灵感,并将其运用到了扮演厅房顶构造中。而在他规划的清和村物资馆和直岛综合福利社游泳馆中则运用了类似虹桥的编木构造。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图7. 熊本县清和文乐馆的扮演厅房顶U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图8. 清和村物资馆顶U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  出名的构造规划师塞西尔·巴尔蒙德也将互承构造运用的风生水起。在2005年的伦敦蛇形画廊暂时展馆以及美国密苏里州圣路易斯市的森林公园展廊中,互承构造被他运用出了新的容颜。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图9. 2005年的伦敦蛇形画廊暂时展馆U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  其他的具有代表性的互承构造还有日本六甲垂枝天文台钢互承构造以及2010年第十二届威尼斯修建双年展上普利兹克修建奖获得者、也是我国美术学院修建艺术院院长王澎教授规划的“衰变的穹顶”。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图10. 日本六甲垂枝天文台U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图11. 日本六甲垂枝天文台钢互承构造U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图12. 王澎教授及其团队与“衰变的穹顶”合影U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  互承构造的研讨现状U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  前面说到,互承构造作为前沿课题,有越来越多的学者对其停止研讨,相关的工作首要是互承构造的找形方法和构造外形的优化。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  关于构造找形,经过对与基本互承单元的研讨,以为杆件长度、搭接长度、坡角等是影响简单互承构造外形的首要参数。即经过调整这些参数可以汇总啊到契合修建外形请求的构造整体外形。如今首要有物理过程模仿和构造优化两种方法。大局部的学者都选用后者方法来处置找形问题。比如说经过基于遗传算法经过重复迭代找到满足构造构型条件的最优解;经过遗传算法找到拓扑构型后选用梯度法加速收敛速度;针对构件相同的互承构造,提出循环搭接找形法等等。还有学者经过对比群体随机查找方法中的遗传算法和单点查找优化方法中的拟牛顿法,以为后者具有更高的核算功率。如今构造找形的难题是固然这些算法适用性强也可以智能查找,可是功率不高、收敛性欠好、容易堕入局部最优解。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  图13. 互承构造的基本单元U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  在外形优化方面,如今公认的是杆件搭接系数、旋转角度和网格疏密水平是影响互承构造外形的首要参数,在构造规划中可以经过调理这些参数使构造外形更好的契合修建外型并获得更丰厚的构造外形。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

  与简单框架构造相比,互承构造关于材料的用量更多,受力分析也愈加杂乱,或许会成为其推行的一大阻碍。可是小编信任随着木构造的再次展开和分析软件以及算法的研讨不时深化,互承构造会有很大的机遇走入人们的日子。U0o七二检测-检测教程、检测报告、检测程序、行业考试、标准规范、招聘求职

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