大跨建筑混合结构设计研究
摘要
大跨建筑混合结构是近年来结构专业学界研究的热点问题,在此研究领域建筑师处于边缘地位,寡闻其声。以专业分工日益细化为借口,将结构问题推委给结构工程师,不仅是不负责任的做法,更重要的是建筑创作过程的缺失。建筑师对待结构知识的轻率最终导致设计本体与理性思维的渐行渐远,游离于内在秩序之外而成为“空中楼阁”。
本文将大跨建筑创作中必不可少的结构设计作为研究对象,旨在建立建筑与结构关联的研究系统:首先从分类入手,建立其大跨混合结构分类原则;通过研究结构受力的内在规律优劣、材料潜能的挖掘以及对相关领域的推动总结其结构价值;接着在施工的层面上对结构成型过程特点总结,对整个建造过程形成相关认识;再从显性、隐形和内核三个层次,勾勒出美学研究框架,探讨混合结构美学问题;之后对大跨混合结构的技术走向展开相关介绍;最终在上述研究内容的基础上,在设计方法和创作实践层面上进行解析和探索。
本文创新点体现在三个方面:一是综合考虑H.Engel(恩格尔)、M.saitoh(斋藤公男)、董石麟等人结构分类方法,创建混合结构分类原则,将结构家族分为索(膜)单元体系、拱(壳)单元体系、梁(板)单元体系和杆系单元体系四个体系,混合结构是分属这四个家族体系下的结构类型间的相互结合。二是从外部形态表征、其它技术要素融入和语言学思辨三个层次,对混合结构美学范畴进行深入的研究。三是归纳总结混合结构创作手法,提出了包括并列、连接、叠合、置换和交融5个大类和分属其下的11种模式,并通过具体设计实例进行解析。
The paper presents an in-depth analysis of the long-span architectural hybrid structure subject and provides some efficient solutions with the future research and work. At the first piece, it establishes the category principle for the long-span architectural hybrid structure, analyzes the disadvantages and advantages of the intrinsic law of structure force, and develops the potential function of the architecture material. Then it summarizes the characteristics of the construction shaping process and reaches a realization of the whole process from the construction aspect. In addition, it studies aesthetic problems of the hybrid structure and figures out the outline of this problem. Finally, it gives an introduction of the long-span hybrid structure technology and analyzes the design method and creation practice.
本文将大跨建筑创作中必不可少的结构设计作为研究对象,旨在建立建筑与结构关联的研究系统:首先从分类入手,建立其大跨混合结构分类原则;通过研究结构受力的内在规律优劣、材料潜能的挖掘以及对相关领域的推动总结其结构价值;接着在施工的层面上对结构成型过程特点总结,对整个建造过程形成相关认识;再从显性、隐形和内核三个层次,勾勒出美学研究框架,探讨混合结构美学问题;之后对大跨混合结构的技术走向展开相关介绍;最终在上述研究内容的基础上,在设计方法和创作实践层面上进行解析和探索。
本文创新点体现在三个方面:一是综合考虑H.Engel(恩格尔)、M.saitoh(斋藤公男)、董石麟等人结构分类方法,创建混合结构分类原则,将结构家族分为索(膜)单元体系、拱(壳)单元体系、梁(板)单元体系和杆系单元体系四个体系,混合结构是分属这四个家族体系下的结构类型间的相互结合。二是从外部形态表征、其它技术要素融入和语言学思辨三个层次,对混合结构美学范畴进行深入的研究。三是归纳总结混合结构创作手法,提出了包括并列、连接、叠合、置换和交融5个大类和分属其下的11种模式,并通过具体设计实例进行解析。
The paper presents an in-depth analysis of the long-span architectural hybrid structure subject and provides some efficient solutions with the future research and work. At the first piece, it establishes the category principle for the long-span architectural hybrid structure, analyzes the disadvantages and advantages of the intrinsic law of structure force, and develops the potential function of the architecture material. Then it summarizes the characteristics of the construction shaping process and reaches a realization of the whole process from the construction aspect. In addition, it studies aesthetic problems of the hybrid structure and figures out the outline of this problem. Finally, it gives an introduction of the long-span hybrid structure technology and analyzes the design method and creation practice.
引文
1 梅季魁,刘德明,姚亚雄 著,《大跨建筑结构构思与结构选型》。北京,中国建筑工业出版社,2002年。
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4[日]M.Saitoh著,季小莲,徐华 译,《空间结构的发展与展望--空间结构设计的过去·现在·未来》。北京,中国建筑工业出版社,2006年。
5 H.Engel的混合结构概念虽具有参考价值,但本文对其有关结构家族的分类存在异议(详见第2章有关于结构家族的分类)。
6 通常来讲,组合结构还有一个概念,是指不同材料组合而成的结构。本文不取此种概念。
7[德]H.Engel著,林昌明,罗时玮 译,《结构体系与建筑造型》。天津,天津大学出版社,2002年。
8 董石麟,赵阳,论空间结构的形式和分类。土木工程学报,第37卷第1期,2004年1月。
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1 梅季魁,刘德明,姚亚雄 著,《大跨建筑结构构思与结构选型》。北京,中国建筑工业出版社,2002年。
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5 H.Engel的混合结构概念虽具有参考价值,但本文对其有关结构家族的分类存在异议(详见第2章有关于结构家族的分类)。
6 通常来讲,组合结构还有一个概念,是指不同材料组合而成的结构。本文不取此种概念。
7[德]H.Engel著,林昌明,罗时玮 译,《结构体系与建筑造型》。天津,天津大学出版社,2002年。
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31 朱乐宁,程瑞化,魏义进,大规模钢结构屋盖桁架柔性整体提升技术。第六届全国现代结构工程学术研讨会,工业建筑,2006年增刊。
32 王兵,理性的跳跃与回归:国家体育馆方案设计回顾。建筑创作,2007年7月。
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4 董石麟,赵阳,论空间结构的形式和分类。土木工程学报,第37卷第1期,2004年1月
5 “反吊悬挂”原理,起始于A.Gaudi(高迪)后被F.Otto(奥托)继承,H.Isler(伊斯拉)将其发展应用在混凝土薄壳曲面上。在支点及边框处固定住薄膜,在板上的石膏凝固之前敲掉板子,就形成了“重力”作用下的拉力壳。如果将其反转就产生了在自重作用下完全受压的薄壳。
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29 张冰,大跨度空间结构建造过程中吊点和支撑位置合理性研究。浙江大学硕士学位论文,2006年。
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34 罗晓群,大型钢结构施工全过程数值模拟及CAD实现。同济大学博士学位论文,2003年。
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