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顾盼结构–顾磊的另类游记(七),行走在德国看结构

钢结构设计


本文是顾磊的另类游记的第七期,每一期都非常精彩。可回看前几期内容:

顾盼结构–顾磊的另类游记(一),东京代代木国立体育馆

顾盼结构–顾磊的另类游记(二),深圳应急医院建设记录

顾盼结构–顾磊的另类游记(三),大跨度结构见闻

顾盼结构–顾磊的另类游记(四),裸露的结构设计带来的视觉体验

顾盼结构–顾磊的另类游记(五),结构设计没有贫富之分,只有优劣

顾盼结构–顾磊的另类游记(六),采光顶浅谈

顾磊:“边走边看·建筑结构”讲座(第三期),录播回放

顾磊:钢结构装配式住宅的技术路线和案例


欧洲的火车站是开放式的

不需检票进站

人们可以直接去到所乘列车停靠的站台

GMP设计的柏林火车站

外观乍看就是一个商业综合体

候车大厅在两栋写字楼之间

而高架列车轨道则横穿写字楼腹部的洞口

和我们对火车站大广场中间

孤零零的标志性建筑的固有概念大相径庭




游客们多数津津乐道于

它方便的购物餐饮和商务服务

我却把它当作一座生鲜的钢结构博物馆来逛


入口玻璃雨蓬是斜拉边梁承托横向张弦梁


通高玻璃幕墙的结构体系则是索桁架

撑杆不是国内常见的钢棒

而是玻璃片

显得非常纯粹





入口门框简直可作为拉索支撑框架的教科书配图


轻巧精致的桁架人行连桥

没准儿是上海虹桥机场连桥的原型?


这个车站地上地下共有5层


地面入口层、一层、地下一层为功能和商业用房

南北向列车轨道位于地下二层

东西向列车轨道架空于地上二层

(按我国习惯则称三层)




由自动扶梯和直梯联通的五层通高大厅

自然光从玻璃屋顶可直射到地下二层站台


地上二层东西向架空轨道结构

由从基础直接升起巨大的四肢柱来支承

与其它楼层和写字楼脱开

形成独立的结构体系

从而最大限度地减小列车运行震动对建筑的影响

大厅内6组四层通高约二三十米的四肢柱

强烈地吸引了我这个结构工程师的注意力



四肢柱顶部分叉形成树状

分叉节点的连接板很厚

单柱钢管直径并不太大

结合承载轨道的受力以及20多米的高度

可以断定四个钢管的壁厚应与连接板相当

这样厚壁的钢管和节点应该是铸钢铸造出来的

四肢柱树杈与轨道梁的连接从外观看是大直径锚栓

德国的钢结构制造水准令人叹服


来到地上二层站台

车站建筑设计的总体逻辑豁然开朗

两座南北走向写字楼之间的候车中庭


与东西走向的火车轨道


十字交叉


候车厅和站台设置一体化的玻璃采光罩

遮风避雨,光线充足

还阻挡了列车的噪声向四周扩散

玻璃罩屋面高度范围内采用平面张弦梁结构

拱梁腹板开了椭圆洞更显轻巧

拱梁落地段转为实腹

但很纤细

这里是拱的负弯矩区

如此设计安全吗?


贴近边缘透过玻璃

仿佛结构外部另有玄机


两榀张弦梁之间为单层柱面网壳

四边形网格配以对角拉索


节点有技术感很强的细节设计

玻璃通过连接板直接附于钢结构网格梁上

没有附加二次转接支托

一体化设计才能保证建筑效果的干净简洁


在南北和东西向交叉区域

张弦梁按对角线布置


索头节点和拱脚的销支座做工非常精良


一张外景图解开了我对拱梁落地段安全性的疑惑

外侧也设置了撑杆和张拉索


原来站台玻璃罩主肋结构的截面形式

完全是按照拱弯矩图设计的


德国东部德累斯顿的火车站很小

进站即到站台

采用了落地桁架拱为骨架

屋面材料是白色的张拉膜


桁架铆接和柱脚的销支座都完全暴露


柏林大教堂三个大圆顶

是文艺复兴时期教堂风格的特征

二战中被轰炸损坏严重

1975年开始直到1993年进行了修复



从楼梯墙壁上的记录照片我读到了教堂圆顶的重建

与时俱进地采用了钢结构


柏林市区索尼中心的公共商业广场

由几座大楼围合而成

一顶圆形自平衡的索-膜-玻璃(或阳光板?)罩蓬

由周圈受压环桁架搁置在几座建筑的屋面上


中心飞柱立于下部承重索汇交点

撑起上部稳定索

结构构成一目了然


承重索在上端分叉为

3根短索拉到钢桁架的三个节点上

细节巧妙般配


仰视的图案非常迷人


诺尔曼·福斯特为柏林议会大厦重建

设计了一个高技派玻璃穹顶


穹顶结构为常规的肋环型单层网壳


独特的地方是它设置了沿着网壳盘旋而上的坡道


人们可以顺着坡道环顾四周城市风光

不知不觉登上顶端休息平台


这个环形坡道的设计非常耐人寻味

螺旋坡道悬挂在单层网壳肋杆上

但是只有坡道外侧边缘有吊点

而且吊点是铰接的




难道坡道不会翻转吗?

不会!

奥妙在于坡道是曲线的

若是直线则必然翻转

我在游览中顺手画了张分析图


坡道不能按一个横剖面来进行受力分析

要把整个坡道看成一个周边简支的圆环

进一步将坡道板等代为一组相互编织的简支梁系

就更容易理解这种仅一边简支的“悬挑”结构了


我常常纳闷儿为什么欧洲的建筑师

总能提出符合结构原理和构造的建筑方案?

也许在他们的城市中

随处有这样没有吊顶隐藏结构的建筑

作为“结构教科书”是原因之一吧

汉诺威街头一个加建的门厅雨棚

结构非常清晰


这个砖房定睛一看原来也是配合旁边古建风格

用钢结构加建的

钢斜撑大大方方地暴露着

获得上部楼层的悬挑

释放了地面空间


我围着街心隔离带中的一个雕塑看了半天

悟出了张拉整体结构的味道

它就在汉诺威著名的娜娜雕塑附近


不来梅街边随便一个雨篷

都有着清晰的结构构成


不来梅港巧妙地利用废弃的集装箱

建成了一座4层高的观景台

外观乍看

一侧单箱4层码放显然过于单薄

但是它增加了横箱连接

形成回字形

高宽比立即大减


集装箱的连接有明确的节点构造

绝非单纯的叠放


近年来

集装箱建筑或曰3D模块化建筑发展方兴未艾

像宜家家居一样买来精装模块拼成建筑

又快又好

产品的思路捕获了不少业主的芳心

由于模块生产厂家大多源于制造业

对建筑工程的设计施工不太有概念

他们特别希望用3D模块叠放

像集装箱一样角点连接

直接建成多高层建筑

甚至拿着国外高层建筑采用3D模块的案例

反问国内结构工程师为什么总说不能做

其实他们误把单个箱体的生产当成了大楼的建造

3D箱体只是建筑的一个“构件”

它需要和其他构件一起合理设计建成建筑整体

就像不来梅港这个4层观景台

是靠箱体合理的组合和可靠的节点连接实现的

不过这样的节点和制造精度

还尚不足以用来建造多高层建筑


德国不仅可以随处从街头实物学习结构知识

许多专业博物馆也很不错

如果您想一日环游世界

汉堡一座废旧仓储楼改建的“微缩景观世界”

非常值得一去

它精选了世界著名建筑、街区、工程、景点

按真实景观制成了缩尺的动态模型

汽车火车在跑

飞机在起降

北极光在飞炫





法兰克福美因河上的荷尔拜因人行桥


曲线的造型非常优雅

许多资料都介绍它是悬索桥

但我认为不是

弧形桥面不是被动地悬吊在缆索上的桥面梁

而是通过腹索与缆索一起形成了索桁架

起到了稳定索的作用

这不是一座桥梁

而是一个索桁架屋面放到了地上

我怀疑桥面在两岸有锚固措施

(没来得及考证)


美因河南岸荷尔拜因桥附近有一座建筑博物馆

展览各种建筑模型和介绍相关知识


展品还有“航天建筑”




我参观时

正好遇见奥地利蓝天组建筑事务所的特展

看到了大连国际会议中心等项目

创作过程的珍贵资料

投标模型是3D打印的


非常欣慰

我所生活的城市深圳被称为设计之都

蓝天组为我们设计了深圳市当代艺术与城市规划馆


40年来

深圳的街头出现了不少国内外大师的作品值得学习


(矶崎新设计的深圳音乐厅和图书馆)


由中建科工集团建设运营的“钢结构博物馆”

是世界上唯一以建筑和桥梁钢结构为主题的博物馆


(深圳中国钢结构博物馆)


深圳这座城市在与世界接轨


本文是顾磊的另类游记的第七期,每一期都非常精彩。可回看前几期内容:

顾盼结构–顾磊的另类游记(一),东京代代木国立体育馆

顾盼结构–顾磊的另类游记(二),深圳应急医院建设记录

顾盼结构–顾磊的另类游记(三),大跨度结构见闻

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顾盼结构–顾磊的另类游记(六),采光顶浅谈

顾磊:“边走边看·建筑结构”讲座(第三期),录播回放

顾磊:钢结构装配式住宅的技术路线和案例


未完待续

文字/顾磊

配图/顾磊

排版/Akane


来源:钢结构博物馆,作者:顾磊,已授权转载。



小编那么拼,点个 在看 再走呗!

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作者: ganggouren

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