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武 岳1 ,张建亮 2 ,曹正罡 1
(1. 哈尔滨工业大学 土木工程学院,黑龙江哈尔滨 150090; 2. 北京市建筑设计研究院,北京 100045)
摘要:树状结构具有造型新颖、受力合理的特点,因而在工程中得到广泛应用。作为一种复杂的空间刚架体系,构件布置方式的确定(即找形分析)是树状结构设计中重要的环节。构件布置合理与否将直接影响树状结构的工作性能。基于形效结
构的概念,通过分析树状结构的几何特点和受力特点,提出了一种树状结构的找形新方法———逆吊递推找形法。该方法的基本思路是,根据各级树枝所支承的屋面区域找到相应的受荷中心,依次令各级树枝指向其分担的屋面受荷中心,通过逐级递推建立树状结构的几何形态。在此基础上,明确了逆吊递推找形法的具体实施步骤和需要注意的问题。最后结合一树状结构工程实例,介绍了逆吊递推找形法的实际应用过程。研究结果表明:采用逆吊递推找形法生成的树状结构的所有构件均只受轴力作用,属形效结构。
关键词:树状结构; 结构形态学; 找形; 逆吊逆推找形法; 形效结构
目录:
0引言
1树状结构特点
2逆吊递推找形法
3工程实例分析
4结论
引言
树状结构是由德国建筑师 Frei Otto 在 20 世纪60 年代基于结构形态学概念提出的一种结构形式,因其几何形体与自然界的树相似而得名。从结构角度看,树状结构可看作是传统柱的一个变化,相当于用多点支承代替传统柱的单点支承,在不影响下部空间使用功能的前提下,减小上部水平构件跨度,使之受力更均匀。由于树状结构的构件布置符合最小传力路径原理,体现了力流从上到下、从分散到集中的汇聚过程,实现了力与形的完美结合,因而被广泛应用于大空间建筑结构中。比较典型的有:德国 Stuttgart 机场候机大厅、英国伦敦Stansted 机场、美国 Detroit 机场、德国 Bonn 机场等。国内的深圳文化中心、新长沙火车站和武汉火车站也采用了树状结构。
效果图
立面图
树状结构内力云图
结构内力图
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