公共建筑结构设计与应用研究.doc
《公共建筑结构设计与应用研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《公共建筑结构设计与应用研究.doc(5页珍藏版)》请在第一文库网上搜索。
1、公共建筑结构设计与应用研究摘要:介绍了结构仿生产生的背景,论述了结构仿生的类型,主要从结构仿生与造型艺术、自然环境、经济技术相结合的角度,阐述了仿生理念在公共建筑结构设计中的应用,以满足多元化的建筑结构形式。关键词:结构仿生,公共建筑,自然环境,经济技术1结构仿生与背景介绍结构仿生(BionicStructure)一词,最初起源于自然界,特指从自然环境中的力学特性、结构关系、比例尺度、空间大小以及材料性能等汲取灵感,应用于建筑的结构设计中,进而满足多元化的建筑结构形式1。在建筑界,西班牙的巴伦西亚建筑师圣地亚哥卡拉特拉瓦(SantiagoCalatrava)认为仿生结构设计分为两种:一种是人体
2、仿生,一种是自然仿生。人体仿生指模仿眼睛、手掌、脊柱等;自然仿生指模仿植物,花草树木的生长肌理,动物的骨骼、关节等2。然而,他所强调的模仿并非是完全按照生物体的样式,而是从生物体本身结构中提取一系列元素应用到结构设计中。通过这样的结构设计,可以将结构工程师的严谨性与艺术家的创造性紧密结合,形成了以仿生理念为核心的独特形式,将建筑结构提升到更高的一个层次。2结构仿生的分类形式21膜结构膜结构主要是从自然界中胞体体系中演变而来,相比较而言,胞体形式几何形态较复杂,易认知,多呈现出曲面形态。胞体结构在建筑中的应用主要是承受拉伸力的封闭层面,通常与其他结构共同组合而成。常见的胞体有:肥皂泡、空气泡、商
3、品袋等,有很高的承载力,是一种具有拉伸力同一性的结构体系。膜结构是由高强薄膜材料及加强构件通过链接使内部形成预张应力,常作为覆盖结构,可以承受外荷载的空间结构形式。主要分为充气膜和张拉膜两种结构。充气膜结构通过不断充气给室内,室内外产生压力差,屋盖膜布受到向上的浮力,从而实现较大的跨度。张拉膜结构依靠自身的张拉应力与支撑杆件共同构成,形成某种特殊的空间结构。帐篷即是一种膜结构,有着鲜明的自身特色,利于快速搭建和重建,适宜运输及灵活布置。在现有的建筑结构中,膜结构也应用较广。如体育运动场、各类球馆、大跨度的展览厅等,其屋顶都采用了膜结构形式,减轻了建筑自身的重力。22壳结构壳结构最初起源于动物本
4、身,如乌龟的背甲,呈拱形,跨度大,内涵多种力学原理。仅靠2mm的厚度来抵抗外界的压力。通过相应的曲面构件,使产生的力均匀的分布在壳表面。在建筑结构中,壳结构即曲面的薄壁结构,按照曲面的样式共有筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等四种。壳体结构为了适应建筑工程的需要,广泛应用于大跨度建筑的屋盖以及中小跨度的屋面板等,大多数情况下由工厂生产后运输现场进行安装,快速便捷,是公共建筑中备受欢迎的结构形式。建筑材料的使用也相对灵活,以钢筋和混凝土为主,也可用钢、木、石、砖或玻璃钢做成。壳结构产生的建筑形态优美,经济适用,样式多变,在公共建筑中,尤其是体育类建筑中应用广泛。因此,建筑结构工程师们将该结
5、构特色应用到建筑设计中,如举世闻名的悉尼歌剧院,北京火车站大厅35m35m双曲扁壳,大连港仓库屋盖16个23m23m组合型扭壳,均是典型的实际案例。3仿生理念在公共建筑结构中的设计与应用31与造型艺术相结合很多情况下,建筑师往往忽略从建筑结构本身去寻找适合自己的建筑造型,甚至以牺牲建筑的结构空间而过分追求建筑造型。然而,工程师们比建筑师更善于观察自然界的一切生成规律,已应用现代技术创造了一系列崭新的仿生结构体系。他们善于发现自然,善于把自然界的肌理应用到建筑结构中,甚至将一片片树叶的叶脉衍生成建筑的支撑体系。例如,1947年1949年,意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利仿照树叶叶脉肌理,将意
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公共建筑 结构设计 应用 研究