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怎么把结构做的很酷?
2018-05-17
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      提到修建门户修建专业的读者可能如数家珍 ,组成主义、解构主义、功效主义、现代主义、后现代主义等等。但关于结构工程师来说 ,可能很少体贴 ,由于不管你是什么门户 ,可能在工程师眼中就是“统一个框架 ,统一个做法”。

      但其中的一个修建门户——高技派(High-Tech) ,却为许多工程师熟知。

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      High-Tech(高技派)亦称结构体现主义 ,是20世纪70年月泛起的一种后现代修建气概。突出今世工业手艺成绩 ,主张将高科技工业和手艺元素融入修建形体和室内设计中加以着重体现 ,重视“机械美”。

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      小i作为结构工程师 ,修建史和修建气概实非所长。今天就试图从一个工程师的视角为各人先容一些其中的经典案例。一方面看看若是结构“素颜出镜”的效果怎样 ,另一方面相识为抵达真正的“高技”又要做出什么起劲。


      门派开山之作——蓬皮杜中央

       

      1971年 ,雄心壮志的乔治·蓬皮杜总统宣布决议在巴黎制作一座重大的综合性修建 ,内里要能够包括一个图书馆、一个现代美术馆和一座研究所 ,使巴黎再次成为引领天下文化的中央。

      结构工程师彼得.赖斯力邀修建师罗杰斯和皮亚诺加入蓬皮杜中央的竞赛。赖斯期望使用装配巨型结构系统让结构外露 ,充分表达结构的力与美。而罗杰斯和皮亚诺则希望探索一种无邪可变的大空间。因此 ,蓬皮杜中央的投标计划应运而生 ,并在681份计划中脱颖而出 ,整个社会都震惊了。

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      现在看来修建自己也没有以为很突兀 ,可是各人无妨将自己置身于上世纪七十年月的巴黎。想想巴黎圣母院 ,想想卢浮宫 ,想想浪漫的街道与咖啡馆。再转头看看这个特别的计划 ,是否以为特殊“惊心动魄”。

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      中标的修建计划 ,除了外围的28根柱子支持起整座修建外 ,整个修建内部没有一根立柱 ,甚至没有一面墙。结构梁、柱、桁架、支持、管道都直接袒露出来 ,尚有一个外挂楼梯 ,似乎生怕别人注重不到一样平常 ,被涂成亮红色 ,裸露的惊心动魄。

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      结构设计中应用了贝格尔悬臂梁 ,优雅地解决了却构、空间和修建的所有矛盾。贝格尔悬臂梁 ,就像一个转轴在立柱上的跷跷板 ,短的一头支持着主跨的桁架大梁 ,肩负桁架传来的剪力;另一端由牢靠在修建底部的拉杆牢牢拉住。由于桁架梁端为铰接毗连 ,柱截面得以减小 ,同时外层立柱被拉杆取代 ,视觉的滋扰降至最小 ,透明立面的修建效果得以实现。

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      除了却构形式的立异 ,蓬皮杜艺术中央最为人歌颂的就是它精妙的节点设计。钢结构修建通常由标准型材制作 ,一连的生产线包管了质量的可靠 ,但枯燥的几何一致性也故障了修建个性化表达。针对这个不寻常的修建 ,赖斯选择了铸钢。铸造构件多变的形态充满设计感 ,使得结构构件自己成为修建表达的一部分 ,创立出了意想不到的修建效果。

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      蓬皮杜中央于1977年建成。1978年 ,美国修建学者琼·克朗(Joan Kron)出书了一本叫《高技派:工业化气概及其源头》的书 ,内里以蓬皮杜中央为例 ,以为修建师们逐渐将现代工业生产出的车、机械、玻璃、工厂等产品的气概逐渐加入修建设计 ,创立出一种亘古未有的奇异的门户。这个门户赞美科技和工业的胜利 ,起劲的使用现代的质料(钢材和玻璃) ,自豪的对外展示自己的结构和功效 ,完善体现了高科技(High-tech)的态度和气概。

      以后 ,高技派(High-tech Architecture)正式开宗立派 ,名震天下。

       

      门派三宗师——伦佐·皮亚诺、理查德.罗杰斯、诺曼·福斯特

      有门派就有掌门 ,本门没有公认的掌门但有公认的宗师。下面我们就透过三个项目来熟悉一下High-tech三位宗师。

      伦佐·皮亚诺(Renzo Piano)——吉巴欧文化中央

      伦佐·皮亚诺(Renzo Piano ,1937.9.14—) ,意大利今世著名修建师。身世于修建世家 ,从小浸淫在修建工人的情形中 ,对修建现实制作历程和结构细节都熟稔于心 ,因此他的设计相对而言前卫但不极端。在重视实践并宣称“手不脏的修建师不是好修建师"的同时 ,伦佐·皮亚诺依然善于突破种种条条框框 ,在设计中普遍融入种种最新质料、手艺、结构等方面的效果;在几十年如一日的坚持手绘草图的同时 ,他也接待将电脑建模、测试、模拟等更为先进的工序加入到修建设计的历程中。

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      关于伦佐·皮亚诺的气概 ,一个极佳的例子是他的吉巴欧文化中央。

      这是一座坐落于法属新喀里多尼亚群岛上的一座针关于外地土著卡纳克族(Kanak)的文化研究中央。伦佐·皮亚诺在设计前花了大宗精神研究外地土著棚屋的古板制作方法 ,墟落里差别种类功效修建的结构 ,卡纳克族的生涯习俗信仰以及外地的地形、光照、天气等方面的内容 ,并在最后的设计中面面俱到对其逐一作出回应。伦佐·皮亚诺依附吉巴欧文化中央一举拿下昔时的普立兹克奖。

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      结构照料公司是台甫鼎鼎的ARUP。结构设计时致敬了外地原始修建编织的手法 ,既能看出设计师没有直接浅薄的模拟 ,而又在神韵上显着看出二者的联系与传承关系。在我们以后的设计中也可以此为借鉴 ,阻止再次泛起直接模拟大闸蟹、大乌龟、乒乓球拍的修建。

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      立面结构系统类似网壳结构 ,壳体接纳木料为质料 ,分为内外双层?翘逶诿婺谕ü中背盘峁┟婺诟斩。内外两层壳体通过钢撑杆和拉杆毗连 ,形成面外刚度。屋面接纳张弦梁 ,钢与木的团结既能使结构显得轻盈 ,又能充分验展两种质料的特征。

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      既然是high-tech ,科技感就会渗透进种种细节 ,好比节点设计。在木制柱与钢撑杆的节点处 ,设计师经由详细设计 ,通过种种精巧的零件 ,将节点尽可能的荟萃在一起 ,机械感十足。同时 ,小i对节点详图表达 ,以及最终完成度也是十分钦佩 ,深刻感受到若是想要完成一个精巧的节点 ,设计师需要支付几多起劲。

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      理查德.罗杰斯(Richard Rogers)——千年穹顶

      理查德·罗杰斯(Richard George Rogers, 1933.7.23—)英国修建师 ,出生于意大利佛罗伦萨 ,结业于美国耶鲁大学。由于在修建设计、都会妄想和公益事务方面的突出成绩 ,罗杰斯在1985年获得英国皇家修建师协会金奖;1991年被封为爵士;1996年被封为终身贵族“河畔的罗杰斯男爵”(Baron Rogers of Riverside) ,成为英国上议院议员(工党) ,2007年获普立克奖。

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      千年穹顶位于伦敦东部泰晤士河畔的格林威治半岛上 ,是英国政府为迎接21世纪而兴建的标记性修建 ,是一个大型综合性展览修建。其中包括一系列展收演出的园地 ,以及购物商场、餐厅、酒吧等。

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      穹顶结构设计是Buro Happold结构咨询公司。穹顶直径320m ,屋盖接纳圆球形的PTFE张力膜结构。膜面支承在72根辐射状的钢索上 ,吊索与抗风索同时对桅杆起稳固作用。幅向索在周圈与悬链索相连 ,配合锚固于24个地面锚点上 ,顶部则与12根钢索组成的拉环链接 ,拉环直径为30m ,中部设天窗供穹顶透风用。同时12根桅杆穿出屋面 ,高达100m ,桅杆为梭形 ,由纵向的圆钢管与横向的方钢相贯焊接成格构状 ,还特意被涂成亮黄色。

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      虽然整个项目体量很大 ,可是结构节点设计仍然很是细腻 ,随处充满设计感。

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      诺曼·福斯特(Norman Foster)——香港汇丰银行大厦

       

      诺曼·福斯特(Norman Foster ,1935.6.1—) ,英国著名修建师。福斯特在耶鲁大学与罗杰斯相识 ,一经有过短暂的相助履历 ,之后两人在英国一直坚持友好的商业竞争关系。现现在福斯特的声誉厥后居上 ,俨然已被公共推为高技派的扛鼎之人 ,其公司的规模已有罗杰斯事务所的数倍之大(皮亚诺则一直坚持维持一个相对小规模的事情室) ,还被女王册封为爵士(Lord)。他在艺术上和商业上取得的双重乐成和认可在今世修建巨匠中也是有数的。

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      从耶鲁大学结业后 ,福斯特只接手过一些小型的住宅设计 ,直到1983年 ,他以一鸣惊人的设计一举赢下香港汇丰银行总部的竞标。此前毫无高层修建设计履历的福斯特初生牛犊不怕虎 ,野心勃勃的倾覆了不少此前摩天办公大楼设计的古板 ,最后设计效果令人线人一新。

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      汇丰银行总部大楼上部结构43层 ,180m高 ,总宽约55m ,总长约70m。古板的高层修建通常以起主要结构支持作用的焦点筒配合周围结构立起的 ,而福斯特接纳了和蓬皮杜中央类似的处置惩罚方法 ,将结构由中央移到外部 ,使整个修建由一个类似于外骨骼的结构系统支持起来 ,付与了内部宽洞开放的空间。两头的巨型格构柱 ,遭受全楼的重力荷载和水平荷载。每个巨型格构柱的平面轮廓尺寸为4.8mx5.1m ,由4个圆钢柱组成。

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      各楼层的重力荷载由5个差别高度上设置的“两层高伸臂桁架”划分遭受 ,5个部分相互自力 ,从上至下划分悬挂着4层、5层、6层、7层和8层楼盖。详细做法是在该桁架中部和两头共悬吊3根吊杆 ,划分遭受下部数层楼盖的荷载 ,并将它们转达给巨型立柱。

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      只管结构用钢量达280kg/m2 ,整个修建的造价抵达了创纪录的10亿美元 ,可是汇丰银行照旧坚持投资制作 ,听说这是由于银行高层极为浏览福斯特的设计 ,以为这是一个当之无愧的"work of art" ,而为了work of art自然是花几多钱都值得的。再追念最近“一万块的故事” ,“10小我私家一天出图”的故事 ,感伤万千。

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      高技派的斗技场——飞机场

      武林能手都有个西岳论剑 ,关于高技派 ,飞机场的设计就是巨匠们的斗技场。由于篇幅有限 ,小i就不在这里逐一先容了 ,下面搜集了一些代表性机场 ,与各人一起浏览。

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      英国 ,希斯罗机场T5航站楼  

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      日本 ,大阪关西国际机场  

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       中国 ,香港赤腊角国际机场

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      瑞士 ,苏黎世机场公共中央

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      墨西哥 ,墨西哥城国际机场  

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      土耳其 ,伊斯坦布尔新国际机场  

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      韩国 ,仁川国际机场

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       美国 ,美国宇宙空港


      后记

      看过这些High-tech工程后 ,作为结构工程师不知列位有没有技痒 ,想找一个愿意袒露结构、体现结构的修建师一起完成一个经典的项目。

      但结构体现关于结构工程师的要求也是极高的 ,大到结构系统 ,小到节点设计 ,都需要修建师与工程师一同破费更多的时间和精神来推敲。当你的结构没有修建外包的遮掩 ,是否还敢素颜出镜?

      参考资料:

      1 由于结构工程师对修建知识掌握确实有限 ,文中许多相关内容参考了“从蓬皮杜中央到苹果总部——高技派修建简史” ,作者晓渔(知乎)

      2 或许你也一经经由 ,那些被高技派伦敦佬垄断的机场 ,博冠天下(民众号)

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