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标题: 水立方的结构构成 [打印本页]
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:04     标题: 水立方的结构构成

我们的口号就是：结构――实现建筑
喊过口号，言归正传
  
结构基本单元的诞生
国家游泳中心的几何形状基于Wearie Phelan给出的“无限等体积肥皂泡阵列的几何形状” 问题的解答。实际的几何形状是这样形成的: 首先生成一个比我们的建筑大的Weaire Phelan泡沫结构阵列，再把这个阵列围绕某个轴或矢量旋转，最后把在建筑外围护结构以外和内部空间的泡沫结构割除。这样形成的结构就是建筑的屋面和墙体结构.
  
Wearie Phelan泡沫的基本结构沿三个正交坐标X, Y和Z方向有规律地重复。 如果我们采用这一基本结构那么生成的结构就不会是随意和有机的，而是像机器一样排列整齐的。
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:05     标题: 回复： 水立方的结构构成

旋转
  
如果把这个结构绕任意一个轴线旋转任意角度，那么生成的结构看起来有随机性而杆件又有机地结合在一起。这是设计竞赛方案几何的基础。但是形成的结构在如下构件中没有或很少有重复: 弦杆, 在结构形成过程中被切到的腹杆和ETFE膜结构。 还有一些节点也在调整过程中就被部分切断了因此不具有重复性。
  
如果结构绕矢量（1,1,1）旋转，那么在墙和屋顶表面形成的图案类似。如果该结构绕矢量（1.1.1）旋转120度，那么屋顶就会成为南墙或北墙，南墙或北墙就会成为东墙或西墙，东墙或西墙就会成为屋顶，这样我们回到了我们开始的地方。但如果这个旋转角度是60度，那末形成的屋面和墙表面将具有高度的重复性而且看起来结构有机地结合在一起。这种旋转已被采纳。
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:07     标题: 回复： 水立方的结构构成

切割面
  
我们需要做的另一个选择是我们在什么高度上切割已通过这个旋转的阵列。选择不同高度的切割面将会影响表面的外观。但更重要的是，通过准确选择我们切断排列的位置，我们可以加大切割面与结构中最近的节点的距离。但是，对于7米的基本单元大小来说，使用基本的Weaire Phelan薄膜我们找不到离最近的节点超过100毫米的切面。这将不足以阻止内节点和弦杆结构的碰撞。
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:08     标题: 回复： 水立方的结构构成

基本单元几何形状
  
基本单元的基本几何是通过在立方体的顶角放置的8个节点和在表面上放置另外12个节点来完成的。表面上的节点沿表面中心线间隔一半表面长度放置。
  
用直线连接这些节点，然后在每条直线的中点设置一个垂直于该条直线的平面。这些平面交线构成了基本几何单元。
  
改变沿线距离，构建的垂直面会对最终的几何形体产生细小的改变。一个叫做alpha参数控制这一位置. 当alpha =1.25时, 生成的结构是基本的泡沫形式。 通过尝试，我们找到了一个切割面位置（alpha=1.3333333）使得对于7米的基本单元来说，使切割面距离最近的结构节点至少500毫米。提议的几何构成中采用了1.333333的alpha系数。
  
在规则(单元)排列情况下，在每个基本单元大小的尺度内, 有三个最有利的切割面-对于一个7米的基本单元来说，间距是2.3333米。另外在基本切割面的每侧0.5185米处还有一个切割面。然而只有结构外部的那个平面可以用做切割面，因为结构节点与另外一个平面距离太近了。沿基本切割面切割我们可以看到由7个不同的气枕组成的重复的单元系列，而非基本切割面可以看到由16个不同的气枕组成的重复单元系列。
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:08     标题: 回复： 水立方的结构构成

基本单元的尺寸
  
设计方案竞赛基于7米大小的基本结构单元。它有以下特点：
  
[$#61548]  气枕直径最大9米
[$#61548]  在外墙的高度内约有5个气枕
[$#61548]  7米的屋顶深度没有过多的无效率的部件
[$#61548]  厚约为3.5米的墙有着相当程度的复杂视觉效果
  
我们研究了一系列的单元, 大小从5.25米到10.5米。小的单元尺寸对结构效率有非常大的不利效果。例如，5.25米的基本单元与7米的基本单元比较，我们发现:
  
[$#61548]  它有超过两倍的结构构件-节点和部件
[$#61548]  它有一个按抗剪能力超过需要的过多腹杆的低效屋顶结构
  
相应的优点是更小的气泡, 也更有效，但是导致了超出必需的视觉复杂性
  
大一些的基本单元有以下特点：
  
[$#61548]  过于简单的气枕图案-特别是在立面上
[$#61548]  如果我们要保留现在的视觉复杂性水平就需要有一个非常高的墙体结构。
  
我们已经采用了一个在6.5至7.5米之间基本单元大小. 它可以在结构有效性和视觉复杂性两方面取得最好平衡.
作者: helio    时间: 2004-7-31 17:15     标题: 回复： 水立方的结构构成

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