世博建築結構分析

2022-05-03 02:15:03 字數 4087 閱讀 1024

1.呼吸有機體日本館

日本館是乙個象徵著生命體的建築,在建築的弧形表面有六個凹孔,三個凹孔上有觸角,日本館的設計理念是像生命一樣,會呼吸的建築,**一中間的部分就是**中看到有凹孔的地方。這是日本館設計理念的三個設計元素,超級皮膜、一體化結構系統和生態呼吸柱。

超級皮膜日本館的建築表皮系統是最新的led太陽能發電池超輕薄膜系統,etft膜在北京奧運會也用過,這種是日本獨有的一種可持續發展的新型材料,這種材料非常輕,是一種新型的太陽能電池。日本館的外表層etft膜是雙層結構,內層是紫色的,外層是透明的,之所以透明是因為很多模組裡面有柔性的超薄太陽能板貼在紫色的膜上,太陽能板發的電能對建築耗電做一些補充。膜是由廠家**的,就像一捲卷捲紙那樣,經過加工,把膜裁成一塊塊我們需要的形狀和大小,再安裝到整個框架裡去,所以這種裁切後的膜**利用的可能性會比較低,另外,由膜材形成的氣枕結構可能發生漏氣,但其內部有小管子,可以對氣枕進行充氣。

一體化結構系統日本館採用的是大空間的一體化結構系統,大家在**三中可以看到多個雙曲面的柱子,我們把它稱之為空心柱,是支撐建築的柱子。這個柱子是喇叭狀的形狀,可以有效分散結構色彩。通過使用一體化結構和覆蓋在場館表層的超輕膜結構,這可以說是非常環保的結構。

生態呼吸柱這是一根柱子的剖面,我們把這根柱子叫做呼吸柱,呼吸柱可以將陽光、雨水、空氣引入內部有效利用,這就是我們把日本館稱之為像呼吸的生命體一樣的理由。大家可以看到呼吸柱的內部跟外部相通,屬於外部的空間。下面是辦公區,上面是展區,在這裡自然光可以通過呼吸柱子到達辦公區,但是僅憑6根呼吸柱是不能提供整個場館的採光的,展品大部分還是需要定向的人工照明。

其次雨水可以利用呼吸柱收集起來,在天氣炎熱的時候這些水可以分散到建築的表層,從而進行降溫。沒有被蒸發掉的水分再次被呼吸柱節能理念收集起來,這樣會形成水的迴圈利用。我們可以看到,呼吸柱上面的空氣被陽光照射會不斷公升溫,那些公升溫之後在呼吸柱內部形成一股上公升的氣流,我們把這種現象稱之為煙囪效應。

通過煙囪的這種拔風效果,地面部分的冷空氣帶動上公升,從而被引入到頂層的室內空間。通過上述方式自然能量被吸收到建築內部,從而起到降低環境負荷的作用。

2.新工藝新技術義大利館

透明混凝土的利用義大利管採用了一種非常特殊的材料,即透明的混凝土,建築師通過對材料的應用充分體現了建築的藝術效果。展館採用鋼結構作為主體支撐結構,各個體塊內部均為不同角度傾斜的介面,內牆採用兩層纖維石膏板,中間層厚度在600-1000mm之間,外牆採用不同透光度的混凝土預製塊,用幹掛做法拼裝,體現穩重、樸實的氣質,而且又產生透光的效果,各體塊之間的切縫以及中庭門廳均採用節能玻璃,通透明亮,體現刀鋒亮麗的藝術效果。

透明混凝土外牆通過透過外牆的自然光線解決部分館內的照明問題,達到節能的目地。外牆內側的雙層etfe膜,這種膜是一種輕型、耐腐蝕、張拉強度高、耐高溫、絕緣性好的新材料,可迴圈利用,並具有良好的自潔性,內測膜的磨砂點陣可以改變光線的傳播方向,石頭過的光線非常柔和,最重要的是中間空氣層結構具有優越的保溫隔熱性能,大大的降低了建築的耗能。

3.種子天堂英國館

設計理念 「開啟」的演示,整個場館有 20公尺高,由 60588根丙烯酸細長管組成。每一根管子長 7.5公尺,並安裝在 6公尺長的鋁套管內。

場館坐落在大約 6000平公尺的基地內,並將抬高5公尺。白天,這些亞克力管將像光線絲一樣將陽光引入場館內部;而到了夜晚,安裝在每根管子一側的 led燈將使整個場館亮起來。在進入場館之前,參觀者們將會通過繞基地一周的「包裝紙」下面的坡道。

這層高低起伏的鋪滿整個基地的 「包裝紙」不僅提供了遮陽蔽日的場所,也形成了豐富的展覽空間。有一種相呼應的效果,同時可以選擇不排隊進入展館而是在外部參觀。場館的內部將是乙個耐人回味的空間。

每一根管子的內部末端都會放置乙個種子,就像琥珀昆蟲那樣安裝在亞克力管內。而這些種子將來自於 msb種子庫--乙個收集世界各地的皇家植物園物種的組織。

平面設計整個設計是由乙個主要的展廳及圍繞基地的周邊裙房組成;主展館為乙個總尺寸為 25m (寬) x 25m (長) x 20m (高),內結構盒為 15m (寬) x 15 m(長) x 10,4m (高),參觀者從基地南面由組織方確定的入口區進入展區,可選擇直接參觀展館主體外觀或右轉排隊走上坡道,沿著坡道到達展館的入口側,通過連線橋入展館內部。裙房部分為餐廳、貴賓區、工作人員區域和裝置用房。貴賓們可以通過基地北面的專用入口進入英國館。

他們可以使用一層的專用區域或者上樓參觀展館(快速通道)。如果他們希望看到著整個展館,那也可以走上坡道,加入到其他公眾的路線中。

材料設計展館的光暈由大約 6萬根 20mmx20mmx7500mm亞克力管組成,亞克力管的 2/3套在鋁套管內,以保證安全和避免過大的彎曲。每根亞克力管都安置有 led燈,並在室內的一端嵌入了來自世界各地的種子,以此表達生命的意義。周邊裙房部分以及景觀庭院部分為混凝土結構,展館的結構盒由木材製成,樓板為鋼構架結構。

防水層顏色即為外部飾面顏色,盒子的內部將粉刷成深色。英國館區域的外牆用混凝土建造。裙房部分有一定數量的窗可以看到附近街道和公園。

部分的窗將採用特殊的粉刷效果,從而達到白天消失,晚上不規則發光的效果。通風隔柵也將採用相似的處理手法。摺疊景觀庭院也採用混凝土結構。

庭院的頂面將採用明亮的色彩,正面為類似公園肌理的人造草皮,底部將暴露淡色清水混凝土。從摺紙景觀部分邊緣推進 2公尺位置將安裝鋼製安全護欄,防止人們靠近邊緣。連線展館的橋為鋼製,步行表面為深色輕質混凝土,延續了周圍坡道的材質。

坡道底部的空間飾面非常簡潔。外牆內外飾面均都為混凝土。頂板也為混凝土。

折板式景觀裙房的部分牆面暴露淺色混凝土,由螢光燈照亮。

4.世博軸

2023年上海世博會世博軸及地下綜合體工程, 位於世博會浦東園區核心, 南北長1045m, 東西寬地下99..5~ 110..5m, 地上80m。

世博軸頂棚包括兩個不同型別的結構體系: 索膜結構和6個建築造型獨特的鋼結構!陽光谷.

, 6個陽光谷共提供給膜結構18個支撐點, 將兩者結合成整個頂棚結構(圖1、2)。索膜頂棚覆蓋了10..5m 標高平台層的大部分空間, 起到遮陽擋雨的功能, 滿足大量**安全、舒適地從地上出入園、等候、安檢、票檢、休憩餐飲的需要。

膜面結構造型輕盈優雅, 與通透挺拔的陽光谷渾然天成。

結構體系索膜頂棚採用連續的張拉式索膜結構體系, 總長度約840m, 最大跨度約97m, 膜面總投影面積約61000m2, 展開總面積約65000m2, 單塊膜最大展開面積約1800m2, 膜面單元一般呈三角形。膜材採用a 2級ptfe膜。索膜結構邊索單跨最大約80m, 脊索最大跨度約115m, 為大跨度柔性結構。

膜頂主要由承重作用的脊索、邊索和穩定作用的張拉膜構成(圖6), 1根邊索、2根脊索和膜形成了三角形為頂面的倒錐臺狀, 膜面為雙向曲面, 膜焊縫主要沿經向放射形布置。整個膜頂支承於外桅杆、內桅杆及陽光谷鋼結構上。索膜結構的最高點由26組外桅杆和背索、部分陽光谷的連線點構成, 最低點由19組內桅杆下拉點、5組外桅杆和背索、部分陽光谷的連線點構成。

外桅杆一般高度為35m, 緊鄰中間4個陽光谷均有1根較低的外桅杆(高度為17m ), 陽光谷sv5、sv6之間外桅杆高度為38m。下拉點處, 膜在18m 或21m 標高處固定在下拉鋼環上(鋼環直徑5m ), 鋼環支承於內桅杆。內桅杆的增設, 主要控制風荷載作用下膜下拉處的水平位移及向下位移。

內桅杆與外桅杆頂部由水平索連線, 水平索的增設, 協調了內外桅杆的水平位移, 由背索、外桅杆、水平索、內桅杆、外桅杆、背索形成了穩定的結構體系。內桅杆頂部設斜吊索與谷索相連, 以控制膜的向下位移。索膜頂棚兩端4片膜為四邊形, 每片膜對角線設有1根抗風索。

支於邊索的膜片上設有1根抗風的短谷索。外桅杆後背索最粗, 為155, 脊索為110, 邊索為70, 谷索為65。

5.西班牙館

「藤條這項古老的手工藝無論在西班牙還是中國都有悠久的歷史,藤條材料的廣泛應用如同連線中西方的橋梁。」上海世博會西班牙總代表哈維爾·貢德說,「展館將全部使用環保、可持續性的材料,頂部的太陽能板為建築提供能源。西班牙希望通過這座完美的建築展示人類在發展中最為關注的問題。

」結構由於建築師要求結構盡量輕盈,因此,結構的外立面僅能採用單層的鋼結構支撐,形成了極不規則的空間單層扭殼。結構各部分只有通過整體協同工作,才能形成有效的空間結構以抵抗外力。 為了方便世博會後整個場館的拆除,以及在西班牙國內的重新安裝,西班牙館結構採用了完全可拆卸的系統,外立面網殼結構大部分節點採用了法蘭連線。

同時,由於建築設計要求,部分節點採用了區域性相貫連線。與一般的圓鋼管相貫節點不同,該節點的兩根桿件(豎向桿件與水平連桿) 的軸線不交於一點 ,因此,節點設計無法套用現有的相關規範。針對部分相貫節點,採用ansys 有限元分析程式對其進行了分析,分析結果表明,構件及焊縫的強度滿足設計要求,結構安全、可靠。

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