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网架,丑...吗?
作者:网架来源: 网架
时间:2020-07-13浏览次数: 次
前一期我们讲到“万能的桁架,无限的变化”,桁架历史悠久、跨越能力强大、应用很广泛。

今天讲的“网架”,与桁架受力有些类似。它堪称空间结构的Bug级存在,是一种非常高效、理性的结构体系,虽然常常因为不符合建筑师对于感性和美的要求而被嫌弃。

网架,是由多根杆件组装成稳定的几何单元,再由重复的几何单元扩展组成的空间杆系结构。它的主要特点如下:

网架整体受弯,但每个基本单元均为稳定的几何,杆件主要受轴力,结构效率高,以较小的杆件截面可实现很大的跨度;

与空间桁架相似,但其腹杆呈现空间布置,从而具有更好的稳定性;

整体的冗余度高、传力路径分散,能适应各种支承条件;

网架整体可直可弯,对自由曲面、不规则轮廓线的适应性极强;

杆件和节点均在工厂加工,现场组装,施工操作简单快捷;

网架的历史

最早完整地提出空间网架概念并实践的是A.G.贝尔。没错,正是发明电话的跨界天才贝尔先生。1898~1908年间,贝尔开发了基于四面体几何的空间网架,他用网架形式制作了许多风筝和铁塔。

由于没有进行连续的研究和实践尝试,网架结构的发展停滞了大约半个世纪。直到20世纪70年代,随着精密机械加工的自动化,空间网架被视为建筑结构中比较新的一种结构形式,迎来了新的发展。
网架
1967年蒙特利尔国际博览会上,富勒和Shoji Sadao设计了一座直径为76m的3/4球形建筑---美国馆。与普通的单层球壳结构不同,富勒的美国馆采用了双层的空间网格结构。

美国馆为三角锥网格形式,外层为三角形网格、内层为六边形网格。内外两层网格的顶点用6根斜杆连接而成。

美国馆的网格、斜杆几何、杆件规一化的截面、节点连接,都体现了网架设计的最基本要素,堪称早期网架(双层网壳)设计的典范。美国馆成为当时美国先进科技的象征,引得世人瞩目。在它的影响之下,网架和双层网壳的空间结构形式得到了迅速发展。

网架结构由重复的几何单元组成,其基本单元主要有三角锥、四角锥、正方体、截头四角锥等类型。

然而,重复的几何也导致网架过于理性规则、杆件繁多。因为建筑效果不佳,而不被建筑师所待见。

因此,在网架结构设计时,除了结构受力以外,也不能忽略对建筑效果的考虑。例如,部分抽空网架下弦,组成的几何图形可能与室内吊顶结合,创造出较好的建筑空间效果。

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