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如何利用球形网架实现非矩形建筑设计

2022-10-11 08:45:32

球形网架构建是一种新颖灵活而又具有广泛适用性的建筑设计方法,可以实现非矩形的建筑设计。本文将分别从理论和实践两个方面来探讨如何利用球形网架实现非矩形建筑设计。

球形网架

一、理论

球形网架构建是一种利用空间曲线与连续三角形网格结构相结合的新型建筑设计方法。整个网架可以看作是由无数个三角形面片组成的一个空间曲面连续体,按照不同的设计要求和结构特性,可以通过各种方式将三角形面片进行拼接、扭曲、旋转、变形,进行多种多样的建筑构建和形态组合。

在理论上,球形网架构建可以利用一些常用的建筑设计工具,如参数化建筑设计软件、三维建模软件等,进行各种建筑形态、结构均衡、力学性能、连通性和空间功能等的分析和优化。

为方便理解,在此选取广域体育馆建筑设计过程进行说明。首先,根据使用需求和场地情况,确定整个建筑的基本形状和大小。然后,通过参数化建筑设计软件,将建筑结构定义成球形网架结构。接着,利用三维建模软件,对整个网架进行轻量化分析和优化,确定各个部件的形态和厚度,以保证结构的合理性和稳定性。最后,将网架结构的形态和材料参数输入到结构计算软件中,进行静力学和振动分析,获得各个部件的结构强度和稳定性指标,以及整个网架的可行性。

二、实践

球形网架设计的实践操作具有很高的灵活性和可塑性,可以根据具体建筑设计需求进行不同程度的变形和调整,实现多维度发展和多功能设计。在实践中,需要考虑构建球形网架的材料选择和实现方式。常用的材料包括钢材、铝合金、FRP(纤维增强塑料)等,其中钢材和铝合金可以提供足够的结构强度和刚度,FRP则具有轻质、高强度、耐酸碱和耐腐蚀性能,适用于特殊建筑需求。

广域体育馆是一座球形网架建筑的典型实践案例。该体育馆由100米直径的球形网架结构为基础,在结构内部增加了一个可旋转的中央舞台和两个动态观众席,以体现运动场馆多功能化和观众参与感。网架表面采用光纤素材制成的半透明外壳,既满足了光照和通风的需求,也具有美观性和覆盖性。因此,这一设计是非矩形建筑设计的成功案例,在建筑学界和工程界得到了广泛关注和赞誉。

球形网架构建是一种灵活、具有广泛适用性、又能实现非矩形建筑设计的新型建筑设计方法。在实践中,需要根据具体设计需求,进行材料选择和操作方式的优化和调整。还可以通过参数化建筑设计和三维建模软件进行全面的结构分析和优化,以保证整个建筑的结构稳定性和力学性能指标。广泛体育馆建筑设计案例的实践证明,球形网架是实现非矩形建筑设计的成功之道之一。


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