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懸挑結(jié)構(gòu)的受力分析

· 屋頂桁架 ·

　　在桁架結(jié)構(gòu)中，上面的桿件受拉，下面的桿件受壓。這個(gè)懸挑結(jié)構(gòu)從盡端到支撐點(diǎn)的距離有85m，同時(shí)也并非一種簡單的直線形態(tài)——懸臂的下表面崎嶇不平，這也對(duì)整個(gè)桁架的不同截面提出了不同的形態(tài)要求。

　　不同截面位置的桁架形態(tài)不同，復(fù)合而成三維桁架

　　它的結(jié)構(gòu)形態(tài)，從開始一片片獨(dú)立的桁架結(jié)構(gòu)，發(fā)展為三維、復(fù)雜的空間桁架結(jié)構(gòu)整體。

三維的復(fù)雜空間桁架

　　這樣復(fù)雜的模型必須要借助計(jì)算機(jī)參數(shù)化建模才能實(shí)現(xiàn)。參數(shù)化建模不僅能幫助建筑師控制建筑的形態(tài)，也能幫助結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)計(jì)算。這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在我們剛剛學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只有計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算的時(shí)代，是不可想象的。在計(jì)算機(jī)的幫助下，我們能得出多種備選方案進(jìn)行模擬和對(duì)比。經(jīng)過模擬，相比傳統(tǒng)的平行桁架、錯(cuò)綜復(fù)雜相互咬合的三維空間桁架可以有效減少20%懸臂盡端的形變。

　　通過建模優(yōu)化(左為優(yōu)化前，右為優(yōu)化后)

　　減少了20%懸臂盡端的形變

　　參考施工照片，我們可以發(fā)現(xiàn)，這一空間桁架耗費(fèi)了大量的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

等待吊裝的空間桁架

　　· 受拉桿件 ·

　　在最初的抽象化結(jié)構(gòu)模型中，兩個(gè)支點(diǎn)被描述為剛接支點(diǎn)，承托其巨型的屋頂。而事實(shí)上，這兩個(gè)支點(diǎn)共同組成了一個(gè)巨大的建構(gòu)，同時(shí)它們的支撐方式也是彈性的。

　　其中一個(gè)支點(diǎn)主要受壓，另一個(gè)支點(diǎn)主要受拉，造成前低后翹的形變。

　　為了減少形變，我們?cè)诹硪粋�(gè)盡端增加了一個(gè)受拉的桿件，使整個(gè)屋頂?shù)男巫儨p少了15%。

　　雖然建筑方案中原本沒有這個(gè)桿件，但由于它能起到這么大的作用，而且本身也比較纖細(xì)，不會(huì)對(duì)建成效果造成太大影響，因而得以采用。

施工中的拉桿

· 支點(diǎn) ·

　　兩個(gè)支點(diǎn)在建筑中以雙曲螺旋圓錐的形式出現(xiàn)，它由對(duì)于圓柱的扭轉(zhuǎn)而來，形成兩個(gè)上下連接的圓錐體。雖然表現(xiàn)為曲面，但可以由若干直線桿件組合而成。

曲面由直線模擬而來

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