【结构学院】以结构之名,描绘立面 发新帖 回复
转载于 iStructure 公众号 自由立面是柯布西耶提出的现代建筑五原则之一,立面是建筑表现的一个重要方面。而结构构件,往往是隐藏在建筑立面之后的。当然也有一些特例,直接以结构作为一种表现方式,结构与建筑立面相结合、统一。 TOD’S表参道店 TOD’S Omotesando 建筑设计: Toyo Ito &Associates 结构设计:Oak Structure Design
转载于 iStructure 公众号
自由立面是柯布西耶提出的现代建筑五原则之一,立面是建筑表现的一个重要方面。而结构构件,往往是隐藏在建筑立面之后的。当然也有一些特例,直接以结构作为一种表现方式,结构与建筑立面相结合、统一。
TOD’S表参道店 TOD’S Omotesando 建筑设计: Toyo Ito &Associates 结构设计:Oak Structure Design 微信图片_20180604153430.jpg 微信图片_20180604153433.jpg
位于东京表参道的TOD’S店以其独特的立面,吸引着无数游客的目光。建筑整体平面呈L形,临街的一面比较窄,显得更加挺拔。
微信图片_20180604153436.jpg 建筑立面上满布着斜交的清水混凝土构件,像“树”一样有机地向上伸展。沿着建筑L形周边展开,呈现出一排榉树的造型,与街边的树木互应。 微信图片_20180604153439.jpg
结构上,斜交的“树枝”由300mm厚的清水混凝土建造。如何定义“树枝”构件的类型呢?它既是柱,也是斜撑,又像是开了洞口的墙。作为最主要的结构受力构件,承受着竖向荷载,以及强烈的地震作用。
微信图片_20180604153442.jpg ▲ “树枝”与镶嵌玻璃 平整、光滑的清水混凝土墙面 “树枝”之间镶嵌着双层无框玻璃幕墙。灰白色的混凝土与淡青色的玻璃相间,整个建筑显得特别清爽。 “树枝”构件自下而上,截面收小,像真实的树叉一样越来越细密。这种变化规律同样符合结构轴力和倾覆弯矩的趋势(上小下大)。
微信图片_20180604153445.jpg ▲ 结构有限元分析模型:壳单元模拟墙柱 上图为结构有限元分析模型,以壳单元模拟墙柱。我们看到,在L形建筑的一角,有一个钢筋混凝土芯筒与“树枝”柱共同作用;而另一边则完全由“树枝”柱支承,楼板跨度达10~15m,实现了建筑内部的无柱大空间。

为了避免地震时玻璃被混凝土构件挤压破碎,建筑采用了基础隔震设计,尽量减小上部结构的位移角变形。 微信图片_20180604153448.jpg ▲ 抗震结构与隔震结构对比示意 微信图片_20180604153451.jpg ▲ 首层入口处的隔震盖板 微信图片_20180604153454.jpg ▲ “树枝”形混凝土构件的施工:钢筋与模板 微信图片_20180604153457.jpg ▲ 上部楼层室内效果 微信图片_20180604153501.jpg 微信图片_20180604153504.jpg ▲ 平整、光滑的清水混凝土墙面
MIKIMOTO 银座2店 MIKIMOTO Ginza 2
建筑设计:Toyo Ito &Associates 结构设计:佐佐木睦朗、大成建设 微信图片_20180604153509.jpg 微信图片_20180604153511.jpg
MIKIMOTO 2店位于游客如织的东京银座商区,建筑高48m。白色的长方形盒子,表面上有机地分布着形状各异的孔洞,新颖的立面引人注目。
实际上,四个立面开孔的墙体,正是整个建筑仅有的竖向结构体系,内部14x17m的空间没有一根柱子。
微信图片_20180604153516.jpg ▲ 结构组成:4片开孔墙板与梁板 墙体厚度仅200mm,由内外两片钢板(6 ~12mm厚)和起拉结作用的栓钉组成。在钢板之间浇灌混凝土形成一体化的结构。
微信图片_20180604153519.jpg ▲ 墙体构造剖面
设计时,仅考虑用钢板来承受建筑的竖向力和地震水平力,保证结构延性。而混凝土的作用是防止钢板屈曲,以充分发挥钢材的强度。此外,在火灾情况下,建筑竖向荷载由混凝土承受。因此,钢板可以不做防火涂装。
微信图片_20180604153522.jpg ▲ 平整、光滑的墙面 由于墙体面积巨大,现场分块焊接是避免不的。整体墙板共分330个单元,每个分块单元大小约2.4米宽、4.5~5.0米高(层高),运送到现场再焊接,完成后打磨,几乎看不到焊缝。 微信图片_20180604153525.jpg 微信图片_20180604153529.jpg ▲ 首层的橱窗和入口

微信图片_20180604153532.jpg ▲ 室内开孔墙板的效果
Parada 青山店 Parada Aoyama 建筑设计:Herzog & deMeuron 结构设计:竹中工务店 微信图片_20180604153538.jpg 微信图片_20180604153542.jpg Parada青山店,2003年 Parada青山店,是瑞士建筑师 Herzog在日本的第一个设计作品。建筑共六层,表面以规则的菱形网格覆盖,其结构、幕墙和空间是一体化设计的。无论整体还是细部,都呈现出水晶般的外观。 微信图片_20180604153549.jpg 微信图片_20180604153546.jpg 微信图片_20180604153553.jpg ▲如水晶般奢华的幕墙 当结构工程师接触设计时,业主和建筑师已基本确定了菱形网格方案,甚至格子的间距、角度也是确定的。 留给结构师的难题是 “构件完成后截面尺寸不大于250x300mm”,再减去防火涂料的厚度,构件截面需在150x250mm以内。 微信图片_20180604153557.jpg ▲菱形钢结构网格 办法永远比困难多。结构师将所有构件设计为统一的150x250mm,基本采用H形截面,局部用了箱形截面。再根据网格受力大小,调整钢板的厚度分为7种,最厚钢板达60mm。 微信图片_20180604153601.jpg ▲ 局部建筑模型 由于菱形格子比较扁平,在竖向荷载作用下容易压缩变形。对比了如下几种解决方案: a.不采取措施的菱形网格在重力下压缩约50cm; b.在建筑四角加柱能够有效减小压缩变形,被建筑师否决; c.利用每个楼层的水平梁拉结,梁内轴力较大,但影响局部楼层挑空,被建筑师否决; d.拉结三道水平梁,梁内轴力巨大。 微信图片_20180604153604.jpg 最终选用了方案d。但是,即使有三道水平梁拉结,结构顶层的压缩量仍有30mm。施工放样时,将每层格子提高约3mm,以保证在完成后的建筑形态。 微信图片_20180604153607.jpg
结构体系:网格外壳,水平拉梁、芯筒、基础隔震 整体结构的抗侧力体系,由中间的芯筒和网格外壳组成,建筑室内不设立柱。建筑局部设1层地下室,并在地下室以下做了基础隔震设计,以进一步减少上部结构的地震响应。 微信图片_20180604153610.jpg 微信图片_20180604153614.jpg ▲ 包裹防火涂料后的菱形网格
限于篇幅,有些案例无法详细展开,仅罗列如下供大家参考。
▼ IBM 大厦,1963年,结构设计LERA 第一座外露网格结构的办公楼 微信图片_20180604153619.jpg
▼ O-14 Dubai, 2010, 结构Ysrael A.Seinuk 混凝土结构,圆形开孔表皮结构 微信图片_20180604153622.jpg 微信图片_20180604153625.jpg 局部配筋详图和表皮展形图
▼  One Shelley Street, 2012, 结构设计Arup 微信图片_20180604153628.jpg 微信图片_20180604153631.jpg 微信图片_20180604153635.jpg 落地的支撑构件

▼  北京保利国际广场,2016 建筑结构方案设计:SOM 微信图片_20180604153637.jpg 微信图片_20180604153641.jpg
参考资料: 1. Diagrid Structures-Birkhäuser,Terri MeyerBoake. 2.《东京结构设计地图》,综合资格学院. 3.本文图片均来源于网络,版权属于原作者或网站
微信图片_20180604153653.jpg 15151308090242874575.jpg
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  1. 跩灬囝
    跩灬囝 2018年06月05日 10:28:20 4楼
    谢谢楼主的分享
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  2. 隐为者
    隐为者 2018年06月06日 08:39:31 5楼
    谢谢楼主,学习了
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  3. 加倍努力
    加倍努力 2018年06月06日 09:51:12 6楼
    好图,学习了。
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  4. yds2003
    yds2003 2018年06月07日 08:54:04 11楼
    谢谢楼主的分享..........
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  5. 口口0707
    口口0707 2018年06月07日 09:20:31 12楼
    膜拜 ~ 开眼界!
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  6. 大海笑
    大海笑 2018年06月08日 15:26:24 13楼
    谢谢分享!!!
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  7. zimujianting
    zimujianting 2018年06月11日 08:53:18 14楼
    大师啊,,,
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  8. 布高兴
    布高兴 2018年06月12日 18:18:31 16楼
    有点意思,可以考虑
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  9. 海岸平涌
    海岸平涌 2018年06月13日 08:55:27 17楼
    大开眼界啊。。。。。。结构设计的高端平台。。。。
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