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
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。
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。
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。
▲ “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)。
▲ 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。
▲ 抗震结构与隔震结构对比示意
▲ 首层入口处的隔震盖板
▲ “树枝”形混凝土构件的施工:钢筋与模板
▲ 上部楼层室内效果
▲ 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
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。
▲ 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。
▲ 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。
▲ 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。
▲ 首层的橱窗和入口
▲ 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
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。
▲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。
▲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。
▲ 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。
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。
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。
▲ 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
▼ O-14 Dubai, 2010, 结构Ysrael A.Seinuk
混凝土结构,圆形开孔表皮结构
局部配筋详图和表皮展形图
▼ One Shelley Street, 2012, 结构设计Arup
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
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.
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通风怎么弄
我只能说,结构师太苦逼(இдஇ; )
厉害到无话可说 结构真的是算的好心累啦
回复李白葬爱: 我也好奇哎
通风怎么弄
这立面。。。。。无话可说