行業(yè)動態(tài)
天幕:采光的華蓋
天幕Canopy,更加通俗的名字是采光頂篷或采光天窗。天幕為公共空間遮風擋雨的同時,又能保證明亮的采光,在街區(qū)覆蓋、歷史建筑改造、商場中庭等公共大空間中應用的案例越來越多。
天幕結構可以從建筑形態(tài)、網(wǎng)格形狀、結構形式、結構材料、是否封閉等多個維度進行分類,本文選擇從建筑曲面形態(tài)和結構形式方向展開介紹。
平面:梁的跨越
對于跨度比較小的天幕,采用單向梁或交叉梁即可實現(xiàn)。這一類天幕的結構創(chuàng)新主要體現(xiàn)的網(wǎng)格布置、截面形式和節(jié)點細節(jié)方面。例如,網(wǎng)格布置可以是三角形、四邊形、聯(lián)方形、六邊形等等。
平面/曲面 + 樹形柱
對于跨度稍大的天幕,如果單純采用梁跨越,構件截面會比較大??梢栽O置樹形柱支承,以減小天幕結構的跨度。這種情況下,樹形柱的拓撲、天幕網(wǎng)格以及節(jié)點細部設計是影響建筑結構效果的重點。
有的天幕雖然設計為曲面,但其曲面形狀的力學性能差,結構受力仍然以抗彎為主。這類曲面天幕結構與樹形柱相結合,才能以較細小的結構構件完成。
規(guī)則曲面網(wǎng)殼
規(guī)則曲面的天幕一般采用鋼結構網(wǎng)殼形式,利用網(wǎng)殼曲面的形抗原理,結構以軸向受力為主、效率高,以較小的截面尺寸即可實現(xiàn)很大跨度。這一類網(wǎng)殼曲面多為圓柱面、球面。
自由曲面
隨著建筑構型手段和建造技術的進步,出現(xiàn)了越來越多的自由曲面天幕。這一類曲面沒有嚴密的數(shù)學邏輯,如何以輕巧的結構形式構建是結構設計最大的難點。
“喇叭形”曲面
以上各種天幕結構均是支承在周邊建筑或樹形上的。除此以外,還有一種以天幕網(wǎng)格獨立或相對獨立支承的結構,其建筑形態(tài)往往呈現(xiàn)“喇叭形”。
世茂廣場天幕結構
天幕結構長約500米,呈折板形態(tài)。天幕上覆蓋有ETFE氣枕膜面,膜面呈菱形;下部布置半透光的PTEF膜和LED燈條,賦予天幕幻影的效果。結構設計采用參數(shù)化建模分析,對構件布置、網(wǎng)格、節(jié)點進行精細化設計。
拉斐爾云廊
“云廊”平面尺寸長約730米、寬120米,波峰到波谷最大矢高16米。通過Y形外伸斜柱整體支承于由11棟間距50-100米的塔樓建筑群頂部,實現(xiàn)“如浮云一般連綿起伏”的形象,是一個超長、大跨的單層網(wǎng)格結構。