諾曼福斯特建筑結(jié)構(gòu)類型樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。本文主要研究作品涉及了福斯特的高層代表作品香港匯豐銀行,法蘭克福商業(yè)大樓。早期的個(gè)性作品塞恩斯伯里視覺藝術(shù)中心,英國雷諾汽配中心。和她的家喻戶曉的英國瑞士再保險(xiǎn)銀行,與柏林議會大廈穹頂改建項(xiàng)目。其中香港匯豐銀行與法蘭克福商業(yè)大樓體現(xiàn)了她對巨型框架結(jié)構(gòu)在高層建筑上的應(yīng)用方式,平面布局特點(diǎn),對于內(nèi)部環(huán)境的處理方式具有一般性。早期的塞恩斯伯里藝術(shù)與視覺中心體現(xiàn)了她后來對于結(jié)構(gòu)空間與輔助空間的組織與整合的思想的形成。雷諾中心體現(xiàn)它對于鋼結(jié)構(gòu)的高超運(yùn)用。英國瑞士再保險(xiǎn)銀行與柏林議會大廈體現(xiàn)了她對于高科技在建筑結(jié)構(gòu)上的使用與科技對于生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化的實(shí)際應(yīng)用。首先我們先了解一下建筑師諾曼·福斯特,她先后獲得了曼徹斯特大學(xué)建筑學(xué)學(xué)士與耶魯大學(xué)建筑學(xué)碩士,并是英國皇家建筑師學(xué)會會員。國際上最杰出的建筑大師之一,被譽(yù)為”高技派”的代表人物,第21屆斯特林建筑大獎(jiǎng)得主。1999年普利茨克獎(jiǎng)得主。她是綠色的,生態(tài)化的建筑師。特別強(qiáng)調(diào)人類與自然的共同存在,而不是互相抵觸,強(qiáng)調(diào)要從過去的文化形態(tài)中吸取教訓(xùn),提倡那些適合人類生活形態(tài)需要的建筑方式。一生的榮譽(yù)很多,作品很多她鐘情于現(xiàn)代的技術(shù)和材料,輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)。她早期熱衷于建筑物和構(gòu)件的大規(guī)模生產(chǎn)。其賦有表現(xiàn)力的鋼結(jié)構(gòu)最為人們所熟知。機(jī)器美學(xué)在她腦海中一直存在,但看關(guān)注的不是機(jī)器零件或者形態(tài)的科學(xué)和嚴(yán)謹(jǐn),而是從高科技中得來如何去節(jié)能,如何去環(huán)保,去發(fā)展可持續(xù)建筑的設(shè)計(jì)方法。福斯特的建筑中主要使用材料鋼材的特性:鋼材在抗拉和抗壓方面她具有高強(qiáng)度,它幾乎能夠等效的抵抗軸向拉力和軸向壓力和彎曲類荷載。鋼的密度高,因此只要結(jié)構(gòu)形式能確保材料被有效利用,鋼結(jié)構(gòu)的組成不會超重。鋼結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度和高密度有利于它應(yīng)用于骨架中,結(jié)構(gòu)的體量相對于建筑的總體量要小。而鋼結(jié)構(gòu)的板型構(gòu)件的一個(gè)例子是壓型樓板,采用壓型鋼板與混凝土或者有時(shí)與木材相連組成復(fù)合結(jié)構(gòu)。大多數(shù)的鋼的形狀是有熱軋,冷軋或者鑄造形成。I形和H形截面經(jīng)常見于框架結(jié)構(gòu)梁和柱這種的大型構(gòu)件中。鋼結(jié)構(gòu)是預(yù)制的,因此構(gòu)件之間的接頭設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面,它影響結(jié)構(gòu)性能和框架外形。連接可經(jīng)過螺栓或焊接進(jìn)行。螺栓連接對于荷載的傳遞效果較差,因?yàn)樗诇p少了構(gòu)件截面的有效尺寸。鋼的防火性能很差,如水晶宮付之一炬。耐腐蝕性差。我下面開始分析一下她的主要作品:香港匯豐銀行結(jié)構(gòu)上,它采用了巨型框架結(jié)構(gòu)體系。建筑的結(jié)構(gòu)是排成三跨的四對鋼柱,每根鋼柱尺寸巨大,達(dá)到了4.8米×5.1米,每根鋼柱由四個(gè)圓形鋼管組成,柱子的橫截面從上至下逐漸縮小。橫向一般采用箱形構(gòu)件或桁架做為矩形梁,本實(shí)例是由五組兩層高的水平三角形桁架將鋼柱連接起來。每組之間間隔若干層。主構(gòu)架雖然承受巨大的壓力,可是由于構(gòu)架的截面尺寸較大,穩(wěn)定承載力很高,因此強(qiáng)度能達(dá)到要求。它的次結(jié)構(gòu),吊桿用來連接每一組之間的樓層,并將豎向荷載傳遞至矩形桁架。輔助構(gòu)件雖然截面尺寸小,可是它只承受拉力,因此強(qiáng)度需求也較小,也能夠滿足。每層樓板都是懸掛在這些巨大的桁架上的,這些桁架就承擔(dān)了鋼筋混凝土的重量。這些在巨大桁架下的樓層無需小柱支撐,因此能夠靈活布置會議廳,餐廳,游泳池等開放大空間的功能。而且這種巨大的桁架內(nèi)部能夠容納各種設(shè)備。鋼結(jié)構(gòu)的連接方式一般為焊接,鉚接,螺栓連接三種。匯豐銀行的鋼柱與樓面梁的鋼筋采用螺栓連接中的錐螺紋連接。這種懸掛的方式將建筑懸掛在主構(gòu)架上,能夠避免地震的直接沖擊,起到減震的作用。這個(gè)超高層建筑物很好的利用了鋼材的延性和受拉好的特點(diǎn)。從設(shè)計(jì)概念上講,打破了傳統(tǒng)高層建筑的以中心豎向核心筒組織樓梯,電梯的做法,因此它突破了原來那些呆板的平面,形成了自由流動的空間。建筑物的內(nèi)部也創(chuàng)造了更加的環(huán)境,有了大面積的采光并提供了很好的景色,視野,能夠看到兩個(gè)方向的景色。而建筑的四對鋼柱也是高低錯(cuò)落的,形成了靈活可變的外形。建筑的底層架空,向公眾敞開,與前面的廣場連為一體。最后,大廈的每一個(gè)細(xì)部構(gòu)件都顯得粗壯,巨大,似乎負(fù)載著巨大的荷載,從視覺上向人們展示著力的傳遞,和走向。這是機(jī)械時(shí)代的高級技術(shù)的完美產(chǎn)物。法蘭克福商業(yè)銀行大樓結(jié)構(gòu)上分析,該建筑平面為60米的巨大等邊三角形,符合抗震設(shè)計(jì)中的規(guī)則平面。其結(jié)構(gòu)體系是和香港匯豐銀行相似,在三角形頂點(diǎn)的三個(gè)巨型框筒作為建筑的柱子,經(jīng)過8層樓高的鋼框架為大梁,互相連接而圍成的巨型框架結(jié)構(gòu)體系,由于鋼材強(qiáng)度大,截面小剛度不好,因此這些巨柱巨梁連接在一起形成環(huán)抱式筒結(jié)構(gòu),就有效的抵抗了水平荷載和風(fēng)荷載產(chǎn)生的搖擺,從而形成了極其穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。49層高的塔樓采用弧線圍成的三角形平面,三個(gè)框筒中由電梯間和衛(wèi)生間組成,巨型柱之間設(shè)空腹拱梁保證她們之間橫向的穩(wěn)定。柱與柱之間形成三條無柱的辦公空間,三條辦公室圍合出三角形中庭,這樣利于建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)。并在三條辦公空間中別設(shè)置了多個(gè)空中花園。這些空中花園分布在三個(gè)方向的不同標(biāo)高上。外表皮玻璃幕墻可開啟式的創(chuàng)新,樓內(nèi)每間辦公室都設(shè)有可開啟的窗以享受自然通風(fēng),從而避免了全封閉式辦公建筑的昂貴開支。在設(shè)計(jì)效果上,法蘭克福商業(yè)銀行開放空間的組織與設(shè)計(jì)能最大限度地通風(fēng)與自然采光。三角形平面能夠最大限度地接納陽光,創(chuàng)造良好的視野。環(huán)三角形平面依次上升的半層高高架花園為辦公人員提供了舒適的綠色景觀。電梯、樓梯間和服務(wù)用房被整體的組織在一起放入大樓的三個(gè)角上,使村落般散置的辦公室和花園更具整體性。成組的巨柱支撐著橫梁,辦公室和空中花園都不受結(jié)構(gòu)構(gòu)件的干擾。中庭共享空間與一般的寫字樓有很大差別,它打破常規(guī)創(chuàng)造出一個(gè)自然化的景觀。其中環(huán)境和景觀設(shè)計(jì)以及層高和空間劃分使建筑內(nèi)部既留有充分的公共空間又不缺乏宜人的辦公環(huán)境。高技派建筑設(shè)計(jì)大都以適應(yīng)大工業(yè)生產(chǎn)為目標(biāo),強(qiáng)化物質(zhì),而缺乏人文情味。但福斯特的獨(dú)特設(shè)計(jì)使法蘭克福商業(yè)銀行已成為高技派生態(tài)建筑和可持續(xù)性建筑的代表。它將綠色生態(tài)體系移植到了建筑內(nèi)部,借助自然景觀成功的在自然環(huán)境和冰冷的鋼材技術(shù)在視覺上和諧的混合。塞恩斯伯里視覺藝術(shù)中心,是為塞恩斯伯里贈予學(xué)校的歐洲現(xiàn)代藝術(shù)藏品展覽室。房間都包含在一個(gè)矩形平面之內(nèi),在同一個(gè)屋頂之下,而不是由不同功能的建筑組成的建筑群。在這座寬35米,長130多米的矩形建在結(jié)構(gòu)上,它是有細(xì)長的桿件組合成大梁的鋼結(jié)構(gòu)形式。建筑物由整齊的開間組成。鋼管焊接屋架,支承在一對對三角形的鋼管支架上,形成屋頂。室內(nèi)凈高7.5米,能展出大型的藝術(shù)品,中間設(shè)有夾層。鋼架的基礎(chǔ)是3米寬的連續(xù)混凝土帶,上面是地面板。外立面和屋面覆蓋著統(tǒng)一大小的多層構(gòu)造板,表面是有高度反射性的氧化鋁合金板,有工人手工打造,來源于福斯特對高科技和飛機(jī)的愛好,它是一種飛機(jī)的外殼材料。在一定的溫度下易軟化,中間是10毫米厚的填充層,有很高的隔熱性能。這種金屬板上有水平,整齊的凹槽,起雨水溝的作用。細(xì)部連接用螺栓固定。屋面和墻的轉(zhuǎn)角采用倒圓角的金屬板。東西兩端是玻璃墻面,全寬30米.高7.5米,透過玻璃能望到外面得自然景色。每塊玻璃尺寸7.5×2.4米。細(xì)部是與玻璃面垂直的方向伸出小金屬板加固。在建筑物兩側(cè)2.4米深的支柱間隙里,布置了輔助房間和機(jī)械設(shè)備。這又是福斯特的慣用處理手法:留出完整的,高質(zhì)量的大空間。在環(huán)保上同樣做出回應(yīng),先是建筑物內(nèi)沒有空調(diào)設(shè)備,內(nèi)部自然光的照度,借助機(jī)器調(diào)節(jié),能夠自動控制。所有室內(nèi)照明都來自天花上的燈具。燈具的亮度也是經(jīng)過科技處理成為可調(diào)節(jié)的。藝術(shù)館陳列面積富有靈活性和適應(yīng)性,便于擴(kuò)展能用頂部自然光照明,在改變布置時(shí)不妨礙展出和觀眾參觀。福斯特保持了其設(shè)計(jì)作品一向以技術(shù)精湛優(yōu)美細(xì)致著稱,而在這座建筑物里充分的表現(xiàn)了出來。它表現(xiàn)出的是一種工業(yè)化的完美精致的形象。雷諾產(chǎn)品配送中心是福斯特早期的作品,結(jié)構(gòu)類型屬于吊掛結(jié)構(gòu),承重結(jié)構(gòu)突出于建筑之上。結(jié)構(gòu)由三部分組成:支撐吊索的主承重結(jié)構(gòu)、斜向拉索、屋蓋結(jié)構(gòu)。拉索吊點(diǎn)為屋蓋體系提供彈性支承,縮小屋蓋跨度,提高結(jié)構(gòu)剛度;索斷內(nèi)部直接作用橫向荷載,因此索系都成直線形;以索吊點(diǎn)代替支柱點(diǎn),擴(kuò)大室內(nèi)無阻擋空間,滿足功能要求;吊索系全部引入預(yù)應(yīng)力以保證工作狀態(tài)。吊掛屋蓋的索系采用多根縱向交錯(cuò)吊掛相鄰梁的方式加大了結(jié)構(gòu)縱向的剛度。在主結(jié)構(gòu)間布置縱向十字拉索支撐以傳遞平面外荷載。建筑布索方案遵循對稱、均衡的原則,形成均勻的屋蓋吊點(diǎn)降低內(nèi)力峰值,增大結(jié)構(gòu)剛度。因?yàn)槭枪I(yè)建筑,因此福斯特能夠在這里充分運(yùn)用”高科技”風(fēng)格,采用模數(shù)概念。一期工程的模數(shù)單元數(shù)為42,能夠根據(jù)日后的發(fā)展,逐步擴(kuò)展單元數(shù),桅桿結(jié)構(gòu)和拉桿結(jié)構(gòu)一覽無余,復(fù)合懸掛的結(jié)構(gòu),漆成艷黃色,因?yàn)槠湓煨弯搫庞辛?圖案性好,現(xiàn)代感強(qiáng),同時(shí)又顯示出強(qiáng)烈的工業(yè)技術(shù)感。結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有倉庫、產(chǎn)品配送中心、辦公室、展示廳、培訓(xùn)學(xué)校和餐廳,入口處是一個(gè)漂亮的大挑棚。瑞士再保險(xiǎn)塔建筑的基本概況:英國的瑞士再保險(xiǎn)總部大樓是一座精心設(shè)計(jì)的環(huán)保智能型建筑,是一個(gè)優(yōu)美而講求高科技的杰作。這個(gè)子彈模樣的房子蓋在倫敦金融城的中心地帶。大樓高179.8m,樓層50層,螺旋式外觀,被譽(yù)為21世紀(jì)倫敦街頭最佳建筑之一。瑞士再保險(xiǎn)公司在平面上沒有所謂的軸線。大廈首兩層為商場,最頂?shù)亩邮?60度的旋轉(zhuǎn)餐廳和娛樂俱樂部。每層的直徑隨大廈的曲度而改變,之后續(xù)漸收窄。除了底層商業(yè)入口和頂層餐廳。辦公層中每一層的平面都由圍繞核心均勻排布的6個(gè)分枝組成。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的樓層平面中,福斯特使用她的慣用設(shè)計(jì)手法:將輔助空間整體的組織到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,中心部分是樓梯、電梯、消防電梯、衛(wèi)生間和其它輔助用房組成的核心筒,其中也包括為整個(gè)樓層所公用的會議室。核心筒外是作為交通空間的環(huán)形區(qū)域,這一區(qū)域?qū)⑷肆魇枭⒌?個(gè)向外的分支中去．每個(gè)分支就是一個(gè)相對獨(dú)立的辦公區(qū)。在辦公區(qū)之間,形成三角形的內(nèi)庭。6個(gè)這樣的內(nèi)庭在水平上呈鋸齒形均勻排布。貫穿1層至6層;各層之間螺旋形錯(cuò)動,形成扭轉(zhuǎn)的通高空間,為辦公室提供交流、休憩的場所。從支撐結(jié)構(gòu)方面來說,建筑使用的是核心筒與外部三角形鋼架支撐,大樓的中央是巨大的圓柱形主力場,作為大樓的重力支撐。玻璃幕墻直接支承在作為承重結(jié)構(gòu)的建筑外圍的斜向鋼架之上。幕墻支撐結(jié)構(gòu)與核心筒一起參與建筑受力。外圍鋼架能夠被看成互相套合的六邊形。這樣組合成若干個(gè)三角形支撐。這是一套與傳統(tǒng)摩天樓基于垂直梁柱體系完全不同的受力結(jié)構(gòu)。荷載不是從上到下地垂直傳遞,而是從三角形的頂點(diǎn)沿兩邊分散傳遞．若干個(gè)三角形相疊加套合,形成富勒球般堅(jiān)固的網(wǎng)絡(luò)化的受力體系。在遇到特殊的事件或變故時(shí)．這套體系被認(rèn)為會具有更強(qiáng)的抵御能力。玻璃幕墻體系的創(chuàng)新。這套體系包括兩個(gè)部分:辦公區(qū)域幕墻和內(nèi)庭區(qū)域幕墻。該建筑與外界相交的邊界實(shí)際上由兩種不同性質(zhì)的空間組成,同質(zhì)空間盤旋向上,而這就是幕墻上色澤深暗的螺旋線的緣由。外圍護(hù)結(jié)構(gòu)被分解成5500塊平板三角形和鉆石形玻璃。這套體系按照不同功能區(qū)對照明、通風(fēng)的需要為建筑提供了一套可呼吸的外圍護(hù)結(jié)構(gòu),同時(shí)在外觀上標(biāo)明了不同的功能安排,使建筑自身的邏輯貫穿于建筑的內(nèi)外和設(shè)計(jì)的始終。辦公區(qū)域幕墻由雙層玻璃的外層幕墻和單層玻璃的內(nèi)層幕墻所構(gòu)成。在內(nèi)外層之間是通風(fēng)空道,并加有遮陽片。通風(fēng)空道起到氣候緩沖區(qū)的作用,減少額外的制冷和制熱。螺旋形上升的內(nèi)庭區(qū)域幕墻則由可開啟的雙層玻璃板塊組成。建筑的通風(fēng)與照明設(shè)計(jì):大樓里面有六個(gè)三角形天井,作用是增加自然光的射入。新鮮空氣能夠利用每層旋轉(zhuǎn)的樓層空位,通遍全座大樓。大樓配備有由電腦控制的百葉窗;樓外安裝有天氣傳感系統(tǒng),能夠監(jiān)測氣溫,風(fēng)速和光照強(qiáng)度。在必要地時(shí)候,自動開啟窗戶,引入新鮮空氣。沿螺旋形排布的被分隔為1層或6層的內(nèi)庭中盤旋而上。這樣的自然通風(fēng)手段能夠使該建筑每年減少40%的空調(diào)使用量。因此．立面上的6條深色的螺旋線所標(biāo)示的是6條引導(dǎo)氣流的通風(fēng)內(nèi)庭建筑形態(tài):子彈型建筑的成型原因是曲線形在建筑周圍對氣流產(chǎn)生引導(dǎo),使其和緩地經(jīng)過,這樣的氣流被建筑邊緣鋸齒形布局的內(nèi)庭幕墻上的可開啟窗扇所”捕獲”．幫助實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng);避免由于氣流在高大建筑前受阻,在建筑周邊產(chǎn)生的強(qiáng)烈下旋氣流和強(qiáng)風(fēng)。其形態(tài)經(jīng)過電腦模擬和風(fēng)洞試驗(yàn),由空氣動力學(xué)決定。從簡單幾何學(xué)的生硬規(guī)定到復(fù)雜形態(tài)?？墒沁@種生態(tài)建筑也有它的缺點(diǎn),那就是按生態(tài)邏輯設(shè)計(jì)的平面布局給室內(nèi)設(shè)計(jì)及其它方面配合造成了極大的挑戰(zhàn)。柏林議會大廈穹頂改建歷史上德國議會大廈的采光穹頂與今天屹立其上的穹頂顯然不同,新的穹頂需要滿足比以前更多的功能要求。福斯特勝出的重要原因是把議會大廈改建成低耗能,無污染,能吸納自然光,合理通風(fēng)系統(tǒng)的建筑。她將高技派建筑手法和傳統(tǒng)建筑巧妙結(jié)合:保留建筑的外墻不變,將室內(nèi)完全掏空,以鋼結(jié)構(gòu)重做內(nèi)部體系,并蓋上了一個(gè)全新的玻璃穹頂。首先,它要對公眾開放,參觀者能夠從這里看