公共空间遮风挡雨的同时,又能保证明亮的采光。天幕结构完全暴露在建筑空间中,结构形式、拓扑关系,及至节点细部都会影响建筑效果,结构与建筑、幕墙的一体化设计非常重要。
网格节点的设计难点
自由曲面形态的天幕,多个杆件汇交的网格节点的设计难点在于,兼顾结构力学性能、施工便利性和建筑美观三个方面。曲面网格节点的多杆汇交处,数量众多的钢板几乎不可能完全对齐,错边咬边问题很常见,这对结构、施工和建筑外观都有不利的影响。 常见的三角形网格,虽然结构刚度更大,同时能保证幕墙玻璃为平板、减小了幕墙工艺的难度。但三角形网格节点的构件数量更多,理论上不存在绝对的无扭转节点四边形网格的建筑效果更简洁通透,但解决网格四点共面、拟合复杂曲面显然更加困难。即使是无扭转节点,节点处构件咬边错边也难以避免。由于曲面网格的杆件实际上有宽度和高度而非单线、杆件角度不同、以及结构杆件层和玻璃面板层等构造层都有一定厚度,问题变得更加复杂。无扭转节点(左)Vs 扭转节点(右)
总之,在复杂曲面网格中,节点设计需协调解决曲面平滑(幕墙表皮、结构上下表面3个表面)、构件尺寸均一、焊接难度等多个问题,往往很难同时兼顾。
铸钢节点
2010年上海世博会世博轴共有6个喇叭状的阳光谷。阳光谷除了承受自身荷载外,还为索膜结构提供支点,受力比较复杂。 的1号阳光谷上部径长70~90m,下部径长12~18m,总高42m,喇叭状阳光谷内侧覆盖玻璃。
上海世博轴阳光谷
阳光谷为三角形网格,每个节点有5~8个杆件连接。杆件为方钢管(杆件长度1.5~3.5米),大多数截面尺寸为65x180mm、80x180mm。 阳光谷共有一万多个节点,在其中空间关系最复杂、受力的位置采用铸钢节点,共573个。铸钢节点的关键在于如何低成本、快速地制作不同的铸模。 本工程将各不相同的铸钢节点按一定的截面规格拆解成标准模块,采用“组合成模工艺”(似活字印类刷?)、熔模精铸工艺(高密度泡沫),利用机器人数控切割和定位,提高了铸钢节点的精度。杆件与节点牛腿拼接精确,焊缝外观不明显
图中节点中心圆形为景观灯点,小圆管为线管
弯扭牛腿节点
除了少量铸钢节点以外,阳光谷大多数节点采用了牛腿焊接节点。弯扭牛腿节点的翼缘板为整片裁切,再把翼缘(盖板)配合杆件角度精加工弯扭,保证与杆件焊接节点的顺滑过渡。
![公共雨棚钢结构铸钢节点](http://pic.bestb2b.com/43908cdbabca8c0cb4f67dbdb07e1216.jpg)