数字化图解静力学设计方法——建筑师和结构工程师共享的设计工具

发布时间：2019-09-26 05:23

【摘要】：针对自概念设计阶段开始就充满矛盾的建筑师与结构工程师的合作,尝试揭示建筑与结构可以被充分地整合在一起的合作过程,并提供了几种实验性的应用,这些设计工具使形式设计与结构设计同时进行。
【图文】：

受力图,山谷桥,推力线,静力学

榷?[9]58,[16]；他在设计穹顶时所需要做的，就是增加或减少重量和杆件。罗伯特·马亚尔(RobertMaillart)绘制抛物线，来不断调整萨尔基纳山谷桥(SalginatobelBridge,1930年)的上下曲线，直到合适的位置(图5)[17]—整个抛物线仅通过3个点控制。费利克斯·坎德拉(FelixCandela)将整个结构问题(在一定程度上，甚至包括建筑问题)整合到一个双曲抛物面的方程里[18-19]。在设计奈梅亨城市大桥(NijmegenCityBridge)的弓弦时，劳伦特·内(LaurentNey)通过减少控制几何形体的参数数量，来设计拱的基本原型(图6)，由此在结构优化过程中，极大地简化了原本需要操作众多参数的方式[20]。3)第3种技术关注于草图、绘制、图形方法与几何的广泛使用。虽然在当代实践中它们的使用越来越少，但是它们仍然是设计师们工具箱中的重要方法[21]。此外图形是建筑师与结构师之间工作时鲜有的共用平台。“通过推导对受力进行定性判断—例如图解静力学—不需要精确的计算，只需要不断练习和累积经验。对建筑师而言，这种方法也是容易被理解的，并且为合作提供了良好的基矗……需要学习一种共通的语言—这是建筑师和工程师之间紧密交流的不可或缺的先决条件。……这将是一种文化，在这种文化中，建筑师和结构工程师之间能够展开对话—这种文化允许设计在结构与形式相互融合的过程中逐步发展。”[6]245—约瑟夫·席沃扎(JosephSchwartz)6图解静力学图解静力学的根源可以追溯到1858年朗肯(J.W.M.Rankine)和麦克斯韦(J.C.Maxwell)的工作[22-23]，以及之后，恩肖(S.Earnshaw)、詹金(F.Jenkin)、库曼(C.Culmann)、克雷莫纳(L.Cremona)、鲍(R.H.Bow)和列维(M.Lévy)等人的工作。到19世纪末，图解静力学成为最流行的?

纪念建筑,建筑师事务所

永远不可知，因为它在自带的复杂性之内至今无法被模拟，所以工程师使用能被理解的、能被控制的理想模型工作。结果就是，无论选择哪种工具，在材料的真实性能与材料的理想性能之间，存在一道裂隙。这些裂隙由那些称之为简化的假定所弥合。比如，“塑性力学下限定理”就是一种简化的结构假定[12-15]。它最近被用于麻省理工学院一座纪念建筑的初期设计阶段，该建筑是纯受压结构。这个建筑中，一组石块仅依靠简单的挤压连接方式来保持稳定，形成一个复杂的系统，但塑性力学下限定理将其简化为一条可控的推力线(图4上)。和参数化设计工具一起，该理论允许设计师实时地检查几十个方案的稳定性(图4下)，而在此阶段中，纪念建筑的诸多细节尚未确定。2)将设计问题简化至少数几种关键的参数(或者方程、变量、关系)，来控制整个设计的主要问题。多种方式已经实现了对该技术的运用。安东尼·高迪(AntoniGaudi，1852-1926)通过悬挂模型，，来控制建筑的形态及其在荷载下的稳定[9]58,[16]；他在设计穹顶时所需要做的，就是增加或减少重量和杆件。罗伯特·马亚尔(RobertMaillart)绘制抛物线，来不断调整萨尔基纳山谷桥(SalginatobelBridge,1930年)的上下曲线，直到合适的位置(图5)[17]—整个抛物线仅通过3个点控制。费利克斯·坎德拉(FelixCandela)将整个结构问题(在一定程度上，甚至包括建筑问题)整合到一个双曲抛物面的方程里[18-19]。在设计奈梅亨城市大桥(NijmegenCityBridge)的弓弦时，劳伦特·内(LaurentNey)通过减少控制几何形体的参数数量，来设计拱的基本原型(图6)，由此在结构优化过程中，极大地简化了原本需要操作众多参数的方式[20]。3)第3种技术关注于草图、绘制、图形方法与几何的广泛使?
【作者单位】：瑞士联邦洛桑高等理工学院建筑、土木与环境学院;南京大学建筑与城市规划学院;
【基金】：中国博士后科学基金项目(155376) 江苏省博士后科学基金项目(1501002C)
【分类号】：TU318

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