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[结构力学] 由弯矩图产生的建筑

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发表于 2018-11-14 10:44 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  滑铁卢国际车站顶棚
  THE WATERLOO INTERNATIONAL STATION/1992
  滑铁卢国际车站靠近滑铁卢主车站,拥有2层的车站大厅与车棚,曾经是欧洲之星(通往比利时与法国)在伦敦的起始站。
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  滑铁卢国际车站顶棚是NicholasGrimshaw & Partners(建筑)和Anthony Hunt Associates(结构)合作设计的。这是一个借助弯矩图发展出形态的典型范例。
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  车站共有五条轨道,受列车通行要求控制,轨道上方的净高是有要求的,这是设计的前提条件。其中一条轨道由于运营要求需要被放到最左(西)侧,这样的话左侧屋盖需要迅速抬升。同时业主本来想在右(东)上方造另一个建筑,整个屋面被限高15m,右侧屋盖希望尽可能低。(虽然后来英国轨道公司放弃了这一计划,但因为当时设计已进入很后期,所以,右侧屋盖保留了比较低的形态。)
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  同时,由于其轨道下方还有数层建筑,可能存在不均匀沉降。另外,火车的进站、出站会使下部结构产生竖向变形,加速、刹车会对下部结构产生水平推力。所以,为了减少下部结构不均匀变形对屋盖的影响,安东尼·亨特采用了三铰拱的结构形式。三铰拱是静定结构,支座变形不影响内力。
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  最终,火车站屋盖的形式确定为一侧陡然升起、一侧较为平缓的三铰拱。这种非对称三铰拱在重力荷载作用下,两侧分别产生上、下两个不同方向的弯矩。弯矩图也不用画了,就是拉索的形态。

  整个屋顶的造型既与内部的使用功能高度统一,又实现了材料的优化布置,同时借助非对称的结构形态活跃了建筑形象。
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  屋盖对于构件的设计同样非常精妙。车站屋盖覆盖的范围很长,从一端到另一端其跨度也由48.5m变化到32.7m。如果每一榀都重新设计,不仅设计工作量大,而且加工也很复杂。所以,安东尼·亨特根据不同的跨度将结构直接按比例缩放,类似于cad的scale。但是构件直径保持不变,只是长度发生变化。

  同时,为了使节点的制作简单,受压拱的圆管共仅三种规格。小编不清楚它的变径圆管之间是怎样连接的,从外观上看是突变的,有了解的读者可以在文末留言。

  复杂节点采用了可焊接的铸钢件,在当时,这是非常先进的技术。同时,桁架的腹杆采用了锥形管,用于连接较大直径的钢管和较小直径的拉索。椎管是采用两个半圆弧钢板拼起来的,从照片上完全看不出来拼缝。所有这些细节方面的追求,使滑铁卢车站成为经典的项目。

  来源:力创空间微信公众号(ID:mechanics786)

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