空間桁架
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如果紅色管材料存在,藍色節點的彎曲剛性是可以忽略不計,則可以使用剛度矩陣計算系統,而忽略角度因數。
空間桁架,在建築和結構工程中,是一種剛性,輕質,桁架狀結構,構造組成一個幾何樣式,由幾何圖案中的互鎖支柱構成。空間桁架通常運用一個多向間距,是由張力桿和壓力桿組成的結構,結構處在三度空間的受力狀態下,無論哪一類桁架,能承受來自各個方向的載荷,對抗震大垮距的建築物更能發揮功用。
種類有平面桁架,曲面式空間桁架,平頂式空間桁架等三種,優點重量輕,可做成各種造型。
平面桁架是一個讓所有成員和節點屬於平面,而空間桁架的成員節點可以延伸到立體層面。[1]
設計方法
[编辑]空間桁架通常使用剛性矩陣設計。建築空間桁架中剛度矩陣的特殊特徵是角度因素的獨特性。如果接頭剛性足夠,則可以忽略角度偏轉,從而簡化計算。
概述
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基本單元常用的如四角錐單元和三角錐單元,由這些基本單元組成完整的空間桁架系統。[2]
平面桁架系統 | 四角錐系統 | 三角錐系統 |
---|---|---|
兩向正交正放桁架 | 正放四角錐系 | 三角錐系 |
兩向正交斜放桁架 | 正放抽空四角錐系 | 抽空三角錐系 |
兩向斜交斜放桁架 | 棋盤形四角錐系 | 蜂巢形三角錐系 |
三向桁架 | 斜放四角錐系 | |
單向折線形桁架 | 星形四角錐系 |
歷史
[编辑]幾何
[编辑]最常見的幾何形狀是根據正多面體。最簡單的形式是鋁或鋼管三角形。在許多方面,這看起來像是一個水平三角形正反,反復多次,使之更廣泛。更強的純形式是由相互關聯的四面體金字塔中,所有的支柱有單位長度。技術上更是被稱為各向同性向量矩陣或一個單位寬度的八向桁架。更為複雜的變化改變長度的支柱,以曲線的整體結構或可能納入其他幾何形狀。
材料
[编辑]管材料(圓形,方形)或是節點,有鋼、鋁、不銹鋼、工程塑膠、車削件或木頭等可供選擇。[3]
構件、系統
[编辑]主要概分為兩大構件,平板式與圓球式。主要概分為四大系統,德國MERO;新加坡RAMCO-YKK;日本NIPPON STEEL;美國STARNRT[4]
運用
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現今橋樑、體育館、機場航廈、車站等大尺寸及特殊造型建物上廣泛使用。空間桁架,是一個越來越普遍的建築技術,尤其適用於大型屋頂覆蓋,例:商業和工業廠房大門屋簷。現今容量更大的可攜式階段和照明支架,也經常建造空間桁架和八向桁架。管式空間桁架也被廣泛用於生產現代摩托車和汽車,但單體車身已較為常見,用在最新的化身自行車設計。
建築物空間桁架顯著的例子是:
- 台北捷運淡水線沿線捷運站。
- 高雄國立科學工藝博物館一樓大廳。
- 桃園國際機場二期航站出境大廳。
- 盧浮宮入口處的金字塔。
- 倫敦斯坦斯特德機場。
- 香港中銀大廈。
- 羅傑斯與龐畢度文化中心。
- 麥考密克會展中心。
- 伊甸園計劃。
- 斯德哥爾摩環球競技場。
- 生物圈2號。
素質考慮
[编辑]- 方便攜帶:空間桁架可被完全拆除,物品正常放於集裝箱由卡車方便運送。此外,這種類型的結構明顯輕於其他任何類型的結構。這樣可以節省運輸和可能帶來的所有元素的結構,現場沒有任何問題。基於這個原因空間桁架適合出口。
- 消除焊接工作:不需焊接。
- 支撐結構是在兩個主要方向,給它很大的剛性,這是一個很大的優勢。
- 可以減輕70%~80%重量,節省大量水泥和模板
參見
[编辑]資料來源
[编辑]參考資料
[编辑]- 《空間桁架:無限自由的空間創作》,詹氏書局,岩田衛 著,邱榮政譯,1997年8月
- 《圖解辭典:建築的整體組構》,詹氏書局,建築圖解事典編集委員會編著,崔征國譯,2009年3月
- 《結構系統》,遠東圖書,恩格爾(Heirrich Engel)著,鍾英光譯,1974年
- 《工程師奇想》,創興出版社有限公司,彼德萊斯著,丁肇辰謝佳倩譯,1997年
- 《空間桁架之設計、製做與施工》,立眾金屬工業股份有限公司,台灣建築36期,1998年
- 《建築結構系統》,科技圖書股份有限公司,劉柏宏譯,1992年
- 《新建材新工法》,詹氏書局,羅醒亞著,1992年
外部連結
[编辑]- 動畫 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)www.deltastructurescom (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)www.archistructures.org (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)www.buschindustries.com (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)www.mero.de (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)www.novumstructures.com (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (繁體中文)組合原理 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- (英文)(意大利文)Aluminum alloy spaceframe
- (英文)USTEM www.ustem.com.tr (页面存档备份,存于互联网档案馆)