《诺曼福斯特建筑结构类型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《诺曼福斯特建筑结构类型（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本文重要研究作品涉及了福斯特的高层代表作品香港汇丰银行，法兰克福商业大楼。初期的个性作品塞恩斯伯里视觉艺术中心，英国雷诺汽配中心。和他的家喻户晓的英国瑞士再保险银行，与柏林议会大厦穹顶改建项目。其中香港汇丰银行与法兰克福商业大楼体现了他对巨型框架结构在高层建筑上的应用方式，平面布局特点，对于内部环境的解决方式具有一般性。初期的塞恩斯伯里艺术与视觉中心体现了他后来对于结构空间与辅助空间的组织与整合的思想的形成。雷诺中心体现它对于钢结构的高超运用。英国瑞士再保险银行与柏林议会大厦体现了他对于高科技在建筑结构上的使用与科技对于生态环境的优化的实际应用。一方面我们先了解一下建筑师诺曼福斯特, 他先后
2、获得了曼彻斯特大学建筑学学士与耶鲁大学建筑学硕士，并是英国皇家建筑师学会会员。国际上最杰出的建筑大师之一，被誉为“高技派”的代表人物，第21届斯特林建筑大奖得主。1999年普利茨克奖得主。他是绿色的，生态化的建筑师。特别强调人类与自然的共同存在，而不是互相抵触，强调要从过去的文化形态中吸取教训，提倡那些适合人类生活形态需要的建筑方式。一生的荣誉很多，作品很多他钟情于现代的技术和材料，轻质的结构。他初期热衷于建筑物和构件的大规模生产。其赋有表现力的钢结构最为人们所熟知。机器美学在他脑海中一直存在，但看关注的不是机器零件或者形态的科学和严谨，而是从高科技中得来如何去节能，如何去环保，去发展可连续建
3、筑的设计方法。福斯特的建筑中重要使用材料钢材的特性：钢材在抗拉和抗压方面他具有高强度，它几乎可以等效的抵抗轴向拉力和轴向压力和弯曲类荷载。钢的密度高，因此只要结构形式能保证材料被有效运用，钢结构的组成不会超重。钢结构的高强度和高密度有助于它应用于骨架中，结构的体量相对于建筑的总体量要小。而钢结构的板型构件的一个例子是压型楼板，采用压型钢板与混凝土或者有时与木材相连组成复合结构。大多数的钢的形状是有热轧，冷轧或者铸造形成。I形和H形截面经常用于框架结构梁和柱这种的大型构件中。钢结构是预制的，因此构件之间的接头设计是整个设计的一个重要方面，它影响结构性能和框架外形。连接可通过螺栓或焊接进行。螺栓连
4、接对于荷载的传递效果较差，由于栓孔减少了构件截面的有效尺寸。钢的防火性能很差，如水晶宫付之一炬。耐腐蚀性差。我下面开始分析一下他的重要作品： 香港汇丰银行 结构上，它采用了巨型框架结构体系。建筑的结构是排成三跨的四对钢柱，每根钢柱尺寸巨大，达成了4.8米5.1米，每根钢柱由四个圆形钢管组成，柱子的横截面从上至下逐渐缩小。横向一般采用箱形构件或桁架做为矩形梁，本实例是由五组两层高的水平三角形桁架将钢柱连接起来。每组之间间隔若干层。主构架虽然承受巨大的压力，但是由于构架的截面尺寸较大，稳定承载力很高，所以强度能达成规定。它的次结构，吊杆用来连接每一组之间的楼层，并将竖向荷载传递至矩形桁架。辅助构件
5、虽然截面尺寸小，但是它只承受拉力，因此强度需求也较小，也可以满足。每层楼板都是悬挂在这些巨大的桁架上的，这些桁架就承担了钢筋混凝土的重量。这些在巨大桁架下的楼层无需小柱支撑，所以可以灵活布置会议厅，餐厅，游泳池等开放大空间的功能。并且这种巨大的桁架内部可以容纳各种设备。钢结构的连接方式一般为焊接，铆接，螺栓连接三种。汇丰银行的钢柱与楼面梁的钢筋采用螺栓连接中的锥螺纹连接。这种悬挂的方式将建筑悬挂在主构架上，可以避免地震的直接冲击，起到减震的作用。这个超高层建筑物很好的运用了钢材的延性和受拉好的特点。 从设计概念上讲，打破了传统高层建筑的以中心竖向核心筒组织楼梯，电梯的做法，因此它突破了本来那些
6、呆板的平面，形成了自由流动的空间。 建筑物的内部也发明了更加的环境，有了大面积的采光并提供了很好的景色，视野，可以看到两个方向的景色。而建筑的四对钢柱也是高低错落的，形成了灵活可变的外形。建筑的底层架空，向公众敞开，与前面的广场连为一体。最后，大厦的每一个细部构件都显得粗壮，巨大，似乎负载着巨大的荷载，从视觉上向人们展示着力的传递，和走向。这是机械时代的高级技术的完美产物。 法兰克福商业银行大楼结构上分析，该建筑平面为60米的巨大等边三角形，符合抗震设计中的规则平面。其结构体系是和香港汇丰银行相似，在三角形顶点的三个巨型框筒作为建筑的柱子，通过8层楼高的钢框架为大梁，互相连接而围成的巨型框架结
7、构体系，由于钢材强度大，截面小刚度不好，所以这些巨柱巨梁连接在一起形成环抱式筒结构，就有效的抵抗了水平荷载和风荷载产生的摇摆，从而形成了极其稳固的结构。49层高的塔楼采用弧线围成的三角形平面，三个框筒中由电梯间和卫生间组成，巨型柱之间设空腹拱梁保证他们之间横向的稳定。 柱与柱之间形成三条无柱的办公空间，三条办公室围合出三角形中庭，这样利于建筑内部的自然通风。并在三条办公空间中别设立了多个空中花园。这些空中花园分布在三个方向的不同标高上。外表皮玻璃幕墙可启动式的创新，楼内每间办公室都设有可启动的窗以享受自然通风，从而避免了全封闭式办公建筑的昂贵开支。在设计效果上，法兰克福商业银行开放空间的组织与
8、设计能最大限度地通风与自然采光。三角形平面可以最大限度地接纳阳光，发明良好的视野。环三角形平面依次上升的半层高高架花园为办公人员提供了舒适的绿色景观。电梯、楼梯间和服务用房被整体的组织在一起放入大楼的三个角上，使村落般散置的办公室和花园更具整体性。成组的巨柱支撑着横梁，办公室和空中花园都不受结构构件的干扰。中庭共享空间与一般的写字楼有很大差别，它打破常规发明出一个自然化的景观。其中环境和景观设计以及层高和空间划分使建筑内部既留有充足的公共空间又不缺少宜人的办公环境。高技派建筑设计大都以适应大工业生产为目的，强化物质，而缺少人文情味。但福斯特的独特设计使法兰克福商业银行已成为高技派生态建筑和可连
9、续性建筑的代表。它将绿色生态体系移植到了建筑内部，借助自然景观成功的在自然环境和冰冷的钢材技术在视觉上和谐的混合。 塞恩斯伯里视觉艺术中心，是为塞恩斯伯里赠予学校的欧洲现代艺术藏品展览室。房间都包含在一个矩形平面之内, 在同一个屋顶之下, 而不是由不同功能的建筑组成的建筑群。在这座宽35米,长130多米的矩形建筑。在结构上,它是有细长的杆件组合成大梁的钢结构形式。建筑物由整齐的开间组成。钢管焊接屋架, 支承在一对对三角形的钢管支架上, 形成屋顶。室内净高7.5米,能展出大型的艺术品,中间设有夹层。钢架的基础是3米宽的连续混凝土带,上面是地面板。外立面和屋面覆盖着统一大小的多层构造板,表面是有高
10、度反射性的氧化铝合金板,有工人手工打造，来源于福斯特对高科技和飞机的爱好，它是一种飞机的外壳材料。在一定的温度下易软化,中间是10毫米厚的填充层,有很高的隔热性能。这种金属板上有水平，整齐的凹槽，起雨水沟的作用。细部连接用螺栓固定。屋面和墙的转角采用倒圆角的金属板。东西两端是玻璃墙面, 全宽30米.高7.5米,透过玻璃能望到外面得自然景色。每块玻璃尺寸7.52.4米。细部是与玻璃面垂直的方向伸出小金属板加固。在建筑物两侧2.4米深的支柱间隙里,布置了辅助房间和机械设备。这又是福斯特的惯用解决手法：留出完整的，高质量的大空间。在环保上同样做出回应，先是建筑物内没有空调设备，内部自然光的照度,借助
11、机器调节, 可以自动控制。所有室内照明都来自天花上的灯具。灯具的亮度也是通过科技解决成为可调节的。艺术馆陈列面积富有灵活性和适应性,便于扩展能用顶部自然光照明,在改变布置时不妨碍展出和观众参观。福斯特保持了其设计作品历来以技术精湛优美细致著称,而在这座建筑物里充足的表现了出来。它表现出的是一种工业化的完美精致的形象。 雷诺产品配送中心是福斯特初期的作品，结构类型属于吊挂结构，承重结构突出于建筑之上。结构由三部分组成：支撑吊索的主承重结构、斜向拉索、屋盖结构。拉索吊点为屋盖体系提供弹性支承，缩小屋盖跨度，提高结构刚度；索断内部直接作用横向荷载，因此索系都成直线形；以索吊点代替支柱点，扩大室内无阻
12、挡空间，满足功能规定；吊索系所有引入预应力以保证工作状态。吊挂屋盖的索系采用多根纵向交错吊挂相邻梁的方式加大了结构纵向的刚度。在主结构间布置纵向十字拉索支撑以传递平面外荷载。建筑布索方案遵循对称、均衡的原则，形成均匀的屋盖吊点减少内力峰值，增大结构刚度。由于是工业建筑，因此福斯特可以在这里充足运用“高科技”风格，采用模数概念。一期工程的模数单元数为42，可以根据日后的发展，逐步扩展单元数，桅杆结构和拉杆结构一览无余，复合悬挂的结构，漆成艳黄色，由于其造型钢劲有力，图案性好，现代感强，同时又显示出强烈的工业技术感。结构内部设有仓库、产品配送中心、办公室、展示厅、培训学校和餐厅，入口处是一个美丽的
13、大挑棚。 瑞士再保险塔建筑的基本概况：英国的瑞士再保险总部大楼是一座精心设计的环保智能型建筑，是一个优美而讲求高科技的杰作。这个子弹模样的房子盖在伦敦金融城的中心地带。大楼高179.8m，楼层50层，螺旋式外观，被誉为21世纪伦敦街头最佳建筑之一。瑞士再保险公司在平面上没有所谓的轴线。大厦首两层为商场，最顶的二层是360度的旋转餐厅和娱乐俱乐部。每层的直径随大厦的曲度而改变，之后续渐收窄。除了底层商业入口和顶层餐厅。办公层中每一层的平面都由围绕核心均匀排布的6个分枝组成。在一个标准的楼层平面中，福斯特使用他的惯用设计手法：将辅助空间整体的组织到结构内部，中心部分是楼梯、电梯、消防电梯、卫生间和
14、其他辅助用房组成的核心筒，其中也涉及为整个楼层所公用的会议室。核心筒外是作为交通空间的环形区域，这一区域将人流疏散到6个向外的分支中去每个分支就是一个相对独立的办公区。在办公区之间，形成三角形的内庭。6个这样的内庭在水平上呈锯齿形均匀排布。贯穿1层至6层；各层之间螺旋形错动，形成扭转的通高空间，为办公室提供交流、休憩的场合。从支撑结构方面来说，建筑使用的是核心筒与外部三角形钢架支撑，大楼的中央是巨大的圆柱形主力场，作为大楼的重力支撑。玻璃幕墙直接支承在作为承重结构的建筑外围的斜向钢架之上。幕墙支撑结构与核心筒一起参与建筑受力。外围钢架可以被当作互相套合的六边形。这样组合成若干个三角形支撑。这是
15、一套与传统摩天楼基于垂直梁柱体系完全不同的受力结构。荷载不是从上到下地垂直传递，而是从三角形的顶点沿两边分散传递若干个三角形相叠加套合，形成富勒球般坚固的网络化的受力体系。在碰到特殊的事件或变故时这套体系被认为会具有更强的抵御能力。玻璃幕墙体系的创新。这套体系涉及两个部分：办公区域幕墙和内庭区域幕墙。该建筑与外界相交的边界事实上由两种不同性质的空间组成，同质空间盘旋向上，而这就是幕墙上色泽深暗的螺旋线的缘由。外围护结构被分解成5500块平板三角形和钻石形玻璃。这套体系按照不同功能区对照明、通风的需要为建筑提供了一套可呼吸的外围护结构，同时在外观上标明了不同的功能安排，使建筑自身的逻辑贯穿于建筑
16、的内外和设计的始终。办公区域幕墙由双层玻璃的外层幕墙和单层玻璃的内层幕墙所构成。在内外层之间是通风空道，并加有遮阳片。通风空道起到气候缓冲区的作用，减少额外的制冷和制热。螺旋形上升的内庭区域幕墙则由可启动的双层玻璃板块组成。建筑的通风与照明设计：大楼里面有六个三角形天井，作用是增长自然光的射入。新鲜空气可以运用每层旋转的楼层空位，通遍全座大楼。大楼配备有由电脑控制的百叶窗；楼外安装有天气传感系统，可以监测气温，风速和光照强度。在必要地时候，自动启动窗户，引入新鲜空气。沿螺旋形排布的被分隔为1层或6层的内庭中盘旋而上。这样的自然通风手段可以使该建筑每年减少40%的空调使用量。所以立面上的6条深色的螺旋线所标示的是6条引导气流的通风内庭 建筑形态：子弹型建筑的成型因素是曲线形在建筑周边对气流产生引导，使其和缓地通过，这样的气流被建筑边沿锯齿形布
