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薄壳屋顶的出现及历史

时间:2013-6-3 16:06:00 来源:bet365体育在线娱乐|官网

  确保薄壳和缆索屋面稳定有三种方法:第一种方法是利用建筑材料和它的强度,因为屋面一般受风抽吸作用,一个只有一个单纯向下弯曲的形状,并与有抗弯强度的次要结构相结合的缆索屋面,其稳定性取决于它的最小质量。然而,建筑材料和它的强度并不总是能满足我们的要求。确保稳定的第二种方法是形成一种不可分割的屋面。因为可分害J的表面垂曲是彼此相反的,而不可分割的表面是共同承压的。确保稳定的第三种方法是,在薄壳的内和外表面产生一个充分大的压差,像气球,气艇,汽车轮胎等充气膨胀的物体一样。

  在1800年前,缆索和薄壳结构一般是单垂曲面,短跨,而且采用重量较大的结构来确保结构稳定。在二次大战后,在航空学,武器设计制造学,航空和计算机各个学科都有了相当大的发展。在这些领域里,建筑企业在材料上获得了充分大的发展一金属、塑料和胶带,以及在结构分析技术一母体技术与电子计算机相结合等,在二十世纪,在每个领域发展的技术都能运用来设计许多种薄壳和缆索屋面。而且在1940年塔科马内罗斯吊桥坍塌之后,人们开始彻底理解悬挂结构的动力稳定。自1950年后,许多工程师和建筑师已经发展了缆索和薄壳结构领域,但在1955年至1980年间有两个人是特别有影响力的人物。他们是德国建筑师弗雷奥托和美国工程师瓦特伯德。

  空气支撑结构对空气支撑结构的研制和发展是由美国军方在二战末正式开始的。1948年,康奈尔航空试验室的伯德领导的小组完成了对一个直径巧M,高12M的整流罩的全方位的标准侧试。开始这项工作是建造长距离雷达天线的非金属罩的需要。在20世纪50年代,在许多通讯卫星接收站,建造了DEW天线雷达接收罩。最大的建筑物是在缅因州(1961),直径65M,高50M,设计抵抗基本风速45Mls。在欧洲的菲林德尔斯和其它的地方也有相似的雷达接收站。1956年伯德和他人创建了一个公司来生产充气结构。

  随着空气支撑和空气充填结构在军事领域的增加,它的商业用途也开始增加。开始是仓库,后来是游泳池和网球场的遮盖物。在20世纪60年代,欧洲和日本也发展了相似的产业,但是伯德和与他共同工作的建筑师是第一批开发空气支撑的薄壁、薄壳的人:卡尔考克1959年在波士顿艺术剧院的4M直径的扁豆形枕头状的屋顶:及威克福兰迪1960年的美丽的波浪形的“和平原子”旅行展览-一道90M长,38M宽的双层墙结构。1966年,弗雷奥托出版了他的第二本书,揭示了充气结构的儿何形式和跨度的其它许多种可能性,在20世纪70年代,他设想用ZKM单跨双层空气支撑的缆索/薄壳屋项覆盖在北极建造的整个城市。Murata和Kawaguchi以他们的富士展示馆使到大坂参加70博览会的访问者耳目为之一新。它由16个充气膨胀的拱门组成,每个4M直径,72M长,都连接到一个直径50M的混凝土圆形基础上,可调整它的压力来抵抗台风。在大坂的美国展示馆是一个由吉格和伯德设计的充气结构。屋项135M单跨,轮廓很低并且流畅地连接在周边的地表路边缘里,它能确保相同的不间断的空气流动状态,因此减少了空气动力荷载。这种结构成了在1974和1984年之间,由大卫吉格设计的,在美国建成的六个及在温哥华的一个运动场的原型。其中三个主要的是在密西根州的银色圆顶露天体育场(1975)。在温哥华的Be圆形剧场(一953)和MineaPo一15Metrodome(1952),每个占地400M2,容纳600人。

  它们的结构特征是低高度,由限制外覆的PTFE玻璃薄壳的倾斜的缆索束支撑 周边的圆环梁平面形状(通常是椭圆形的),扭照由一致的内部压力产生缆索荷载的全钢索(零弯曲时刻)选择一弯曲瞬间只是由非一致施加的荷载产生。

在那个年代里,这样的屋面与常规的露天体育场相比,明显降低了每个座位的建造费用。大部分结构能持续成功地运转,一些结构时常会面临由于他们的表面几何形状带来的操作困难,然而,198年由NikenSekei和予水enai沮Ko砚设计的,东京“大蛋扮圆顶,占地3170MZ,压力范围较高,有一个更复杂的控制系统,在纽索之间的跨度较小而在圆环梁上的高度很高。

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