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玩出了一朵花的结构------互承结构。

发布日期:2019-10-23 9:39:32

今天看文章发现了原来钢结构也可以这样玩!!它不仅是原来简单的钢结构房屋,住宅,办公楼,桥梁,网架,还有一种形式-----互承结构,也是开在建筑上的结构之花


什么是互承结构?
互承结构这个概念首先被英国建筑师格拉汉姆·布朗提出,先后得到了诺丁汉大学约翰奇尔顿和谢菲尔德大学奥嘉波波维克等学者的认同。
其论述的互承结构为一种三维格架结构,由一圈相互支撑的构件构成,这些构件围着内圆切线布置,每个构件的一端都顺次搭在下一个构件上,另一端则搭在柱头或者承重墙上.如果构件两端都搭在相同类型的构件上,那么一定数量的这种结构以相同的方式连接后就成了"多重互承结构"。


因为互承结构是一种以杆件相互搭接为特征的杆系结构形式,避免了多个杆件交汇于一点,从而简化了节点的构造。再加上互承结构通过杆件之间的相互支撑解决了弯矩传递的问题,并且利用小尺寸的构件实现了大跨度的结构,因此特别适用于木结构等结构。从构件角度来看,互承结构为使用直构件提供了实现弯曲三维复杂形式的可能。同时,这种结构对节点技术的要求很低,使其可以短时间内完成搭建和拆卸。这些优点使得互承结构成为多种应用的可能解决方案,从短跨度顶篷到几何形状复杂的结构形式,再到快速建造的紧急情况,一应俱全。


看一下互承结构都有哪些特点:
1.构件均短于总跨度,且互相支承。
2.不存在两根构件公用同一端点的现象,从而避免形成铰接节点。
3.所有构件在结构和几何上的重要性均相同。



互承结构的基本单元

在形态优化方面,目前公认的是杆件搭接系数、旋转角度和网格疏密程度是影响互承结构形状的主要参数,在结构设计中可以通过调节这些参数使结构形态更好的符合建筑造型并获得更丰富的结构形态。
与简单框架结构相比,互承结构对于材料的用量更多,受力分析也更加复杂,也许会成为其推广的一大障碍。但是小编相信随着木结构的再次发展和分析App以及算法的研究不断深入,互承结构会有很大的机会走入人们的生活。

互承结构的研究现状
前面提到,互承结构作为前沿课题,有越来越多的学者对其进行研究,相关的工作主要是互承结构的找形方法和结构形态的优化。
对于结构找形,通过对与基本互承单元的研究,认为杆件长度、搭接长度、坡角等是影响简单互承结构形状的主要参数。即通过调整这些参数可以汇总啊到符合建筑形态要求的结构整体形状。目前主要有物理过程模拟和结构优化两种方法。大部分的学者都采用后者方法来解决找形问题。比如说通过基于遗传算法通过反复迭代找到满足结构构型条件的最优解;通过遗传算法找到拓扑构型后采用梯度法加快收敛速度;针对构件相同的互承结构,提出循环搭接找形法等等。还有学者通过对比群体随机搜索方法中的遗传算法和单点搜索优化方法中的拟牛顿法,认为后者具有更高的计算效率。目前结构找形的难题是虽然这些算法适用性强也可以智能搜索,但是效率不高、收敛性不好、容易陷入局部最优解。


因为其结构构件布置富有韵律美感切有很强的数学性,可以生成无数种规则的几何形态或者自由随机的形态,所以也备受建筑师青睐。接下来让大家欣赏一下:

与简单框架结构相比,互承结构对于材料的用量更多,受力分析也更加复杂,也许会成为其推广的一大障碍。但是小编相信随着木结构的再次发展和分析App以及算法的研究不断深入,互承结构会有很大的机会走入人们的生活。

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