空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

前言

　　本書(shū)已醞釀了很長(zhǎng)時(shí)間，最初的想法萌芽于七年前，當(dāng)時(shí)我正在給見(jiàn)習(xí)建筑師教空間結(jié)構(gòu)學(xué)，另外，我早期的博士研究課題就是空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。那時(shí)的學(xué)生請(qǐng)我推薦一本能從中學(xué)到有關(guān)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的造型、設(shè)計(jì)參數(shù)、構(gòu)造詳圖與施工的合適教材，后來(lái)我發(fā)現(xiàn)，雖然當(dāng)時(shí)確實(shí)有不少論述結(jié)構(gòu)性能及其分析的教材，但適合上述學(xué)生要求的卻極其有限。當(dāng)時(shí)我給學(xué)生推薦的是1968年由麻省理工學(xué)院出版社出版的一本“空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”（《Space Grid Structures》，與本書(shū)同名，作者是約翰·鮑雷戈（John Borrego）。可是，自此書(shū)出版至今已整整過(guò)去了30年，而空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)在這期間已取得了很大的發(fā)展。因此我開(kāi)始打算在90年代末創(chuàng)作一本對(duì)建筑師、結(jié)構(gòu)工程師與施工技術(shù)人員都同樣有用的教材，從中可以了解空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的基本知識(shí)與理念。真正促使我實(shí)施這個(gè)想法的動(dòng)力是來(lái)自于1993年，我在薩里（Swrrey）大學(xué)參加第四屆空間結(jié)構(gòu)會(huì)議。在會(huì)上我試圖與空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的先驅(qū)Stephane du Chateau前輩交談（遺憾的是前輩于當(dāng)年去世，享年92歲），當(dāng)時(shí)他直截了當(dāng)?shù)貑?wèn)我是結(jié)構(gòu)工程師還是建筑師，我回答是結(jié)構(gòu)工程師。就這樣，他一開(kāi)始與我談話并不太熱情，但當(dāng)我補(bǔ)充解釋說(shuō)我在建筑學(xué)院教書(shū)后，他立即變得非常好說(shuō)話，而且最后還送我一本他自己寫(xiě)的關(guān)于結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)的書(shū)，并在書(shū)上題詞：　　本書(shū)名選擇“空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)”是經(jīng)過(guò)再三考慮的。在建筑師、結(jié)構(gòu)工程師與建筑業(yè)其他人士以及施工行業(yè)中，術(shù)語(yǔ)“空間構(gòu)架”（spaceframe）通常被用來(lái)描述由框架（frames）或桁架（trusses）組成的三維結(jié)構(gòu)。其實(shí)，這所有的“空間構(gòu)架”按工程理念來(lái)講實(shí)際上卻指的幾乎都是“空間桁架”，而這兩者之間的受力狀態(tài)是完全不一樣的。因此，用空間網(wǎng)格這名字來(lái)替代是比較能被廣泛接受的，它不但能包含上述兩種體系，還能用來(lái)描述這兩種體系的共同特征。當(dāng)然，在論及這兩種體系的不同結(jié)構(gòu)的受力特征時(shí)，還必須分別用空間構(gòu)架和空間桁架這兩種比較確切的工程術(shù)語(yǔ)?！　〉趌章到第4章是敘述空間網(wǎng)格的發(fā)展史、幾何形狀、設(shè)計(jì)和施工。第5章是介紹過(guò)去30年建造的不同規(guī)模、不同材料與不同體系的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的代表作，以此顯示這種結(jié)構(gòu)形式的廣闊應(yīng)用潛力。第6章是研究討論可開(kāi)合的與可折疊展開(kāi)的空間網(wǎng)格應(yīng)用，雖然這兩類空間網(wǎng)格在60年代初就已開(kāi)發(fā)，但直到最近才被廣泛地應(yīng)用于建筑工程。最后，在第7章略述了一些至今尚未被充分利用的空間網(wǎng)格概念及其一些有意義的開(kāi)發(fā)，這些可能在不久的將來(lái)就會(huì)實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)容概要

空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的輕型、堅(jiān)固、大空間與透明度的特點(diǎn)在建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人中的不斷探索和創(chuàng)新下越來(lái)越多的得到應(yīng)用。本書(shū)對(duì)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的空間功能與受力特征、材料與體系、設(shè)計(jì)與施工作了比較全面的闡述，并對(duì)有很大發(fā)展前景的可折疊展開(kāi)和可開(kāi)合的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)作了專題介紹與評(píng)價(jià)，最后還展望了當(dāng)前處于開(kāi)發(fā)研究階段的整體張拉雙層空間網(wǎng)格、混凝土-空間網(wǎng)格組合樓蓋、巨型空間網(wǎng)絡(luò)“空中城市”等。本書(shū)對(duì)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)作出最新的評(píng)價(jià)。列舉了80多項(xiàng)國(guó)際工程實(shí)例。245幅電腦制作的插圖和工程實(shí)景照片。

書(shū)籍目錄

第1章 空間網(wǎng)格的早期發(fā)展第2章 空間網(wǎng)格的幾何形狀第3章 材料和體系第4章 設(shè)計(jì)與施工第5章 工程實(shí)例第6章 可折疊展開(kāi)與可開(kāi)合的空間網(wǎng)格第7章 未來(lái)的發(fā)展附錄參考文獻(xiàn)名詞解釋譯后記

章節(jié)摘錄

　　建筑師與結(jié)構(gòu)工程師一直在尋求解決空間整體結(jié)構(gòu)問(wèn)題的新思路，隨著現(xiàn)代世界工業(yè)化的發(fā)展，對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)的功能要求也越來(lái)越強(qiáng)烈。空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)無(wú)疑是建筑師和結(jié)構(gòu)工程師們探索開(kāi)拓這些新結(jié)構(gòu)形式的有效工具，這主要?dú)w功于空間網(wǎng)格的廣泛多樣性及其靈活機(jī)動(dòng)性。在討論20世紀(jì)后期的空間網(wǎng)格設(shè)計(jì)和應(yīng)用前，先讓我們來(lái)回顧一下三維空間結(jié)構(gòu)的早期應(yīng)用是有幫助的?！　≡?8世紀(jì)中葉以前，建筑師和結(jié)構(gòu)工程師所能采用的建筑材料僅僅是石頭、木材與磚而已。當(dāng)時(shí)供應(yīng)較缺的金屬材料主要只是用來(lái)作為其他建材的嵌縫填料。在這些當(dāng)時(shí)廣泛使用的建材中，石頭和磚的抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度低，只適合用于建造諸如穹頂和穹窿之類的三維空間結(jié)構(gòu)形式。中世紀(jì)的石瓦工匠們?cè)缫殉晒Φ卦炀土私o我們后代留下深刻印象的穹窿建筑業(yè)績(jī)。其中最大跨度的磚石雙曲穹頂建筑屬1588～1593年在羅馬建造的圣彼得教堂和1420～1434年在佛羅倫薩建造的圣瑪麗亞教堂，這兩座建筑的底部直徑都接近42m。。質(zhì)量好的木材具有一定的抗拉與抗壓強(qiáng)度，但其自身可利用的原始長(zhǎng)度與橫截面都很有限。所以對(duì)于大規(guī)模的三維空間結(jié)構(gòu)來(lái)講，其木料的拼接勢(shì)必成為主要的問(wèn)題。不過(guò)，世界上最大的古代木建筑是日本奈良的東大寺廟，建筑平面57m×50m，高47m，該現(xiàn)存建筑建于1708年，是在被大火燒掉的原建筑的基礎(chǔ)上重建的，甚至比原先的更大了些。盡管用這些建筑材料已建成了一些令人難忘的大尺寸結(jié)構(gòu)，但它們的跨度還是受到局限，而且施工也極其繁瑣。然而，隨著工業(yè)革命的到來(lái)，鐵與隨后出現(xiàn)的鋼材這些能滿足較大跨度或高度及難度較大的結(jié)構(gòu)要求的高強(qiáng)材料生產(chǎn)也變得越來(lái)越廣泛。幾乎就在同一時(shí)期，數(shù)學(xué)技術(shù)已發(fā)展到能分析和預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的性能，而材料強(qiáng)度的測(cè)試判斷能力也正在迅速提高。而且，隨著火車時(shí)代的出現(xiàn)和商品生產(chǎn)工業(yè)化的到來(lái)，對(duì)諸如橋梁、火車站、倉(cāng)庫(kù)及工廠等大跨度結(jié)構(gòu)的需求也隨之增加。在鐵與鋼材的廣泛使用和對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)需求的形勢(shì)下，則勢(shì)必自然跨入一個(gè)對(duì)新結(jié)構(gòu)形式的開(kāi)發(fā)時(shí)期，最初是用不同構(gòu)造形式的平面桁架進(jìn)行組合，最后才發(fā)展到三維空間網(wǎng)格?！　　?/pre>








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