空間桁架

空間桁架,即球節架,屬於輕便剛性結構構造組成一個幾何樣式。球節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。

簡介

空間桁架,即 球節架,屬於輕便剛性結構構造組成一個幾何樣式。球節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,曲面式球節架,平頂式球節架等三種,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,而球節架的成員節點可以延伸到立體層面。

概述

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球節架系統。

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

•1930年代德國MERO創造出球節架系統。

•1970年大阪世界博覽會展現出這種特殊的結構魅力。

幾何

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,反覆多次,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

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。

構件、系統

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。

運用

現今橋樑、體育館、機場、車站等大尺寸及特殊造型建物上廣泛使用。球節架,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檐。現今容量更大的攜帶型階段和照明支架,也經常建造球節架和八向桁架。管式球節架也被廣泛用於生產現代機車和汽車,但單體車身已較為常見,用在最新的化身腳踏車設計。

建築物球節架顯著的例子是:

•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。

•羅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。

•伊甸園計畫。

•斯德哥爾摩環球競技場。

•生物圈2號。

素質考慮

•方便攜帶:球節架可被完全拆除,物品正常放於貨櫃由卡車方便運送。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。基於這個原因球節架適合出口。

•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

•正多面體

•底盤

•張拉整體

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