案例研究:扎哈·哈迪德建筑事务所的滨河交通与旅游博物馆,第二部分

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建筑师的滨河博物馆之旅 视频由美国在线提供,| BBC全球

在格拉斯哥河畔博物馆的五部分系列文章的第二部分,本文研究了建筑的结构工程。国际工程公司布罗Happold提供结构工程服务。跟随Buildipedia在整个3月份阅读滨河博物馆的各种设计和工程系统的深度报道。

扎哈·哈迪德(Zaha Hadid)以设计风格前卫的建筑而闻名。最近在苏格兰格拉斯哥完成的河滨博物馆(Riverside Museum)不负盛名,其平面和剖面呈之字形。虽然它的无柱跨度似乎是对抗重力的,但在光滑的锌皮下隐藏着一些精明的结构操作。工程巨人布洛·哈波德是幕后的巫师。

作为交通和技术的庙宇,河滨博物馆在引人注目的锯齿状屋顶下展示了格拉斯哥丰富的造船历史。该建筑的形式类似于将一张纸折成褶皱,然后沿其长度向相反方向弯曲两次——120度。这些操作很容易在纸上完成,但现实生活中的约束条件,包括支撑建筑材料的重量和抵抗风荷载,需要仔细计算。

结构工程负责人Wolf Mangelsdorf解释说,Buro Happold将屋顶结构作为一个单一单元,像刚性梁一样纵向跨越,而不是侧墙之间的交叉。他指出:“我们习惯于将一个结构分解成具有不同功能的单个元素——柱、梁、次梁或楼板,但在这种情况下,它们都是一起作用的,你不能把其中的一部分拿走。”

扎哈·哈迪德建筑事务所的滨河交通博物馆完成了屋顶

这些完整的部件包括一系列由结构钢制成的网格桁架。钢管形成山脊和山谷,最终跨度超过100米(328'),包括这两个曲折。虽然典型的a型框架依靠水平构件来完成“三角形”,并提供刚度,但在滨河博物馆,工程师不得不消除它们,以保持哈迪德的流线型视觉褶皱。构件本身的倾斜度提供了一种加强效果。

金属屋顶的设计提供了一些内置的公差,允许在整个设计过程中推和拉。Mangelsdorf解释说:“屋顶的角度可以调整,以适应下面的功能变化,而不破坏设计的整体概念。”最终,这些褶皱必须抵抗垂直载荷,如果不详细描述的话,可能会导致它们变平。

扎哈·哈迪德建筑事务所的滨河交通和旅游博物馆的轴测剖面显示了建筑的外围结构

需要考虑的一个荷载是屋顶本身的重量:钢构件重2500吨(超过550万磅),顶部覆盖着185吨(超过40万磅)的锌包层。建筑师的设计要求一个开放的室内,为不断变化的展览提供灵活性,所以内部柱子不是一个选择。工程师们确实沿着外墙放置了柱子,将屋顶的重量转移到地面。这些柱子中心间隔6米(19.7’),深度700毫米(略超过2’),采用刚性连接设计。此外,柱子上的托架支撑着从墙上悬挑出来的平台,就像架子一样,为河滨博物馆的汽车收藏品创造了展示空间。

另一个主要的负荷考虑因素是风力,它可以从大西洋以超过100英里每小时的速度阵风而来。工程师们对一个物理模型进行了风洞分析,以准确地研究风压分布是如何工作的,并预测悬挑处的峰值吸力和应力。他们在建筑的外围放置了门框和交叉支撑,以提供横向稳定,位于零售区、衣帽间、咖啡馆区和车间。

通过侧墙和适当的支撑,重量有效地向下转移,河滨博物馆的末端墙可以打开,让自然光渗透到建筑中,创造了克莱德河和格拉斯哥市之间的象征性联系。这些玻璃末端也暴露了屋顶的锯齿状部分。然而,根据曼格尔斯多夫的说法,打开末端需要一点“结构性技巧”。玻璃后面的竖框实际上是支撑屋顶末端的结构柱。这些柱子的特点是空心部分,在标高略低于2英寸厚,但他们实际上是相对深的。曼格尔斯多夫解释说:“当你从窗户往外看时,你并没有看到它们很粗,因为你看到的是短边。”

扎哈·哈迪德建筑事务所的滨河交通博物馆竣工

设计团队使用三维软件计算出支撑这种复杂形式所需的结构细节。建筑师在CATIA中定义了内部和外部的外壳,Buro Happold使用Rhino来可视化和分析他们的结构设计。他们明确地表达了成员与Tekla之间的联系,Tekla也是钢结构制造商使用的一个程序。

滨河博物馆获得了2010年钢结构设计奖的优异证书。该奖项由英国钢结构协会有限公司和Corus Long产品赞助。

支持扎哈·哈迪德的富有表现力的设计当然不是一件容易的事,但是建筑师哈迪德和工程师Buro Happold的精心合作确保了人们的注意力将停留在建筑的形式和展览上,而不是其表面之下的结构技巧。由于其外观简单,建筑保持静止和稳定,而似乎是在不断运动,很像火车头,汽车和公共汽车,它被建造的住房。

Murrye伯纳德

Murrye是纽约的一名自由撰稿人。她拥有阿肯色大学建筑学学士学位,是leed认证的专业人士。她的作品发表在《建筑记录》、《生态结构》和《建筑照明》等杂志上。她还担任美国建筑师协会纽约分会出版物eOculus的特约编辑。

网站:www.murrye.com