案例研究:扎哈·哈迪德建筑事务所设计的河畔交通与旅游博物馆,第2部分
在格拉斯哥河畔博物馆的五篇系列文章的第二篇中,这篇文章研究了该建筑的结构工程。国际工程公司布罗Happold提供结构工程服务。跟随Buildipedia在整个三月阅读关于河滨博物馆的各种设计和工程系统的深入报道。
扎哈·哈迪德(Zaha Hadid)以设计外形奇特的建筑而闻名。最近完工的苏格兰格拉斯哥河畔博物馆不负盛名,在平面和剖面上都呈现出之字形轮廓。尽管它的无柱跨度似乎是对地心引力的挑战,但在光滑的锌皮下,这座建筑隐藏了一些巧妙的结构操作。工程巨头Buro Happold是幕后黑手。
一座寺庙运输和技术,滨江博物馆展示了格拉斯哥丰富的造船历史戏剧性的,锯齿状的车顶轮廓线下方。该建筑的形式是类似于折叠一张纸成褶,然后弯曲它两次 - 在相反的方向120度 - 沿其长度。这样的动作很容易与纸完成,但现实生活中的制约因素,包括支持建材和抵御风荷载的重量,要求仔细计算。
结构工程负责人沃尔夫•曼格尔斯多夫(Wolf Mangelsdorf)解释道,Buro Happold将屋顶结构铰接成一个单元,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,它们都在一起工作,你不能拿走其中的一块。”
这些不可或缺的组成部分包括一系列结构钢制成格子桁架。钢管形成的脊和谷,最终跨越超过100米(328' )的长度,包括这两个曲折和匝数。虽然典型的A型架依靠水平成员完成了“三角”,并提供刚度,工程师们,以消除他们在滨江博物馆保存的褶皱哈迪德的流线型愿景。成员本身的倾角提供了一个加强效果。
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拉。“屋顶的角度可以在不破坏设计整体概念的情况下进行调整,以适应下方的可编程转换,”Mangelsdorf解释说。最终,这些褶皱必须能够抵抗垂直载荷,因为如果没有适当的细节,就会导致褶皱变平。
考虑荷载的一个因素是屋顶本身的重量:钢构件重2500公吨(超过550万磅),顶部覆盖着185公吨(超过40万磅)的锌层。建筑师的设计要求一个开放的室内空间,为不断变化的展览提供灵活性,所以内部的柱子不是一个选择。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上。这些柱子的中心间距为6米(19.7'),深度为700毫米(刚刚超过2'),设计时采用了刚性连接。此外,柱子上的支架支撑着从墙上悬挑出来的平台,就像架子一样,为河畔博物馆(Riverside Museum)的汽车藏品创造了展示空间。
另一个主要的负荷考虑是风力,它可以阵风超过100英里每小时从大西洋。工程师们对一个物理模型进行了风洞分析,以精确地研究风压分布的工作方式,并预测出悬挑处的峰值吸力和应力。他们在建筑外围放置了入口框架和交叉支撑,提供横向稳定性,位于零售区、衣帽间、咖啡区和工作室。
随着重量的地方转移有效向下穿过侧壁以及适当的支撑,滨江博物馆的端壁可以打开,让自然光透过建设和创建克莱德河和城市格拉斯哥之间的符号链接。这些玻璃两端也露出屋顶的锯齿状部分。然而,开口的端部所涉及有点“结构诡计”,根据Mangelsdorf。玻璃后面的竖框实际上阻碍了屋顶的末端结构柱。These columns feature hollow sections and are just under 2" thick in elevation, but they are actually relatively deep. “When you look out the window, you don’t actually see that they’re quite chunky, because you see the short side,” explains Mangelsdorf.
设计团队使用三维软件计算出支持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围护结构,Buro Happold使用Rhino对其结构设计进行了可视化和分析。他们将成员与Tekla之间的连接连接起来,Tekla也是钢结构制造商使用的一个程序。
河畔博物馆获得了2010年钢结构设计大奖的优异奖。该奖项由英国钢结构协会有限公司和哥鲁氏龙制品公司赞助。
支持扎哈·哈迪德富有表现力的设计当然不是一件容易的事情,但是建筑师哈迪德和工程师Buro Happold之间的精心合作确保了注意力将会停留在建筑的形式和展览上,而不是仅仅停留在表面之下的结构上。由于其表面的简单,建筑保持静止和稳定,同时似乎在不断的运动,很像机车,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》、《建筑照明》等刊物上。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