建筑结构丨丹麦45m高螺旋观光塔是这样设计的…

建筑结构丨丹麦45m高螺旋观光塔是这样设计的…

建筑结构 昨天

以下文章来源于Philosophy of Structure ,作者A39823

Philosophy of Structure

Philosophy of Structure

秉承OAP 和Peter Rice等大师的设计哲学理念,在结构设计中寻找相对最优的方案

来源:Philosophy of Structure;作者:A39823。

一、项目概况

2019年3月31日正式对外开放丹麦的营地探险是一个无障碍的45m高的树梢观景塔,由丹麦建筑工作室EFFEKT设计,奥雅纳提供结构、岩土、高科技分析、数字化、BIM等专业设计和服务。这个观景塔坐落在哥本哈根以南一小时Gisselfeld Klosters Skove森林里,这片森林以湖泊、小溪和湿地等自然生物群落而得天独厚,站在观景塔顶可以欣赏到令人惊叹的受保护森林景观。

@EFFEKT

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同样,通往塔楼的高架木板路背后的想法是让每个人都能进入这片森林,而不会破坏自然环境——这里是各种物种的家园。同时,通往观景台的螺旋形坡道成为一种雕塑元素,使登顶之旅成为一种独特的体验,既能转移亲密感,又能让所有游客自由出入。

二、设计解读
设计的关键字是“自然” 。无论是建筑语言和结构元素,均体现与自然完美融合。她主要体现在如下三个方面:
1、首先是与自然美景的协调和融合;
为了增强游客与自然环境融为一体的体验塔的形状忽略了典型的圆柱形形状,而是采用双曲面弯曲的造型,腰部纤细,底座和塔冠都加大了。这样可以更好地与穿过塔楼的林冠更好地接触。也给周围的树留出更多空间。此外结构构件采用由耐候钢和当地产橡树建造而成。


2、是功能与形态自然的结合;
通往观景台的螺旋坡道也得益于双曲线形状。在保持一定坡度的情况下,坡道的几何形状和间距随曲率的变化而变化。斜率保持一致,可以满足残疾人登塔要求的坡道。在双曲抛物面对角结构的边界内,用复杂的数学方法来创建一个恒定倾角的斜坡,做到功能与形态完美结合。

3、结构技术不仅仅为了实现造型,而是系统、细部构造以及施工方法自然合理的结合。
我们的结构和土木工程师从概念设计阶段就参与进来了。45米高的螺旋塔的设计将独特的结构建筑与自然环境相结合,使游客可以欣赏森林树冠的多种景观。




观光塔结合建筑双曲面效果,采用直线斜交形状,构造一个Diagrid网状刚性有效的结构。塔内的悬臂和双斜柱组成。该构件有两个用途,它支撑悬臂坡道走道梁,并为塔柱提供径向约束。塔架的几何结构经过优化,以实现适合轮椅进入顶部平台层的坡道倾斜度。项目设计合作通过一个非常强大的建筑师-工程师协作和采用自动化工作流来交付这种新颖结构的项目。开发的工作流的一个主要优点是它允许花费时间来建立细节,例如复杂的连接,而生成信息或模型的时间更少。同时在设计过程中也随时与建造塔架的承包商协调,完善和开发细节。

施工过程和设计过程一样,非常注重在不破坏自然环境的情况下放置塔。EFFEKT的首席运营官Mikkel Bøgh解释说:“我们在一家工厂生产和预制了整个结构,这样我们就可以真正地把它放下并建造起来。这样做是为了尽可能尊重自然环境,当然也为了简化流程。



三、结构生成逻辑

1、设计原理-化繁就简

结构整个竖向承重/抗侧力构件是通过旋转直钢构件而形成的双曲面形状。我们知道单叶双曲面是一个双直纹曲面,它可以由两族直线生成。

@wiki

为了满足建筑腰部纤细,底座和塔冠都加大形体概念,根据单叶双曲面原理。


2、逻辑

下图体现观光塔简单的逻辑-建筑和结构概念的支柱形式。
观光塔采用双曲面形式斜柱形状有助于创造一个固有的刚性和有效的结构。


3、参数化设计-几何形体研究

有四个主要变量定义了diagrid形式和参数来控制坡道和结构形体设计。这个设计是在Grasshopper(可视化编程环境)中使用一个全参数化的工作流和一系列可互操作的插件进行的。在参数化框架中,结构分析、设计和交付的集成度极高。几何体的放样和建筑师与工程师的协调完全是在代码中进行的。作为一个紧密的建筑师工程师团队,在代码和开发工作流程方面进行合作,确保所有后续分析模型、建筑的描述和BIM交付成果都是准确和完美协调的。


4、不同方案比选

采用参数化设计工具调整直径、柱变换、柱数量以及塔的高度四个不同参数变化这可以快速生成高,小,瘦,粗壮等不同形式的方案。


5、方案定型控制—客户预算

采用参数化工具的使用促进了测试设计备选方案的简便性和速度,重点是确定满足客户预算要求的选项不同方案。


6、构件元素

有四个基本结构元素: 斜交网格柱、偏移构件、螺旋状坡道、悬挑梁


7、节点

为实现建筑“漂浮的坡道”概念,结构创新采用了偏移式节点形式。而不是生硬地采用传统的刚性连接。


8、材料

结构构件采用可持续免维护环保型耐候钢,符合EN10025-5,等级S355。耐候钢的表面色泽与森林的颜色和谐融合,避免其他普通钢材冰冷生硬的感觉。应注意以下事项: -焊接连接应遵循主塔和坡道结构耐候钢的适当焊接程序 -螺栓连接应详细说明为自由排水 -作为耐候钢工艺的一部分,应考虑到钢材腐蚀,以便在厚度损失后达到投标材料中规定的截面厚度和数量。


9、结构的分析


       塔楼的独特的双曲面形状得益于直线结构钢元素,这些元素被旋转以创建一个高效但视觉上引人注目的结构工程师和建筑师还致力于优化钢材的使用,通过数字驱动工艺成功地实现了45米的最佳高度。塔的几何结构也受坡道倾斜度要求的控制,以便所有游客都能进入观景平台。我们的footfall建模软件的使用有助于确保游客在如此复杂的人行道上的舒适度。

获奖
1.Best of Best (Concept) – German Design Council 
2.ICONIC Award 2017 – Visionary Architecture
3.Winner of South Coast Denmark's Best Tourism Initiative 2018


参考资料

  1. https://www.arup.com/projects/camp-adventure-tower

  2. https://www.arup.com/news-and-events/camp-adventures-iconic-tower-breaks-ground

  3. https://www.designboom.com/architecture/effekt-camp-adventure-tower-treetop-observatory-05-14-2019/




免责声明
1、文章中效果照片均来自EFFEKT,所有结构分析图均来自ARUP,仅供分享不做任何商业用途,版权归原作者所有。



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