梁柱系统分析.ppt

用最细的柱子撑起建筑空间 ——神奈川工科大学KAIT工房 纵使远在日本的建筑师石上纯已经大放异彩，但是却不免让世人关注于他最先成名的作品，甚至探求他的结构美学与建筑技术。在2009竣工的神奈川工科大学KAIT工房这项作品，宣告他长年来研究的建筑思维逻辑得以成真，那就是「如何更小？如何更细？如何更高？」自从KAIT工房让石上纯勇夺建筑界中的金狮奖之后，这栋建筑的魅力便席卷整个建筑界，因为它的轻盈、透明、更重要的一点是他竟然用非常细的柱子当作支撑结构，这细到不可思议并宛如桌脚尺寸的柱子，正是建筑师追求极限，让自己不断超越束缚的最高境界。 * ▲极限、暧昧的空间是建筑师追求的建筑境界 ▲建筑平面图，结构几何采用单边长度为45m的变形矩形平屋顶，屋顶与地面的距离在4.2-4.8m之间，在这平面空间内布满无数根的细长柱。 ▲每根柱子都是由平钢所构成，为的就是达成「扁、细、长」的建筑极限概念与结构美学。更可怕的是，这根柱子只有意想不到的8~19cm的宽度以及1.6cm~6cm厚左右，高度则高达4.2m。 ▲空间中可看出因为细柱密布，所形成「穿透、轻盈」且自由变化的使用者行为。 如何把这样的极限建筑给实现出来呢？这个关键的要素就是整个结构系统的转化。一般来说，都会认为柱子是用来承受上部重量，因此一定要粗且壮，一旦既不粗又不壮就会认为危险、甚至不安。但是反过来思考，如果柱子事先就拥有抵抗力量的能力，那么届时上部的力量传来之后，便可由事先导入的力量来抵销，而柱子的承担力量就不需要那么大，如此一来，柱子便可以设计成细且长，这种颠覆承受力量的结构思维就叫做「预力作用」，简单说就是预先给它抵抗能力，让它能够负担更大重量，更白话一点就是给它打了针，让它头好壮！这个针就是预力的作用啦！ ▲结构柱的各种断面形状 ▲细长柱在剖面图中的比例 ▲由下而上仰望屋顶所看到柱与屋顶的接合界面 ▲平钢柱与屋顶的无接缝接合细部 ▲最外圈玻璃帷幕的玻璃肋柱与地板的接合 这栋建筑的迷人之处在于他又细、又轻盈的细柱结构，再加上外部的透明玻璃造就了它充满梦幻且暧昧的空间。这个细柱结构的魅力在于它运用了三种结构元素：「铅直支撑柱」、「水平抵抗柱」、「钢构格子梁」，并让它们明确的承受它们各自所应该负担的责任，再加上它用的是平钢，更造就它扁、细、长的特性。所有的柱子共计305根，依据建筑空间需求以及结构分析偏心的计算，全体的设计让这些柱子分布在整个建筑空间内，其中42根是作为压缩作用的「铅直支撑柱」。另外263根则是事先给予预力的「水平抵抗柱」，再加上整体形成刚性的结构屋顶「钢构格子梁」，于是充满个性的建筑因而诞生。 ▲在建筑空间当中，共散布了305根柱子于各个区域用来支撑上部的平屋顶。其中42根作为铅直支撑的压缩柱，剩下的263根从格子梁屋顶悬吊而下，施加了预力作为水平抵抗的柱。 建筑中的结构三要素因为受力工作明确、分别赋予抵抗压缩力与负担水平力的使命，并且发挥了其最大限度的结构性能，而能够撑起整片屋顶；如此一来除了让应力的传达得以单纯明快的进行，更让整个结构断面的表现更加纤细，不同的力学思考方针创造了不一样结构系统的进化。当结构设计师与建筑师的使命结合为一后，柱子不再只是一般认知的柱子，而是超越妳我想象的一种空间结构美学。 ▲同为平钢的扁柱，因应拉力、与压力作用的不同呈现出的几何尺寸变异性。 ▲进行结构分析时，在各个阶段所展现不同应力的受力行为 ▲结构柱的细部图 *