提到「梁」,人們的第一印象就是一條直線,A到B的過程,從祖先的一根過河獨木,到現在的跨海大橋,AB之間的距離越來越大,工程師的一生,或許就是與「跨越」糾纏的一生。總的而言,跨越有兩種方法,第一種就是依靠結構的形態去承載,上凸形成壓力結構,下凹形成拉力結構,好比人們做伏地挺身時,你的身體就是一根簡支梁,當你懷疑人生時不妨弓弓背或者索性肚皮貼地,此時你便輕鬆許多。
但很多時候,空間、支撐條件的限制以及教練的眼神讓人們只能平直的死撐,這時候,對於一根梁而言,下部拉伸、上部壓縮,中部不怎麼拉壓偷懶的材料,只會增加結構的負擔,不要也罷。


所以跨度越大,越需要把材料集中在外側,中間掏空形成格子梁設計,這樣可以有效減輕結構的重量,提高結構的強度和穩定性。格子梁設計為現代工程師提供了一種創新的解決方案,讓人們在跨越的過程中能夠更加輕鬆地面對挑戰,距離AB的距離不再成為阻礙,而是成為我們創造更大奇蹟的契機。
跨越的藝術
談及「跨越」,人們往往聯想到從A點到B點的直線過程,從古代的過河獨木橋到現代的跨海大橋,跨越的距離越來越大。工程師們的一生似乎都在與跨越糾纏。總的來説,跨越可以分為兩種方式:一是依靠結構的形態來承載重量,例如人們做伏地挺身時,身體就像一根簡支樑,當你感到痛苦時,可以嘗試弓背或者直接將肚皮貼地,這樣會輕鬆很多。然而,在許多限制下,如空間不足、支撐條件限制以及教練的嚴厲目光,人們往往只能維持直挺的姿勢,這時,結構中部那些既不拉也不壓的材料,反而會增加結構的負擔。因此,跨度越大,越需要將材料集中在外側,中間掏空形成桁架或張弦梁等拉壓組合結構。
空間桁架結構
在中小尺度下(約20米以內),為了實現跨越,通常會採用增加剖面深度或改變剖面形狀的方法,這為設計提供了更大的操作空間,同時也會帶來不同的空間體驗。以下將按照不同材料的邏輯,簡要介紹中小尺度下樑形式的一些可能變化。
預鑄混凝土梁
對於平面比較規整的建築,可以採用預鑄混凝土梁,細節處理得當的話,效果會令人驚豔。例如東京工業大學的生命科學研究院,其整體結構為清水混凝土構造。小梁採用預鑄T形簡支梁,兩肋組成一個單元,端部的局部放坡增加了截面的抗剪能力,與主框架樑脱開,營造出一種天然吊頂的視覺效果。
預鑄組裝式混凝土梁板
東工大圖書館的地下部分用於存放書庫和閲覽室,採用了預鑄組裝式混凝土梁板,梁深達到800毫米,實現了大空間的閲覽室。預鑄梁的截面呈現特殊的S形,開槽與設備管線和燈光照明相結合,實現了室內無天花板的簡潔效果。
高階的預鑄構件應用
有時候,業主可能更注重建築效果,而不惜成本追求卓越,比如馬德里的Hemeroscopium House。這座豪宅於2008年竣工,總樓地板面積為400平方米,工期僅7天,所有主要構件均為工廠預鑄、現場組裝。除了V型柱和部分桁架採用鋼結構外,其餘均為預鑄混凝土構件,截面為工字形和槽型。Hemeroscopium House的構件尺度非常大(高度約2.5米至3米),將層高消化在梁高範圍內,展現出業主對品質的不懈追求。
建築 | 特徵 |
---|---|
東工大生命科學研究院 | 預鑄T形梁,局部放坡增加抗剪能力 |
東工大圖書館地下部分 | 預鑄組裝式混凝土梁板,開槽與設備管線和燈光照明相結合 |
Hemeroscopium House | 預鑄混凝土構件,工字形和槽型截面,大尺度構件快速組裝 |
跨越的藝術體現在工程師對結構的巧妙設計中,從簡支樑到複合桁架,每一種結構形式都是對空間和美感的精心詮釋。在中小尺度下,預鑄混凝土構件提供了創新的可能,它們不再只是冷冰冰的幾何體,而是能夠創造出豐富空間體驗的建築元素。高階的預鑄構件應用不僅體現在其結構性能上,更重要的是它們對整體建築質量和美學效果的提升。
在當代建築中,對於跨越的挑戰,結構工程師們總能以創新的方式應對,不斷推進建築結構設計的邊界。
格子梁設計是一種結構設計中常用的技術,用於增加建築物的強度和穩定性。這種設計通常用於建造大型建築物,例如橋樑和高樓大廈。格子梁設計通常使用鋼材或混凝土製成,並具有高度的樑柱彈性。格子梁設計的基本概念是將梁分成許多小的組件,每個組件都具有一定的強度和彈性。
格子梁設計的主要優點之一是其重量輕且強度高。這種設計方法可以減輕結構物的負載並提高其承重能力。此外,格子梁設計還可以提供更大的開間和空間,使建築物更具美觀性。
在格子梁設計中,每個小組件都被稱為格子。這些格子由橫構件和縱構件組成,可以通過焊接或螺栓固定在一起。這種結構設計方法使得格子梁可以承受較大的壓力和拉力,同時保持其結構的穩定性。
使用格子梁設計的建築物通常具有較長的壽命和較低的維護成本。這種設計方法可以提供更好的抗震能力,減少因地震而造成的損壞。此外,格子梁設計還可以減少結構物中的應力集中,從而降低構件的斷裂風險。
總之,格子梁設計是一種重要的結構設計方法,可用於建造各種類型的建築物。它的優點包括輕量化、強度高、美觀性好和抗震能力強。格子梁設計是現代建築設計中不可或缺的一部分。
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