Yang Xiaotian
Autor: Yang Xiaotian
Entre la geometría espacial
La esfera sin aristas ni esquinas
¡es la más perfecta!
La energía potencial superficial de una esfera es mínima, por eso las burbujas, los globos, las estructuras inflables e incluso los cuerpos planetarios son esféricos.
La bola de vela espacial del satélite "BIT-1"
La bola de vela espacial: después de que el satélite entra en órbita normalmente, libera el material flexible y se expande hasta adoptar una forma esférica, justo como desplegar una "vela", que puede usarse como panel solar para un satélite o como gran antena para comunicaciones por satélite.
En términos de mecánica, cuando la esfera se somete a una tensión o presión uniforme, solo soporta tensión o presión axial. La cáscara esférica es una forma estructural muy eficiente, al igual que nos resulta difícil romper una fina cáscara de huevo con las manos.
Pabellón de Estados Unidos en la Exposición Mundial de Montreal, Space Spherical Shell, 1967
Los tanques a presión para almacenar gases y líquidos a menudo se diseñan para que sean esféricos, porque con la misma superficie, la El volumen encerrado por una esfera es el más grande, al mismo tiempo, la carcasa esférica tiene las características de peso ligero y alta eficiencia.
Tanque de almacenamiento esférico
Bajo el mismo diámetro y presión de trabajo, el espesor de la placa es solo la mitad que el del tanque de almacenamiento cilíndrico
La forma única de la esfera y su eficiencia Hay muchos casos excelentes en el diseño arquitectónico, así como en el encanto de las características espaciales. El equipo de Xiaoi está diseñando actualmente una estructura esférica. Este artículo aprovecha esta oportunidad para compartir con ustedes los casos que hemos recopilado.
La forma de rejilla de la carcasa esférica
Las formas de rejilla de la carcasa de celosía esférica son: cúpula geodésica, cúpula acanalada, cúpula de laminillas, cúpula de Schwedler, cúpula de Kiewitt en forma de Kiewitt, etc. .
Cúpula Acanalada
Cúpula Lamelar
Cúpula Schwedler (doble oblicua sin trama)
Más Fuller con la Cúpula Geodésica
Alrededor de 1927, Fuller desarrolló una nueva estrategia para la topografía esférica y el mapeo proyectivo, llamado mapa Dymaxion, que transformaba el terreno esférico en una serie geométrica de triángulos y cuadrados planos. "Al controlar la distorsión producida cuando se dibuja la proyección, el tamaño de la tierra en el mapa se puede mantener en una proporción más precisa con la realidad. Debido a que estos elementos geométricos se pueden reorganizar, podemos "pelar" la tierra de innumerables maneras diferentes. ."
Fuller y el mapa Dymaxion (1945)
Ilustración de Kyle Vanhemert para Fuller
Fuller combinó la idea del mapa Dymaxion con la geometría energética para inventar La cúpula geodésica. Una línea geodésica es una línea que conecta dos puntos de una superficie con la longitud más corta.
Patente de cúpula geodésica de Fuller
En la Exposición Internacional de Montreal de 1967, Fuller y Shoji Sadao diseñaron un edificio esférico de 3/4 con un diámetro de 76 m: el Pabellón de los Estados Unidos. , la superficie exterior está cubierta con una placa acrílica transparente. Este pabellón se ha convertido en un símbolo de la tecnología avanzada estadounidense y ha atraído la atención del mundo.
Fuller y el Pabellón de Estados Unidos en la Exposición Universal de Montreal (1967)
En 1976, la cúpula sufrió un incendio durante el proceso de renovación
La decoración exterior fue quemado y lo expuesto La estructura parece más clara.
Además del Pabellón Americano en Montreal, Fuller también diseñó muchas estructuras esféricas, incluida Fly's Eye Dome y la estructura esférica de tensegridad.
Fly's Eye Dome diseñado y construido por Fuller, 1965
Estructura de bola extensible (icosaedro) basada en la estructura de cúpula geodésica
Fuller creía que "la existencia de Para proporcionar un sistema con la máxima resistencia utilizando la menor cantidad de material, las unidades básicas, la pirámide cuadrilátera y el octaedro, se convierten en la estructura espacial más eficiente cuando se agregan.
Casualmente, en 1985, H.W. Kroto y R.E. Smalley descubrieron la tercera forma cristalina del carbono (las dos primeras fueron el diamante y el grafito). En conmemoración de la primera conjetura de Fuller, se le denominó "Fullerenos" - C60. Su estructura molecular es un edro esférico de 32, con átomos de carbono conectados por 20 anillos de seis miembros y 12 anillos de cinco miembros, y tiene una estabilidad molecular extremadamente fuerte.
Los fullerenos, balones de fútbol y cúpulas geodésicas tienen estructuras similares
Una esfera puede estar compuesta por hexágonos regulares y pentágonos regulares,
y pentágonos El número debe ser 12 .
La nave espacial Tierra de Orlando Disney, diseñada como un viaje para pasajeros a través de una máquina del tiempo, también utiliza un formato de cuadrícula geodésica.
Spaceship Earth
La diferencia es que Spaceship Earth es una esfera completa y utiliza una estructura de una sola capa en lugar de dos capas. Tiene 50 m de diámetro y está sostenida por tres. enormes columnas inclinadas. La superficie de la esfera está cubierta con placas de aluminio plegadas, lo que hace que la apariencia de la esfera tenga más textura.
La superficie de la esfera está cubierta con placas de aluminio plegadas
***3840 nodos, 11324 placas de aluminio
Amazon Spheres
Amazon en la sede de Seattle gastó mucho dinero para construir tres esferas de vidrio, llamadas Amazon Spheres. Cientos de plantas exuberantes están plantadas dentro del edificio esférico, creando una versión interior de la "Selva Amazónica" en el área central de la metrópoli.
Amazon Spheres*** cuenta con 2.643 muros cortina de vidrio. Las 4 capas de vidrio ultrablanco se utilizan para reducir la radiación de calor solar y garantizar la luz necesaria para la fotosíntesis de las plantas.
La longitud total del edificio es de unos 40 metros y el diámetro de la esfera es de unos 24-29 m. Parecen tres burbujas que interfieren. El material estructural es una combinación de vidrio y acero. El equipo de diseño utilizó un método de cuadrícula único para dividir la esfera.
Esqueleto estructural futurista y orgánico
Aún se pueden ver vagamente rastros de pentágonos y hexágonos regulares.
La forma de la cuadrícula parece muy compleja, pero su lógica de generación es derivado de fullereno regular o rejillas de fútbol. El proceso de generación de cuadrícula consiste en dividir el pentágono en 5 partes iguales y fusionarlo con el hexágono al lado para formar una unidad básica, luego dividir la unidad básica en 5 partes según el punto central y fusionar los límites de las unidades básicas adyacentes; , es decir, se obtiene la grilla estructural de Amazon Spheres.
Lógica de generación de cuadrícula estructural de Amazon Spheres
Aunque Amazon Spheres se ha convertido en una nueva celebridad de Internet en Seattle, tiene que quejarse del diseño de sus paneles de muro cortina. Como puede ver en la imagen de arriba, la estructura de acero tiene tanto la sensación orgánica de las curvas dinámicas como la lógica clara del diseño. Sin embargo, después de cubrirse toscamente con un muro cortina de vidrio triangular, el efecto arquitectónico se reduce considerablemente.
El esqueleto de la estructura de acero tiene líneas suaves
Los marcos principales están conectados mediante placas de acero para mejorar la integridad estructural
Detalles del módulo del esqueleto de la estructura de acero
La sala de conferencias suspendida Bird's Nest
Hay una zona para sentarse en el piso superior donde la iluminación es mejor. Toma el sol, toma una siesta y despierta para volver a trabajar lleno de energía.
Cúpula nervada
La cúpula nervada tiene una forma sencilla y una estructura sencilla. Existen muchos casos de este tipo de construcción esférica.
Ericsson Globe
Ericsson Globe, 1989
El Ericsson Globe de Estocolmo, Suecia, diseñado por Svante Berg y Lars Vretblad, puede ser el más grande del mundo El más grande estructura esférica. Tiene un diámetro de 110 metros, una altura interior de 85 metros, un volumen de 600.000 metros cuadrados y tiene capacidad para 16.000 espectadores para representaciones.
Sección de la estructura del edificio
El lugar de actuación y las gradas en la parte inferior del edificio son estructuras de hormigón armado, y el techo semiesférico superior es una rejilla de doble capa en forma de anillo costal. La superficie está cubierta uniformemente con placas de metal blanco, como una pelota de golf.
En 2010 se inauguró el teleférico periférico que se denominó Skyview.
Nuevo edificio del Reichstag
El edificio del Reichstag diseñado por Norman Foster también utilizó una cúpula acanalada en forma de anillo para su renovación. Es como un faro en el horizonte de la ciudad y se ha convertido en un símbolo. de Berlín. Hito importante de la ciudad.
La renovación se inspira en el edificio original. Por un lado, conserva las huellas de los antiguos albañiles y las consignas que dejó el Ejército Rojo soviético en 1945 como "museo de su propia historia"; por otro lado, la gruesa capa de abajo es el interior luminoso y transparente. La perspectiva de 360 grados revela la belleza de Berlín, formando un fuerte contraste con los edificios antiguos. El área pública del edificio se extiende hasta el techo hasta la terraza del restaurante y la cúpula, y el pasaje en espiral conduce a la gente hasta la cúpula y la plataforma de observación.
La estructura de celosía de acero de la cúpula es lo más transparente posible, y la expresión de los componentes y los nodos detallados también es muy delicada. Aunque la estructura en sí no es muy difícil ni innovadora, la exquisita expresión de la estructura de acero expuesta logra buenos resultados al final.
Lamella Dome, un caparazón esférico rectangular
En las primeras etapas del proyecto Amazon Spheres presentado anteriormente, el plan de diseño también consideró el uso del caparazón esférico rectangular Lamella Dome, pero la expresividad fue No es tan bueno como el plan posterior.
Plano de cáscara esférica inicial de Amazon Spheres
De entre los edificios esféricos que se han construido, no son muchos los casos de utilización de la forma rectangular. La razón principal es que la diferencia de tamaño de la cuadrícula cuadrada conectada es relativamente grande. Los polos superiores de la bola convergen densamente, mientras que los polos en el medio del cuerpo de la bola son escasos y las longitudes de los postes son diferentes. La grilla diferenciada dificulta el uso de componentes de especificaciones uniformes para la estructura y el muro cortina, lo que incrementa el costo de construcción.
Plano conceptual para un baile tecnológico en Dubái.
Por limitaciones de espacio, no se desarrollará el siguiente caso. En resumen, la arquitectura esférica es una forma arquitectónica con un potencial de diseño ilimitado.
La Géode es un cine esférico diseñado por el arquitecto Adrien Fainsilber y el ingeniero Gérard Chamayou. El acero inoxidable reflejado refleja el hermoso paisaje urbano de París en la superficie del edificio.
Edificio esférico de acero inoxidable con espejos de LaGéode
Edificio esférico de acero inoxidable con espejos del Museo de Ciencia y Tecnología de China
Dos edificios esféricos en el Centro Internacional de Convenciones de Shanghai
Junto con la adyacente Torre de la Perla Oriental, forma una escena de cuentas grandes y pequeñas cayendo sobre una placa de jade
Varias estructuras de teatro con cúpulas
Varias radomos
Innovadora rejilla de concha esférica
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